Lần đầu chỉnh sửa gene thành công trên thú có túi

Động vật biến đổi gene như chuột là công cụ cực kỳ quan trọng để nghiên cứu các quá trình sinh học. Ví dụ, các nhà khoa học thường làm "câm lặng" gene để tìm ra chức năng của chúng.

Do sở hữu những đặc điểm riêng biệt, việc nghiên cứu thú có túi (Marsupialia) đòi hỏi phải phát triển một mô hình động vật đại diện. Đến nay, lựa chọn tốt nhất là chồn opossum vì chúng được cho là tổ tiên của các loài thú có túi, đồng thời có kích thước và đặc điểm sinh sản tương tự chuột.

Giống như tất cả các loài Marsupialia, chồn opossum có nhiều đặc điểm không thể tìm thấy ở các loài động vật có vú khác. Con non của chúng được sinh ra rất sớm vì chồn opossum mẹ không phát triển nhau thai, màng ối và dạ con. Chúng cũng có thể bị ung thư da giống như con người khi tiếp xúc với tia cực tím. Vì vậy, việc nghiên cứu thú có túi nói chung và chồn opossum nói riêng ngày càng được quan tâm.

Để phân tích di truyền cơ bản của thú có túi, cần có công nghệ chỉnh sửa gene phức tạp và trong một báo cáo mới trên tạp chí Current Biology, các chuyên gia từ Viện nghiên cứu RIKEN của Nhật Bản do Tiến sĩ Hiroshi Kiyonari dẫn đầu cho biết họ đã lần đầu tiên thực hiện chỉnh sửa gene thành công trên chồn opossum.

Chỉnh sửa gene yêu cầu thu thập có hệ thống trứng đã thụ tinh, vì công cụ chỉnh sửa được tiêm trực tiếp vào trứng. Tuy nhiên, chồn opossum có chu kỳ động dục dài và cảm giác lãnh thổ mạnh mẽ, nên phải mất khoảng một tuần để các cặp sinh sản giao phối, ngay cả khi chúng sống cùng nhau, điều này gây khó khăn cho việc tiến hành thí nghiệm. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu sử dụng một loại hormone thường dùng trên chuột và các động vật thí nghiệm khác để kích thích động dục ở con cái, và đã thành công trong việc rút ngắn đáng kể thời gian giao phối cần thiết.

Sau đó, Kiyonari cùng cộng sự cấy phôi vào chồn opossum mẹ thay thế để tạo ra trứng thụ tinh đã được chỉnh sửa gene. Như đã thực hiện ở chuột, các nhà nghiên cứu chuyển trứng đã thụ tinh vào tử cung của một con opossum cái có khả năng sinh sản và cuối cùng thu được những con non biến đổi gene. Đây là trường hợp đầu tiên công nghệ cấy truyền phôi được áp dụng thành công trên thú có túi.

Thông thường, công cụ cần thiết để chỉnh sửa bộ gene được tiêm vào trứng đã thụ tinh bằng một cây kim nhỏ. Tuy nhiên, do trứng của opossum được bao bọc bởi lớp protein dày và một cấu trúc giống như vỏ cứng nên kim tiêm không thể xuyên qua. "Chìa khóa dẫn đến thành công của chúng tôi là sử dụng một phần tử áp điện kết hợp với kim tiêm, cho phép mũi kim xuyên qua lớp vỏ cứng và lớp protein dày bao quanh trứng", Kiyonari giải thích.

Để xác nhận phương pháp luận tổng thể, nhóm nghiên cứu đã nhắm mục tiêu vào một gene chịu trách nhiệm tạo ra các sắc tố cơ thể. Khi gene này bị phá vỡ, sắc tố không thể được sản xuất, khiến da thiếu màu sắc. Kết quả là một số chồn opossum được tạo ra từ thí nghiệm này bị bạch tạng, và gene của chúng có thể di truyền cho thế hệ tiếp theo. Điều này cũng đại diện cho việc chỉnh sửa gene thành công đầu tiên trên thú có túi.

Quy trình thí nghiệm đã được thiết lập và bây giờ, các nhà khoa học muốn tập trung vào việc trả lời tất cả các câu hỏi về sinh học của động vật có túi. Họ hy vọng rằng đây sẽ là tiền đề cho các nghiên cứu trong tương lai để tạo ra thêm các loài thú có túi biến đổi gene, có thể tác động đến nhiều lĩnh vực như nghiên cứu phôi, sinh sản, sinh học thần kinh, di truyền miễn dịch và sinh học ung thư.