Nhân bản là công cụ sinh sản có thể được dùng để thu hẹp hay mở rộng đa dạng di truyền. Nhân bản có thể tăng tần số của các đặc điểm sản xuất tốt hơn bằng cách sao chép kiểu gien có chứa thông tin di truyền. Đây là lợi ích lớn nhất đối với việc nhân giống đàn vật nuôi, đặc biệt là nhân bản còn cho phép khả năng chọn lọc tính trạng trong khỏang thời gian ngắn hơn các phương pháp khác.
Phương pháp nhân bản vật nuôi phổ biến nhất là phương pháp chuyển nhân tế bào sinh dưỡng (SCNT) có thể làm tăng hiệu quả chăn nuôi động vật bằng cách tạo ra các nhóm vật nuôi có các đặc điểm như mong muốn. Trên hết kỹ thuật chuyển nhân tế bào giúp duy trì và tăng đa dạng di truyền động vật, tăng thêm khả năng sống sót của các giống bị nguy hiểm. Để tăng đa dạng di truyền nó có thể tạm dừng các bản sao có khả năng sinh sản của con vật mà không có hoặc thiếu khả năng này ngay từ đầu.
Quá trình sinh sản thông thường làm tăng sự biến đổi di truyền qua việc phối hợp các gen bố mẹ. Các nhà di truyền học có thể sử dụng sự biến đổi di truyền này trong các kế hoạch gây giống của họ. Nhân giống có chọn lọc cho phép tạo ra các đặc điểm di truyền tốt hơn.
Đa số các đặc điểm được cải thiện về mặt di truyền ở vật nuôi có thể góp phần cho những biện pháp cho phép các nhà di truyền học dự đóan được tiềm năng di truyền của thế hệ sau.
Tuy nhiên nhân giống chọn lọc có những hạn chế của nó. Nó dựa hòan tòan vào biến dị di truyền hiện có trong quần thể - nếu biến dị này không tồn tại thì không thể chọn lọc được. Nhân giống chọn lọc không cho phép các nhà di truyền học cải thiện các đặc điểm tồn tại nhưng quan trọng hơn là để chọn lọc các đặc điểm tốt nhất và ghép chúng lại với nhau.
Công nghệ chuyển gen mang lại những giải pháp tiềm năng giải quyết một số hạn chế của nhân giống chọn lọc, nhưng đồng thời cũng làm tăng mức độ đa dạng di truyền.
Mật mã di truyền mới có thể được đưa vào một cách chính xác ở vị trí mong muốn trong hệ gen, qua việc sử dụng quy trình (protocol) ADN tái tổ hợp được thiết lập hoàn thiện (well-established recombinant deoxyribonucleic acid (DNA).
Có lẽ hình ảnh quan trọng nhất của kỹ thuật chuyền gen là khả năng độc đắc của nó là sử dụng thông tin mã di truyền từ hầu hết bất cứ nguồn nào. Mã đó, cái mà cho phép ADN giải mã thông tin di truyền, là vạn năng (universal). Điều này cho phép thông tin di truyền của vi khuẩn được đưa vào và chế biến chính xác bởi một con bò cái hay con vật khác. Khả năng vượt qua các rào cản do loài cho phép các nhà di truyền học sử dụng bất kỳ giải pháp di truyền mong muốn nào mà tự nhiên đã sáng tạo.
CAST định nghĩa ‘nhân bản’ như là sự đồng nhất về di truyền, hoặc trong bối cảnh tạo ra những bản sao di truyền hoặc có 2 hay nhiều động vật giống nhau về mặt di truyền.
SCNT hoạt động như thế nào?
SCNT sử dụng tế bào cơ thể nhiều hơn tế bào phôi như là vật hiến tặng (donor). ADN trong nhân được cấy vào trứng (nõan bào) đòi hỏi lập tái chương trình (reprogramming). Rất ít hiểu biết về sự tái chương trình này diễn ra như thế nào trừ một chuyện là nó có thể bị hỏng. Điều này là vì một tế bào phôi lập chương trình một cách bình thương ADN trứng và tinh trùng chứ không phải ADN từ ác tế bào soma.
Hiện nay tất cả các quy trình SCNT làm chết 90% phôi. (tỷ lệ chết của phôi thường là 20-30% đối với vật nuôi và hình như quá 50% đối với đàn bà)..
Cho dù sự mất mát đó xẩy ra trong thời gian mang thai, nhưng một số lần mang thai bất thường vẫn tiến triển đúng kỳ hạn như thể với phương phương pháp thông thường và bằng SCNT. Sự cố xẩy ra với nhân bản cao hơn và hình như do nhau thai dị thường – bào thai và con sinh ra hầu hết là bình thường nhưng có những vấn đề do sự phát triển và sinh đẻ. Bào thai có thể chết hoặc con con được sinh ra không bình thường. Đây được gọi là hội chứng con con dị thường (AOS) và kể cả các tình trạng như thiếu oxy trong mô (thiếu oxy trong tế bào cơ thể), hypolglycemia (mức đường trong máu thấp) và hầu hết xảy ra ở con con. Đa phần những trục trặc này tự điều chỉnh sau khi được chăm sóc đặc biệt và con con lớn lên.
Chết phôi thai và bào thai xảy ra với SCNT là nguyên nhân chính cho tỷ lệ thành công thấp và chi phí cao của công nghệ này.
Sự an tòan của thực phẩm từ động vật nhân bản
Đối với những ai không có kiến thưc về nhân bản thì ý tưởng này gây ra một phản ứng khó chịu. Cục thực dược phẩm (FDA) của Mỹ đã giải quyết những mối quan tâm về an tòan thực phẩm trong báo cáo mới đây: "Nhân bản động vật: đánh giá về sự nguy hiểm".
Bào cáo này chỉ ra rằng sữa, thịt và các sản phẩm khác từ động vật nhân bản cũng an tòan như động vật không nhân bản. Nghiên cứu này nhấn mạnh cuộc đấu tranh dành sự chấp nhận các sản phẩm của động vật nhân bản dùng cho thực phẩm. Mặc dù không nghiên cứu nào có thể đánh giá được tất cả động vật nhân bản một cách tường tận, nhưng cũng không có một bằng chứng khoa học nào nghi vấn rằng các sản phẩm từ bất kỳ động vật nhân bản ít an tòan hơn các sản phẩm tương tự từ động vật không nhân bản, ngoại trừ vấn đề chủng loại.
Động vật nhân bản cho mục đích nhân giống
Báo cáo của CAST cho rằng chi phí hiện nay cho nhân bản gia súc gần 10000 đô la/con vật. Vì thế sự và vì tính không hiệu quả của nhân bản, thì sản xuất khối lượng lớn thịt hay sữa từ động vật nhân bản là không có lợi và vấn đề này có thể còn lại đến nhiều năm nữa.
Nhưng những ứng dụng khác vẫn tồn tại vì mục đích nhân giống. Ví dụ nhân bản một con bò đực nếu mất 100000 đô la thì cũng đáng giá vì tinh của nó được dùng để phối và tạo ra nhiều con bò. Nhân bản cũng có giá trị di truyền một khi con giống quý chết sớm.
Một ứng dụng khác là để nhân giống từ một con vật được thiến. Con vật bị giết và để có được chất lượng của thịt bò, việc nhân bản một bản sao tốt (các tế bào phải được thu thập trong ngày giết mổ) cho phép con vật đó sinh ra những con có chất lượng thịt tốt hơn.
Khi thảo luận về nhân bản, có những lo lắng về cận huyết và thu hẹp vốn gen. Tuy nhiện nhân bản là công cụ di truyền và có thể sử dụng để thu hẹp hay mở rộng vốn gen. Đối với nhân giống qua chọn lọc, vốn gen giảm khi các đặc điểm không mong muốn bị loại ra khỏi giống. Đối với việc lai giống, đa dạng di truyền của ưu thế lai tăng, tuy nhiên đa dạng di truyền của quần thể lại bị giảm.
Nếu nhân bản là một công cụ tương đối rẻ và thông thường như thụ tinh nhân tạo thì sẽ có khả năng tăng giá trị di truyền của đàn vật về các tính trạng phù hợp cho người chăn nuôi và người tiêu dùng lên đến 30% sau một thế hệ. Mức tăng như thế nếu bằng phương pháp chọn lọc thông thường sẽ phải mất 5 hay 6 thế hệ.
Tuy nhiên điều quan trọng phải nhớ đây là một ‘sự gia tăng trước đây ("one-time boost'). Sẽ chẳng sao cả cho dù mất bao nhiêu thời gian để nhân bản được một con vật đặc biệt, nhưng về lý thuyết thì bản thân nhân bản thể hiện sự gia tăng di truyền như thế. 30% tăng giá trị di truyền không thể xây dựng dựa trên 30% khác trong thế hệ tiếp theo. Một giá trị quay lại tỷ lệ của tiến bộ di truyền không nhân bản.
Nhân bản cho tiêu thụ thực phẩm trực tiếp
Đối với người chăn nuôi và tiêu dùng, các sản phẩm động vật đồng dạng là điều mong ước về cả chất lượng lẫn năng suất, ví dụ như nhân bản có thể đẩy nhanh việc đưa vào một đặc điểm mong muốn như giảm tỷ lệ bệnh E.coli cho gia súc. Tuy nhiên, không thể tạo ra một loại gia súc thích hợp với mọi điều kiện, vùng cận nhiệt đới hoặc các vùnh phía Tây…cũng như một loại thịt phù hợp để nướng, làm hăm bơ gơ và sữa dùng cho sản xuất pho mát. Lý do là vì loại thịt lý tưởng cho từng loại là rất khó và muốn thế phải có hàng tá dòng nhân bản để tạo nên thương nghiệp hóa nhân bản tối ưu dùng cho sản xuất thực phẩm.
Các động vật chuyển gen
Đôi khi chỉ một sự khác biệt giữa động vật chuyển gen và động vật nhân bản là một gen đơn. Có khi một động vật chuyển gen được tạo ra bằng công nghệ nhân bản. Tuy nhiên, một con vật có thể là nhân bản, không chuyển gen hoặc có thể là chuyển gen mà không phải là nhân bản.
Một động vật chuyển gen là (1) một con vật có một gen mới được đưa vào bởi sự can thiệp của con người, hoặc (2) là một ‘sinh vật, trừ loài người, trong đó vật liệu di truyền được thay đổi theo cách mà không diễn ra tự nhiên bởi con đực và/hoặc tái tổ hợp’.
Gen mới mày dự tính để thay đổi một số đặc điểm sinh lý của động vật, như tăng sức đề kháng với bệnh tật, tăng chất lượng thân thịt, tăng hiệu quả chuyển hóa thức ăn, tăng an tòan thực phẩm, hay giảm tác động môi trường.
Có một số cách có thể chuyển được gen mới này, mặc dù đa số tất cả các phương pháp đưa thông tin di truyền khi phôi chỉ có một vài tế bào. 2 phương pháp phổ biến nhất là tiêm tiền nhân (là phương pháp thành công đầu tiên) và một phương pháp phát triển gần đây sử dụng vi rút mã tính (lentiviruses).
Cả 2 phương pháp này và các phương pháp khác đều có nhược điểm.
Đầu tiên, các gen đưa vào bởi những phương pháp cấy ngẫu nhiên và phụ thuộc vào vị trí họ đặt có thể có những hậu quả bất lợi.
Thứ hai, khi cấy vi rút vào nó có thể rất khó mất dấu của vị trí gen được cấy vào hệ gen, đặc biệt là ở thế hệ sau.
Nhân bản có thể giúp giải quyết các vấn đề này. Một là ứng dụng phương pháp nhân bản SCNT là công nghệ chuyển gen. Các kỹ thuật chuyển gen này đem lại một biện pháp cho độ chính xác về măt di truyền. Do vậy, có thể điều khiển thông tin di truyền mới đến vị trí mong muốn chính xác trong hệ gen của tế bào.
Sử dụng kỹ thuật nhân bản như một phương pháp tạo ra động vật chuyển gen đem lại phương pháp cho kỹ thuật di truyền được thực hiện với độ chính xác hơn được thực hiện bởi kỹ thuật chuyển gen gốc. Hơn nữa, kỹ thuật nhân bản hiệu quả hơn nhiều biện pháp tạo ra động vật chuyển gen khác, do sử dụng ít động vật thí nghiệm để đạt được thành công.
Động vật chuyển gen kháng bệnh tật
Có lẽ một trong số những vấn đề liên quan đến sử dụng kỹ thuật chuyển gen ở động vật trang trại là khả năng chống lại bệnh tật. Bệnh truyền nhiễm ảnh hưởng có hại đến năng suất vật nuôi và sức khỏe động vật, do đó làm ảnh hưởng đến khả năng chịu đựng và tính cạnh tranh của quần thể. Chi phí cho dịch bệnh hiện nay ước tính 17% doanh thu ngành chăn nuôi ở nước phát triển và 35-50% ở những nước đang phát triển. Dịch bệnh của từng cá thể như viêm vú ở gia súc có thể ảnh hưởng hàng tỷ đô la. Dịch bệnh ở những nước phát triển có thể mất nhiều tiền hơn và ảnh hưởng sâu rộng đến kinh tế nông thôn và sự tự tin của cộng động trong chăn nuôi.
Kỹ thuật chuyển gen tạo ra những con vật thách thức cả thái độ thương mại và quan điểm cộng đồng. Các kỹ thuật này sẽ hướng tới những cơ hội mới dùng cho chẩn đóan, can thiệp và nhân giống chọn lọc động vật kháng bệnh. Việc kết hợp các kỹ thuật này cùng với các phương pháp kiểm sóat dịch bệnh cho phép kiểm sóat bệnh hiệu quả hơn.
Chuyển gen mang đến một phương pháp phòng bệnh bằng cách tấn công mầm bệnh. Điều này có nghĩa là tấn công các tế bào đã được nhận dạng, những tế bào mà không cần thiết đối với sự sống của động vật nhưng nó cần thiết cho một con vật bị nhiễm một bệnh cụ thế.
Vi dụ, sự phát triển của bệnh BSE đòi hỏi động vật chủ phải có protein prion‘prp’ trong tế bào của nó. Nhưng con bò chuyển gen được sinh ra mà thiếu protein này hoàn tòan, và vì thế những con vật này kháng lại sự phát triển của bệnh não dạng bọt biển và không thể hiện bất kỳ triệu chứng bệnh nào. Phân tích ban đầu các thông số-gồm chức năng miễn dịch, hành vi, tăng trương và sinh sản cho thấy những con vật này khác bình thường.
Một cách khác để giải quyết dịch bệnh là tạo con vật có thể chống đỡ hoặc chống lại tốt hơn bệnh nhiễm trùng. Điều này bao gồm tăng phản ứng miễn dịch của động vật, mang lại sự bảo vệ bẩm sinh, hay cản trở quá trình xâm nhập của mầm bệnh vào động vật.
Bò cái chuyển gen sinh ra được đánh giá sự tập trung của protein kháng vi khuẩn trong sữa. Enzim này tiêu diệt một loại vi khuẩn gây ra bệnh viêm vú và làm gia súc chuyển gen ít mắc bệnh. Đàn bò sữa của Mỹ mắc chứng viêm vú càng giảm sẽ tiết kiệm được hàng tỷ đô la và nâng cao sức khỏe vật nuôi.
Động vật chuyển gen dùng cho việc cải thiện an tòan thực phẩm
Các phương thức chăn nuôi hiện nay mang lại các sản phẩm thực phẩm an tòan có chất lượng dinh dưỡng tốt nhưng vẫn có khả năng cải tiến. Chuyển gen được sử dụng để cải tiến an tòan và chất lượng thực phẩm.
Protein sữa biến đổi (Modified milk protein): Một thí dụ cho điều này thông qua sản xuất sữa. Thời hạn sử dụng và tính ổn định của sữa và các sản phẩm sữa quan trọng đối với an tòan và chất lượng thực phẩm. Protein sữa và chất béo bị phân hủy theo thời gian, do đó làm giảm chất lượng sản phẩm. Vi khuẩn thường xuất hiện trong sữa và làm hỏng sữa cũng có thể ảnh hưởng đến thời gian sử dụng.
Chất lượng dinh dưỡng được cải thiện: Các sản phẩm chăn nuôi có thể chứa lượng axit béo bão hòa cao liên quan đến bệnh về tim mạch và huyết áp cao. Được biết cá chứa axit béo không colesteron omega-3 (n-3 PUFA) phòng bệnh về tim mạch và tăng cường sự phát triển của con người. Vật nuôi tập trung lượng n-6PUFA cao từ n-3 PUFA có thể được lấy từ thực vật, tuy nhiên chúng thiếu enzim để biến đổi nó.
Chuyển gen có thể tạo ra vật nuôi có enzim này, cho phép biến đổi để có được thịt chất lượng dinh dưỡng cao. Chuyển gen cũng nắm giữ tiềm năng tạo sữa cho người mà không hợp với latose.
Chuyển gen có thể giảm tác động môi trường của nông nghiệp không?
Có một số cách mà chăn nuôi có tác động tiêu cực đến môi trường gồm việc thải photpho, nitơ và kim loại, gây ra hiệu ứng nhà kính và cần đất cho trồng cây thức ăn.
Kỹ thuật chuyển gen có thể mang lại các giải pháp cho trường hợp này bằng hiệu quả thức ăn được cải thiện qua các gen tăng sinh trưởng. Điều này đòi hỏi ít nguồn tài nguyên như đất, phân bón và năng lượng cho trồng trọt. Chuyển gen cũng có thể được sử dụng để giảm photpho thải ra do vậy giảm ô nhiễm nguồn nước.
Chuyển gen có thể tăng hiệu quả chăn nuôi không?
Bằng việc ứng dụng chuyển gen, có thể cải thiện chất lượng thịt, sữa và thành phần xơ. Các nghiên cứu ban đầu về vật nuôi chuyển gen tập trung vào sự biến đổi cấu trúc cơ thể để tăng sản xuất thịt bằng cách kích thích tăng trưởng với việc đưa các gen cho các nhân tố sinh trưởng, kể cả hócmon sinh trưởng.
Một kế hoạch khác nằm trong nghiên cứu sẽ cải thiện năng suất sinh trưởng và kiểm sóat lớn hơn bằng việc can thiệp trực tiếp với hệ điều chỉnh sự tăng trưởng cơ xương. Sự thiếu hụt chức năng của protein myostatin, điều chỉnh xấu đến sinh trưởng của cơ làm tăng 20% khối cơ ở một số giống bò cơ bắp.
Vì những giống này được biết có liên quan đến việc khó đẻ và sức khỏe, kỹ thuật chuyển gen có thể mang lại cơ hội để hạn chế những ảnh hưởng liên quan đến myostatin đối với sự phát triển của cơ sau khi sinh.
Kết luận
Báo cáo này cho thấy nhân bản và chuyển gen có những điểm mạnh và điểm yếu. Nhân bản có thể được dùng để tạo ra các gen nhanh chóng nhưng cuối cùng các nhà nhân giống sẽ phải dựa vào nhân giống truyền thống để tạo ra sự biến đổi gen mới từ thế hệ tiếp theo của con vật xuất sắc được chọn lọc. Kỹ thuật chuyển gen có thể được sử dụng để nhằm vào sự da dạng của các vấn đề và đưa các đặc điểm mới vào hố gen. Tuy nhiên, kỹ thuật này chưa được áp dụng để kiểm sóat các đặc điểm phức tạp mà bị điều chỉnh bởi đa gen.
Không có gì để tranh luận, tuy nhiên các cả hai công cụ đều có ảnh hưởng tốt đến việc tăng cường sản xuất nông nghiệp, tuy nhiên khó khăn lớn nhất là thiếu sự hiểu biết và sự chấp nhận của cộng đồng.
Cho đến giờ, không có nguy hiểm nào được xác nhận sẽ gây nguy hiểm chongười tiêu dùng. Do vậy, nguy hiểm hiện nay được hiểu bởi người tiêu dùng có thể liên quan đến sự thiếu hiểu biết hơn là nguy hiểm thực sự. Mới đây, các nhà quản lý đã bắt đầu đưa ra khuôn khổ với ý định để cam đoan với người tiêu dùng rằng kế hoạch này nhằm giải quyết việc nhân bản và chuyển gen đang được phát triển. Quy trình lập quy mà người tiêu dùng tự tin và với nó các công ty công nghệ sinh học có thể nỗ lực thực hiện phải nằm ở nơi cho kỹ thuật chuyển gen được áp dụng đối với vật nuôi. Một trong số những dự án thuyết phục nhất nhằm tăng cường sức khỏe động vật và giảm tác động môi trường của chăn nuôi động vật.
September 2009
Nguyễn Thanh Hoài, dịch - http://thecattlesite.com/articles/2108/animal-productivity-and-genetic-div
Nguồn: www.vcn.vnn.vn
.jpg)
