Bài 16. Công nghệ tế bào

I. Công nghệ tế bào

- Công nghệ tế bào là một lĩnh vực của công nghệ sinh học, bao gồm các quy trình kĩ thuật chọn tạo và nuôi cấy tế bào, mô trong ống nghiệm nhằm duy trì và tăng sinh tế bào, mô; từ đó sản xuất các sản phẩm phục vụ đời sống con người.

- Công nghệ tế bào được phát triển dựa trên nền tảng kết hợp của một số lĩnh vực như sinh học tế bào, sinh học phân tử,...

- Công nghệ tế bào bao gồm:

• Công nghệ tế bào thực vật.
• Công nghệ tế bào động vật.

II. Nguyên lí công nghệ tế bào

- Nguyên lí: tính toàn năng của tế bào, khả năng biệt hoá và phản biệt hoá của tế bào.

→ Nuôi cấy tế bào in vitro trên môi trường nhân tạo hình thành dòng tế bào, mô, cơ quan và cơ thể hoàn chỉnh.

• Tính toàn năng của tế bào là khả năng một tế bào phân chia, phát triển thành mô, cơ quan, cơ thể hoàn chỉnh trong môi trường thích hợp.
• Biệt hoá là quá trình một tế bào biến đổi thành một loại tế bào mới, có tính chuyên hoá về cấu trúc và chức năng; từ đó phân hoá thành các mô, cơ quan đặc thù trong cơ thể.
• Phản biệt hoá là quá trình kích hoạt tế bào đã biệt hoá thành tế bào mới giảm hoặc không còn tính chuyên hoá về cấu trúc và chức năng.

III. Một số thành tựu của công nghệ tế bào thực vật

1. Nhân nhanh các giống cây trồng

- Từ mảnh lá, thân, rễ,... của cây mẹ, trải qua giai đoạn phản biệt hoá, công nghệ nhân giống in vitro đã tạo ra mô sẹo, tái sinh chồi từ mô sẹo, từ đó phát triển thành nhiều cây non.

- Vi nhân giống là quy trình để tạo ra các giống cây sạch bệnh virus và tạo ra nguyên liệu khởi đầu cho các quy trình nuôi dịch huyền phù tế bào thực vật, chuyển gene vào tế bào thực vật.

2. Tạo giống cây trồng mới

- Dung hợp tế bào trần là kĩ thuật loại bỏ thành tế bào và lai giữa các tế bào cùng loài hoặc khác loài. Tế bào lai được tạo ra sẽ được tiếp tục nuôi cấy in vitro để tạo giống cây lai, mang các đặc tính tốt của hai dòng tế bào ban đầu. Dung hợp dòng tế bào trần đơn bội (n) với dòng tế bào trần lưỡng bội (2n) cùng loài được sử dụng để tạo giống cây tam bội (3n) không hạt.

- Chuyển các gene kháng sâu bệnh, kháng thuốc diệt cỏ hoặc các gene hỗ trợ nâng cao chất lượng cây trồng đã được thực hiện trên cây đậu tương, khoai tây, ngô,... Gene quy định protein kháng nguyên của một số bệnh virus trên động vật nuôi cũng được chuyển vào một số loại cây. Các gene này tổng hợp các protein kháng nguyên trong các cây được chuyển gene, từ đó sản xuất vaccine ăn được.

3. Sản xuất các chất có hoạt tính sinh học trong tế bào thực vật

- Công nghệ nuôi cấy dịch huyền phù tế bào thực vật, nuôi cấy rễ tơ,... cho phép sản xuất các chất có hoạt tính sinh học từ dòng tế bào tự nhiên của các cây dược liệu hoặc từ dòng tế bào thực vật mang gene tái tổ hợp.

IV. Một số thành tựu của công nghệ tế bào động vật

1. Tạo mô, cơ quan thay thế

- Hiện nay, nuôi cấy, biệt hoá tế bào gốc thành tế bào mỡ dùng trong công nghệ thẩm mĩ. Tế bào cơ, tế bào sụn và nguyên bào xương dùng trong điều trị nhiều bệnh tổn thương tim mạch, thoái hoá xương, khớp, các bệnh viêm nhiễm,...

- Công nghệ phản biệt hoá tế bào sinh dưỡng thành tế bào gốc đã mở ra triển vọng tái tạo các mô tự thân nhằm thay thế mô bị tổn thương ở người bệnh.

- Trong tương lai, người ta mong muốn tạo ra các dòng tế bào gốc để biệt hoá thành các dòng tế bào máu, tế bào thần kinh, thành mạch máu,... giúp điều trị nhiều bệnh như tổn thương tuỷ sống, thoái hoá điểm vàng do lão hoá, tiểu đường, các bệnh tim mạch,...

2. Tạo dòng tế bào và động vật chuyển gene

- Một số gene quy định tổng hợp các chất như hormone sinh trưởng, các kháng thể, kháng nguyên, interferon,... được chuyển vào tế bào động vật, tạo ra các dòng tế bào và động vật chuyển gene ứng dụng trong sản xuất thuốc, vaccine.

- Công nghệ tế bào gốc cho phép dễ dàng chuyển gene và sàng lọc tạo nên các dòng tế bào và động vật chuyển gene làm mô hình cho các nghiên cứu bệnh học và sàn lọc thuốc.

3. Nhân bản vô tính ở động vật

- Nhân bản vô tính động vật là quá trình tạo ra các tế bào hoặc nhiều cá thể hoàn toàn giống nhau về mặt di truyền từ một hoặc một số tế bào sinh dưỡng ban đầu.

- Nhân bản vô tính hiện nay chỉ được phép làm trên động vật, không được phép làm trên người do các lí do về đạo đức sinh học.

1. Công nghệ tế bào là một lĩnh vực của công nghệ sinh học, bao gồm các quy trình kĩ thuật chọn tạo và nuôi cấy tế bào, mô trong ống nghiệm nhằm duy trì và tăng sinh tế bào, mô; từ đó sản xuất các sản phẩm phục vụ đời sống con người.

2. Công nghệ tế bào dựa trên nguyên lí về tính toàn năng của tế bào, khả năng biệt hoá và phản biệt hoá của tế bào. Dựa trên nguyên lí này, người ta có thể nuôi cấy tế bào trên môi trường nhân tạo hình thành dòng tế bào, mô, cơ quan và cơ thể hoàn chỉnh.

3. Một số thành tựu chính trong công nghệ tế bào thực vật là: nhân nhanh giống cây trồng, tạo giống cây trồng mới, sản xuất các chất có hoạt tính sinh học trong tế bào thực vật.

4. Một số thành tựu chính trong công nghệ tế bào động vật là: tạo mô, cơ quan thay thế; tạo dòng tế bào và động vật chuyển gene; nhân bản vô tính.