Drew Weissman là một bác sĩnhà khoa học người Mỹ và
được trao giải Nobel Sinh lý
học và Y khoa năm 2023 nổi
tiếng vì những đóng góp của
ông cho ngành sinh học RNA.
Công trình nghiên cứu của
ông được sử dụng để phát
triển vắc xin mRNA, trong đó
công trình nổi tiếng nhất của
ông là vắc xin phòng ngừa
COVID-19 được sản xuất bởi
BioNTech/Pfizer và Moderna.
Weissman là giáo sư đầu tiên
của Roberts Family Professor
trong nghiên cứu vắc xin,
giám đốc Viện đổi mới RNA
của Penn và là giáo sư y khoa
tại Trường Y khoa Perelman
tại Đại học Pennsylvania
(Penn).

Giải Nobel Y Sinh
được trao cho Giáo sư
Drew Weissman (trái)
và nhà khoa học
Katalin Karikó (phải).

Katalin Karikó trong tiếng Hungary có tên Karikó Katalin là
nữ giáo sư, tiến sĩ chuyên ngành hóa sinh và sinh học phân
tử, người Mỹ gốc Hungary, nổi tiếng vì đã đặt nền tảng hoàn
toàn mới cho lý thuyết khoa học về sản xuất vắc xin phòng
chống virus nói chung và SARS CoV-2 nói riêng, trong bối
cảnh toàn Thế giới lâm vào đại dịch Covid 19, nhờ đó đã tạo
ra loại vắc-xin COVID-19 rất có hiệu quả do BioNTech và
Moderna cấp phép và sản xuất hàng loạt. Loại này sử dụng
công nghệ qua ARN thông tin (mRNA technology) để sản
xuất, mang ký hiệu BNT162b2, thường được gọi dưới tên
"vắc-xin pfizer", có tên đủ hơn là vắc-xin COVID-19 của
Pfizer–BioNTech, hiện được bán dưới nhãn hiệu
"Comirnaty". 

Video sản xuất những liều
vaccine Covid-19 đầu tiên ở Nga

Drew Weissman và Katalin Kariko là hai nhà
khoa học đạt giải Nobel năm 2003 với nghiên
cứu ứng dụng công nghệ di truyền để sản xuất
vaccine mRNA phòng chống COVID-19. Trong
tương lai, công nghệ di truyền sẽ ngày càng
đóng vai trò quan trọng hơn vào đời sống và xã
hội. Tuy nhiên, liệu tất cả ứng dụng của công
nghệ di truyền đều mang lại lợi ích cho con
người và được nhân loại đón nhận không?

BÀI 45.
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN VÀO ĐỜI SỐNG

MỤC TIÊU
–

Nêu được một số ứng dụng công nghệ di truyền trong
nông nghiệp, y học, pháp y, làm sạch môi trường, an toàn
sinh học.

–

Nêu được một số vấn đề về đạo đức sinh học trong
nghiên cứu và ứng dụng công nghệ di truyền.

- Tìm hiểu được một số sản phẩm ứng dụng công nghệ di
truyền tại địa phương.

BÀI 45.
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN VÀO ĐỜI SỐNG

NỘI DUNG
1. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN

2. ĐẠO ĐỨC SINH HỌC TRONG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG
DỤNG CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN

BÀI 45.
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN VÀO ĐỜI SỐNG
1. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN

Nội dung 1. Tìm hiểu ứng dụng công
nghệ di truyền trong nông nghiệp

Tạo giống thực vật
Chuyển gen kéo dài
thời gian chín và kháng
virut vào cây cà chua)
Cà chua không chuyển gen

Cà chua chuyển gen chậm chín và kháng vi rút

Gạo bình thường

Gạo vàng
có khả năng tổng hợp
được -carotene

Tạo giống thực vật

GIỐNG LÚA “GẠO VÀNG” CHUYỂN GEN CÓ KHẢ NĂNG TỔNG HỢP
BÊTA –CAROTEN
( tiền chất tạo ra vitamin A) TRONG HẠT

Cà chua có gen kháng ung thư

Bắp có gen kháng tuyến trùng đục rễ

Bông vải mang gen Bt

Cây đu đủ(Carica papaya L.)
Được chuyển gene kháng bệnh virus

Cây đối chứng

Một số thành tựu tạo giống biến đổi gen:

Ngô chuyển gen kháng sâu hại

Cà chua Green Zebra Seedling
có hương vị ngọt như quả táo

- Cà chua chuyển gen có chức năng
tổng hợp antitrypsin (aa) của người
Cơ thể người
thiếu aa sẽ dẫn
đến bệnh ung
thư gan,  bệnh
viêm khí quản,
viêm khớp và
viêm da.

Cà chua chuyển gen

Chuyển gen trừ sâu từ vi khuẩn vào cây bông

Cây bông chuyển gen
Bt kháng sâu bệnh
(bên phải) và cây
bông không chuyển
gen Bt mẫn cảm với
sâu bệnh (bên trái)

Chuyển gen kháng sinh vật ký sinh vào cây cà chua

Cà chua chuyển gen kháng sinh vật ký sinh (bên phải)
và cà chua đối chứng (bên trái)

Chuyển gen kháng virut thối vào củ khoai tây)

• Cây đậu tương chuyển gene
- Kháng sâu (Bt)
- Thay đổi thành phần acid béo

+ Tạo cừu biến đổi gen, sản sinh prôtêin người trong sữa

Tạo giống động vật

Dê biến đổi gen cho sữa chứa
prôtêin tơ nhện

Gà mang gen tạo thuốc trị ung
thư trong trứng

Tạo giống động vật

Cá glofish phát sáng

Lợn chuyển gen
phát sáng

Chuột nhắt được chuyển gen hoocmôn sinh trưởng của chuột
cống→KL tăng gấp đôi so với con bình thường.

+ Chuyển gen hormone sinh trưởng vào cá hồi

Dê chuyển gen cho sữa có prôtêin của tơ nhện

Một số thành tựu tạo giống bằng gây đột biến ở Việt Nam

Giống lúa Mộc tuyền đột
biến bằng tia gama MT1
có nhiều đặc tính quí (chín
sớm nên rút ngắn thời gian
cach tác), thấp và cứng cây,
chịu chua và phèn nên có
thể trồng ở nhiều vùng
khác nhau, năng suất tăng
15-25%.
Giống lúa MT1

Một số thành tựu tạo giống bằng gây đột biến ở Việt Nam

Nho lưỡng bội (trái), nho tứ bội (phải)

Một số thành tựu tạo giống bằng gây đột biến ở Việt Nam

Táo Gia Lộc đột biến cho 2 vụ quả/năm

Dưa hấu tam bội không hạt

Cà chua không hạt

Một số thành tựu tạo giống bằng gây đột biến ở Việt Nam

Bưởi tam bội

Một số thành tựu tạo giống bằng gây đột biến ở Việt Nam

Hàu tam bội

Một số thành tựu tạo giống bằng gây đột biến ở Việt Nam

• Vi sinh vật: Xử lí bào tử
nấm Penicllium bằng tia
phóng xạ chủng
Penicillum có hoạt tính
Peniciline tăng gấp 200 lần
dạng ban đầu.

Một số thành tựu tạo giống bằng công nghệ gen

- Tạo ra dòng vi
khuẩn mang gen
của loài khác như
gen insulin của
người. Vi khuẩn
nhanh chóng sản
sinh ra một lượng
insulin làm thuốc
chữa bệnh tiểu
đường...

Một số thành tựu tạo giống bằng công nghệ gen

Tạo ra dòng vi
khuẩn E. Coli
sản xuất hoóc
môn
somatostatin

Một số thành tựu tạo giống bằng công nghệ gen

Biến đổi gen của
một loài vi sinh
vật thuộc họ vi
khuẩn
Cyanobacteria
tiêu thụ CO2 để
sản xuất nhiên
liệu (xăng sinh
học)

Một số thành tựu tạo giống biến đổi gen:
Ngoài ra còn tạo được giống nấm men mang
gen tổng hợp chất Artemisinin từ cây Thanh
hao hoa vàng nhằm để chữa bệnh sốt rét ở
người, đã làm giảm giá thành thuốc xuống
10% so với trước đây

Thanh hao hoa vàng

Nấm men

TẠO DÒNG THUẦN DỰA TRÊN NGUỒN BIẾN DỊ TỔ HỢP

Giống lúa IR8

Giống lúa Dee-geo woo-gen
Thu hoạch giống lúa IR8

Em hãy cho biết giống cây trồng biến đổi gene
có những đặc tính vượt trội nào so với giống
ban đầu?

Giống cây trồng biến đổi gene có những đặc tính
vượt trội so với giống ban đầu như có năng suất cao
hơn, khả năng chống chịu tốt hơn, khả năng sinh
trưởng và phát triển tốt trong điều kiện môi trường
khắc nghiệt, có khả năng kháng sâu bệnh,…

Hãy tìm hiểu thực tế và cho biết ở địa phương em
có sử dụng giống cây trồng biến đổi gene không?
Nếu có, hãy liệt kê một số loại cây trồng đó?
- Ở địa phương của em có sử dụng giống cây trồng
biến đổi gene.
- Một số giống cây trồng biến đổi gene như: giống
ngô được chuyển gene kháng sâu; giống “lúa vàng”
được chuyển gene tổng hợp b-carotene; giống đu đủ
mang gene kháng virus gây bệnh đốm vòng; giống
lúa được chuyển gene tổng hợp lactoferrin có trong
sữa người; các giống đậu tương, ngô, bông kháng
thuốc diệt cỏ;…

BÀI 45.
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN VÀO ĐỜI SỐNG
1. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN

Nội dung 2. Tìm hiểu ứng dụng công
nghệ di truyền trong y học, pháp y
Năm 2018, các nhà
nghiên cứu ĐH
Oregon cùng những
đồng nghiệp ở
California, Trung
Quốc và Hàn Quốc, đã
tiến hành chỉnh sửa
gene bằng công nghệ
CRISPR trên phôi
người, nhằm tìm ra
phương cách sửa chữa
những đột biến gene
gây bệnh.

Đọc thông tin và cho biết những thành tựu
công nghệ di truyền nào đã được ứng dụng tại
địa phương nơi em sống.

Nhóm sinh viên và chế phẩm phân hủy
nhựa từ vi khuẩn của nhóm sinh viên.

Một số thành tựu công nghệ di truyền đã và đang được ứng dụng:
- Tạo cây trồng biến đổi gene: giống ngô được chuyển gene kháng sâu, giống
“lúa vàng” được chuyển gene tổng hợp b-carotene, giống đu đủ mang gene kháng
virus gây bệnh, giống lúa được chuyển gene tổng hợp lactoferrin có trong sữa
người,…
- Tạo vật nuôi chuyển gene: Cá chép được chuyển gene tổng hợp hormone sinh
trưởng ở người giúp cá chép sinh trưởng nhanh và có khả năng kháng virus gây
bệnh IHNV; bò được chuyển gene tổng hợp protein giúp bò tăng chất lượng sữa;
dê được chuyển gene tạo ra tơ nhện để sản xuất sữa dê chứa protein tơ nhện dùng
cho nhiều mục đích như tạo dây chằng, giác mạc mắt và sụn, gân nhân tạo, áo
giáp quân sự;…
- Tạo ra các sinh vật biến đổi gene có khả năng xử lí ô nhiễm môi trường: Vi
khuẩn biến đổi gene có thể phân huỷ các polyme nhựa hóa học; chuyển gene quy
định khả năng phân hủy RDX (một loại thuốc nổ) có nguồn gốc từ một loài vi
khuẩn vào loài cỏ switchgrass, cỏ chuyển gene hấp thụ thành công và phân hủy
hoàn toàn RDX trong nơi trồng;…
- Sản xuất các chế phẩm sinh học dùng trong y tế: insulin, hormone tăng trưởng,
follistim để điều trị vô sinh, albumin người, kháng thể đơn dòng, các yếu tố
chống loạn nhịp, thuốc chống xuất huyết, chống đông, vaccine chống covid-19,
…
- Ứng dụng công nghệ di truyền để phân tích DNA giúp xác định quan hệ họ

Tại sao việc sản xuất insulin từ vi khuẩn E.coli có nhiều
ưu điểm hơn việc chiết insulin từ tuyến tụy của động vật?

Insulin là một 
hormone peptide chứa hai
chuỗi liên kết chéo bởi các
cầu nối disulfide.

Escherichia coli

Tuyến tụy

Việc sản xuất insulin từ vi khuẩn E.coli có nhiều ưu điểm hơn việc chiết insulin từ
tuyến tụy của động vật vì việc sản xuất insulin từ vi khuẩn E.coli được tiến hành bằng
cách chuyển gene mã hóa insulin của người vào vi khuẩn E.coli. Phương pháp này đem
lại nhiều ưu điểm vượt trội:
- Sản xuất được lượng insulin lớn trong thời gian ngắn, từ đó giúp hạ giá thành sản
phẩm: Vi khuẩn E.coli có ưu điểm là sinh sản rất nhanh giúp tăng số bản sao của gene
mã hóa insulin một cách nhanh chóng và dễ dàng, từ đó giúp thu được số lượng lớn
hormone insulin. Trong khi, nếu dùng động vật để chiết insulin thì cần một lượng tụy
rất lớn mới có thể sản xuất được một lượng nhỏ insulin.
- Sản xuất được insulin có độ tinh sạch cao: Việc insulin được sản xuất trực tiếp từ tụy
động vật thường có cấu trúc không hoàn toàn giống với insulin người, hoạt động chức
năng trong cơ thể kém hơn so với insulin người , khả năng hấp thụ kém, có thể gây ra
những phản ứng phụ. Trong khi đó, sản xuất insulin từ vi khuẩn E.coli sẽ tạo ra insulin
có cấu trúc giống insulin của người hơn, làm giảm tối đa tính phức tạp và giá thành của
các giai đoạn tinh sạch.
- Chi phí sản xuất thấp: Vi khuẩn E.coli có kích thước nhỏ, dễ nuôi cấy nên giảm được
chi phí phát sinh trong quá trình sản xuất hơn nhiều so với việc nuôi bò hoặc lợn để
tách chiết insulin.

Trong đợt dịch bệnh COVID-19 bùng nổ, Bộ Y tế đã cấp phép
cho 8 loại vaccine được sử dụng trong điều kiện khẩn cấp gồm:
(1) AstraZeneca; (2) Sputnik V; (3) Vero cell; (4) Pfizer; (5)
Moderna; (6) Janssen; (7) Hayat-vax; (8) Abdala. Hãy tìm hiểu
thông tin và cho biết loại vaccine nào trong số tám loại ở trên
được sản xuất nhờ ứng dụng công nghệ mRNA.

Cơ quan Quản lý thực phẩm và dược
phẩm Mỹ (FDA) đã cấp phép cho vắc
xin chuyên ngừa các biến thể dòng
phụ phổ biến của Omicron là BA.4 và
BA.5 của Moderna và
Pfizer/BioNTech.

Trong số 8 loại vaccine trên, có 2 loại vaccine được sản xuất nhờ ứng
dụng công nghệ mRNA là (4) Pfizer và (5) Moderna.  

BÀI 45.
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN VÀO ĐỜI SỐNG
1. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN

Nội dung 3. Tìm hiểu ứng dụng công nghệ
di truyền trong làm sạch môi trường
Theo em, vi sinh vật biến đổi gene dùng để phân hủy rác
thải hữu cơ cần có những đặc tính nào?

Ra mắt máy xử lý rác thải hữu cơ bằng vi khuẩn Qoobu

Vi sinh vật biến đổi gene dùng để phân hủy rác thải hữu
cơ cần có những đặc tính như có khả năng phân hủy chất
thải hiệu quả nhanh; có sức sống, chống chịu tốt; có khả
năng chuyển hóa hóa học để trung hòa độc tố, cải tạo
môi trường đất;…

Hãy tìm hiểu thực tế và cho biết địa phương em có sử dụng chế
phẩm vi sinh vật để làm sạch môi trường không? Nếu có, hãy xác
định đó có phải là vi sinh vật biến đổi gene không?

- Một số chế phẩm vi sinh vật thường được dùng để làm sạch môi
trường: Microbelift IND, icrobelift SA, Microbelift N1, men vi
sinh Hiếu khí Jumbo A, men vi sinh kị khí Jumbo G, BIOTECHH01, Bionetix BCP10, Microbelift OC, Microbelift DGT, men vi
sinh khử mùi, Biomix1,…
- Trong các chế phẩm trên có chế phẩm Microbelift là chế phẩm
chứa chủng vi sinh Pseudomonas sp. biến đổi gene có khả năng
tổng hợp được tập hợp khả năng phân hủy các hợp chất
hydrocacbon từ một vài chủng Pseudomonas, đặc biệt là khả
năng phân hủy dầu mỏ.

BÀI 45.
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN VÀO ĐỜI SỐNG
1. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN

Nội dung 4. Tìm hiểu ứng dụng công nghệ
di truyền trong an toàn sinh học
Em hãy nêu ví dụ về ứng dụng công nghệ di truyền trong an toàn
sinh học mà em biết?

Xét nghiệm PCR ứng dụng trong chẩn đoán nhiễm virus Covid-19

Một số ứng dụng công nghệ di truyền trong an toàn
sinh học như:
- Sử dụng kĩ thuật giải trình tự gene thế hệ mới giúp
công bố nhanh trình tự gene của các virus gây bệnh
nguy hiểm như SARS, COVID-19,... từ đó sản xuất
nhanh vaccine để phòng bệnh.
- Sử dụng kĩ thuật tổng hợp đoạn mồi ứng dụng để
phát hiện nhanh vi sinh vật gây bệnh trên vật nuôi,
cây trồng và con người bằng kĩ thuật phân tử.
- Ứng dụng công nghệ kháng thể đơn dòng trong
chuẩn đoán nhanh người mắc bệnh COVID-19.