Tỉnh Bình Ðịnh đang từng bước làm chủ công nghệ định danh gen bằng DNA, giúp xác định chính xác các loài sinh vật bản địa, phục vụ bảo tồn và phát triển kinh tế xanh.
Xác định loài với mức chính xác tuyệt đối
Trước đây, việc xác định loài sinh vật trong tỉnh chủ yếu dựa vào hình thái học, tức là quan sát đặc điểm ngoại hình, cấu trúc tế bào. Phương pháp này tốn thời gian và dễ nhầm lẫn, nhất là với những loài có hình thái tương tự nhau. “Giải trình tự DNA cũng giống như việc lấy dấu vân tay. Mỗi cá thể đều có một trình tự DNA riêng biệt, hoàn toàn độc nhất và không thể nhầm lẫn”, chị Châu Phan Kim Diệu, kỹ thuật viên phòng thí nghiệm sinh học phân tử của Trạm Nghiên cứu thực nghiệm KH&CN (thuộc Trung tâm Ứng dụng KH&CN, Sở KH&CN) giải thích.
 |
| Kỹ thuật viên thao tác PCR và điện di gen trong quy trình định danh gen tại Trạm Nghiên cứu thực nghiệm KH&CN. Ảnh: HỒNG HÀ |
Bắt đầu từ năm 2022, Trung tâm Ứng dụng KH&CN đầu tư hệ thống máy giải trình tự DNA thế hệ mới iSeq100 (Hoa Kỳ sản xuất), máy PCR real-time, tủ thao tác vô trùng đạt chuẩn ISO và các thiết bị phụ trợ tại Trạm Nghiên cứu thực nghiệm KH&CN. Để vận hành hệ thống, Trung tâm đã đào tạo chuyên sâu cho 3 cán bộ kỹ thuật về các kỹ năng tách chiết DNA từ các loại mẫu sinh học khác nhau, thiết kế và tối ưu hóa primer PCR, vận hành máy giải trình tự iSeq100, phân tích dữ liệu sinh học thông qua các phần mềm chuyên dụng. Hiện để nâng cao chuyên môn, một cán bộ đang theo học cao học ngành công nghệ sinh học.
“Chúng tôi đang từng bước xây dựng một đội ngũ kỹ thuật đủ sức vận hành độc lập và đảm bảo chất lượng phân tích gen tại địa phương”, ông Cao Hoàng Trình, phụ trách Trạm Nghiên cứu thực nghiệm KH&CN, cho biết.
Hai năm qua, Trung tâm đã định danh thành công nấm linh chi và lan kim tuyến - hai loài bản địa quý hiếm có nguy cơ suy giảm trong tự nhiên, có giá trị dược liệu cao. Hoạt động này nằm trong Chương trình bảo tồn và sử dụng bền vững nguồn gen đến năm 2025, định hướng đến năm 2030 do Bộ KH&CN ban hành, đã được cụ thể hóa tại Bình Định thông qua Đề án khung các nhiệm vụ bảo tồn nguồn gen giai đoạn 2021 - 2025 của UBND tỉnh.
Quy trình định danh gen tại Trung tâm được thực hiện theo tiêu chuẩn quốc tế, gồm 5 bước chính: Tách chiết DNA bằng phương pháp CTAB (Cetyltrimethylammonium Bromide), khuếch đại vùng gen đặc trưng ITS (Internal Transcribed Spacer) đối với nấm hoặc 16S rRNA đối với vi khuẩn bằng kỹ thuật PCR, kiểm tra chất lượng sản phẩm PCR bằng điện di gen (phương pháp tách và quan sát các đoạn DNA dựa trên kích thước của chúng), giải trình tự bằng công nghệ SBS (Sequencing by Synthesis), và cuối cùng là phân tích so sánh với cơ sở dữ liệu gen quốc tế NCBI bằng công cụ BLASTn. “Đây là quy trình chuẩn quốc tế, đang được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm sinh học phân tử trên thế giới, hoàn toàn có thể đảm bảo kết quả định danh gen chính xác” - chị Diệu khẳng định.
Tiến tới chủ động cung cấp dịch vụ định danh
Việc làm chủ toàn bộ quy trình giúp tỉnh hạn chế phụ thuộc các viện, trường lớn ở TP Hồ Chí Minh hay Hà Nội, rút ngắn thời gian phân tích và tiết kiệm chi phí đáng kể. Quan trọng hơn, dữ liệu gen được bảo mật. Đây là yếu tố quan trọng trong bối cảnh cạnh tranh công nghệ sinh học toàn cầu ngày càng gay gắt.
Hiện tại, cơ sở dữ liệu gen của Trung tâm đã lưu trữ trình tự DNA của một số mẫu sinh vật, được chuẩn hóa theo định dạng FASTA và tương thích với các hệ thống cơ sở dữ liệu quốc tế như GenBank-NCBI. Dữ liệu này cũng được kết nối với Cổng dữ liệu gen quốc gia do Cục Sở hữu trí tuệ quản lý. “Việc định danh gen không chỉ dừng lại ở bảo tồn mà còn góp phần sàng lọc, phát triển giống, chuyển giao công nghệ cho các DN địa phương”, chị Diệu cho biết.
Theo kế hoạch năm 2025, Trung tâm sẽ mở rộng định danh thêm 4 - 8 loài, nhắm đến mục tiêu xây dựng “thư viện gen” cho 14 loài sinh vật đặc trưng của tỉnh. Các loài được ưu tiên bao gồm các loài dược liệu quý như: Sâm ngọc linh, lan rừng các loại, nấm linh chi rừng, các vi sinh vật có khả năng sản xuất enzyme công nghiệp.
“Giải trình tự DNA không chỉ định danh để biết tên khoa học, mà còn để xác lập “chứng minh thư” di truyền cho từng loài. Nó là bước đầu tiên để xác lập chủ quyền di truyền, chuẩn hóa tài nguyên bản địa theo chuẩn quốc tế. Chúng tôi coi mỗi chuỗi DNA được định danh thành công là một viên gạch cho hệ sinh thái công nghệ sinh học của địa phương, từ đó từng bước hình thành nền kinh tế xanh, ứng dụng công nghệ cao từ nền tảng tài nguyên bản địa”, ông Trình nhấn mạnh.
“Chúng tôi rất mong tiếp tục nhận được sự quan tâm, hỗ trợ từ các cấp để từng bước hoàn thiện kỹ thuật, mở rộng quy trình định danh cho các loài thực vật, nấm và vi sinh vật đang được bảo tồn tại Trạm. Xa hơn nữa, chúng tôi muốn chủ động cung cấp dịch vụ định danh ngay tại địa phương, thay vì phải gửi mẫu đi nơi khác như trước đây”, ông Trình chia sẻ. Cùng với đó, Trạm cũng đang đẩy mạnh nghiên cứu di thực các giống quý từ nơi khác về, nhằm nhân giống, tìm hiểu đặc tính và bảo tồn ngay tại chỗ, từng bước mở rộng kho tàng nguồn gen bản địa cho tỉnh.
HỒNG HÀ
