Việc ứng dụng tế bào gốc trong phát triển nông nghiệp, đặc biệt trong chọn giống và bảo tồn nguồn gene quý hiếm còn ít được quan tâm tại Việt Nam, mặc dù đây là một chủ đề rất sôi động tại các nước có nền chăn nuôi phát triển.

Việc ứng dụng công nghệ tế bào gốc vào nông nghiệp không những nâng cao chất lượng và năng suất cây trồng vật nuôi đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho con người; mà còn có thể tạo nên dược phẩm phục vụ cho y tế (pharming), bảo tồn nguồn gene động vật quý hiếm, tạo mô hình thử nghiệm thuốc và liệu pháp tế bào gốc trước khi ứng dụng trên người, phát triển nguồn mô và nội tạng thay thế cho người trong tương lai, và phát triển vắc xin phòng bệnh v.v.

Nhiều giống bản địa đã và đang biến mất

Với sự gia tăng dân số thế giới, tăng cường mở rộng các hoạt động của khu công nghiệp đã làm tình hình ô nhiễm môi trường ngày thêm trầm trọng, bên cạnh đó đa dạng sinh học và tài nguyên động vật đang bị đe dọa nghiêm trọng.

Phòng thí nghiệm Tái lập chương trình tế bào, Khoa Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Quốc tế - Đại học Quốc gia TP.HCM. Ảnh: hcmiu.edu.vn

Trong ngành chăn nuôi tại các nước đang phát triển, việc khai thác giống chỉ tập trung vào một số lượng hạn hữu các giống có năng suất cao hoặc giống lai đã làm giảm hầu hết các giống vật nuôi địa phương. Việc thiếu chiến lược bảo quản hiệu quả nguồn gene tốt của giống địa phương (khả năng thích ứng bệnh tật và chất lượng thịt ngon) và du nhập chủ yếu giống năng suất cao đã được lai tạp dẫn đến nguồn tài nguyên di truyền càng ngày càng thu hẹp cuối cùng sẽ dẫn đến sự thiếu hụt và khủng hoảng về di sản di truyền của động vật và vật nuôi.

Các số liệu thống kê cho thấy nhiều giống bản địa đã và đang biến mất và nhiều loài đang bị đe dọa tuyệt chủng. Vì vậy việc ứng dụng công nghệ tế bào gốc để bảo tồn hiệu quả và hợp lý các nguồn tài nguyên di truyền động vật là rất cần thiết.

Hiện nay, nguồn gene động vật nuôi bản địa và động vật quý hiếm của nước ta chủ yếu được bảo tồn tại chỗ (in-situ) hoặc bảo tồn chuyển vị (ex-situ). Tuy nhiên đời sống động vật được bảo tồn cũng có giới hạn và rất dễ mất đi sau một vài chục năm. Bên cạnh đó, việc bảo quản tinh trùng, phôi cũng đã được quan tâm, nhưng ít được áp dụng để tạo nên thế hệ mới do phải áp dụng kỹ thuật công nghệ sinh học sinh sản hiện đại như thụ tinh ống nghiệm, thụ tinh kính hiển vi, phát triển phôi và chuyển cấy phôi v.v.

Như chúng ta đã biết, tế bào gốc là tế bào có khả năng phân chia vô hạn và có thể bảo tồn vĩnh viễn nếu được ứng dụng vào nông nghiệp trong lĩnh vực bảo tồn và phát triển nguồn gene quý hiếm. Hiện nay, có bốn phương pháp để bảo tồn nguồn gene động vật bản địa và động vật quý hiếm dựa trên công nghệ tế bào gốc, đó là: thông qua kỹ thuật tế bào gốc và tái biệt hóa tế bào sinh dưỡng; thông qua tế bào gốc sinh dục đực, cấy ghép tế bào gốc tinh nguyên bào vào tinh hoàn của động vật chủ; thông qua tế bào gốc buồng trứng (female germline stem cells); tạo động vật khảm (tức động vật được tạo ra bằng cách tiêm trực tiếp tế bào gốc của động vật mang gene quý hiếm vào phôi nang của giống lai).

Cần một trung tâm bảo tồn quốc gia ở mức độ tế bào

Việc ứng dụng công nghệ tế bào gốc cũng như các công nghệ sinh học sinh sản hiện đại để lưu giữ lâu dài và bền vững các nguồn gene quý hiếm của động vật bản địa, phát triển giống mới là một quan điểm đúng đắn cho ngành nông nghiệp công nghệ cao. Vì vậy, bên cạnh bảo tồn tại chỗ, bảo tồn chuyển vị đối với từng cá thể, bảo tồn tinh trùng và phôi trong phòng thí nghiệm, ứng dụng công nghệ tế bào gốc (bảo tồn ở dạng tế bào) và thành lập một trung tâm bảo tồn nguồn gene động vật quý hiếm quốc gia ở mức độ tế bào là một trong những hướng đi cần được quan tâm nếu không muốn nguồn gene của đất nước cạn kiệt và mất đi trong vài chục năm sau.

Để có thể ứng dụng công nghệ tế bào gốc vào nông nghiệp, một đơn vị nghiên cứu cần nắm vững và thực hiện thành thục 4 công nghệ sinh học của thế kỷ 21, bao gồm: công nghệ phân lập, nuôi cấy, phát triển, và biệt hóa tế bào gốc; công nghệ tái lập chương trình tế bào sinh dưỡng thành tế bào gốc; công nghệ chuyển cấy gene tế bào động vật; và công nghệ sinh học sinh sản hiện đại. Việc kết hợp 4 công nghệ trên sẽ cho ra những sản phẩm quý giá không những cho nông nghiệp mà còn phục vụ cho y sinh học trị liệu.

Phòng thí nghiệm Tái lập chương trình tế bào, Đại học Quốc tế - Đại học Quốc gia TP.HCM đã được thiết lập với các trang thiết bị hiện đại, có khả năng thực hiện và kết hợp 4 công nghệ nói trên cho các nghiên cứu tái tạo những động vật quý hiếm đã và đang tuyệt chủng cũng như tạo ra giống gia súc mới cho ngành nông nghiệp Việt Nam.

Hiện chúng tôi đang theo đuổi một số đề tài, trong đó có đề tài cấp quốc gia nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học sinh sản tạo bò thịt nhân bản có chất lượng như bò Kobe và chúng tôi đã hoàn thành bước tạo được phôi. Một đề tài khác là bảo tồn nguồn gene bò tót dựa trên công nghệ nhân bản vô tính. Ở đề tài này, từ tế bào của con bò tót đực chết ở Bình Thuận, chúng tôi đã tạo ra được phôi để bảo quản, chuẩn bị cho sinh sản vô tính trong thời gian tới. Chúng tôi cũng đang nghiên cứu thiết lập tế bào gốc từ buồng trứng bò trong một đề tài do Nafosted tài trợ.