Chỉnh sửa gene trong nông nghiệp: Tiềm năng chờ được khai mở

Sự ra đời của hệ thống CRISPR/Cas đã mang lại thành tựu to lớn trong lĩnh vực nghiên cứu chỉnh sửa hệ gene và đã được ứng dụng thành công trong cải tạo các giống cây trồng. Trong những năm gần đây, rất nhiều quốc gia trên các châu lục đã và đang có kế hoạch quản lý các giống cây trồng chỉnh sửa gene tương tự các giống cây trồng được tạo ra bằng các phương pháp truyền thống như đột biến, lai tạo, chọn dòng... - các cây trồng này không phải tuân thủ các yêu cầu và quy định về sinh vật biến đổi gene.

Dưới góc độ khoa học, chúng ta chưa ghi nhận bất cứ bằng chứng nào về nguy cơ an toàn sinh học của cây biến đổi gene trên toàn thế giới sau vài thập niên trồng trọt và tiêu thụ. Tuy nhiên, vì cây trồng biến đổi gene mang gene chuyển vào giống mới nên người ta vẫn lo lắng chúng sinh ra các rủi ro cho sức khỏe người tiêu dùng và môi trường. Điều này khiến cho cây trồng biến đổi gene khó phát triển ở nhiều nước, đặc biệt các nước châu Âu. Cho đến nay, nhiều nước vẫn chỉ cho phép dùng cây trồng biến đổi gene trong nghiên cứu chứ không cho ra sản xuất.

Với cây trồng chỉnh sửa gene thì các quan ngại này sẽ không còn cơ sở nữa vì chúng có thể hoàn toàn không mang theo bất cứ trình tự DNA ngoại lai nào trong hệ gene. Với công nghệ giải trình tự thế hệ mới nhanh và rẻ như hiện nay, chúng ta hoàn toàn kiểm chứng được việc không tồn tại gene ngoại lai trong các giống cây trồng chỉnh sửa gene một cách dễ dàng và hiệu quả.

Các giống cây trồng biến đổi gene mang các đặc tính quan trọng và ưu việt so với các giống truyền thống, và có thể tạo được trong một thời gian rất ngắn so với các phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, do những quan ngại về nguy cơ an toàn sinh học mà các giống này cần một khoảng thời gian dài để khảo nghiệm, đánh giá rủi ro... trước khi đưa vào thực tế sản xuất. Đây chính là rào cản làm giảm khả năng ứng dụng và tính linh hoạt trong phát triển nông nghiệp khi sử dụng các giống cây trồng biến đổi gene.

Với công nghệ chỉnh sửa gene, việc tạo ra các giống cây có các đặc tính mong muốn cũng rất nhanh, như các phương pháp tạo cây biến đổi gene. Tuy nhiên, khi cây chỉnh sửa gene được quản lý tương tự như các giống cây tạo được bằng phương pháp truyền thống, chúng có thể được ứng dụng ngay vào thực tế sản xuất. Điều này giúp cho chúng ta có được tính linh động cao trong phát triển các giống cây mới theo các yêu cầu cấp thiết của thực tiễn. Ví dụ, khi một loại dịch bệnh cây trồng mới phát sinh, các nhà khoa học có thể lập tức ứng dụng công nghệ chỉnh sửa gene để tạo các giống kháng bệnh không mang theo gene ngoại lai và được áp dụng ngay vào thực tế sản xuất.

Hiện nay, một số đơn vị đang nắm giữ bản quyền về việc ứng dụng công nghệ chỉnh sửa gene, điển hình là CRISPR/Cas9, điều này làm dấy lên quan ngại về tính độc quyền giống cây trồng thương mại. Tuy nhiên, các nhà chọn giống có thể mua bản quyền công nghệ để ứng dụng, phát triển và thương mại hóa các giống cây trồng mới mà mình tạo được. Ngoài ra, hiện nay có rất nhiều các hệ thống chỉnh sửa gene tiếp tục được phát triển bởi các nhà nghiên cứu với sự hỗ trợ từ các chính phủ hay tổ chức phi lợi nhuận vì lợi ích cộng đồng. Hoàn toàn có thể áp dụng các hệ thống này vào các dự án chọn tạo giống chỉnh sửa gene trong tương lai mà không lệ thuộc vào yếu tố bản quyền công nghệ.

Thứ nữa, khi cây chỉnh sửa gene không còn gene chuyển và được đưa ra sản xuất thì nó thường là dòng thuần, có thể dùng làm giống cho các mùa vụ tiếp theo.

Hệ thống CRISPR/Cas9 hiện đang được xem là công nghệ mới và hiệu quả nhất trong nghiên cứu chỉnh sửa hệ gene. Ở Việt Nam, nhiều nhóm đã tìm hiểu, tiếp cận và phát triển công nghệ này trong nghiên cứu trên thực vật. Tuy nhiên, các thành công được ghi nhận không nhiều và tập trung ở một số đơn vị đầu ngành về lĩnh vực công nghệ gene thực vật như: Viện Công nghệ sinh học, Viện Di truyền nông nghiệp, Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội...

Theo thông tin đã được công bố, các nghiên cứu ở Việt Nam hiện nay chủ yếu tập trung vào ứng dụng công nghệ chỉnh sửa gene nhằm cải tạo giống cây trồng, bao gồm nâng cao năng suất, chất lượng, tính kháng bệnh… Các cây trồng đã được chỉnh sửa gene thông qua hệ thống CRISPR/Cas9 tại Việt Nam có thể kể đến lúa, đậu tương, cà chua, dưa chuột, thuốc lá… Nhưng tập trung nhiều nhất vẫn là lúa vì đây là cây trồng chủ lực của nước ta.

Bên cạnh hướng ứng dụng trong cải tạo giống cây trồng thì các nhà khoa học ở Việt Nam, điển hình là Viện Công nghệ sinh học và Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội, đã sử dụng công nghệ chỉnh sửa gene trong nghiên cứu cơ bản về tìm hiểu chức năng gene, phân tích cơ chế chống chịu của cây trồng với điều kiện ngoại cảnh bất lợi hay tương tác của cây trồng và vi sinh vật…

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng đang tiếp tục phát triển và ứng dụng các công cụ mới trong nghiên cứu chỉnh sửa hệ gene như các hệ thống chỉnh sửa chính xác hay hệ thống chỉnh sửa không thông qua chuyển gene…

Gần đây, ngày càng nhiều đơn vị quan tâm, khuyến khích nghiên cứu công nghệ chỉnh sửa gene thực vật như Học viện nông nghiệp Việt Nam, Trường Đại học Khoa học tự nhiên thuộc Đại học Quốc gia Hà Nội, Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành, Trường Đại học Quốc tế Sài Gòn…

Về cơ sở vật chất, có thể nói, các trang thiết bị mang tính “đầu tay” cho các nghiên cứu chỉnh sửa gene như hệ thống nuôi cấy mô và chuyển gene, hệ thống giải trình tự gene, hệ thống phân tích biểu hiện gene, phân tích hóa sinh… đã bước đầu được trang bị ở nhiều đơn vị nghiên cứu trong nước. Do đó cơ hội phát triển công nghệ này ở nước ta là rất lớn. Tuy nhiên, nếu muốn nghiên cứu mang tính chuyên sâu hơn, các nhà khoa học cần nhiều hơn nữa trang thiết bị hiện đại theo từng hướng chuyên ngành nghiên cứu.

Hiện nay, các nhà khoa học ở Việt Nam đang từng bước tự chủ về công nghệ chỉnh sửa hệ gene ở thực vật, điều đó thể hiện qua các công bố quốc tế trên các ấn phẩm uy tín. Nhưng để thật sự đẩy lĩnh vực này lên thì cần có các chương trình, dự án dài hơi - chứ không chỉ mang tính lồng ghép hay thăm dò như hiện nay - quy tụ được nhiều nhà khoa học trong nhiều lĩnh vực khác nhau cùng chung tay phát triển những sản phẩm hoàn chỉnh từ phòng thí nghiệm tới thực tế sản xuất. Ví dụ, chúng tôi đang hợp tác với Viện Di truyền nông nghiệp trong đề tài chỉnh sửa cây đậu tương do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn hỗ trợ. Trong khuôn khổ hợp tác, nhóm nghiên cứu tại Viện Di truyền nông nghiệp với thế mạnh về chọn dòng, đánh giá, khảo sát các tính trạng nông sinh học trong điều kiện thực tế đồng ruộng sẽ đảm bảo cho các sản phẩm về chỉnh sửa gene do chúng tôi tạo ra tiến gần hơn đến ứng dụng thực tế vào sản xuất.

Tiếp theo, điều quan trọng nhất mà các nhà khoa học mong chờ đó là các chính sách cụ thể trong quản lý cây trồng chỉnh sửa gene. Các chính sách và hướng dẫn cụ thể sẽ khuyến khích các nhà nghiên cứu phát triển công nghệ của mình; đồng thời các đơn vị doanh nghiệp, cơ sở sản xuất có sự yên tâm trong kết nối với các nhà khoa học để phát triển sản phẩm.

Khi có chính sách và hướng dẫn rõ ràng, cụ thể rồi thì cũng dễ tiến hành các trao đổi quốc tế. Ví dụ, các nước Mỹ, Nhật sẵn sàng bàn giao cho mình cây chỉnh sửa gene hoặc các nguyên liệu để mình phát triển giống của mình, nhưng khi chưa có chính sách thì mình không thể nhập nó về. Ngoài ra, các công ty có thể yên tâm đầu tư vào công nghệ chỉnh sửa gene để tạo ra giống cây trồng có tính trạng như họ mong muốn.

Đặc biệt, với các chính sách rõ ràng và thông tin truyền thông chính xác, chúng ta sẽ dễ dàng hơn để tạo ra sự đồng thuận ở người sản xuất trong tiếp cận và sử dụng các sản phẩm cây trồng chỉnh sửa gene.

Với việc công bố bài báo quốc tế, chúng tôi có thể nói mình đã tạo ra được cây chỉnh sửa gene; nhưng nếu có chính sách, chúng tôi sẽ có cơ hội để tiếp tục phát triển và đưa các dòng/giống cây này vào sản xuất. Chẳng hạn, vừa rồi, chúng tôi đã tạo được cây thuốc lá chỉnh sửa gene để kháng bệnh do virus PVY gây ra. Tuy nhiên, khi chúng tôi kết hợp với các đơn vị sản xuất để đưa dòng cây này vào sản xuất thử nghiệm thì gặp phải rào cản. Do chưa có quy chế quản lý và sử dụng, phía đối tác có những quan ngại trong việc phối hợp để tiếp tục phát triển các dòng cây này vào sản xuất. Bởi vậy, dòng thuốc lá chỉnh sửa gene của chúng tôi hiện vẫn chỉ dừng lại ở các đánh giá trong phòng thí nghiệm, xa nhất cũng chỉ ra đến nhà lưới thôi.