Tải bản đầy đủ
Hỡnh 2.18: S plasmid cha DNA ngoi lai i qua cỏc l tm thi

Hỡnh 2.18: S plasmid cha DNA ngoi lai i qua cỏc l tm thi

Tải bản đầy đủ

77

vật ở dạng protoplast... Với một số cây một lá mầm quan trọng (loài
lúa phụ Japonica, ngô, lúa mì) mà không thể thể thực hiện được
bằng phương pháp chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium thì
người ta đã thành công với phương pháp này. Hiệu quả biến nạp cao.
Trong một nghiên cứu ở E.coli, 80% số tế bào nhận được DNA
ngoại lai (Miller và Nickoloff, 1995). Lượng DNA ngoại lai cần
thiết là ít hơn so với các phương pháp khác (Withers, 1995). Phương
pháp này có thể thực hiện với các mô in vivo còn nguyên vẹn
(Weaver, 1995). Ðoạn DNA ngoại lai được biến nạp có kích thước
lớn. Tuy nhiên nếu các xung điện có cường độ và chiều dài không
đúng thì một số lỗ của tế bào sẽ trở nên quá lớn hoặc bị hỏng không
thể đóng lại sau khi tế bào phóng điện, làm cho tế bào bị tổn thương
hoặc bị thủng (Weaver, 1995). Một hạn chế nữa là sự vận chuyển
DNA ngoại lai vào và ra khỏi tế bào trong suốt thời gian điện biến
nạp là tương đối không đặc hiệu. Ðiều này dẫn đến kết quả là không
cân bằng ion mà sau đó sẽ làm rối loạn chức năng của tế bào và tế
bào chết (Weaver, 1995).
Kỹ thuật xung điện được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực
khác nhau của sinh học phân tử và y học. Các ứng dụng của kỹ thuật
xung điện bao gồm:
- Biến nạp DNA: các gen đặc hiệu có thể được tạo dòng trong
plamid và sau đó plasmid này được đưa vào tế bào chủ để nghiên
cứu cấu trúc và chức năng của gen và protein.
- Chuyển plasmid trực tiếp giữa các tế bào: tế bào vi khuẩn đã
chứa plasmid có thể được ủ với một dòng khác không mang plasmid
nhưng lại có đặc tính mong muốn khác. Ðiện áp của xung điện sẽ tạo
ra các lỗ, cho phép một số plasmid đi ra khỏi tế bào và lại đi vào tế
bào khác. Sau đó các tế bào mong muốn sẽ được chọn lọc bằng tính
kháng thuốc kháng sinh hoặc bằng phương pháp tương tự khác
(Withers, 1995). Kiểu chuyển gen này cũng có thể được thực hiện
giữa các loài khác nhau. Vì vậy, một lượng lớn plasmid sinh trưởng
trong các khuẩn lạc vi khuẩn được nhân lên một cách nhanh chóng
và sau đó được chuyển vào các tế bào nấm men bằng kỹ thuật xung
điện để nghiên cứu (Gunn, 1995).

78

- Dung hợp tế bào đã kích thích: sự tạo thành các lỗ thủng trên
màng xảy ra do xung điện chớp nhoáng tạo ra cho thấy đã kích thích
sự dung hợp tế bào (Weber và Berrg, 1995).
- Phân phối thuốc qua da: Chỉ khi xung điện gây ra các lỗ tạm
thời trên màng sinh chất, các lỗ tương tự đã tạo ra ở màng lipid kép
của lớp da chết ở phía ngoài cùng. Các lỗ này cho phép thuốc đi qua
da đến các mô đích. Các bệnh nhân thích phương pháp này hơn
phương pháp tiêm (không cần kim tiêm) và có thể tránh được các
vấn đề phân hủy hoặc hấp thu không đúng của liệu pháp uống thuốc
(oral medication) trong hệ tiêu hóa (Praustmitz, 1993).
- Liệu pháp hóa điện khối u ung thư (cancer tumor
electrochemotherapy): các nhà khoa học đang nghiên cứu tiềm năng
của kỹ thuật xung điện để tăng tính hiệu quả của liệu pháp hóa học.
Khi sử dụng kỹ thuật xung điện để biến nạp DNA, xung điện này sẽ
phá vỡ màng tế bào ung thư và làm tăng lượng thuốc đi đến các vị
trí. Một số nghiên cứu cho rằng đã làm giảm sự phát triển khối u khi
áp dụng phương pháp này cho các tế bào ung thư ở hệ thống mô
hình động vật (Maeda, 1998).
- Liệu pháp gen: kỹ thuật xung điện cho phép các vector mang
các gen quan tâm được biến nạp qua da đến các mô đích. Khi đã hợp
nhất vào các tế bào của cơ thể, các protein được tổng hợp từ các gen
này có thể thay thế gen sai hỏng và vì vậy đã điều trị các rối loạn di
truyền (Hình 2.19)(Inovio, 2002).

79

Hình 2.19: Ứng dụng của kỹ thuật xung điện trong liệu pháp gen

80

IX. Chuyển gen bằng súng bắn gen
Súng bắn gen (Gene gun) là một thiết bị sử dụng để đưa thông
tin di truyền vào tế bào, được thiết kế đầu tiên cho biến nạp DNA
ngoại lai vào tế bào thực vật và được phát triển vào đầu thập niên
1980 do các nhà thực vật học ở Ðại học Corrnell cùng với các nhà
nghiên cứu ở Corrnell Nanofabrication Facility, Newyork, USA.
Súng bắn gen được bán trên thị trường vào năm 1990. Ðạn sử dụng
cho loại súng này là các hạt kim loại nặng cơ bản được bao bọc
DNA. Tên chính xác và đầy đủ của súng bắn gen là hệ thống phân
phối hạt biolistics (biolistic particle delivery system) và kỹ thuật này
thường được gọi một cách đơn giản là biolistics (sự kết hợp giữa hai
thuật ngữ biology (sinh học) và ballistics (sự bắn tung)). Mặc dù có
nhiều thiết kế kỹ thuật khác nhau nhưng nguyên lý chung của
phương pháp này là sử dụng áp lực xung của khí helium để gai tốc
các hạt.

Hình 2.20 : Súng bắn gen (Hãng Biorad)

Súng bắn gen bao gồm hai buồng bằng thép không gỉ, kích
thước 6“x7“x10“ nối với hai bơm chân không. DNA ngoại lai được
gắn vào các hạt tungsten có đường kính rất nhỏ, khoảng 1μm (các
kim loại năng khác như vàng và bạc cũng được sử dụng nhưng
không thường xuyên do giá cả đắt). Các hạt này được đặt trên một