Bài 19. Công nghệ tế bào

a) Định nghĩa

• Công nghệ tế bào là lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật liên quan đến tế bào, bao gồm nuôi cấy, lai tế bào, chuyển gen...
• Phát triển mạnh trong những thập kỷ gần đây nhờ tiến bộ sinh học phân tử.

b) Các lĩnh vực chính

• Nuôi cấy tế bào và mô.
• Lai tế bào (Hybridoma).
• Công nghệ chuyển gen.
• Tế bào gốc.
• Nhân bản vô tính.

c) Tầm quan trọng

• Nghiên cứu cơ bản về tế bào.
• Ứng dụng trong y học, nông nghiệp, công nghiệp.
• Bảo tồn đa dạng sinh học.

a) Nuôi cấy tế bào

• Nuôi cấy tế bào động vật: Tế bào được nuôi trong môi trường đặc biệt với các chất dinh dưỡng, hormone, khí CO₂.
• Nuôi cấy tế bào thực vật: Mô hoặc tế bào được nuôi trên môi trường thạch với chất điều hòa sinh trưởng.

b) Điều kiện nuôi cấy

• Nhiệt độ, pH phù hợp.
• Môi trường dinh dưỡng đầy đủ.
• Vô trùng tuyệt đối.
• Khí CO₂ (5%) cho tế bào động vật.

c) Ứng dụng

• Sản xuất vaccine, kháng thể.
• Nghiên cứu thuốc.
• Nhân nhanh cây trồng.

a) Khái niệm

• Tế bào gốc là tế bào có khả năng tự tái tạo và biệt hóa thành nhiều loại tế bào chuyên biệt.

b) Phân loại

• Tế bào gốc phôi: Có khả năng biệt hóa thành mọi loại tế bào (totipotent, pluripotent).
• Tế bào gốc trưởng thành: Có trong mô trưởng thành, khả năng hạn chế hơn (multipotent).
• Tế bào gốc cảm ứng (iPS): Tế bào trưởng thành được tái lập trình về trạng thái gốc.

c) Ứng dụng

• Y học tái tạo: Thay thế mô, cơ quan bị tổn thương.
• Điều trị bệnh: Ung thư, tiểu đường, Parkinson.
• Nghiên cứu phát triển thuốc.

a) Khái niệm

• Nhân bản vô tính là tạo ra cá thể mới có bộ gen giống hệt cá thể cho ban đầu.

b) Phương pháp

• Chuyển nhân: Lấy nhân từ tế bào soma → đưa vào tế bào trứng đã bị loại bỏ nhân → Kích hoạt phát triển thành phôi → Cấy vào tử cung.
• Cừu Dolly (1996) là động vật có vú đầu tiên được nhân bản.

c) Ứng dụng

• Nhân nhanh giống vật nuôi có giá trị.
• Bảo tồn động vật quý hiếm.
• Sản xuất protein trong y học.

• Nhân bản người: Tranh cãi về đạo đức, pháp lý.
• Quyền của sinh vật được nhân bản.

a) Chuyển gen vào tế bào

• Vi khuẩn: Sử dụng plasmid, vector.
• Tế bào động vật: Microinjection, vector virus, electroporation.
• Tế bào thực vật: Agrobacterium, bắn gen (gene gun).

b) Tế bào biến đổi gen

• Tế bào mang gen ngoại lai có thể biểu hiện protein mới.
• Có thể nhân lên (nuôi cấy) để sản xuất sản phẩm.

c) Ứng dụng

• Sản xuất insulin, hormone tăng trưởng.
• Tạo cây trồng kháng bệnh, kháng thuốc.
• Điều trị gen (gene therapy).

a) Lai tế bào (Hybridoma)

• Lai tế bào tủy xương sản xuất kháng thể với tế bào ung thư.
• Tạo dòng tế bào lai có khả năng sản xuất kháng thể vô hạn.

b) Kháng thể đơn dòng

• Kháng thể được sản xuất từ một dòng tế bào duy nhất.
• Đặc hiệu cao, nhận diện một epitope duy nhất.

c) Ứng dụng

• Chẩn đoán bệnh (test nhanh COVID-19).
• Điều trị ung thư (kháng thể đơn dòng).
• Nghiên cứu sinh học.

a) Triển vọng

• Y học tái tạo: Cơ quan nhân tạo từ tế bào gốc.
• Điều trị bệnh di truyền.
• Nông nghiệp công nghệ cao.
• Bảo tồn loài nguy cấp.

b) Thách thức

• Vấn đề đạo đức, pháp lý.
• Chi phí cao.
• An toàn sinh học.
• Khả năng thích ứng của tế bào.

c) Xu hướng phát triển

• Kết hợp công nghệ tế bào với trí tuệ nhân tạo.
• Phát triển cơ quan trên chip (organ-on-chip).
• Chỉnh sửa gen (CRISPR) trong tế bào.