Các nhà nghiên cứu đã biến đổi gen một loại men vi sinh để sản xuất beta-carotene trong ruột của những con chuột trong phòng thí nghiệm.
Bước tiến này chứng minh tính tiện ích của công việc mà các nhà nghiên cứu đã thực hiện để trình bày chi tiết cách sử dụng một bộ công cụ kỹ thuật di truyền để sửa đổi men.
>> Tham khảo: Hệ thống tiên tiến đánh giá khả năng sinh sống của các hành tinh xa xôi.
Nathan Crook, tác giả tương ứng của nghiên cứu và là trợ lý giáo sư về kỹ thuật hóa học và phân tử sinh học tại Đại học bang North Carolina, cho biết:
“Có những lợi thế rõ ràng khi có thể chế tạo men vi sinh để chúng tạo ra các phân tử mong muốn ngay tại nơi chúng cần. “Bạn không chỉ cung cấp thuốc hoặc chất dinh dưỡng; bạn đang sản xuất thuốc hoặc chất dinh dưỡng tại chỗ một cách hiệu quả.”
Nghiên cứu tập trung vào một loại men vi sinh có tên là Saccharomyces boulardii. Nó được coi là men vi sinh vì nó có thể tồn tại và phát triển trong ruột, trong khi hầu hết các loài men khác không thể chịu được nhiệt hoặc bị phân hủy bởi axit dạ dày. Nó cũng có thể ức chế một số bệnh nhiễm trùng đường ruột.
>> Tham khảo: Đề xuất thay thế bền vững và giá cả phải chăng cho pin lithium-ion.
Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng có thể biến đổi S. boulardii để tạo ra một loại protein cụ thể trong ruột chuột. Và có rất nhiều công cụ đã được thiết lập tốt cho men làm bánh biến đổi gen, S. cerevisiae — được sử dụng trong nhiều ứng dụng sản xuất sinh học. Crook và các cộng tác viên của ông muốn hiểu rõ hơn về công cụ kỹ thuật di truyền nào sẽ hoạt động ở S. boulardii.
Cụ thể, các nhà nghiên cứu đã xem xét hai công cụ được sử dụng rộng rãi để chỉnh sửa gen với hệ thống CRISPR và hàng chục công cụ được phát triển đặc biệt để sửa đổi S. cerevisiae.
Crook nói: “Chúng tôi hơi ngạc nhiên khi biết rằng hầu hết các công cụ của S. cerevisiae hoạt động rất hiệu quả ở S. boulardii. “Thành thật mà nói, chúng tôi cảm thấy nhẹ nhõm vì mặc dù chúng giống nhau về mặt di truyền, nhưng sự khác biệt giữa hai loài là điều khiến S. boulardii trở nên thú vị, từ góc độ điều trị.”
Sau khi họ đã thiết lập được khả năng tồn tại của bộ công cụ, các nhà nghiên cứu đã chọn chứng minh chức năng biến đổi S. boulardii của nó để tạo ra beta-carotene. Cơ sở lý luận của họ vừa tầm thường vừa đầy tham vọng.
>> Tham khảo: Các nghiên cứu về Bãi biển Waikiki cho thấy các động cơ phức tạp làm thay đổi đường bờ biển.
Crook nói: “Một mặt, beta-carotene có màu cam — vì vậy chúng tôi có thể biết chúng tôi đang hoạt động tốt như thế nào chỉ bằng cách nhìn vào các khuẩn lạc nấm men trên đĩa petri: chúng đã đổi màu theo đúng nghĩa đen.”
“Ở một mức độ tham vọng hơn, chúng tôi biết rằng beta-carotene là một loại caroten tiền vitamin A chính, có nghĩa là nó có thể được cơ thể chuyển hóa thành vitamin A — và chúng tôi biết rằng thiếu vitamin A là một vấn đề sức khỏe cộng đồng lớn ở nhiều quốc gia trên thế giới. Vậy tại sao không thử phát triển thứ gì đó có tiềm năng trở nên hữu ích?”
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm S. boulardii đã biến đổi trên mô hình chuột và phát hiện ra rằng các tế bào nấm men đã tạo thành công beta-carotene trong ruột của chuột.
“Đây là một bằng chứng về khái niệm, vì vậy có rất nhiều câu hỏi nổi bật,” Crook nói. “Bao nhiêu lượng beta-carotene này được chuột hấp thụ?
Đây có phải là lượng beta-carotene có liên quan về mặt sinh học không? Nó có tác dụng với người không? Tất cả những câu hỏi đó là những câu hỏi mà chúng tôi sẽ phải giải quyết trong công việc trong tương lai.
>> Tham khảo: Đặt các protein chức năng vào vị trí của chúng.
Nhưng chúng tôi đang vui mừng để xem điều gì sẽ xảy ra. Và chúng tôi rất vui mừng khi những công cụ này hiện có sẵn công khai để những người khác trong cộng đồng nghiên cứu sử dụng.”
Công việc được thực hiện với sự hỗ trợ của Quỹ Khoa học Quốc gia, dưới sự tài trợ CBET-1934284; và Quỹ Novo Nordisk, dưới sự tài trợ NNF19SA0035474.
