Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử MRC (Cambridge) vừa tạo ra một chủng E. coli tổng hợp mang tên Syn57 – sinh vật có bộ gen được tối ưu hóa triệt để nhất từ trước đến nay, mở ra kỷ nguyên mới cho công nghệ sinh học.
Mục lục
Syn57: Kỳ Tích Của Kỹ Thuật Di Truyền
Khác với các sinh vật tự nhiên sử dụng 64 codon để mã hóa protein, Syn57 hoạt động ổn định chỉ với 57 codon. Đây là kết quả của quá trình tái lập trình gen quy mô lớn, với hơn 101.000 vị trí codon được thay thế trong bộ gen dài 4 megabase.
Nhóm nghiên cứu sử dụng kỹ thuật tiên tiến kết hợp CRISPR-Cas9 và enzyme virus (gọi là uREXER) để thực hiện chỉnh sửa chính xác. Các đoạn DNA tổng hợp dài 100.000 base được ghép nối thành công thông qua phương pháp lai tạo vi khuẩn.
Ứng Dụng Đột Phá Từ Gen Nén
Việc loại bỏ các codon dư thừa mang lại nhiều lợi ích:
- Tạo vật liệu mới: Các codon trống có thể được lập trình để sản xuất amino acid phi tự nhiên, tạo ra polymer và vật liệu tổng hợp với tính năng đặc biệt
- Kháng virus hiệu quả: Syn57 gần như miễn nhiễm với virus thông thường do chúng không thể sử dụng bộ mã di truyền đã được tối giản
- An toàn sinh học: Giảm thiểu rủi ro nhiễm khuẩn trong sản xuất dược phẩm và hợp chất sinh học
Tương Lai Của Công Nghệ Sinh Học Tổng Hợp
Tiến sĩ Wes Robertson, trưởng nhóm nghiên cứu, khẳng định: “Syn57 đại diện cho giới hạn tối đa của kỹ thuật nén mã di truyền với công nghệ hiện tại”. Thành tựu này không chỉ thúc đẩy ngành dược phẩm mà còn mở đường cho các ứng dụng:
- Thiết kế enzyme công nghiệp hiệu suất cao
- Phát triển vật liệu sinh học thông minh
- Tạo hệ thống sinh học tổng hợp an toàn
Nghiên cứu đăng trên tạp chí Science được tài trợ bởi UKRI, Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu và Wellcome Trust, hứa hẹn cách mạng hóa nhiều lĩnh vực công nghệ sinh học trong tương lai gần.
