Câu 5: Công nghệ DNA tái tổ hợp là gì? Các bước tiến hành ?

Công nghệ DNA tái tổ hợp (recombinant DNA technology) là tập hợp các kỹ thuật cho phép kết hợp các đoạn ADN nguồn khác nhau (có thể đến từ các loài sinh vật khác nhau) vào cùng một phân tử ADN mang (vector) rồi nhân bản và biểu hiện trong tế bào chủ. Nhờ đó, ta có thể tạo ra các vật chủ mang gen mới, tổng hợp protein có giá trị y – dược, hoặc nghiên cứu chức năng gen. Các bước chính tiến hành công nghệ DNA tái tổ hợp như sau: 1. Chuẩn bị ADN nguồn và vector a. Xác định và tách chiết ADN chứa gen mục tiêu từ tế bào gốc. b. Lựa chọn véc­tơ phù hợp (plasmid, phage, cosmid, vector chromosome nhân tạo BAC/YAC…) tùy theo kích thước gen và hệ thống tế bào chủ. 2. Cắt ADN bằng enzyme giới hạn (restriction endonucleases) a. Sử dụng enzyme cắt đặc hiệu để tách gen mục tiêu ra khỏi ADN nguồn. b. Cắt mẫu véc­tơ ở vị trí nhận sao cho đầu dính (sticky ends) hoặc đầu tù (blunt ends) phù hợp với đoạn gen. 3. Nối gen mục tiêu vào vector a. Dùng enzyme DNA ligase để liên kết các đầu dính (hoặc đầu tù) của gen với các đầu tương ứng trên vector. b. Kết quả thu được phân tử ADN tái tổ hợp (vector + gen lạ). 4. Chuyển ADN tái tổ hợp vào tế bào chủ (transformation/transfection) a. Lựa chọn hệ thống tế bào chủ: thường là vi khuẩn E. coli, nấm men, hoặc tế bào nhân thực tùy mục đích. b. Đưa ADN tái tổ hợp vào tế bào qua phương pháp: hóa học (CaCl₂/PEG), điện chuyển (electroporation), hay vi tiêm. 5. Lựa chọn và sàng lọc các tế bào tái tổ hợp a. Vector thường mang gen kháng sinh hoặc marker báo hiệu (GFP, lacZ…), nhờ đó ươm cấy trên môi trường có kháng sinh/chất chỉ thị để chọn cá thể mang vector. b. Xác minh bằng PCR, cắt thử với enzyme, hoặc giải trình tự ADN để khẳng định gen đã được ghép vào đúng vị trí. 6. Nuôi cấy và nhân bản tế bào tái tổ hợp a. Mở rộng quy mô nuôi cấy trong đĩa thạch, bình lắc, hoặc dàn lên men (fermenter). b. ADN tái tổ hợp và/hoặc sản phẩm gen (protein) được nhân bản số lượng lớn. 7. Biểu hiện và thu nhận sản phẩm gen a. Nếu mục đích thu protein, điều chỉnh điều kiện cảm ứng (nhiệt độ, chất cảm ứng như IPTG…) để tối ưu biểu hiện. b. Tách chiết, tinh sạch protein tái tổ hợp theo phương pháp phù hợp (ly tâm, sắc ký cột…). 8. Ứng dụng và phân tích sản phẩm a. Kiểm tra hoạt tính sinh học, độ tinh khiết, tính an toàn (đối với dược phẩm). b. Ứng dụng trong sản xuất insulin, hormone tăng trưởng, vaccine tái tổ hợp, phân tích chức năng gen, tạo vật liệu GMO… Tóm lại, công nghệ ADN tái tổ hợp dựa trên nguyên tắc cắt – dán gen nhờ enzyme chuyên biệt, chuyển vào tế bào chủ, sau đó nhân bản và biểu hiện để thu nhận sản phẩm mong muốn.