Bài 3. Công nghệ tế bào động vật và thành tựu - Chuyên đề học tập Sinh 10 Kết nối tri thức
Việc thay thế các bộ phận bị bệnh, bị tổn thương trên cơ thể người đang gặp phải những khó khăn là thiếu nguồn tạng hiến và xảy ra hiện tượng đào thải sau ghép. Đó là những vấn đề lớn cần các nhà khoa học nghiên cứu giải quyết. Một trong các hướng nghiên cứu là sử dụng các tạng để ghép cho người bệnh. Công nghệ nuôi cấy tế bào động vật còn đem lại những triển vọng nào khác trong tương lai?
Câu hỏi mở đầu trang 15
Việc thay thế các bộ phận bị bệnh, bị tổn thương trên cơ thể người đang gặp phải những khó khăn là thiếu nguồn tạng hiến và xảy ra hiện tượng đào thải sau ghép. Đó là những vấn đề lớn cần các nhà khoa học nghiên cứu giải quyết. Một trong các hướng nghiên cứu là sử dụng các tạng để ghép cho người bệnh. Công nghệ nuôi cấy tế bào động vật còn đem lại những triển vọng nào khác trong tương lai?
Lời giải chi tiết:
Tế bào động vật thích hợp cho việc sản xuất các phân tử phức tạp và các kháng thể dùng làm thuốc phòng bệnh, điều trị hoặc chẩn đoán. Một vài sản phẩm gene của động vật có vú cũng có thể được sản xuất bởi vi khuẩn bằng cách dùng công nghệ DNA tái tổ hợp
Dừng lại và suy ngẫm trang 17
1. Trình bày quy trình nhân bản vô tính động vật.
2. Nêu nguyên nhân khiến việc nhân bản vô tính động vật vẫn chưa thực sự thành công.
Lời giải chi tiết:
Giải câu 1:
- Tách tế bào cho nhân từ một từ một loại mô nào đó của con vật cần nhân bản. Nuôi cấy tế bào trong môi trường nhân tạo để nhân tế bào được đưa về trạng thái giải biệt hóa giống như nhân của tế bào hợp tử. Sau đó tiến hành tách lấy nhân tế bào.
- Tách tế bào trứng từ con vật cho trứng, sau đó loại bỏ nhân của tế bào trứng.
- Dung hợp tế bào của con vật cần nhân bản và trứng đã mất nhân.
- Nuôi cấy tế bào trứng được cấy nhân cho phát triển thành phôi sớm trong môi trường nhân tạo.
- Cấy phôi vào tử cung của con cái cho mang thai.
Giải câu 2:
Hiện nay, tỉ lệ nhân bản thành công các con vật khá thấp. Cừu Dolly có tuổi thọ thấp hơn bình thường, chứng tỏ quy trình nhân bản cần hoàn thiện nhiều hơn.
Các lý do cần quan tâm đến:
- Việc tái lập trình hệ gene của tế bào cho nhân chưa được hoàn thiện. Trong quá trình biệt hóa tế bào, nhiều gene được đóng/mở bằng cách (gắn thêm nhóm -CH 3 ) một số vị trí nucleotide (cytosine). Trong quá trình cho nhân, có thể một số gene trong tế bào cho nhân chưa được khử nhóm methyl nên còn nhiều gene chưa được giải biệt hóa → quá trình phát triển của con vật được nhân bản chưa bình thường.
Dừng lại và suy ngẫm trang 19
1. Người ta có thể tạo ra các tế bào gốc để chữa bệnh bằng cách nào?
2. Nêu một số thành tựu sử dụng tế bào gốc để chữa bệnh ở người.
Lời giải chi tiết:
Giải câu 1:
Liệu pháp tế bào gốc là phương pháp chữa bệnh bằng cách truyền tế bào gốc được nuôi cấy ngoài cơ thể vào người bệnh. Tế bào gốc được sử dụng có thể là tb gốc phôi, tb gốc trưởng thành, tb gốc cảm ứng. Các phương pháp lấy tế bào gốc được sử dụng:
- Từ phôi thụ tinh trong ống nghiệm giai đoạn 6 ngày tuổi, tế bào gốc được lấy ra và nuôi cấy trong môi trường nhân tạo.
- Tế bào gốc lấy từ các thai bị sảy.
- Tách tế bào gốc trưởng thành từ mô cơ quan của người rồi đem nuôi cấy trong môi trường nhân tạo.
Giải câu 2:
Một số thành tựu sử dụng tế bào gốc để chữa bệnh ở người:
Dừng lại và suy ngẫm trang 22
1. Liệu pháp gen là gì? Trình bày các bước tiến hành trong liệu pháp gene.
2. Trình bày sự khác biệt giữa liệu pháp tế bào mầm sinh dục và liệu pháp tế bào cơ thể.
3. Nêu một số thử nghiệm về liệu pháp gene ở người.
Phương pháp giải:
Phương pháp giải câu 1:
Phương pháp giải câu 2:
Lời giải chi tiết:
Giải câu 1:
- Liệu pháp gen là phương pháp chữa bệnh di truyền bằng việc thay thế gene bệnh bằng gene lành.
- Các bước cơ bản trong liệu pháp gene:
Bước 1: Nuôi cấy tế bào gốc (tế bào gốc lấy từ người bệnh hoặc từ người phù hợp).
Bước 2: Tế bào gốc được thay thế gene bệnh bằng gene lành rồi cho phân chia thành nhiều tế bào trong môi trường nhân tạo.
Bước 3: Tiêm các tế bào gốc đã chỉnh sửa gene trở lại cơ thể người bệnh
Giải câu 2:
- Khác biệt cơ bản giữa liệu pháp tế bào mầm sinh dục với liệu pháp tế bào cơ thể (soma) là thay thế gene trong tế bào mầm sinh dục thì gene được thay thế có thể truyền lại cho thế hệ sau, trong khi liệu pháp tế bào soma thì gene thay thế không được truyền lại cho thế hệ sau.
Giải câu 3:
Một số thử nghiệm về liệu pháp gene ở người:
- Sử dụng liệu pháp gene chữa bệnh suy giảm hệ miễn dịch do hỏng một gene trong tế bào tủy xương.
- Chữa bệnh u sơ nang bằng kiệu pháp gen. Bênh nhân mang gene đột biến CFTR tạo ra protein CFTR không bình thường nên tế bào niêm mạc phổi bị bao bọc bởi quá nhiều dịch nhầy can trở quá trình hô hấp. Gene bình thường được truyền vào tế bào phổi của bệnh nhân thông qua vector là virut.
- Điều trị cho bện nhân ung thư máu cấp tính dòng lympho (ALL) bằng liệu pháp gen CAR-T “Chimeric Antigen Recaptor T-cell”.
Luyện tập và vận dụng
1. Nêu các triển vọng của việc nhân bản vô tính động vật.
3. Sử dụng tế bào gốc có thể hỗ trợ điều trị một số bệnh ung thư như thế nào?
4. Sử dụng tế bào gốc gây nên những quan ngại gì về vấn đề đạo đức?
Lời giải chi tiết:
Giải câu 1:
Triển vọng của nhân giống vô tính trong ống nghiệm:
+ Nhân nhanh nguồn gen quý hiếm có nguy cơ bị tuyệt chủng.
+ Nhân bản vô tính để tạo cơ quan nội tạng động vật từ các tế bào đã được chuyển gen người, chủ động cung cấp các cơ quan thay thế cho các bệnh nhân bị hỏng cơ quan tương ứng, ứng dụng trong y học.
Giải câu 2:
- Việc chuyển và ghép gene không chính xác, sai vị trí có thể gây bất hoạt các gen khác. Cần tìm được công cụ đưa gen bình thường vào đúng vị trí của gen gây bệnh.
- Hạn chế những tác dụng phụ của liệu pháp gen. Tác dụng phụ lâu dài của liệu pháp gen có thể chưa được đánh giá đầy đủ, vì đây là một liệu pháp rất mới và có tác dụng phụ lâu dài chỉ xảy ra nhiều năm sau khi tiếp nhận điều trị.
- Tác dụng phụ ngay sau điều trị như sốt, tụt huyết áp,... Những tác dụng phụ trên là do hệ miễn dịch phản ứng với virus. Những triệu chứng này thường sẽ dần thuyên giảm trong vòng 24–48 giờ sau khi truyền tĩnh mạch.
Giải câu 3:
- Liệu pháp tế bào gốc có thể hỗ trợ điều trị một số bệnh ung thư khác bằng cách giúp phục hồi các tế bào gốc tuỷ xương để chúng sản sinh ra các tế bào thay thế những tế bào máu, tế bào hệ miễn dịch bị hoá chất và tia phóng xạ tiêu diệt trong quá trình điều trị ung thư.
- Ngoài ra, tế bào gốc đang được nghiên cứu thử nghiệm để chữa một số bệnh như ung thư bạch cầu, ung thư hạch, u nguyên bào thần kinh và đa u tuỷ. Các tế bào gốc tuỷ xương được tiêm vào tuỷ xương của bệnh nhân, tại đây chúng phân chia và biệt hoá thành các loại tế bào khác nhau, thay thế các tế bào bị bệnh.
- Sử dụng tế bào gốc cũng có thể trực tiếp chống lại tế bào ung thư. Đây là hiện tượng được gọi là “tế bào ghép chống lại khối u”. Tế bào ghép từ người hiến tặng có khả năng tấn công các tế bào ung thư còn sót lại trong cơ thể người bệnh sau những đợt điều trị ung thư với các hoá chất liều cao.
Các loại tế bào gốc được sử dụng có thể là tế bào gốc tự thân (tế bào gốc trưởng thành phân lập từ cơ thể người bệnh, từ tế bào gốc lấy từ máu cuống rốn được bảo quản từ khi mới sinh) hoặc tế bào gốc đồng loại (từ người hiến tặng). Sử dụng các loại tế bào gốc tự thân thì cơ thể sẽ không có phản ứng đào thải tế bào ghép. Nếu truyền tế bào gốc đồng loại, cho dù người hiến tặng và người nhận có kiểu gene tương đồng vẫn có nguy cơ đào thải nên bệnh nhân phải sử dụng thuốc hạn chế đáp ứng miễn dịch loại thải tế bào ghép.
Giải câu 4:
Việc sử dụng tế bào gốc có thể quan ngại về vấn đề đạo đức trong việc tạo ra tế bào gốc bằng cách tạo ra các phôi và phá huỷ phôi ở giai đoạn sớm.