Phát triển việc kiểm tra gen theo hệ thống thời gian thực

Với Gen Thị Giác, những sĩ quan quân đội có thể đối chiếu biểu hiện gen giữa các đội quân chiến thắng và thất bại. Các nhà bán lẻ có thể lần tìm gen có liên quan đến sự mong muốn khi người đi mua sắm di chuyển xung quanh cửa hàng.

Có sợ hãi không? Có lẽ vậy. Có nghi ngờ về mặt đạo đức? Tất nhiên. Trái với lẽ thường? Không hoàn toàn như vậy.

Lần đầu tiên, một nghiên cứu mới ở BMC Biotechnology cho rằng có sự liên quan giữa biểu hiện gen theo thời gian thực với sự chuyển động và hành vi. Thí nghiệm luận chứng kỹ thuật ở ruồi giấm mở ra một cách cửa mới cho việc nghiên cứu tác động của gen lên hành vi.

Các tác giả nghiên cứu đến từ trường đại học Southern California và trường đại học Cambridge, nhận dạng gen bằng một phân tử vô hại có tên Protein phát huỳnh quang xanh lá cây (GFP)

Khi một gen hoạt động, ruồi giấm phát ra ánh sáng huỳnh quang. Một camera có gắn bộ lọc đặc biệt phát hiện ra sự phát sáng, có cường độ được đo tự động sau đó.

Cùng lúc đó, một hệ thống nhiều camera sẽ dõi theo chuyển động của từng con ruồi theo không gian 3 chiều.

Kết quả: bức ảnh hoạt động gen chính xác tại các thời điểm và thời gian của cuộc đời một con ruồi.

“Chúng tôi thấy sự tương quan giữa hành vi với một số gen nhất định và tìm thấy những gen có thể chịu trách nhiệm cho những hành vi cụ thể,” nhà nghiên cứu Grover cho biết.

Việc theo dõi bằng không gian 3 chiều và đo hoạt động gen theo thời gian thực đều là những cách thức đầu tiên trong nghiên cứu động vật còn sống.

Những phương pháp này còn mang lại hiểu biết mới về sự lão hóa ở ruồi giấm, một sinh vật mẫu từ lâu được dùng để nghiên cứu các quá trình sinh học.

Tỷ lệ của hai gen, hsp70 và hsp22, tăng cao trong những giờ trước khi ruồi giấm chết.

Các gen này phản ứng với stress ôxi hóa. Nhà nghiên cứu chính John Tower, phó giáo sư sinh học phân tử và điện toán tại USC, dự đoán rằng các gen này phản ứng với sự gia tăng đột ngột trạng thái stress oxy hóa khi ruồi bắt đầu chết theo lẽ tự nhiên.

“Chúng tôi thật sự quan tâm đến cách ruồi chết, và đây là một cách tốt để có thể nghiên cứu điều đó,” ông nói.

Sự oxy hóa – quá trình hóa học của sự gỉ và thối rữa thức ăn - diễn ra liên tục trong cơ thể là sản phẩm phụ của sự trao đổi chất.

“Đốt cháy nhiên liệu đó để sản xuất năng lượng là độc hại,” ông Tower nói.

Các phương pháp theo thời gian thực do nhóm nhà nghiên cứu của ông Tower phát triển đã vẽ nên mức bức tranh không vui, mặc dù chỉ đối với ruồi, của nỗ lực cuối cùng chống lại cái chết của một con vật .

Chẳng bao lâu nữa, những con vật khác cũng sẽ được nghiên cứu theo cách y như vậy, nhà nghiên cứu Grover dự đoán.

“Điều thú vị của nó là nếu GFP có thể liên kết với bất cứ gen nào0 thì … bạn có thể theo dõi nó qua thời gian, và bạn thể xem biểu hiện của gen đó. Dễ dàng hơn nhiều khi xem nó qua kính hiển vi, có một sinh viên sau đại học ngồi ở đó và chụp ảnh một vài giờ một lần và xem sự thay đổi của biểu hiện gen.” ông nói

Chính cố vấn lý thuyết của Grover là ông Simon Tarvare, giáo sư sinh học phân tử và điện toán tại USC và giảng viên tại trường đại học Cambridge, đã đề xuất cách theo dõi ruồi ở không gian 3 chiều.

“Sau đó chúng tôi bắt đầu suy nghĩ ‘Chúng ta có thể nhìn biểu hiện của một số gen nhất định qua thời gian hay không, khi chúng đang chuyển động?’” Gorver nhớ lại.

“Điều đó sẽ rất thú vị.”

Thú vị hơn là, trong cuộc sống hàng ngày, sẽ có một máy bắt muỗi do hệ thống dò tìm kiếm điều khiển - một ứng dụng mà Grover và Tower cho rằng có thể khả thi.

Là sinh viên của trường Stanford về khoa học máy tính, Grover không học về sinh học. Sau khi đạt bằng thạc sĩ tại USC về khoa học máy tính, ông chuyển đổi sang chương trình thạc sĩ về sinh học phân tử và điện toán. Dự án về sự tương quan giữa chuyển động và biểu hiện gen trở thành luận án tiến sĩ sắp hoàn thành của ông.

Bộ Y tế và Dịch vụ Nhân sự Hoa Kỳ và Trung Tâm Khoa học Sức khỏe Môi trường Nam Calfornia tài trợ nghiên cứu này.