Quy trình nhân bản vô tính đông vât

NHÓM 1:1. ĐẶNG THỊ TUYẾT LAN2. TRẦN THỊ THÚY HƯỜNG3. NGUYỄN VĂN HÙNG4. TRƯƠNG THỊ NGỌC HƯƠNG5. TRẦN NHẬT LỆ6. TRẦN PHÚ ĐIỀN7. NGUYỄN HỬU LÀNHDate1NHÓM 1_ĐHSSINH08AQUY TRÌNH NHÂN BẢN VÔ TÍNH ĐÔNG VÂTDate2NHÓM 1_ĐHSSINH08ACyagra (trái) và Genesis, hai con bò nhân bản vô tính nuôi tại một trang trại ở bang Maryland (Mỹ)Date3NHÓM 1_ĐHSSINH08ADate4NHÓM 1_ĐHSSINH08AVậy thế nào là nhân bản?Date5NHÓM 1_ĐHSSINH08A	Nhân bản (cloning) là tạo ra “bản sao” của một tế bào hoặc một sinh vật. Các “bản sao” được tạo ra bằng kỹ thuật cloning được gọi là các clone, các clone này giống y hệt nhau về mặt di truyền.	Nhân bản người và động vật có thể xảy ra trong tự nhiên hoặc nhân tạo. Đây là một hình thức sinh sản đặc biệt mà kết quả là tạo ra các cơ thể giống hệt nhau về gen. Date6NHÓM 1_ĐHSSINH08A	Có hai kiểu nhân bản động vật là nhân bản phôi (nhân bản từ các tế bào phôi) và nhân bản vô tính từ các tế bào trưởng thành. 	+ Nhân bản phôi người và động vật có thể xảy ra trong tự nhiên hoặc nhân tạo (các trường hợp sinh đôi cùng trứng là ví dụ điển hình của nhân bản phôi người và động vật trong tự nhiên)	+ Còn nhân bản vô tính từ các tế bào trưởng thành chỉ có thể xảy ra trong phòng thí nghiệm.Date7NHÓM 1_ĐHSSINH08A Trong nhân bản vô tính từ một tế bào trưởng thành, “bản sao” (clone) sẽ là một động vật giống y chang “bố/mẹ” về mặt di truyền. “Bố/mẹ” này chính là động vật cho nhân tế bào lưỡng bội để nhân bản. Nhân bản vô tính có thể thực hiện được với các tế bào có nhân lưỡng bội lấy từ phôi, thai, hoặc từ một động vật trưởng thành, thậm chí có thể từ các mô đông lạnh. 	Nhân bản phôi động vật (cloning) hiện nay dùng một trong 3 kỹ thuật sau: Phân tách các tế bào blastomere (phôi bào) (blastomere separation), chia cắt phôi túi (blastocyst division) và kỹ thuật chuyển nhân tế bào thân (somatic cell nuclear transfer).Date8NHÓM 1_ĐHSSINH08A A. Nhân bản phôi bằng phân tách các tế bào blastomere (blastomere seperation):	Đầu tiên trứng và tinh trùng được thụ tinh trong ống nghiệm tạo thành phôi. Date9NHÓM 1_ĐHSSINH08A Phôi này được nuôi cấy cho phát triển đến giai đoạn 2 hoặc 4 tế bào (mỗi tế bào trong khối 2 hoặc 4 tế bào này được gọi là một blastomere). Đến giai đoạn này người ta tách bỏ màng bọc phôi và chuyển phôi vào một môi trường đặc biệt làm cho các blastomere tách rời nhau ra. Mỗi blastomere này sau đó được nuôi cấy riêng biệt cho phép hình thành nên một phôi. Date10NHÓM 1_ĐHSSINH08A Phương pháp này có thể tạo ra tối đa là 4 phôi bản sao giống hệt phôi ban đầu về mặt di truyền. Mỗi phôi mới được tạo ra bằng phương pháp này sau đó có thể đem cấy vào tử cung một “mẹ nuôi” cho phép phôi phát triển thành thai nhi trong quá trình mang thai của “mẹ nuôi”. Trong kỹ thuật này, các cá thể “bản sao” vẫn mang bộ gen lưỡng bội có nguồn gốc từ hai bố-mẹ.Date11NHÓM 1_ĐHSSINH08A B. Nhân bản phôi bằng chia cắt phôi túi (blastocyst division):	Đầu tiên trứng và tinh trùng cũng được thụ tinh trong ống nghiệm tạo thành phôi. Nhưng khác với kỹ thuật phân tách blastomere, phôi này được nuôi cấy cho phân chia tới khi tạo thành blastocyst. Lúc này người ta chia cắt blastocyst đó thành 2 phần và cấy vào hai nửa đó vào tử cung của một “mẹ nuôi”. Qua quá trình mang thai tự nhiên, hai nửa blastocyst này phát triển thành hai cá thể sinh đôi giống hệt nhau. Cũng như các “bản sao” được tạo ra bằng kỹ thuật phân tách blastomere, các “bản sao” được tạo ra trong kỹ thuật chia cắt blastocyst cũng mang bộ gen lưỡng bội có nguồn gốc từ hai bố-mẹ.Date12NHÓM 1_ĐHSSINH08ADate13NHÓM 1_ĐHSSINH08A C. Nhân bản bằng chuyển nhân tế bào thân (Nuclear Transplanation): Để nhân bản bằng kỹ thuật chuyển nhân cần có hai tế bào, một tế bào trứng và một tế bào cho. Qua thực nghiệm thấy trứng chưa thụ tinh phù hợp nhất cho kỹ thuật này vì dường như nó dễ dàng dung nạp nhân cho hơn. Tế bào trứng phải được loại bỏ nhân, quá trình này làm mất đi hầu hết thông tin di truyền của trứng. Bằng các kỹ thuật khác nhau, tế bào thân được đưa về giai đoạn G0 (pha không hoạt động) khi đó hoạt động sinh học của tế bào thân được “tắt” nhưng tế bào không chết. Ở trạng thái này nhân tế bào thân đã sẵn sàn được trứng chấp nhận. Date14NHÓM 1_ĐHSSINH08AĐặt nhân tế bào cho vào trong tế bào trứng đã loại nhân. Sau đó tế bào trứng được kích thích phát triển thành phôi trên in vitro và được đưa vào tử cung “mẹ nuôi” cho phát triển thành thai. Nếu tất cả các khâu trong quá trình này được thực hiện một cách chính xác, một bản sao hoàn hảo của động vật cho nhân sẽ ra đời. Nếu trứng được dùng trong quy trình này được lấy từ cùng cá thể cho nhân tế bào thân, kết quả sẽ là một phôi vô tính thừa hưởng toàn bộ vật chất di truyền của cá thể đó (cả DNA nhân và DNA ty thể) bởi vì DNA ngoài nhân (DNA ty thể) có nguồn gốc từ bào tương tế bào trứng của cơ thể “mẹ”. Nhiều “bản sao” có thể được tạo ra bằng cách chuyển các nhân giống nhau vào các trứng lấy từ một cơ thể cho duy nhất. Nếu các nhân tế bào thân và trứng lấy từ các cá thể khác nhau, chúng sẽ không hoàn toàn giống cơ thể cho nhân vì các “bản sao” sẽ khác ở một số gen ty thể. Date15NHÓM 1_ĐHSSINH08ADate16NHÓM 1_ĐHSSINH08A Tóm tắt quy trình nhân bản bằng phương pháp chuyển nhân gồm các bước sau: - Lấy tế bào trứng (nhân đơn bội) của cơ thể “mẹ”, hút bỏ nhân đơn bội. - Lấy tế bào thân trưởng thành (máu, da ) của cá thể sẽ nhân bản, đồng bộ hóa chu trình tế bào của tế bào này, hút lấy nhân lưỡng bội. - Đưa nhân lưỡng bội vào trong trứng đã hút bỏ nhân nói trên (bằng tiêm trực tiếp hoặc bằng kích thích xung điện) để tạo nên “hợp tử” hay “phôi vô tính”. - Kích thích để “hợp tử” tiếp tục phát triển và phân chia tạo nên khối blastocyst – túi phôi (dùng shock điện hoặc dùng môi trường có chứa chất cytochalasin B)Date17NHÓM 1_ĐHSSINH08ASau đó khối blastocyst này có thể được:Nuôi cấy trong laboratory – phòng thí nghiệm nhằm để lấy tế bào gốc, qua đó có thể tạo ra các clone tế bào gốc phôi mang gen giống với cơ thể cho tế bào thân (Mục đích nhân bản trị liệu)Hoặc đem cấy vào tử cung của một “mẹ nuôi” để cho phát triển thành bào thai, qua đó có thể tạo nên một “bản sao” giống hệt cơ thể cho nhân tế bào thân (Mục đích nhân bản vô tính động vật/người)Date18NHÓM 1_ĐHSSINH08A	 => Như vậy, vật liệu của nhân bản phôi bằng kỹ thuật phân tách blastomere – phôi bào và phân chia blastocyst là phôi được thụ tinh bằng kỹ thuật thụ tinh trong ống nghiệm (có sự tham gia của trứng và tinh trùng) còn vật liệu của nhân bản bằng kỹ thuật chuyển nhân tế bào là các “phôi vô tính” được tạo ra bằng cách chuyển nhân một tế bào thân sang một tế bào trứng đã hút bỏ nhân. Cả phôi thụ tinh nhân tạo và phôi được tạo ra bằng kỹ thuật chuyển nhân tế bào thân đều là các tế bào gốc toàn năng, có khả năng phát triển thành một cơ thể hoàn chỉnh. Khác với nhân bản bằng kỹ thuật phân tách blastomere và phân chia blastocyst, các động vật được nhân bản bằng kỹ thuật chuyển nhân tế bào thân chỉ mang vật liệu di truyền của một bố hoặc mẹ. Date19NHÓM 1_ĐHSSINH08A Nhân bản vô tính (reproductive cloning) người và động vật: 	Nhân bản vô tính, còn gọi là nhân bản DNA trưởng thành, là một dạng sinh sản vô tính nhân tạo dựa trên kỹ thuật nhân bản. Kỹ thuật nhân bản vô tính được dùng với mục đích tạo ra một “bản sao” giống hệt một động vật hoặc một người đang tồn tại. Kỹ thuật này đã được dùng để nhân bản cừu và các động vật có vú khác. Date20NHÓM 1_ĐHSSINH08A	Nhân bản vô tính người và động vật được thực hiện như thế nào? 	Nhân bản vô tính người và động vật được thực hiện dựa trên kỹ thuật chuyển nhân tế bào thân. Quy trình này bắt đầu bằng việc thay thế nhân đơn bội của một tế bào trứng bằng nhân lưỡng bội lấy từ một tế bào thân của cá thể hoặc phôi sẽ được nhân bản. Trứng này sau đó được kích thích cho phép phân chia hình thành blastocyst. Sau đó cấy blastocyst này vào tử cung của một “mẹ nuôi” cho phát triển thành thai và cho ra đời một cá thể. Cá thể này sẽ là một “bản sao” của cá thể đã cho nhân tế bào. DNA trong nhân tế bào của cá thể “bản sao” được thừa hưởng chỉ từ một bố/mẹ (bản gốc) duy nhất. Cho tới nay có hai kỹ thuật chuyển nhân được dùng trong nhân bản vô tính động vật:Date21NHÓM 1_ĐHSSINH08A	Kỹ thuật Roslin (1996)	Do Ian Wilmut và Keith Campbell ở viện Roslin (Scotland) dùng để nhân bản cừu Dolly. Date22NHÓM 1_ĐHSSINH08A	Đầu tiên một tế bào (tế bào cho thông tin di truyền) được lấy ra từ tuyến vú của một cừu mẹ. Tế bào này sau đó được nuôi cấy nhân lên trên in vitro nhằm tạo ra nhiều bản sao nhân tế bào. Sau đó một tế bào được lấy ra khỏi nuôi cấy và đồng bộ hóa chu trình tế bào (synchronizing cell cycles) bằng cách để đói trong môi trường thiếu dinh dưỡng (lượng chất dinh dưỡng chỉ vừa đủ giữ cho tế bào không chết). Trong điều kiện này tế bào tắt tất cả các gen hoạt động tế và chuyển vào pha ngủ G0. Loại bỏ nhân của tế bào trứng chưa thụ tinh lấy từ một cừu “mẹ nuôi”, đặt tế bào trứng này sát vách tế bào cho (đã đưa về pha G0). Sau khi rút nhân trứng từ 1 đến 8 tiếng, cho một dòng điện chạy qua hai tế bào này, shock có tác dụng hòa tế bào trứng (đã bỏ nhân) và tế bào cho nhân với nhau, đồng thời khởi động tế bào mới tạo thành phát triển thành phôi. Nếu phôi đó sống, nó được cho phát triển trong khoảng 6 ngày và cuối cùng được đặt vào tử cung “mẹ nuôi” cho phát triển thành thai và sinh sản như bình thường. Kỹ thuật tạo ra cừu Dolly có tỷ lệ thành công là 1/277Date23NHÓM 1_ĐHSSINH08A	Kỹ thuật Honolulu	Kỹ thuật này được Teruhiko Wakayama và Ryuzo Yanagimachi ở đại học tổng hợp Hawai giới thiệu năm 1998. Kỹ thuật của Honolulu hiệu quả hơn nhiều (thành công 3 lần trong mỗi 100 lần thực hiện) so với kỹ thuật của Roslin (thành công 1 lần trong 277 lần thực hiện)	Wakayama thực hiện đồng bộ hóa chu trình tế bào bằng phương pháp khác với Wilmut. Wilmut dùng tế bào tuyến vú, một tế bào phải được đưa vào giai đoạn G0. Wakayama ban đầu dùng ba loại tế bào: các tế bào Sertoli (tế bào lát ống tinh hoàn), các tế bào não, và các tế bào gò trứng (cumulus cells). Bình thường trong cơ thể cả hai loại tế bào Sertoli và tế bào não đã được duy trì ở pha G0 và các tế bào gò trứng hầu như luôn ở pha G0 hoặc G1 (trạng thái ngủ hay tình trạng ẩn dật).Date24NHÓM 1_ĐHSSINH08A	Các trứng chuột chưa thụ tinh được dùng để nhận nhân cho. Sau khi loại bỏ nhân, đưa nhân tế bào cho vào trong tế bào trứng bằng tiêm nhân trực tiếp. Nhân của tế bào cho được lấy ngay trong vài phút khi tế bào thân được lấy từ cơ thể chuột. Khác với kỹ thuật Roslin, kỹ thuật Honolulu không nuôi cấy tế bào thân. Sau một giờ, tế bào trứng chấp nhận nhân mới. Trứng được để yên thêm 5-6 giờ nữa rồi đưa vào ủ trong môi trường nuôi cấy hóa học (có chứa chất cytochalasin B) để khởi động tế bào phân chia. Môi trường này có vai trò giống shock điện nhưng diễn ra êm ái hơn và ít gây tổn thương tế bào hơn. Sau khi được khởi động, trứng này sẽ phát triển thành phôi, phôi này sau đó được cấy vào tử cung “mẹ nuôi” cho mang thai và sinh nở bình thường. Date25NHÓM 1_ĐHSSINH08A	Kỹ thuật Honolulu thành công nhất với các tế bào gò trứng (cumulus cell), vì lý do này các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào sử dụng tế bào này. Kỹ thuật Honolulu được cho là ưu việt hơn kỹ thuật Roslin và đã được ứng dụng rộng rãi để nhân bản vô tính các động vật khác. Một số khác biệt giữa kỹ thuật Roslin và HonoluluKỹ thuật Roslin Tế bào cho: - Là tế bào tuyến vú, cần được đưa về giai đoạn G0. - Được nuôi cấy nhân lên ngoài cơ thể Kỹ thuật HonoluluTế bào cho: - Là tế bào tự nhiên đã ở trạng thái ngủ (giai đoạn G0 hoặcc G1): các tế bào cumulus, tế bào não, tế bào sertoli- Dùng ngay, không nuôi cấy ngoài cơ thể Date26NHÓM 1_ĐHSSINH08AĐưa nhân tế bào cho vào tế bào nhận bằng shock điệnĐồng thời với nhận nhân trứng được dòng điện hoạt hóa luôn. Hoạt hóa tế bào phân chia phát triển thành phôi bằng shock điện Tỷ lệ nhân bản thành công cừu Dolly thấp (1 trong số 277 lần làm) Đưa nhân tế bào cho vào tế bào nhận bằng tiêm trực tiếpTrứng sau nhận nhân (“thụ tinh”) được để yên (không có kích thích nào khác) 5-6 giờ để cho phép chấp nhận nhận mới và có thời gian tái lập trình nhân tế bàoHoạt hóa tế bào phân chia phát triển thành phôi bằng ủ trong môi trường hóa học có chứa cytochalasin B. Tỷ lệ nhân bản thành công trên chuột rất cao (3 trong số mỗi 100 lần làm) Date27NHÓM 1_ĐHSSINH08A	Kỹ thuật nuôi cấy tế bào gốc (stem cell) từ tế bào da người:	Ngày 21/11/2007, tiến sĩ Shinya Yamanaka, từ Đại học Kyoto, Nhật Bản phổ biến phát minh mới nhất của họ về lĩnh vực tế bào gốc trên tạp chí Cell Journal, đồng thời trên tạp chí Science Journal, tiến sĩ James Thomson và Junying Yu, thuộc Đại học Wisconsin – Madison, Mỹ cũng tường thuật kết quả của họ. Đây là khám phá mới, vô cùng lý thú và gây chấn động trong giới y khoa thế giới.	Các nhà khoa học cho biết, với phương pháp mới này, việc biến tế bào da thành tế bào gốc tương đối đơn giản và ít tốn kém hơn so với kỹ thuật chuyển nhân mà Ian Wilmut (người Anh), đã sử dụng để tạo nên cừu Dolly năm 1996.Date28NHÓM 1_ĐHSSINH08A	Điều mà họ thực hiện chỉ là cấy 4 gene cần thiết vào tế bào da. Các gene này sẽ tái cấu trúc các nhiễm sắc thể trong tế bào da, biến chúng thành tế bào gốc - là những tế bào có khả năng phân chia thành mọi loại tế bào khác của cơ thể như tim, gan, thần kinh, máu hoặc xương. Những tế bào này có tiềm năng cực kỳ to lớn trong trị liệu y khoa.	Cho đến nay, phần đông các nhà khoa học vẫn nghĩ rằng: cách thức duy nhất mà họ có thể tạo ra tế bào gốc dễ dàng là tạo nên các phôi rồi sau đó thu hoạch tế bào gốc trong vòng 1 tuần lễ, sau khi phôi đã hình thành. Như vậy phôi sẽ bị hủy diệt trong tiến trình Date29NHÓM 1_ĐHSSINH08ADate30NHÓM 1_ĐHSSINH08A	Cách đó một năm, tiến sĩ Yamanaka cho biết ông đã thành công trong việc cấy 4 gene vào tế bào da chuột và biến chúng thành tế bào gốc phôi. Ông cũng chứng minh bằng thử nghiệm rằng, các tế bào gốc này có thể trở thành bất cứ loại tế bào nào của chuột. Sau thành công trên chuột, tiến sĩ Yamanaka bắt tay vào thử nghiệm với tế bào da người, với cùng một phương pháp.	Khác biệt so với phương pháp nhân bản cừu Dolly	Trong kỹ thuật chuyển nhân (được Ian Wilmut dùng để tạo ra cừu Dolly), một quả trứng được lấy ra và nhân của nó - thông tin ADN tạo nên cuộc sống - được tách bỏ. Nhân này sẽ được thay thế bằng nhân của một tế bào trưởng thành (ví dụ tế bào da). Quả trứng sau đó sẽ phát triển bình thường giống như được thụ tinh. Vài ngày sau, phôi bào xuất hiện, trong đó có chứa các tế bào gốc.Date31NHÓM 1_ĐHSSINH08A	Tiến sĩ Yamanaka và Thomson ra sức nghiên cứu, nhằm tìm ra loại gene có thể biến đổi tế bào trưởng thành ra tế bào gốc. Trong khi Yamanaka thử nghiệm trên chuột thì Thomson sử dụng tế bào da người (lấy từ trán).	Cả hai nhóm đã tìm được khoảng hơn 1,000 gene có tiềm năng, và sau đó loại bỏ để còn lại 4 loại gene chính yếu. Các gene này dù có chức năng tương tự như nhau, đều được xem như là các gene điều chỉnh chính, với vai trò là tắt hoặc mở các gene khác Date32NHÓM 1_ĐHSSINH08A	Với khám phá hiện đại này, các nhà khoa học có thể loại trừ những phản đối về mặt đạo đức, vì họ không cần sử dụng phôi người hoặc tạo nên các phôi ấy bằng kỹ thuật chuyển nhân. Họ cũng không cần phụ nữ phải hiến noãn (trứng), mà vẫn có thể tạo nên tế bào gốc, có chất liệu di truyền giống hệt với người hiến tặng.	Các tế bào gốc này, khi được sử dụng để thay thế các mô cho các bệnh nhân, theo như tiên đoán của các nhà khoa học, sẽ không bị hệ miễn dịch đào thải. Quan trọng hơn nữa, các tế bào có chung một chất liệu di truyền, được tạo thành từ bệnh nhân.Date33NHÓM 1_ĐHSSINH08A	Ưu thế và bất lợi của nhân bản vô tính người và động vật 	So với nhân bản phôi đơn thuần, số “bản sao” có thể tạo ra bằng nhân bản vô tính nhiều hơn. Về lý thuyết, số lần một cá thể có thể nhân bản chỉ bị hạn chế bởi số lượng trứng có thể chấp nhận nhân chuyển vào và số lượng cơ thể “mẹ nuôi” có sẵn để cấy phôi vô tính đã tạo nên. Tuy nhiên, nhân bản phôi đơn thuần từ một phôi thụ tinh nhân tạo dễ làm hơn, tỷ lệ phôi sống và phát triển đạt hầu như 100 phần trăm, trong khi đó để nhân bản vô tính cừu Dolly người ta đã thất bại trên 276 lần nhân bản. Với những thành tựu của nhân bản vô tính, trong tương lai việc phục hồi được một số động vật đã tuyệt chủng là khả năng có thể. Nhân bản động vật cũng có tiềm năng to lớn trong ngành công nghiệp chăn nuôi, cho phép nhân bản các vật nuôi mang các đặc tính quý báu (lợn siêu nạc, bò siêu sữa). Date34NHÓM 1_ĐHSSINH08A	Năm 2003 cừu Dolly chết do các căn bệnh của tuổi già (viêm khớp và viêm phổi nặng) khi nó được 6 tuổi, trong khi tuổi thọ của một cừu bình thường trung bình là 12. Các nhà khoa học nhận thấy rằng các tế bào cừu Dolly già hơn tuổi của nó đến 6 tuổi. Cừu Dolly được tạo ra từ một con cừu 6 tuổi, như vậy khi được sinh ra, bộ gen của cừu Dolly đã không đặt lại đồng hồ sinh học về 0 mà vẫn ghi nhớ tuổi của nó trước đây. Như vậy về gen, cừu Dolly là một chú cừu 6 tuổi được sinh ra. Hiện tại nhân bản vô tính đang phải đối mặt với vấn đề lão hóa. Trong khi đó nhân bản từ phôi không gặp phải vấn đề này.Date35NHÓM 1_ĐHSSINH08ABÀI GIẢNG ĐẾN ĐÂY LÀ HẾTDate36NHÓM 1_ĐHSSINH08A