Báo cáo nghiên cứu khoa học Biochip - Một số ứng dụng trong y học hiện đại

Từ thập kỷ 70 của thế kỷ XX đến nay, công nghệ sinh học phân tử (Molecular Biotechnology) phát triển mạnh mẽ và đã có những đóng góp quan trọng trong y học. Một trong những kỹ thuật hàng đầu của công nghệ sinh học phân tử phải kể đến là kỹ thuật biochip. Biochip cho phép phát hiện nhanh những căn bệnh nguy hiểm và các chứng viêm nhiễm bên trong cơ thể mà những phương pháp chụp, chiếu thông thường không thể phát hiện được. Ngoài ra, nhờ những biochip này, các nhà khoa học có thể dễ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học " Biochip - Một số ứng dụng trong y học hiện đại " Biochip - Một số ứng dụng trong y học hiện đạiTừ thập kỷ 70 của thế kỷ XX đến nay, công nghệ sinh học phân tử (MolecularBiotechnology) phát triển mạnh mẽ và đã có những đóng góp quan trọng trong yhọc. Một trong những kỹ thuật hàng đầu của công nghệ sinh học phân tử phải kểđến là kỹ thuật biochip. Biochip cho phép phát hiện nhanh những căn bệnh nguyhiểm và các chứng viêm nhiễm bên trong cơ thể mà những phương pháp chụp,chiếu thông thường không thể phát hiện được. Ngoài ra, nhờ những biochip này,các nhà khoa học có thể dễ dàng theo dõi được các tác động của protein đối vớicác tế bào, protein khác và ADN… trong cơ thể con người. Từ đó tìm ra nguyênnhân dẫn tới bệnh tật và cách điều trị bệnh cho con người. Nhiều nhà khoa học chorằ nBiochip là gì? Biochip còn gọi là chip sinh học, ADN chip hay gen chip, ADN -microarray. Đây là một tấm thủy tinh hoặc nhựa trên đó có gắn các đoạn ADNthành các mạng siêu nhỏ, ở đó có thể chứa từ hàng triệu đến hàng chục triệu yếu tốcảm biến (hoặc cảm ứng sinh học). Thông thường biochip là một miếng nhỏ hìnhvuông, được làm bằng thuỷ tinh hay nhựa hoặc silicon (H1), trên đó có rất nhiều ôcực nhỏ xếp hàng như bàn cờ (H2), một tập hợp các đoạn axit desoxyribonuclic(ADN) - gồm các gen đã biết, và tất cả được gắn lên bề mặt của miếng nhỏ đó.Trung bình mỗi ô chip sinh học chứa khoảng 10 triệu phân tử nucleotit và toàn bộđược bao trong vỏ thuỷ tinh và có thể cầm gọn trên đầu ngón tay (H3).Do có rất nhiều cảm biến có thể được đưa vào một diện tích nhỏ như vậy, một sốlượng rất lớn của các xét nghiệm khác biệt có thể được thực hiện rất nhanh chóng.Trước đây (1996), khi toàn bộ hệ gen của nấm men Saccharomycas cerevisiaeđược giải mã, người ta đã tìm cách tạo ra một biochip cho loài nấm men với 6.116gen trên một diện tích cực nhỏ (1,8 x 1,8cm), nhờ đó mà ta có thể xác định đượcnhiều trạng thái hoạt động của gen ở tế bào nấm men. Để xác định sự hoạt độngcủa gen, người ta dựa vào 2 yếu tố: loại và số lượng của phân tử “thông tin”mARN (messenger ribonucleotid acid). Phân tử này là bản sao của ADN. Trongquá trình thể hiện đặc tính, tính trạng của một gen, mARN có nhiệm vụ mangthông tin của ADN trong nhân tế bào đưa đến riboxom là “nhà máy” sản xuất raprotein tương ứng (H4). Giống như những “ổ khoá - chìa khoá”, các mảnh ADNphù hợp sẽ được ADN của chip giữ lại và nhờ một đèn phát quang đặc biệt, ngườita có thể khá dễ dàng phân biệt chúng (H2).Để đạt được những mục đích khác nhau, biochip không chỉ có loại ADN, ARN,mà còn cả những protein, thậm chí những tế bào sống đang được sử dụng làmnhững chất môi giới cảm biến trên những biochip (Potera, 2008). Trung tâm côngnghệ sinh học - Trường đại học Manchester (nước Anh) đã không ngừng phát triểnvà cải tiến những con chip này. Và mới đây nhất, sự ra đời của loại biochip mới đãđánh dấu một thành tựu quan trọng của y học hiện đại. Loại biochip hay còn gọi là“chip protein” được tạo ra bởi một công nghệ tiên tiến. Protein mỏng được gắntrên bề mặt con chip, dù có kích thước siêu nhỏ (song có thể cho phép chứa đượchàng nghìn mẫu protein trên bề mặt) dễ dàng thích nghi với cơ thể sau khi đượccấy vào đang hứa hẹn sẽ mang lại những đột phá mới trong việc phát hiện và điềutrị bệnh. Nó cũng dễ dàng tập hợp được các thông tin quan trọng liên quan đến cácprotein trong cơ thể.Lịch sử ra đời- Còn quá sớm để nói về lịch sử ra đời của biochip hay ADN chip vì kỹ thuật nàytương đối mới và thuộc về tương lai hơn là quá khứ. Trước hết phải kể đến nhữngmô tả đầu tiên về cấu trúc ADN của Watson và Crick (1953, Giải Nobel vật lýnăm 1962) cho thấy ADN có thể bị biến tính, phân tách thành hai mạch đơn khi xửlý bằng nhiệt hoặc dung dịch kiềm. Năm 1961, Marmur và Doty mô tả quá trìnhngược lại, hồi tính, cơ sở của tất cả các phương pháp nhân bản gen PCR(polymerase chain reaction) và lai phân tử. Điều này gợi ra cách phân tích mối liênhệ trình tự của axit nucleic và các phương pháp phân tích dựa trên lai phân tử pháttriển nhanh chóng. Vào cuối những năm 1960, Pardue vf Gall; Jones và Robersonđã tìm ra phương pháp lai in situ có sử dụng mẫu dò (probe) đánh dấu huỳnhquang.- Phương pháp cố định các nhiễm sắc thể và nhân trên phiến kính (sao cho ADNtạo thành mạch kép với mẫu dò) và ngày nay được sử dụng để đặt ADN lên phiếnkính trong phương pháp vi mạng (microarray). Năm 1979, hoá học hữu cơ cũngphát triển, cho phép tổng hợp tự động các mẫu dò oligonucleotide. Kỹ thuật phântích sử dụng phương pháp gắn đồng thời nhiều trình tự đích lên một bộ lọc haymàng theo thứ tự, phương pháp thấm điểm (dot blot), được Kafatos và cộng sự(1979) đưa ra. Với kỹ thuật này, các trình tự đích được cố định trên vật đỡ và laivới mẫu dò (thường là trình tự axit nucleic đã đánh dấu). Saiki và cộng sự (1989)đưa ra một cách khác, dot blot ngược, trong đó gắn nhiều mẫu dò theo thứ tự trênmàng và đích để ...