Cách mạng 4.0 trong Sinh học

Những sáng kiến trong lĩnh vực sinh học – và đặc biệt trong lĩnh vực di truyền – đều vô cùng ngoạn mục. Trong những năm gần đây, chúng ta đã và đang đạt được những tiến bộ đáng kể trong việc giảm chi phí và ngày càng dễ dàng hơn trong giải mã trình tự gen, và gần đây, là việc kích hoạt hay chỉnh sửa gen. Phải mất hơn 10 năm, với chi phí 2,7 tỷ đô la, để hoàn thành Dự án Bộ Gen người. Ngày nay, một bộ gien có thể được giải mã chỉ trong vài giờ và chi phí không tới một ngàn đô la. Với những tiến bộ trong sức mạnh máy tính, các nhà khoa học không còn phải giải mã bằng các phép thử đúng sai; thay vào đó, giờ đây, họ thử nghiệm cách thức các biến dị gen gây ra các bệnh lý đặc thù.
Sinh học tổng hợp là bước tiếp theo. Nó sẽ giúp chúng ta có khả năng tùy biến cơ thể bằng cách viết lại ADN. Đặt những vấn đề sâu sắc về đạo đức sang một bên, những tiến bộ này sẽ không chỉ tạo ra tác động sâu rộng và tức thì tới y học mà còn tới nông nghiệp và sản xuất nhiên liệu sinh học.
Nhiều căn bệnh khó chữa của chúng ta, từ bệnh tim cho đến ung thư, đều chứa đựng yếu tố di truyền. Do đó, khả năng xác định cấu trúc di truyền cá nhân một cách hiệu quả và với chi phí hợp lý (thông qua máy giải mã được sử dụng trong việc chẩn đoán bệnh thông thường) sẽ cách mạng hóa việc chăm sóc sức khỏe theo hướng cá nhân hoá. Khi biết về cấu trúc di truyền của khối u, các bác sĩ sẽ có thể đưa ra quyết định về việc điều trị ung thư cho bệnh nhân.
Trong khi sự hiểu biết của chúng ta về mối liên hệ giữa các dấu hiệu di truyền và những căn bệnh vẫn còn nghèo nàn, lượng dữ liệu ngày càng tăng sẽ giúp lựa chọn chính xác các loại thuốc, cho phép phát triển các phương pháp điều trị nhằm mục tiêu chủ yếu để cải thiện kết quả điều trị. Hiện tại, hệ thống siêu máy tính Watson của IBM có thể giúp đưa ra khuyến nghị, chỉ trong vài phút, về các phương pháp điều trị cá nhân cho các bệnh nhân ung thư bằng cách so sánh lịch sử bệnh lý và quy trình điều trị, kết quả chụp cắt lớp và dữ liệu di truyền với (gần như) tất cả những kiến thức y học cập nhật trên toàn cầu.
Khả năng chỉnh sửa sinh học có thể được áp dụng cho bất kỳ một loại tế bào cụ thể nào, cho phép tạo ra các thực vật hoặc động vật biến đổi gen, cũng như thay đổi tế bào của các cá thể trưởng thành bao gồm cả con người. Điều này khác với kỹ thuật di truyền được thực hiện vào những năm 1980 ở chỗ là nó chính xác, hiệu quả và dễ dàng hơn so với các phương pháp trước đây. Trên thực tế, khoa học đang tiến triển nhanh đến mức những hạn chế về kỹ thuật hiện nay là ít hơn so với các vấn đề về pháp luật, quản lý và đạo đức. Danh sách các ứng dụng tiềm năng dường như là vô tận – từ khả năng làm biến đổi động vật để chúng có thể được nuôi với chế độ thức ăn kinh tế hơn và phù hợp hơn với điều kiện địa phương, đến việc tạo ra cây lương thực có khả năng chịu được khí hậu khắc nghiệt hoặc hạn hán.
Nhờ sự tiến bộ của các nghiên cứu về kỹ thuật di truyền (ví dụ, sự phát triển của phương pháp CRISPR/Cas9 về chỉnh sửa và trị liệu gen), những hạn chế về sự cung cấp hiệu quả và tính đặc trưng của kiểu gen sẽ được khắc phục, để lại cho chúng ta một câu hỏi ngay trước mắt và cũng thách thức nhất, đặc biệt là từ quan điểm đạo đức: Việc chỉnh sửa gen sẽ cách mạng hóa nghiên cứu y học và điều trị y tế như thế nào? Về nguyên tắc, cả thực vật và động vật đều có thể được bào chế để sản xuất các dược phẩm và các hình thức điều trị khác. Ngày mà loài bò được biến đổi để tạo ra chất đông máu trong sữa của nó, yếu tố mà các bệnh nhân máu khó đông bị thiếu, là không còn xa. Các nhà nghiên cứu đã bắt đầu thiết kế bộ gen của loài lợn với mục tiêu phát triển các cơ quan phù hợp với việc cấy ghép vào người (một quá trình được gọi là cấy ghép dị chủng, đến giờ vấn chưa thể được xem xét bởi nguy cơ đào thải miễn dịch của cơ thể người và nguy cơ lây truyền bệnh từ động vật sang người).
Cùng với quan điểm trước đó về cách mà các công nghệ khác nhau phối hợp và tương trợ lẫn nhau, sản xuất 3D sẽ được kết hợp với chỉnh sửa gen để tạo ra các mô sống với mục đích sửa chữa và tái sinh mô – một quá trình gọi là in sinh học. Công nghệ này đã được sử dụng để tái tạo da, xương và các mô mạch. Cuối cùng, các lớp tế bào sống được in sẽ được sử dụng để tạo ra các cơ quan cấy ghép.
Chúng ta đang phát triển những cách thức mới để cấy và sử dụng các thiết bị theo dõi mức độ hoạt động và đặc tính hóa học trong máu của chúng ta, và theo dõi cách mà tất cả những điều này có ảnh hưởng tới sức khỏe, tinh thần và năng suất làm việc tại nhà và ở nơi làm việc. Chúng ta cũng đang tìm hiểu thêm về cách bộ não con người hoạt động và chúng ta cũng đang chứng kiến sự phát triển không ngừng trong lĩnh vực công nghệ thần kinh. Điều này được nhấn mạnh bởi thực tế rằng – trong vài năm qua – hai trong số các chương trình nghiên cứu được tài trợ lớn nhất trên thế giới là về khoa học não bộ.
Lĩnh vực sinh học là nơi tôi thấy những thách thức lớn nhất đối với sự phát triển của cả các chuẩn mực xã hội và các quy định phù hợp. Chúng ta đang đối mặt với những câu hỏi mới về việc là con người có ý nghĩa thế nào, dữ liệu và thông tin nào về cơ thể và sức khỏe của chúng ta có thể hoặc nên được chia sẻ với những người khác, và những quyền lợi và trách nhiệm nào mà chúng ta có khi thay đổi mã di truyền của các thế hệ tương lai.
Trở lại với vấn đề chỉnh sửa di truyền, mà hiện nay được thực hiện dễ hơn với việc xác định bộ gen người ngay trong phôi sống, có nghĩa là chúng ta có thể thấy sự ra đời của các em bé “được thiết kế” trong tương lai – những em bé sở hữu những nét đặc thù hoặc có khả năng kháng một loại bệnh cụ thể. Không cần phải nói, các cuộc tranh luận về cơ hội và thách thức của những khả năng này đang diễn ra. Đáng chú ý, vào tháng 12 năm 2015, Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia và Học viện Y khoa Quốc gia của Mỹ, Viện Khoa học Trung Quốc và Hội Hoàng gia Anh đã triệu tập một Hội nghị thượng đỉnh quốc tế về chỉnh sửa gen người. Dù có các cuộc thảo luận như vậy, chúng ta vẫn chưa sẵn sàng đối mặt với thực tế và hậu quả của những kỹ thuật di truyền mới nhất này, cho dù nó đang dần xuất hiện. Những thách thức về xã hội, y tế, đạo đức và tâm lý mà nó đặt ra là rất lớn và cần phải được giải quyết, hoặc ít nhất, là phải được đề cập đến một cách thích đáng.

Trích dịch từ cuốn sách “Cuộc Cách mạng Công nghiệp Lần thứ tư” (2016) của Klaus Schwab (Người dịch: Đồng Bích Ngọc, Trần Thị Mỹ Anh)

This entry was posted in Khoa học, Thế giới Vi sinh vật and tagged , , . Bookmark the permalink.

Gửi phản hồi