text:
- 26 trang
- Lượt xem: 296
- Download: 123
Phần I: Các khái niệm và nguyên lý cơ bản - Nhập môn Công nghệ sinh học
Chia sẻ: mu_vodich
Có nhiều định nghĩa và cách diễn đạt khác nhau về công nghệ sinh học tùy theo từng tác giả, nhưng tất cả đều thống nhất về khái niệm cơ bản sau đây: Công nghệ sinh học là quá trình sản xuất các sản phẩm trên quy mô công nghiệp, trong đó nhân tố tham gia trực tiếp và quyết định là các tế bào sống (vi sinh vật, thực vật, động vật). Mỗi tế bào sống của cơ thể sinh vật hoạt động trong lĩnh vực sản xuất này được xem như một lò phản ứng nhỏ. ...
Thể loại:Khoa Học Tự Nhiên » Sinh học
Chủ đề liên quan:
Nội dung Text: Phần I: Các khái niệm và nguyên lý cơ bản - Nhập môn Công nghệ sinh học
Các khái niệm và nguyên lý cơ bản
Nhập môn Công nghệ sinh học 5
Chương 1
Mở đầu
I. Định nghĩa công nghệ sinh học
1. Định nghĩa tổng quát
Có nhiều định nghĩa và cách diễn đạt khác nhau về công nghệ sinh
học tùy theo từng tác giả, nhưng tất cả đều thống nhất về khái niệm cơ bản
sau đây:
Công nghệ sinh học là quá trình sản xuất các sản phẩm trên quy mô
công nghiệp, trong đó nhân tố tham gia trực tiếp và quyết định là các tế bào
sống (vi sinh vật, thực vật, động vật). Mỗi tế bào sống của cơ thể sinh vật
hoạt động trong lĩnh vực sản xuất này được xem như một lò phản ứng nhỏ.
Đầu những năm 1980, đã bắt đầu hình thành công nghệ sinh học hiện
đại là lĩnh vực công nghiệp sử dụng hoạt động sinh học của các tế bào đã
được biến đổi di truyền. Công nghệ sinh học hiện đại ra đời cùng với sự
xuất hiện kỹ thuật gen. Cơ sở sinh học được áp dụng ở đây bao gồm sinh
học phân tử, sinh học tế bào, hóa sinh học, di truyền học, vi sinh vật học,
miễn dịch học, cùng các nguyên lý kỹ thuật máy tính...
Có hai cách định nghĩa công nghệ sinh học một cách tổng quát nhất:
- Do UNESCO (1985) định nghĩa: Công nghệ sinh học là công nghệ
sử dụng một bộ phận hay tế bào riêng rẽ của cơ thể sinh vật vào việc khai
thác sản phẩm của chúng.
- Do Trường Luật Stanford (1995) định nghĩa: Công nghệ sinh học là
công nghệ chuyển một hay nhiều gen vào sinh vật chủ nhằm mục đích khai
thác sản phẩm và chức năng của gen đó.
Sự khác biệt rõ rệt nhất của hai định nghĩa trên thuộc về đối tượng tác
động của công nghệ sinh học: UNESCO xem cơ quan, bộ phận, tế bào và
chức năng riêng rẽ của sinh vật là đối tượng, trong khi đó Trường Luật
Stanford lại coi gen là đối tượng tác động của công nghệ.
Từ các định nghĩa trên, có thể phân biệt được hai nhóm công nghệ
sinh học là:
Nhập môn Công nghệ sinh học 6
1.1. Công nghệ sinh học truyền thống (traditional biotechnology)
Bao gồm:
+ Thực phẩm lên men truyền thống (food of traditional fermentations)
+ Công nghệ lên men vi sinh vật (microbial fermentation technology)
+ Sản xuất phân bón và thuốc trừ sâu vi sinh vật (production of
microbial fertilizer and pesticide)
+ Sản xuất sinh khối giàu protein (protein-rich biomass production)
+ Nhân giống vô tính bằng nuôi cấy mô và tế bào thực vật (plant
micropropagation)
+ Thụ tinh nhân tạo (in vitro fertilization)
1.2. Công nghệ sinh học hiện đại (modern biotechnology)
Bao gồm:
+ Nghiên cứu genome (genomics)
+ Nghiên cứu proteome (proteomics)
+ Thực vật và động vật chuyển gen (transgenic animal and plant)
+ Động vật nhân bản (animal cloning)
+ Chip DNA (DNA chip)
+ Liệu pháp tế bào và gen (gene and cell therapy)
+ Protein biệt dược (therapeutic protein)
+ Tin sinh học (bioinformatics)
+ Công nghệ sinh học nano (nanobiotechnology)
+ Hoạt chất sinh học (bioactive compounds)
2. Nội dung khoa học của công nghệ sinh học
Công nghệ sinh học cũng có thể được phân loại theo các kiểu khác
nhau. Xét về góc độ các tác nhân sinh học tham gia vào quá trình công nghệ
sinh học, có thể chia thành các nhóm sau:
- Công nghệ sinh học thực vật (plant biotechnology)
- Công nghệ sinh học động vật (animal biotechnology)
- Công nghệ sinh học vi sinh vật (microbial biotechnology)
Nhập môn Công nghệ sinh học 7
- Công nghệ sinh học enzyme hay công nghệ enzyme (enzyme
biotechnology)
Gần đây, đối với các nhân tố sinh học dưới tế bào còn hình thành khái
niệm công nghệ protein (protein engineering) và công nghệ gen (gene
engineering). Công nghệ protein và công nghệ gen xuyên suốt và trở thành
công nghệ chìa khóa nằm trong công nghệ sinh học thực vật, công nghệ sinh
học động vật và công nghệ sinh học vi sinh vật. Nhờ kỹ thuật đọc trình tự
gen và kỹ thuật DNA tái tổ hợp, công nghệ gen đã đạt được những thành tựu
hết sức to lớn mang tính quyết định, mở ra những giai đoạn phát triển mới.
Đó là nghiên cứu về toàn bộ genome của nhiều sinh vật, đáng chú ý là việc
giải mã genome của con người và của cây lúa. Đó là việc hình thành cả một
phương hướng nghiên cứu, ứng dụng và kinh doanh các sinh vật biến đổi
gen (gentically modified organism-GMO) và các thực phẩm biến đổi gen
(gentically modified food-GMF). Công nghệ protein có tiềm năng ứng dụng
rất lớn trong việc sản xuất ra các protein tái tổ hợp (recombinant protein)
dùng làm dược phẩm điều trị các bệnh hiểm nghèo như interferon,
interleukin, insulin...
Mặt khác, tùy vào đối tượng phục vụ của công nghệ sinh học, có thể
chia ra các lĩnh vực công nghệ sinh học khác nhau như:
- Công nghệ sinh học nông nghiệp (biotechnology in agriculture)
- Công nghệ sinh học chế biến thực phẩm (biotechnology in food
processing)
- Công nghệ sinh học y dược (biotechnology in medicine-
pharmaceutics)
- Công nghệ sinh học môi trường (environmental biotechnology)
- Công nghệ sinh học vật liệu (material biotechnology)
- Công nghệ sinh học hóa học (biotechnology in chemical production)
- Công nghệ sinh học năng lượng (biotechnology in energy
production)...
Một số tác giả cho rằng loài người đã áp dụng công nghệ sinh học từ
rất lâu vào các hoạt động sản xuất, ví dụ: công nghệ sản xuất đồ uống (rượu,
bia...) hoặc công nghệ sản xuất thực phẩm (men bánh mì, nước mắm, tương,
chao...). Do đó, việc định nghĩa và phân loại công nghệ sinh học trong giai
đoạn phát triển ban đầu có một ý nghĩa rất quan trọng để có những chính
Nhập môn Công nghệ sinh học 8
sách đầu tư hợp lý và ưu tiên cho công nghệ sinh học. Dưới đây là các lĩnh
vực ứng dụng công nghệ sinh học hiện nay đang được quan tâm hàng đầu.
3. Các lĩnh vực ứng dụng của công nghệ sinh học
3.1. Công nghệ sinh học trong nông nghiệp
Lĩnh vực nông nghiệp tuy không phải là mục tiêu phát triển hàng đầu
của công nghệ sinh học ở nhiều nước công nghiệp trên thế giới, nhưng trên
thực tế những hoạt động nghiên cứu và phát triển, sản xuất và thương mại
hóa ở lĩnh vực này cũng được nhiều tập đoàn lớn quan tâm. Có thể nêu ba
lĩnh vực chính là:
- Giống cây trồng và vật nuôi nhân vô tính và chuyển gen mang những
đặc điểm nông-sinh quý giá mà các phương pháp truyền thống không tạo ra
được, đồng thời lại được bảo vệ thông qua bản quyền tác giả.
- Các chế phẩm sinh học dùng trong bảo vệ cây trồng vật nuôi, như:
vaccine, thuốc trừ sâu bệnh và phân bón vi sinh.
- Công nghệ bảo quản và chế biến nông-hải sản bằng các chế phẩm vi
sinh và enzyme. Giá trị nông sản được nâng lên nhiều lần và quy trình công
nghệ đi kèm trang thiết bị là một dạng hàng hóa trong kinh doanh chuyển
giao công nghệ.
Ngoài ra có thể liệt kê thêm một số lĩnh vực khác:
- Công nghệ sinh học chế biến thực phẩm: Các enzyme (amylase,
rennin, β-galactosidase, invertase, gluco-isomerase, pectinase), các chất phụ
gia thực phẩm (các chất tạo ngọt, hương vị, tạo màu, bột nở và làm ổn định,
các vitamin, các amino acid, các chất chống oxy hóa, các chất bảo quản, các
chất hoạt hóa bề mặt...).
- Các loại thức ăn bổ sung cho chăn nuôi (kháng sinh mới...).
- Các loại thuốc trừ sâu, diệt cỏ với tính đặc hiệu tăng lên (các sản
phẩm Bt, các baculovirus, tuyến trùng ký sinh...).
- Các hormone sinh trưởng thực vật (các cytokinin...).
- Các hóa chất chẩn đoán bệnh cho động-thực vật.
Nhập môn Công nghệ sinh học 9
3.2. Công nghệ sinh học trong y dược
Có lẽ thành tựu công nghệ sinh học được thể hiện rõ nét nhất là ở lĩnh
vực y học. Hiện nay, hầu hết các sản phẩm quan trọng sau đây đều được sản
xuất trên cơ sở công nghệ sinh học, bao gồm các ứng dụng sau:
- Các loại kháng sinh và các chất diệt khuẩn, các loại vitamin và chất
bổ dưỡng, các loại amino acid và hỗn hợp của chúng trong dịch truyền, các
loại vaccine và các loại hormone chữa bệnh.
- Các bộ kit chuẩn dùng trong chẩn đoán bệnh và chẩn đoán hóa sinh
trong y dược.
- Cây trồng và vật nuôi được cấy chuyển những gen sản sinh ra các
loại protein trị liệu đang là mục tiêu đầu tư của khá nhiều công ty y dược
hàng đầu trên thế giới hiện nay.
Cụ thể là nghiên cứu và sản xuất các dược phẩm, các kháng thể đơn
dòng, interferon, các hormone (hormone sinh trưởng, insulin, erythropoietin,
thrombopoietin...), các enzyme (urokinase, heparinase, alcohol
dehydrogenase), các protein khác (các kháng nguyên đặc hiệu, albumin,
antithrombin, fibronectin...), các kháng sinh, thuốc và vitamin mới, các
dược phẩm có bản chất protein, các loại vaccine viêm gan B, C, HIV, cúm,
sốt rét, viêm não, tả và các tác nhân gây bệnh tiêu chảy, các kit chẩn đoán
như: chẩn đoán sự có mặt HIV, virus viêm gan B và C trong máu, một số
chẩn đoán thai..., liệu pháp gen: điều trị các gen gây bệnh di truyền.
Hiện nay, các công ty công nghệ sinh học y dược hàng đầu thế giới
đang tập trung vào nghiên cứu tạo ra sản phẩm chống lại các căn bệnh
như HIV/AIDS, các loại bệnh ung thư, tiểu đường, các bệnh tim mạch, các
bệnh truyền nhiễm...
3.3. Công nghệ sinh học công nghiệp và chế biến thực phẩm
Công nghệ sinh học công nghiệp bao gồm các lĩnh vực sản xuất các
loại enzyme như amylase, cellulase và protease dùng trong công nghiệp dệt,
công nghiệp xà phòng và mỹ phẩm, công nghiệp bánh kẹo, rượu bia và nước
giải khát…
Sau đây là các loại sản phẩm của công nghệ sinh học công nghiệp:
- Công nghiệp hóa chất: Các hóa chất thông dụng (ví dụ: acrylamide)
đều có thể sản xuất bằng công nghệ sinh học. Công nghiệp hóa học sẽ có
Nhập môn Công nghệ sinh học 10
hiệu quả hơn nếu dùng các chất xúc tác sinh học (enzyme), tái sinh và xử lý
các dung môi bằng con đường sinh học.
- Quá trình chế biến tinh bột: Dùng các enzyme do công nghệ sinh học
tạo ra để dịch hóa và đường hóa tinh bột thành glucose và chuyển hóa thành
fructose.
- Công nghiệp làm sạch: Các chất giặt tẩy hiện đại đuợc bổ sung
protease và các enzyme khác làm sạch các vết bẩn protein, tinh bột và chất
béo.
- Công nghiệp bột gỗ và giấy: Nhu cầu của thị trường và bảo vệ môi
trường ngày càng lớn đối với giấy ít chứa các hợp chất chlorine gây ô
nhiễm. Quá trình sản xuất bột giấy hiện nay gây ô nhiễm rất nặng. Công
nghệ sinh học đưa ra giải pháp sinh học để sản xuất bột giấy không gây ô
nhiễm bằng cách sử dụng các loại nấm phân hủy lignin-cellulose để tạo
bột. Các enzyme cũng được dùng nâng cao chất lượng sợi và chất lượng
giấy.
- Công nghiệp khai khoáng và phát hiện khoáng sản. Có hai công
nghệ: lọc sinh học/oxy hóa sinh học các kim loại, xử lý ô nhiễm kim loại và
tái sinh. Công nghệ lọc kim loại dùng các vi sinh vật có thể thu được các
kim loại quí như đồng, kẽm và cobalt. Công nghệ xử lý sinh học ô nhiễm có
thể áp dụng đối với các kim loại nặng.
3.4. Công nghệ sinh học môi trường
Tuy là lĩnh vực khá mới nhưng sự phát triển và ứng dụng của công
nghệ sinh học môi trường rất đáng kể. Mọi quá trình xử lý chất thải nếu
không khép kín bằng xử lý sinh học thì khó có thể thành công trọn vẹn.
Các hoạt động chính của công nghệ sinh học môi trường đang được
chú trọng là:
- Công nghệ phân hủy sinh học: Dùng các cơ thể sống phân hủy các
chất thải độc tạo nên các chất không độc như nước, khí CO2 và các vật liệu
khác. Bao gồm, công nghệ kích thích sinh học: bổ sung chất dinh dưỡng để
kích thích sự sinh trưởng của các vi sinh vật phân hủy chất thải có sẵn trong
môi trường, công nghệ bổ sung vi sinh vật vào môi trường để phân hủy chất
ô nhiễm, công nghệ xử lý ô nhiễm kim loại và các chất ô nhiễm khác bằng
thực vật và nấm.
Nhập môn Công nghệ sinh học 11
- Dự phòng môi trường: Phát triển các thiết bị dò và theo dõi ô nhiễm
môi truờng, đặc biệt trong việc dò nước và khí thải công nghiệp trước khi
giải phóng ra môi trường.
II. Sơ lược lịch sử hình thành công nghệ sinh học
Công nghệ sinh học phát triển cho đến ngày nay, đã qua ba giai đoạn
chính:
- Công nghệ vi sinh.
- Công nghệ tế bào (nuôi cấy mô và tế bào động-thực vật...).
- Công nghệ sinh học hiện đại, tức công nghệ gen.
Cũng có tác giả gắn quá trình phát triển nêu trên với ba cuộc cách
mạng sinh học.
- Cách mạng sinh học lần thứ nhất (đầu thế kỷ 20): sử dụng quá trình
lên men để sản xuất các sản phẩm như acetone, glycerine, citric acid,
riboflavin...
- Cách mạng sinh học lần thứ hai (sau thế chiến thứ 2): sản xuất kháng
sinh, các sản phẩm lên men công nghiệp như glutamic acid, các
polysaccharide; trong đó có các thành tựu về đột biến, tạo các chủng vi sinh
vật cho năng suất và hiệu quả cao, phát triển các quá trình lên men liên tục
và phát hiện phương pháp mới về bất động enzyme để sử dụng nhiều lần...
- Cách mạng sinh học lần thứ ba (bắt đầu từ giữa thập niên 1970): với
các phát hiện quan trọng về enzyme cắt hạn chế, enzyme gắn, sử dụng
plasmid làm vector tạo dòng, đặt nền móng cho một nền công nghệ sinh học
hoàn toàn mới đó là công nghệ DNA tái tổ hợp.
Hai giai đoạn đầu, công nghệ vi sinh và công nghệ tế bào, sử dụng
hoạt động sinh học của các tế bào tách biệt, nhưng chưa biến đổi được cấu
trúc di truyền của chúng, nên được xem là hai giai đoạn của công nghệ sinh
học truyền thống. Phải đến cuộc cách mạng sinh học lần thứ ba như đã nêu
trên, thì mới ra đời nền công nghệ sinh học hiện đại, giai đoạn phát triển cao
nhất của công nghệ sinh học, mở ra kỷ nguyên mới của sinh học.
Cũng có thể chia lịch sử hình thành và phát triển công nghệ sinh học
theo các giai đoạn sau:
Nhập môn Công nghệ sinh học 12
1. Giai đoạn thứ nhất
Đã hình thành từ rất lâu trong việc sử dụng các phương pháp lên men
vi sinh vật để chế biến và bảo quản thực phẩm, ví dụ sản xuất pho mát, dấm
ăn, làm bánh mì, nước chấm, sản xuất rượu bia… Trong đó, nghề nấu bia có
vai trò rất đáng kể. Ngay từ cuối thế kỷ 19, Pasteur đã cho thấy vi sinh vật
đóng vai trò quyết định trong quá trình lên men. Kết quả nghiên cứu của
Pasteur là cơ sở cho sự phát triển của ngành công nghiệp lên men sản xuất
dung môi hữu cơ như aceton, ethanol, butanol, isopropanol… vào cuối thế
kỷ 19, đầu thế kỷ 20.
2. Giai đoạn thứ hai
Nổi bật nhất của quá trình phát triển công nghệ sinh học trong giai
đoạn này là sự hình thành nền công nghiệp sản xuất thuốc kháng sinh
penicillin, khởi đầu gắn liền với tên tuổi của Fleming, Florey và Chain
(1940). Trong thời kỳ này đã xuất hiện một số cải tiến về mặt kỹ thuật và
thiết bị lên men vô trùng cho phép tăng đáng kể hiệu suất lên men. Các thí
nghiệm xử lý chất thải bằng bùn hoạt tính và công nghệ lên men yếm khí tạo
biogas chứa chủ yếu khí methane, CO2 và tạo nguồn phân bón hữu cơ có giá
trị cũng đã được tiến hành và hoàn thiện.
3. Giai đoạn thứ ba
Bắt đầu từ những năm 50 của thế kỷ 20, song song với việc hoàn thiện
các quy trình công nghệ sinh học truyền thống đã có từ trước, một số hướng
nghiên cứu và phát triển công nghệ sinh học đã hình thành và phát triển
mạnh mẽ nhờ một loạt những phát minh quan trọng trong ngành sinh học
nói chung và sinh học phân tử nói riêng. Đó là việc lần đầu tiên xác định
được cấu trúc của protein (insulin), xây dựng mô hình cấu trúc xoắn kép của
phân tử DNA (1953). Tiếp th -
(Bảng 1.1).
Nhập môn Công nghệ sinh học 13
.
Y tế Dùng enzyme tạo các bộ cảm biến sinh học trong các thiết
bị phân tích y tế. Sử dụng tế bào vi sinh vật, tế bào động-
thực vật trong sản xuất thuốc (ví dụ: steroid) và tổng hợp
các loại kháng sinh mới. Sử dụng enzyme trong chữa trị
bệnh.
Công nghiệp
thực phẩm
enzyme
.
Giám sát môi
trường . chất
chất ).
(citric acid, itaconic acid, acetic
acid...), sản xuất .
Năng lượng
.
4. Giai đoạn thứ tư
Bắt đầu từ năm 1973, khi những thí nghiệm khởi đầu dẫn đến sự ra
đời của kỹ thuật DNA tái tổ hợp được thực hiện và sự xuất hiện insulin-sản
phẩm đầu tiên của nó vào năm 1982, cùng với thí nghiệm chuyển gen vào
cây trồng cũng thành công vào năm này. Đến nay, công nghệ sinh học hiện
đại đã có những bước tiến khổng lồ trong các lĩnh vực nông nghiệp (cải
thiện giống cây trồng...), y dược (liệu pháp gen, liệu pháp protein, chẩn đoán
bệnh...), công nghiệp thực phẩm (cải thiện các chủng vi sinh vật...)... Những
thành công này sẽ được trình bày chi tiết hơn trong Phần II-Các ứng dụng
của công nghệ sinh học.
Nhập môn Công nghệ sinh học 14
III. Một số khía cạnh về khoa học và kinh tế của công nghệ sinh
học hiện đại
Các phương tiện thông tin đại chúng đã đăng tải không ít các ý kiến
phản đối ứng dụng một số thành tựu công nghệ sinh học trong sản xuất,
thậm chí đối với những thành tựu được giới khoa học đánh giá là sáng chói.
Thật vậy, công nghệ sinh học cũng như khoa học hạt nhân, bên cạnh các
ứng dụng to lớn cho lợi ích và phát triển của loài người, có thể còn mang lại
nhiều hiểm họa không thể lường trước được hậu quả. Gần đây, khi các nhà
khoa học xác nhận kỹ thuật nhân bản cừu Dolly hoàn toàn có thể áp dụng
cho việc nhân bản con người, ở khắp các nước đã dấy lên một làn sóng phản
đối việc nhân bản người, có nơi cấm hoàn toàn hướng nghiên cứu này. Sau
đây chúng ta sẽ tìm hiểu các hiểm họa tiềm tàng của công nghệ sinh học.
1. Về khoa học
Sự dè dặt trong sử dụng các sản phẩm chuyển gen làm thực phẩm cho
người và gia súc do nhiều lý do khác nhau, nhưng tựu trung có thể chia
thành hai nhóm sau:
- Bộ máy di truyền của sinh vật mang tính hoàn thiện rất cao vì đã tiến
hóa qua hàng trăm triệu năm, những gen mới được gắn thêm vào cho cây
trồng và vật nuôi để tăng năng suất hoặc chất lượng nông sản, biết đâu có
thể phá vỡ tính hoàn thiện, tính cân bằng của sự sống ở các sinh vật này. Và
vì thế, con người không thể yên tâm với việc hàng ngày nuốt vào cơ thể một
số lượng lớn các sản phẩm thiếu tính hoàn thiện, cân bằng hay nói cách khác
là có thể có dị tật.
- Cho đến nay trong việc tạo ra các GMO, các gen kháng kháng sinh
như kanamycin, ampicillin hoặc hygromycin thường được sử dụng kèm theo
để làm gen chỉ thị chọn lọc. Chúng tồn tại trong sản phẩm của các GMO và
có thể có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua dây chuyền thức ăn
của sinh quyển đến con người. Mặc dù khả năng này là vô cùng thấp, thậm
chí khi một gen kháng sinh được phát tán sang một sinh vật khác thì tác
động của việc này cũng không đáng kể do các gen chỉ thị chọn lọc được sử
dụng trong sinh vật chuyển gen có ứng dụng rất hạn chế trong thú y và y
học. Tuy nhiên, để làm dịu những lo lắng của xã hội, các nhà nghiên cứu
được yêu cầu tránh sử dụng các gen kháng kháng sinh trong sinh vật chuyển
gen. Việc sử dụng gen chỉ thị thay thế khác đang được đánh giá và phát
Nhập môn Công nghệ sinh học 15
triển. Hiện nay, người ta đang tìm cách thay thế các gen chỉ thị chọn lọc cũ
bằng các gen có vẻ ít hại hơn như gen mã hóa protein phát huỳnh quang
màu xanh lục (green fluorescence protein-GFP). Gen GFP được coi là một
gen chỉ thị tốt, vì nó làm cho các GMO phát sáng xanh rực rỡ khi đặt dưới
tia tử ngoại. Nhưng dù sao sự nghi ngại vẫn còn, vì gen GFP có nguồn gốc
từ một loài cá ở Bắc Băng Dương, chứ không từ một động vật có nguồn gốc
gần với người.
2. Về kinh tế
2.1. Những công ty đa quốc gia về công nghệ sinh học
Tổ chức quốc tế nông nghiệp tiến bộ RAFI (Rural Advancement
Foundation International) là một tổ chức phi chính phủ ở Canada hoạt động
nhằm hạn chế ảnh hưởng của các công ty đa quốc gia về giống. Theo RAFI,
các công ty đa quốc gia về công nghệ sinh học sẽ hoạt động rất mạnh trong
thế kỷ 21, hiện nay những công ty này đang phát triển nhanh chóng nhờ
thâu tóm các công ty nhỏ hơn và trước hết nhờ lợi nhuận khổng lồ thu được
trong độc quyền bán các sản phẩm GMO.
Chẳng hạn cách đây hơn 15 năm, công ty Monsanto chỉ chuyên về các
sản phẩm hóa dầu, thuốc trừ sâu và trừ cỏ. Tuy nhiên, thời gian gần đây
Monsanto đã đầu tư rất lớn và triển khai công nghệ gen thực vật để tạo ra
các giống GMO và đang trở thành công ty giống lớn nhất thế giới. RAFI gọi
Monsanto là một “Microsoft công nghệ sinh học” vì từ năm 1996 đến nay
Monsanto đã mua lại nhiều công ty trước đây vốn là người khổng lồ trên thị
trường hạt giống.
2.2. Sự lệ thuộc vào các công ty đa quốc gia về công nghệ sinh học
RAFI tiên đoán người nông dân ở hầu hết các nước trên thế giới, kể cả
các nước công nghiệp phát triển, dần dần sẽ bị lệ thuộc vào một nhóm nhỏ
các công ty công nghệ sinh học đa quốc gia.
Với quy chế ngặt nghèo về quyền tác giả IPR (Intellectual Property
Right) hiện hành trong quan hệ kinh tế thế giới, người nông dân sẽ bị tước
bỏ hoàn toàn quyền tự do trồng cây gì trên mảnh đất của mình và bán cho ai
sản phẩm của mình. Lý do để các công ty như Monsanto có được nhiều
quyền hạn như vậy chính là sự tiến bộ của công nghệ sinh học.
Nhập môn Công nghệ sinh học 16
Chẳng hạn, gen terminator được cơ quan đăng ký bản quyền của Mỹ
chính thức cấp bằng phát minh cho công ty Delta Pine (3/1998). Khi chuyển
gen vào bất cứ một giống cây nào, hạt bán ra sẽ chỉ nảy mầm trong một thế
hệ duy nhất. Nếu người nông dân lấy hạt để trồng vụ sau, gen này sẽ tạo ra
một hợp chất giết chết mầm, vì thế hạt hoàn toàn không nảy mầm được. Với
gen terminator trong tay, các công ty đa quốc gia sẽ bắt nông dân các nước
hàng năm phải mua hạt giống của họ.
Mặt khác, các công ty giống đang thôn tính dần các công ty chế biến
lương thực, thực phẩm là đầu ra của nông sản. Vừa độc quyền hạt giống
GMO lại vừa nắm các công ty chế biến nông sản, các công ty đa quốc gia
công nghệ sinh học sẽ không chừa một lối thoát nào cho nông dân các nước
đang phát triển.
IV. Các vấn đề pháp lý của công nghệ sinh học hiện đại
Công nghệ DNA tái tổ hợp đã giúp các nhà khoa học thay đổi cơ chế
tiến hóa của tự nhiên, sáng tạo ra sản phẩm của gen, tạo ra các dạng sinh vật
mới. Ngày càng có nhiều bằng chứng hiển nhiên về lợi ích của công nghệ
DNA tái tổ hợp. Tuy nhiên, cũng phải cân nhắc đến những nguy cơ tiềm
tàng của nó, và thực tế cũng đã nảy sinh một số vấn đề pháp lý quan trọng
buộc chúng ta phải xem xét lại một cách thận trọng.
Chẳng hạn, chúng ta có thể tham khảo hệ thống quản lý đối với các
sản phẩm cây trồng của công nghệ sinh học hiện đại ở Mỹ, nơi mà lĩnh vực
công nghệ sinh học được đầu tư và phát triển tốt nhất trên thế giới.
Hệ thống quản lý của Mỹ là một bộ phận quan trọng nhằm đảm bảo an
toàn lương thực. Phối hợp với Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA) và Cục Bảo vệ
Môi trường (EPA), Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA) đóng vai
trò quản lý các loại lương thực có nguồn gốc thực vật được tạo ra nhờ công
nghệ sinh học. Theo Đạo luật Lương thực, Dược phẩm và Mỹ phẩm
(FD&C), FDA có thẩm quyền bảo đảm độ an toàn của tất cả các lương thực
trong nước và nhập khẩu cho người và động vật trên thị trường Mỹ. Ngoại
trừ thịt gia súc-gia cầm và một số sản phẩm trứng, những hạng mục này
thuộc phạm vi điều tiết của USDA. Tuy nhiên, độ an toàn của dư lượng
thuốc thú y trong thịt gia súc, gia cầm và thủy sản là do FDA quản lý. Thuốc
trừ sâu lại chủ yếu do EPA điều tiết. Cơ quan Kiểm tra Sức khoẻ Thực vật
và Động vật của USDA (APHIS) có chức năng giám sát an toàn nông
Nhập môn Công nghệ sinh học 17
nghiệp và an toàn môi trường trong trồng trọt và thử nghiệm tại hiện trường
các giống cây trồng được tạo ra nhờ công nghệ sinh học.
Các loại lương thực và thành phần lương thực được tạo ra nhờ công
nghệ sinh học phải đáp ứng những tiêu chuẩn an toàn tương tự như các tiêu
chuẩn mà Đạo luật FD&C áp dụng đối với các cây trồng được tạo ra theo
phương pháp lai giống thông thường. Điều này có nghĩa là các sản phẩm
công nghệ sinh học cũng phải an toàn giống như các sản phẩm truyền thống
trên thị trường. FDA có quyền loại trừ một loại lương thực khỏi thị trường
hoặc trừng phạt những người buôn bán loại lương thực đó nếu nó gây ra rủi
ro đối với sức khỏe cộng đồng. Cần lưu ý rằng Đạo luật FD&C quy định
những người áp dụng công nghệ sinh học phải chịu trách nhiệm pháp lý
nhằm đảm bảo rằng những lương thực mà họ bán cho người tiêu dùng phải
an toàn và đáp ứng tất cả các yêu cầu về pháp lý.
1. An toàn sinh học
1.1. Sự chuyển gen bằng hạt phấn
Cho tới nay không có hạt phấn của loại cây trồng biến đổi gen nào
được hạn chế khả năng phát tán. Các phương thức quản lý như cách ly
không gian và thời gian có thể hạn chế sự lưu chuyển gen (gene flow) giữa
cây trồng, hạn chế hạt sót lại trong đất và cây sót lại sau khi thu hoạch. Việc
sử dụng vùng cách ly, rào cản cây trồng và các rào cản thực vật khác giữa
nguồn tạo và nơi nhận hạt phấn cũng có thể giảm mức độ phát tán hạt phấn.
Thời gian hạt phấn ở trong không khí cũng khá dài, do đó có thể phát tán
đến khoảng cách khá xa. Tuy nhiên, điều kiện thời tiết và môi trường thay
đổi có thể gây ra sự phát tán ở những khoảng cách xa hơn nữa. Các biện
pháp cách ly sinh học đang được phát triển nhằm xác định liệu sự sinh sản ở
cây trồng có thể kiểm soát được hay không để tránh sự giao lưu gen qua hạt
hoặc hạt phấn.
Đặc biệt ở các giống hoặc dòng có cây bất dục đực, sẽ xảy ra hiện
tượng lai xa với giống biến đổi gen hữu thụ ở một tần số cao hơn và khoảng
cách xa hơn so với giống truyền thống. Sự tích lũy gen (gene stacking) đã
được quan sát ở cây trồng và người ta dự đoán là cây trồng mang gen đa
kháng sẽ trở nên phổ biến sau khi cây trồng chuyển gen được phép đưa vào
thị trường, và vì vậy cây mọc hoang biến đổi gen sẽ phải cần các biện pháp
diệt cỏ khác.
Nhập môn Công nghệ sinh học 18
Các nghiên cứu cho thấy phần lớn sự thụ phấn chéo xảy ra ở khoảng
cách ngắn và khả năng thụ phấn thành công giảm theo hàm mũ so với
khoảng cách từ nguồn phát ra hạt phấn. Nhưng trên phạm vi nông trại vẫn
có sự lưu chuyển gen, mặc dù mức độ xảy ra rất thấp ở một khoảng cách
khá xa, vì vậy sự tách biệt hoàn toàn về mặt di truyền là rất khó duy trì.
Trong khi hạt phấn đóng vai trò quan trọng trong sự phát tán theo
không gian thì hạt giống đóng vai trò quan trọng trong sự phát tán theo thời
gian. Do đó, khi cách ly cây trồng chuyển gen với cây trồng không chuyển
gen phải tính đến chuyện trước đó cây trồng chuyển gen có được trồng trên
cùng mảnh đất đó không và tập quán canh tác có gây ra sự di chuyển các hạt
giữa các mảnh ruộng hay không.
Ngoài ra, sự lưu chuyển gen giữa cây biến đổi gen và họ hàng của nó
còn tùy thuộc vào loại tính trạng gen chuyển quy định, đặc điểm sinh học
của cây (thụ phấn chéo hoặc tự thụ phấn) và bối cảnh nông nghiệp (hệ thống
cây trồng, tổ chức không gian giữa các thửa ruộng).
1.2. Sự bền vững của DNA trong đất
DNA của cây chuyển gen có thể được phóng thích vào môi trường từ
các nguyên liệu thực vật đã già hoặc mục nát. Vấn đề này đã được khảo sát
ở một số cây chuyển gen như thuốc lá (aacC1), hoa dã yên (NOS-nptII) và
củ cải đường (bar/TR1, TR2/nptII, 35S/BNYVV-cp). Sự bền vững của cấu
trúc DNA trong đất được phát hiện bằng cách tách chiết DNA trực tiếp từ
đất, sau đó khuếch đại cấu trúc này bằng kỹ thuật PCR. Chọn lọc primer
thích hợp cho phép phát hiện rõ ràng cấu trúc chuyển gen bên cạnh các gen
xuất hiện tự nhiên. Với phương pháp này sự hiện diện của cấu trúc DNA có
thể được phát hiện nhưng không có thông tin nào về sự hiện diện của nó
trong nguyên liệu thực vật mục nát, có thể do DNA tự do đã được hấp thụ
vào bề mặt đất. DNA của cây củ cải đường chuyển gen được phát hiện trong
mẫu đất ở vị trí đã không sử dụng 6, 12 và 18 tháng sau khi cây củ cải
đường bị cày lấp trong đất. Người ta cũng đã tìm thấy DNA cây thuốc lá
chuyển gen ở trong đất sau hơn 1 năm thu hoạch. Trong khi đó DNA của
hoa dã yên chuyển gen chỉ có thể phát hiện vào thời điểm 2 tháng sau khi
cây được cày lấp trong đất.
Nhập môn Công nghệ sinh học 19
Mặc dù chỉ có một vài khảo sát về sự bền vững của DNA cây chuyển
gen ở trong đất, nhưng sự bền vững của cấu trúc trong một thời gian dài có
thể được chứng minh rõ ràng.
1.3. Chuyển gen ngang từ thực vật vào vi sinh vật đất
Chuyển gen ngang (horizontal gene transfer) là hiện tượng chuyển các
gen hoặc nguyên liệu di truyền trực tiếp từ một cá thể riêng biệt vào một cá
thể khác bằng các quá trình tương tự sự gây nhiễm. Phân biệt với một quá
trình bình thường là chuyển gen dọc (vertical gene transfer)-từ bố mẹ vào
con cái-xuất hiện trong quá trình sinh sản. Chuyển gen ngang trong phần
này đề cập đến DNA ngoại lai của cây chuyển gen hiện diện ở trong đất, vi
khuẩn phát triển khả năng để nhận gen này và cuối cùng, các trình tự này
được hợp nhất trong genome của vi khuẩn.
Nguy cơ của công nghệ di truyền đó là làm tăng tiềm năng của sự
chuyển gen ngang qua các loài không họ hàng. Các cơ chế tế bào cho phép
các gen ngoại lai xen đoạn vào genome của một loài nào đó. Các gen kháng
thuốc diệt cỏ hoặc kháng kháng sinh của vi khuẩn thường được sử dụng như
là các chỉ thị chọn lọc đối với cây chuyển gen. Vì thế, chuyển ngang từ thực
vật vào vi sinh vật của các gen kháng như thế thường được xem như là một
hiệu ứng tiềm tàng không mong muốn giữa cây chuyển gen và các vi sinh
vật đất.
Tuy nhiên, cho đến nay chưa có bằng chứng rõ ràng về việc chuyển
gen từ thực vật vào các vi sinh vật. Hiện nay, các nghiên cứu an toàn sinh
học (biosafety) về chuyển gen ngang từ cây chuyển gen vào vi sinh vật (vi
khuẩn và nấm) có hai hướng chính là tìm hiểu cơ chế chuyển gen từ thực vật
vào vi sinh vật và đánh giá các hậu quả sinh thái của nó.
Cơ chế chủ yếu của việc chuyển gen từ thực vật vào vi sinh vật là quá
trình biến nạp tự nhiên đòi hỏi sự hấp thụ DNA tự do. Vi khuẩn đất có thể
biến nạp tự nhiên và hợp nhất DNA ngoại lai trong genome của mình. Để
chuyển gen từ thực vật vào vi sinh vật ở điều kiện đồng ruộng, không phải
chỉ có cơ chế cho phép hấp thụ và sao chép trong một vật chủ mới mà sự
chọn lọc vật chủ để biểu hiện một tính trạng mới là quan trọng nhất. Phát
hiện chuyển gen ngang có thể thực hiện bằng cách phân tích vi khuẩn đất
sau giai đoạn nuôi cấy đầu tiên.
Nhập môn Công nghệ sinh học 20
1.4. Chuyển gen từ thực vật vào virus
Kết quả đầu tiên về cây chuyển gen biểu hiện protein vỏ của virus
khảm thuốc lá (TMV) đã ngăn chận sự phát triển của bệnh xuất hiện trong
năm 1986. Phương thức này sau đó đã được sử dụng để tạo ra tính kháng
cho các loại virus khác nhau, tuy nhiên các nhà di truyền học đã đặt câu hỏi
về sự an toàn của cây trồng chuyển gen ngay từ những ngày đầu tiên. Nguy
cơ rõ rệt nhất là tiềm năng tạo ra các virus gây nhiễm mới bằng sự tái tổ
hợp, ví dụ: gen chuyển của virus (viral transgene) liên kết hoặc trao đổi các
phần với nucleic acid của các virus khác. Do vỏ protein không ngăn được
virus xâm nhập vào tế bào thực vật, gen chuyển (transgene) sẽ được tiếp xúc
với các nucleic acid của nhiều virus được mang tới thực vật bởi các vector
côn trùng (insect vector).
Một số nghiên cứu đã chứng minh rằng các virus thực vật có thể tấn
công một loạt các gen virus khác nhau từ cây chuyển gen. Chẳng hạn:
- Virus gây bệnh khảm hoại tử ở cây cỏ ba lá màu đỏ (red clover
necrotic mosaic virus-RCNMV) dạng khiếm khuyết đã thiếu gen cho phép
nó chuyển từ tế bào này đến tế bào khác (vì thế không gây nhiễm được) đã
tái tổ hợp với một bản sao của gen đó trong cây thuốc lá chuyển gen
Nicotiana benthamiana, và đã sinh sản các virus gây nhiễm.
- Cây cải Brassica napus chuyển gen VI, một nhân tố hoạt động dịch
mã, của virus khảm súp-lơ (cauliflower mosaic virus-CaMV), đã tái tổ hợp
với phần bổ sung của virus thiếu mất gen đó, và tạo ra virus gây nhiễm
trong 100% cây chuyển gen.
- Sự tái tổ hợp giữa CaMV dạng hoang dại và dạng chuyển gen VI
được chứng minh trong N. bigelovii. Ít nhất một trong số các virus tái tổ hợp
có độc tính hơn dạng hoang dại.
- Cây N. benthamiana biểu hiện một đoạn gen protein vỏ của virus
CCMV (cowpea chlorotic mottle virus) đã tái tổ hợp với virus khiếm khuyết
thiếu gen đó.
Nhiều khảo sát cho thấy trong các thí nghiệm có CaMV tần số tái tổ
hợp cao hơn nhiều so với các virus khác. Trong khi CCMV tái tổ hợp được
phục hồi từ 3% cây chuyển gen N. benthamiana, thì CaMV tái tổ hợp được
phục hồi từ 36% cây chuyển gen N. bigelovii. Người ta nghi ngờ rằng sự đứt
gãy DNA sợi đôi có thể xảy ra trong trường hợp tái tổ hợp ở CaMV do thực
tế là DNA chuyển gen bao gồm cả promoter CaMV 35S.
Nhập môn Công nghệ sinh học 21
2. An toàn thực phẩm
Các giống cây trồng chuyển gen ngày càng được phát triển nhờ vào
các công cụ của công nghệ sinh học hiện đại. Cũng chính vì vậy mà nhiều
người băn khoăn rằng liệu các thực phẩm này có an toàn bằng các loại thực
phẩm có được nhờ sử dụng các phương pháp nông nghiệp truyền thống hay
không. Vậy sự khác biệt giữa lai giống thông thường và công nghệ sinh học
thực vật là gì. Thực ra cả hai đều có cùng một một mục tiêu là tạo ra các
giống cây trồng có chất lượng cao với những đặc tính đã được cải thiện giúp
chúng phát triển tốt hơn và ngon hơn. Sự khác biệt là ở chỗ mục đích này
đạt được bằng cách nào.
Lai giống truyền thống đòi hỏi sự trao đổi hàng ngàn gen giữa hai cây
để có được tính trạng mong muốn. Trong khi đó, nhờ công nghệ sinh học
hiện đại, chúng ta có thể lựa chọn một đặc tính mong muốn và chuyển riêng
nó vào hạt giống. Sự khác biệt giữa hai kỹ thuật này là rất lớn. Phương pháp
công nghệ sinh học hợp lý hơn, có hiệu quả cao và đem lại kết quả rất tốt.
Các kỹ thuật sử dụng trong công nghệ sinh học hiện đại cung cấp cho
những nhà lai tạo giống những công cụ chính xác cho phép họ chuyển
những đặc tính mong muốn vào cây trồng. Hơn thế nữa, họ có thể làm điều
này mà không bị chuyển thêm các tính trạng không mong muốn vào cây như
vẫn thường xảy ra, nếu sử dụng lai giống truyền thống.
Thực phẩm có nguồn gốc từ cây trồng chuyển gen phải trải qua nhiều
thử nghiệm hơn bất kỳ loại thực phẩm nào trong lịch sử. Trước khi được
đưa ra thị trường, chúng phải được đánh giá sao cho phù hợp với các quy
định do một vài tổ chức khoa học quốc tế đưa ra như Tổ chức Y tế Thế giới,
Tổ chức Nông Lương, Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế… Những quy
định này như sau:
- Các sản phẩm chuyển gen cần được đánh giá giống như các loại thực
phẩm khác. Các nguy cơ gây ra do thực phẩm có nguồn gốc từ công nghệ
sinh học cũng có bản chất giống như các loại thực phẩm thông thường.
- Các sản phẩm này sẽ được xem xét dựa trên độ an toàn, khả năng
gây dị ứng, độc tính và dinh dưỡng của chúng hơn là dựa vào phương pháp
và kỹ thuật sản xuất.
- Bất kỳ một chất mới nào được đưa thêm vào thực phẩm thông qua
công nghệ sinh học đều phải được cho phép trước khi đưa ra thị trường,
Nhập môn Công nghệ sinh học 22
cũng giống việc các loại chất phụ gia mới như chất bảo quản hay màu thực
phẩm cần phải được cho phép trước khi thương mại hóa.
Một số nhận định trong vấn đề an toàn thực phẩm hiện nay như sau:
- Mức độ ăn toàn của thực phẩm chuyển gen ít nhất cũng tương đương
với các thực phẩm khác bởi vì quá trình đánh giá an toàn đối với thực phẩm
chuyển gen kỹ lưỡng hơn nhiều so với việc đánh giá các thực phẩm khác.
Quá trình đánh giá an toàn thực phẩm đảm bảo rằng thực phẩm chuyển gen
mang lại tất cả các lợi ích như thực phẩm thông thường và không có thêm
một tác hại nào.
- Chưa có bằng chứng nào cho thấy thực phẩm chuyển gen hiện đang
có trên thị trường gây ra bất cứ lo ngại nào về sức khoẻ con người hay có
bất kỳ khía cạnh nào kém an toàn hơn so với cây trồng tạo được nhờ lai
giống truyền thống.
- Một điểm đặc trưng của kỹ thuật chuyển gen là nó đưa vào một hay
nhiều gen đã được xác định rõ. Điều này giúp cho việc thử nghiệm độc tính
của các cây trồng chuyển gen dễ thực hiện hơn so với các cây trồng bình
thường.
2.1. Các chất gây dị ứng
Một trong những mối quan tâm lớn nhất về thực phẩm chuyển gen là
chất gây dị ứng (một protein gây ra dị ứng) có thể được chuyển vào thực
phẩm. Đến nay các nhà khoa học đã biết rất nhiều về các thực phẩm gây ra
dị ứng ở trẻ nhỏ và người trưởng thành. Khoảng 90% sự dị ứng thức ăn là
có liên quan tới tám thực phẩm và nhóm thực phẩm-động vật có vỏ (tôm,
cua, sò, hến), trứng, cá, sữa, lạc, đậu tương, quả hạch và lúa mỳ. Những loại
thực phẩm này và rất nhiều chất gây dị ứng khác đã được xác định rất rõ và
do vậy khó tin rằng chúng có thể được đưa vào thực phẩm chuyển gen.
Tuy vậy, việc kiểm tra tính dị ứng vẫn là một khâu quan trọng trong
việc kiểm tra an toàn trước khi một giống cây trồng được đưa ra làm thực
phẩm. Hàng loạt các thử nghiệm và câu hỏi phải được xem xét kỹ để quyết
định liệu thực phẩm này có làm tăng sự dị ứng hay không.
Các chất gây dị ứng có những đặc tính chung như không bị phân hủy
trong quá trình tiêu hóa, có xu hướng không bị phân hủy trong quá trình chế
biến thực phẩm, và thường có rất nhiều trong thực phẩm. Cho đến nay,
Nhập môn Công nghệ sinh học 23
không có loại protein nào được chuyển vào thực phẩm chuyển gen đã được
thương mại hóa lại mang những đặc tính nói trên. Chúng không có tiền sử
và khả năng gây dị ứng hay độc tính, cũng không giống với các chất gây dị
ứng hay các độc tố đã biết và nói chung chức năng của chúng đã được biết
rõ. Những protein này có một hàm lượng rất thấp trong thực phẩm chuyển
gen, nhưng nhanh chóng bị phân hủy trong dạ dày và đã được kiểm tra độ
an toàn trong các nghiên cứu về thực phẩm cho động vật.
Các gen mã hóa thông tin di truyền có mặt trong tất cả các loại thực
phẩm và việc ăn chúng không gây ra bất kỳ ảnh hưởng xấu nào. Không có
tác hại di truyền nào xảy ra khi tiêu hóa DNA cả. Trên thực tế, chúng ta
luôn nhận DNA mỗi khi ăn do nó có mặt ở tất cả thực vật và động vật.
2.2. Đánh giá độ an toàn của các thực phẩm
Bất kỳ một sản phẩm chuyển gen nào trước khi được đưa ra thị trường
phải được thử nghiệm toàn diện, được các nhà khoa học và các giám định
viên đánh giá độc lập xem có an toàn về dinh dưỡng, độc tính và khả năng
gây dị ứng hay không. Các khía cạnh khoa học thực phẩm này dựa trên
những quy định của các tổ chức có thẩm quyền của mỗi nước, bao gồm: một
hướng dẫn sử dụng sản phẩm, thông tin chi tiết về mục đích sử dụng sản
phẩm, các thông tin về phân tử, hóa sinh, độc tính, dinh dưỡng và khả năng
gây dị ứng. Các câu hỏi điển hình có thể được đặt ra là: (1) Các thực phẩm
chuyển gen có được tạo ra từ thực phẩm truyền thống đã được công nhận an
toàn hay không. (2) Nồng độ các độc tố hay chất gây dị ứng trong thực
phẩm có thay đổi hay không. (3) Hàm lượng các chất dinh dưỡng chính có
thay đổi hay không. (4) Các chất mới trong thực phẩm chuyển gen có đảm
bảo tính an toàn hay không. (5) Khả năng tiêu hóa thức ăn có bị thay đổi hay
không. (6) Các thực phẩm có được tạo ra nhờ các quy trình đã được chấp
nhận hay không.
Ngay khi các câu hỏi này và các câu hỏi khác về thực phẩm chuyển
gen đã được trả lời, vẫn còn nhiều việc phải làm trong quá trình phê chuẩn
trước khi thực phẩm chuyển gen được thương mại hóa. Thực tế, thực phẩm
chuyển gen là loại sản phẩm được nghiên cứu nhiều nhất trong các loại đã
được sản xuất.
Nhập môn Công nghệ sinh học 24
3. Đạo đức sinh học
Đạo đức sinh học (bioethics) là một phạm trù phức tạp mà cách nhìn
nhận tùy thuộc vào đặc điểm dân tộc và văn hóa khác nhau. Cho nên, những
vấn đề được coi là hợp với đạo đức ở nơi này có thể là trái đạo đức ở nơi
khác. Thuật ngữ này có lẽ bắt nguồn ở Mỹ vào những năm 1970, khi các kỹ
thuật thao tác gen (gene manipulation), còn gọi là kỹ thuật di truyền hay
công nghệ DNA tái tổ hợp, được áp dụng.
Phạm trù đạo đức sinh học bao hàm cách đánh giá lợi ích và rủi ro liên
quan tới sự can thiệp của con người, đặc biệt là công nghệ mới, xem xét làm
cân đối sự theo đuổi quyền tự do cá nhân với trách nhiệm pháp lý. Đạo đức
sinh học đòi hỏi phải đánh giá công nghệ thật kỹ, trong đó có đánh giá ảnh
hưởng đến xã hội và cá nhân.
Cùng với thời gian, vấn đề này ngày càng trở nên sâu sắc. Trước
những xáo trộn do sự phát triển của di truyền học, người ta tự hỏi mình đang
tiến tới loại xã hội nào và sự cân bằng mới nào trên hành tinh sẽ được thiết
lập.
Đạo đức sinh học không giới hạn suy nghĩ về mối quan hệ giữa khoa
học và xã hội. Nó gắn liền quan hệ giữa con người với tự nhiên trong tính đa
dạng sinh học của nó, kể cả bản chất của chính con người. Mặt khác, đạo
đức sinh học là một cách suy nghĩ về tương lai và giá trị của chúng ta. Nó
giúp cho giới chuyên môn đối thoại với những người ra quyết định và người
dân, cùng quan tâm đến sự tồn tại của xã hội loài người.
Ngày 25/7/1978, bé gái được thụ tinh trong ống nghiệm (Louise
Brown) đã ra đời ở Anh. Từ đó đến nay, kỹ thuật này đã tạo ra không biết
bao nhiêu em bé như vậy trên thế giới, kể cả ở Việt Nam. Mục đích đầu tiên
của công việc này là hoàn toàn lành mạnh. Trong trường hợp của Louise
Brown, người mẹ bị vô sinh do khuyết tật ở vòi trứng nên để giúp bà có con,
người ta đã lấy tế bào trứng của bà thụ tinh trong ống nghiệm với chính tinh
trùng của chồng bà, rồi cấy hợp tử vào ngay tử cung của bà. Về mặt sinh
học và pháp lý, em bé là con của họ và điều này cũng không đặt ra vấn đề gì
về đạo đức hay vi phạm một điều luật nào.
Nhưng một vấn đề tế nhị và phức tạp khác lại được đặt ra nếu một phụ
nữ không thể hoặc không muốn mang thai, đề nghị một phụ nữ khác nhận
trứng được thụ tinh của mình và mang hộ cái thai đó, vậy đứa con sẽ là của
ai. Cho đến nay, ở những nước có dịch vụ mang thai hộ đã phát sinh nhiều
Nhập môn Công nghệ sinh học 25
vụ kiện, vì người được thuê nhiều khi phá hợp đồng, không muốn trả lại đứa
con cho người thuê nữa.
Một biểu hiện của chủ nghĩa ưu sinh dưới dạng mới, đó là người ta hy
vọng có được những đứa con thiên tài bằng cách xin hoặc mua tinh trùng
của các nhà bác học được giải thưởng Nobel, cho thụ tinh với trứng của
những phụ nữ trẻ đẹp và thông minh rồi cấy phôi vào những phụ nữ này.
Nhưng cách làm này không chắc chắn tuyệt đối do quy luật phân ly di
truyền và đứa con sinh ra vẫn có thể thuộc loại tầm thường. Sau thành công
nhân bản cừu Dolly, người ta hy vọng khắc phục được vấn đề trên bằng
cách “nhân bản các thiên tài” nhờ chính tế bào của họ. Như ta đã biết, nhân
bản người là một vấn đề rất khó và hiện nay hầu như bị cấm trên thế giới.
Vả lại đồng nhất di truyền không có nghĩa là đồng nhất bản sắc cá nhân. Xét
về mặt luân lý và đạo đức việc làm trên không thể chấp nhận được, còn về
mặt khoa học cũng khó hiện thực: thiên tài chỉ biểu hiện ở một độ tuổi nào
đó và nếu định cho ra thiên tài theo cách này cũng khó vì hình dạng và thể
chất của người mẹ đã khác trước. Lại càng khó thực hiện nếu thông qua một
phụ nữ xa lạ không phải là mẹ mình, vì hệ gen của tế bào chất trong trứng lạ
cũng có ảnh hưởng và sẽ không phát huy được như của chính mẹ mình.
Hiện nay, sự phát triển nhanh chóng của công nghệ sinh học đã đặt
cho các ủy ban đạo đức và luật pháp trên thế giới những vấn đề sau đây:
- Có nên cho phép thay đổi chương trình di truyền của người hay
không; và nếu cho phép thì ở mức độ nào, cho dù việc làm này được biện
minh là để chữa các bệnh di truyền.
- Có nên chấp nhận việc chẩn đoán trước khi sinh để lựa chọn giới
tính của đứa trẻ hay không.
- Có nên bắt buộc thực hiện các chương trình phát hiện di truyền phục
vụ lợi ích sức khoẻ của người dân hay để mỗi cá nhân nhận xét cơ hội dựa
vào các thử nghiệm mà kết quả có thể trái ngược, ảnh hưởng tới họ và người
thân của họ (ví dụ việc sinh ra một đứa con có thể có rủi ro khuyết tật hay
không).
- Có nên cấm liệu pháp gen (gene therapy) nhằm vào các tế bào sinh
dục hay không. Theo Suleiman, giáo sư nghiên cứu các vấn đề quốc tế và
giám đốc của Ủy ban nghiên cứu châu Âu (Đại học Princeton, Mỹ) thì “Nhà
nước cần xác định mức độ can thiệp vào nghiên cứu khoa học qua tranh
luận công khai nhằm hợp pháp hóa hành động cũng như để người dân kiểm
Nhập môn Công nghệ sinh học 26
soát các hành động này. Tóm lại, nhà nước cần hợp tác với cộng đồng khoa
học để đảm bảo tự do nghiên cứu và ứng dụng hợp đạo đức các kết quả từ
đó”.
4. Quyền tác giả và sở hữu trí tuệ
4.1. Quyền tác giả
Mặc dù đã có rất nhiều cuộc tranh luận ở các diễn đàn quốc tế về
quyền tác giả của các nước có nguồn gen quý hiếm được phương Tây sử
dụng trong công nghệ tạo giống nhưng đến nay vẫn chưa đem lại một kết
quả thât sự nào. 169 nước đã đăng ký vào công ước Quốc tế về Đa dạng
sinh học (Convention on Biological Diversity) và công ước này có hiệu lực
từ 12/1993, trong đó quy định cùng chia sẻ quyền lợi giữa các nước có
nguồn gen với các công ty phương Tây sử dụng nguồn gen đó. Tuy nhiên, từ
đó đến nay các nước có nguồn gen quý hiếm vẫn tiếp tục bị mất dần tài sản
quốc gia của mình mà quyền lợi được chia sẻ thì không đáng kể.
Chẳng hạn, năm 1994 hãng ArgEvo phân lập được gen PAT
(phosphinothricin acetyltransferase) từ dòng vi khuẩn Streptomyces
viridochromogens có trong mẫu đất lấy từ Camerun. Gen PAT cho phép tạo
ra các giống cây trồng kháng thuốc diệt cỏ nhóm glufosinate, đóng góp quan
trọng vào doanh số 2,3 tỷ USD của AgrEvo năm 1995. Tuy nhiên, hãng này
đã từ chối không trả cho Camerun một khoản tiền nào về quyền tác giả.
Ngày 16/1/1996, Bản quyền sở hữu số 5.484.889 của Mỹ được cấp
cho Giáo sư Sylvia Lee-Huang (Đại học New York) để bảo vệ quyền tác giả
của ông về một loại protein chiết từ một giống mướp đắng (Momordica
charantia) có nguồn gốc từ miền Nam Trung Quốc. Giống mướp đắng này
là thành phần chính của một bài thuốc dân gian cổ truyền của Trung Quốc
để chống nhiễm trùng. Lee-Huang đã cho rằng nhờ công nghệ DNA tái tổ
hợp, từ nay ông không cần phải mua hạt mướp đắng từ Trung Quốc nữa, vì
các protein tái tổ hợp sản xuất trong phòng thí nghiệm của ông hoàn toàn
giống như protein chiết từ quả mướp đắng trước đây.
Các trường hợp trên cho thấy các công ty lớn ở các nước phát triển
nhờ vào tiềm năng khoa học và nguồn vốn dồi dào của mình đã thương
lượng về bản quyền tác giả với tư thế của kẻ mạnh. Sự thua thiệt của các
nước yếu về công nghệ sinh học sẽ còn kéo dài.
Nhập môn Công nghệ sinh học 27
4.2. Sở hữu trí tuệ
Một trong những nét đặc trưng của công nghệ sinh học hiện đại là sự
gia tăng tính sở hữu của nó. Hiện nay, ngành công nghệ sinh học được bảo
vệ bởi các bằng sáng chế và các quyền về sở hữu trí tuệ (IPR).
Như chúng ta biết, sở hữu trí tuệ đại diện cho các sản phẩm của trí tuệ.
Chúng là các ý tưởng được chuyển thành dạng hữu hình. Ví dụ của sở hữu
trí tuệ bao gồm: các sáng chế, phần mềm máy tính, ấn phẩm, băng đĩa ca
nhạc, giống cây trồng-vật nuôi... Để tạo ra những sản phẩm như vậy thường
đòi hỏi một khoảng thời gian dài và một nguồn vốn đầu tư lớn. Do vậy, các
nhà sáng chế thường tìm cách thu hồi các nguồn đầu tư bằng cách sử dụng
IPR. IPR cho phép các sáng chế giới hạn quyền sử dụng sở hữu trí tuệ,
không một cá nhân hoặc tổ chức nào được phép sử dụng để sản xuất, nuôi
trồng, bán hay đề nghị để sáng chế mà không được cho phép. Có một số
hình thức để bảo vệ các tác giả bao gồm: quyền tác giả, sáng chế, bí mật
kinh doanh, nhãn hiệu hàng hóa, quyền bảo hộ giống cây trồng-vật nuôi...
Các bằng sáng chế, quyền bảo hộ giống cây trồng-vật nuôi và các
nhãn hiệu hàng hóa được ban hành bởi chính phủ của từng quốc gia và sự
bảo hộ chỉ có hiệu lực trong các nước mà sở hữu trí tuệ (IP) được ban hành.
Do vậy, để nhận được sự bảo hộ ở nhiều nước, các quyền này phải được áp
dụng và thông qua ở mỗi nước. Còn quyền tác giả và bí mật kinh doanh
không đặc trưng theo quốc gia. Hiện nay, nhiều công nghệ mũi nhọn được
sử dụng để tạo ra các sản phẩm công nghệ sinh học nông nghiệp dường như
không được bảo hộ ở các nước đang phát triển. Chẳng hạn, các bằng sáng
chế đối với promoter CaMV 35S chỉ được cấp và có hiệu lực ở Hoa kỳ và
Châu Âu (và ở Nhật Bản chỉ có một đơn xin đăng ký cấp bằng). Do đó, hiện
nay chưa có IP nghiêm cấm các nước đang phát triển sử dụng công cụ này
trong nghiên cứu.
Hơn nữa, các tổ chức và cá nhân có thể sử dụng các công nghệ trong
tạo giống cây trồng bao gồm triển khai, sản xuất và tiêu thụ ở các nước mà
công nghệ sản xuất này chưa có IP bảo hộ. Tuy nhiên, các vấn đề liên quan
đến IP sẽ phát sinh ở các nước có những công nghệ được bảo hộ bởi IPR.
Thời gian phát triển sản phẩm cũng cần được cân nhắc kỹ lưỡng vì các bằng
sáng chế có thể được cấp ở trong nước cùng thời điểm phát triển sản phẩm.
Do vậy, các nhà khoa học ở các nước đang phát triển cần phải biết về các
vấn đề liên quan đến IP và có phương án giải quyết thích hợp.
Nhập môn Công nghệ sinh học 28
Cây trồng được canh tác để sử dụng bền vững ở các nước đang phát
triển và các công nghệ được áp dụng để tạo ra các cây trồng này đang nhận
được rất ít sự quan tâm thương mại của khu vực kinh tế tư nhân. Trên thực
tế, các công nghệ này đã và đang được chuyển giao nhằm tăng năng suất
mùa vụ. Tuy nhiên, các nhà khoa học ở các nước đang phát triển cần thận
trọng vì chuyển giao công nghệ liên quan đến nhiều vấn đề, không chỉ là ký
kết các hợp đồng chuyển giao nguyên liệu và cấp giấy phép sử dụng cho
một sản phẩm. Cả bên chuyển giao và bên tiếp nhận công nghệ phải thận
trọng với các IPR liên quan đến công nghệ và điều này là cần thiết cho các
đối tác để tạo sự tin tưởng lẫn nhau giữa các bên tham gia.
Các nước đang phát triển luôn thiếu năng lực và nguồn lực quản lý IP
để tiến hành các phân tích và đánh giá về sự cho phép sử dụng công nghệ
nhằm phát triển sản phẩm nhập khẩu, sử dụng hoặc xuất khẩu sản phẩm. Do
vậy, để giúp chuyển giao các công nghệ ứng dụng trong nông nghiệp cho
các nước đang phát triển, việc xây dựng khả năng quản lý IPR là rất quan
trọng cho cả bên chuyển giao và bên tiếp nhận công nghệ. Cây trồng được
canh tác để sử dụng bền vững ở các nước đang phát triển và các công nghệ
được ứng dụng để tạo ra các cây trồng này rõ ràng nhận được ít sự quan tâm
thương mại của khu vực kinh tế tư nhân. Trên thực tế các công nghệ này đã
và đang được chuyển giao nhằm tăng năng suất mùa vụ.
Trong lĩnh vực công nghệ sinh học nông nghiệp, sáng chế có thể bao
gồm: các phương pháp chuyển gen ở thực vật, các vector, các gen... Các
sáng chế giữ vai trò quyết định nhất trong bảo hộ công nghệ sinh học nông
nghiệp và được đánh giá là công cụ mạnh nhất trong hệ thống IP. Các sáng
chế tạm thời, thường được bảo hộ trong khoảng 20 năm và tùy thuộc vào
mỗi quốc gia.
Nói chung, các cơ quan nghiên cứu khoa học của chính phủ cần xây
dựng năng lực quản lý sở hữu trí tuệ mà họ nhận được hay tạo ra. Kiến thức
về IPR sẽ giúp các nhà khoa học của các nước đang phát triển xác định được
các thông tin về một công nghệ nhất định đã thuộc quyền sở hữu công cộng
và họ có quyền sử dụng. Hơn nữa, IP do các khu vực kinh tế nhà nước tạo ra
có thể được xem xét là tài sản được trao đổi với các công ty tư nhân hoặc
được sử dụng làm hàng hóa trong các đàm phán chuyển giao công nghệ. Sự
hợp tác giữa các khu vực kinh tế nhà nước và tư nhân trong phát triển công
Nhập môn Công nghệ sinh học 29
nghệ nhờ chia sẻ bí quyết sản xuất và IP sẽ thúc đẩy sự chuyển giao công
nghệ cũng như đem lại lợi ích cho cả hai bên.
Tài liệu tham khảo/đọc thêm
1. Nguyễn Ngọc Hải. 2005. Sinh học mạo hiểm. NXB Thanh niên, Hà Nội.
2. Nguyễn Văn Uyển và Nguyễn Tiến Thắng. 1999. Những kiến thức cơ
bản về công nghệ sinh học. NXB Giáo dục, Hà Nội.
3. Bains W. 2003. Biotechnology from A to Z. Oxford University Press Inc.
New York, USA.
4. Borém A, Santos FR and Bowen DE. 2003. Understanding
Biotechnology. Prentice Hall PTR, New Jersey, USA.
5. Ratledge C and Kristiansen B. 2002. Basic Biotechnology. Cambridge
University Press, UK.
6. Shantharam S and Montgomery JF. 1999. Biotechnology, Biosafety,
and Biodiversity: Scientific and Ethical Issues for Sustainable Development.
Science Publisher Inc. USA.
Nhập môn Công nghệ sinh học 30
Top Download Sinh Học
-
Bài giảng Công nghệ chuyển Gen (Động vật, Thực vật)
128p 750 417
-
-
Giáo trình Sinh học phân tử - Nguyễn Hoàng Lộc
225p 1189 631
-
Giáo trình: Công nghệ DNA tái tổ hợp - Nguyễn Hoàng Lộc
175p 1088 892
-
93p 609 322
-
300p 452 231
-
-
110p 1365 696
-
-
Bài giảng môn vi sinh thực phẩm
105p 3127 1146
-
45p 825 623
-
Tài Liệu Sinh học Mới Xem thêm » Tài Liệu mới cập nhật Xem thêm »
-
716p 6 3
-
Biological indicators of soil health
464p 4 4
-
Prebiotics Development & Application
266p 2 1
-
-
-
Immunology for Life Scientists
360p 2 2

markdown:
26 trang
Lượt xem: 296
Download: 123
# Phần I: Các khái niệm và nguyên lý cơ bản - Nhập môn Công nghệ sinh học
Chia sẻ:
[mu_vodich](http://tailieu.vn/user/mu_vodich)
Có nhiều định nghĩa và cách diễn đạt khác nhau về công nghệ sinh học tùy theo từng tác giả, nhưng tất cả đều thống nhất về khái niệm cơ bản sau đây: Công nghệ sinh học là quá trình sản xuất các sản phẩm trên quy mô công nghiệp, trong đó nhân tố tham gia trực tiếp và quyết định là các tế bào sống (vi sinh vật, thực vật, động vật). Mỗi tế bào sống của cơ thể sinh vật hoạt động trong lĩnh vực sản xuất này được xem như một lò phản ứng nhỏ. ...
![](images/graphics/blank.gif)
![](images/graphics/blank.gif)
## Thể loại:
[Khoa Học Tự Nhiên](http://tailieu.vn/khoa-hoc-tu-nhien/)» [Sinh học](http://tailieu.vn/khoa-hoc-tu-nhien/sinh-hoc/)
## Chủ đề liên quan:
**Nội dung Text: Phần I: Các khái niệm và nguyên lý cơ bản - Nhập môn Công nghệ sinh học**
Các khái niệm và nguyên lý cơ bản
Nhập môn Công nghệ sinh học 5
Chương 1
Mở đầu
I. Định nghĩa công nghệ sinh học
1. Định nghĩa tổng quát
Có nhiều định nghĩa và cách diễn đạt khác nhau về công nghệ sinh
học tùy theo từng tác giả, nhưng tất cả đều thống nhất về khái niệm cơ bản
sau đây:
Công nghệ sinh học là quá trình sản xuất các sản phẩm trên quy mô
công nghiệp, trong đó nhân tố tham gia trực tiếp và quyết định là các tế bào
sống (vi sinh vật, thực vật, động vật). Mỗi tế bào sống của cơ thể sinh vật
hoạt động trong lĩnh vực sản xuất này được xem như một lò phản ứng nhỏ.
Đầu những năm 1980, đã bắt đầu hình thành công nghệ sinh học hiện
đại là lĩnh vực công nghiệp sử dụng hoạt động sinh học của các tế bào đã
được biến đổi di truyền. Công nghệ sinh học hiện đại ra đời cùng với sự
xuất hiện kỹ thuật gen. Cơ sở sinh học được áp dụng ở đây bao gồm sinh
học phân tử, sinh học tế bào, hóa sinh học, di truyền học, vi sinh vật học,
miễn dịch học, cùng các nguyên lý kỹ thuật máy tính...
Có hai cách định nghĩa công nghệ sinh học một cách tổng quát nhất:
- Do UNESCO (1985) định nghĩa: Công nghệ sinh học là công nghệ
sử dụng một bộ phận hay tế bào riêng rẽ của cơ thể sinh vật vào việc khai
thác sản phẩm của chúng.
- Do Trường Luật Stanford (1995) định nghĩa: Công nghệ sinh học là
công nghệ chuyển một hay nhiều gen vào sinh vật chủ nhằm mục đích khai
thác sản phẩm và chức năng của gen đó.
Sự khác biệt rõ rệt nhất của hai định nghĩa trên thuộc về đối tượng tác
động của công nghệ sinh học: UNESCO xem cơ quan, bộ phận, tế bào và
chức năng riêng rẽ của sinh vật là đối tượng, trong khi đó Trường Luật
Stanford lại coi gen là đối tượng tác động của công nghệ.
Từ các định nghĩa trên, có thể phân biệt được hai nhóm công nghệ
sinh học là:
Nhập môn Công nghệ sinh học 6
1.1. Công nghệ sinh học truyền thống (traditional biotechnology)
Bao gồm:
+ Thực phẩm lên men truyền thống (food of traditional fermentations)
+ Công nghệ lên men vi sinh vật (microbial fermentation technology)
+ Sản xuất phân bón và thuốc trừ sâu vi sinh vật (production of
microbial fertilizer and pesticide)
+ Sản xuất sinh khối giàu protein (protein-rich biomass production)
+ Nhân giống vô tính bằng nuôi cấy mô và tế bào thực vật (plant
micropropagation)
+ Thụ tinh nhân tạo (in vitro fertilization)
1.2. Công nghệ sinh học hiện đại (modern biotechnology)
Bao gồm:
+ Nghiên cứu genome (genomics)
+ Nghiên cứu proteome (proteomics)
+ Thực vật và động vật chuyển gen (transgenic animal and plant)
+ Động vật nhân bản (animal cloning)
+ Chip DNA (DNA chip)
+ Liệu pháp tế bào và gen (gene and cell therapy)
+ Protein biệt dược (therapeutic protein)
+ Tin sinh học (bioinformatics)
+ Công nghệ sinh học nano (nanobiotechnology)
+ Hoạt chất sinh học (bioactive compounds)
2. Nội dung khoa học của công nghệ sinh học
Công nghệ sinh học cũng có thể được phân loại theo các kiểu khác
nhau. Xét về góc độ các tác nhân sinh học tham gia vào quá trình công nghệ
sinh học, có thể chia thành các nhóm sau:
- Công nghệ sinh học thực vật (plant biotechnology)
- Công nghệ sinh học động vật (animal biotechnology)
- Công nghệ sinh học vi sinh vật (microbial biotechnology)
Nhập môn Công nghệ sinh học 7
- Công nghệ sinh học enzyme hay công nghệ enzyme (enzyme
biotechnology)
Gần đây, đối với các nhân tố sinh học dưới tế bào còn hình thành khái
niệm công nghệ protein (protein engineering) và công nghệ gen (gene
engineering). Công nghệ protein và công nghệ gen xuyên suốt và trở thành
công nghệ chìa khóa nằm trong công nghệ sinh học thực vật, công nghệ sinh
học động vật và công nghệ sinh học vi sinh vật. Nhờ kỹ thuật đọc trình tự
gen và kỹ thuật DNA tái tổ hợp, công nghệ gen đã đạt được những thành tựu
hết sức to lớn mang tính quyết định, mở ra những giai đoạn phát triển mới.
Đó là nghiên cứu về toàn bộ genome của nhiều sinh vật, đáng chú ý là việc
giải mã genome của con người và của cây lúa. Đó là việc hình thành cả một
phương hướng nghiên cứu, ứng dụng và kinh doanh các sinh vật biến đổi
gen (gentically modified organism-GMO) và các thực phẩm biến đổi gen
(gentically modified food-GMF). Công nghệ protein có tiềm năng ứng dụng
rất lớn trong việc sản xuất ra các protein tái tổ hợp (recombinant protein)
dùng làm dược phẩm điều trị các bệnh hiểm nghèo như interferon,
interleukin, insulin...
Mặt khác, tùy vào đối tượng phục vụ của công nghệ sinh học, có thể
chia ra các lĩnh vực công nghệ sinh học khác nhau như:
- Công nghệ sinh học nông nghiệp (biotechnology in agriculture)
- Công nghệ sinh học chế biến thực phẩm (biotechnology in food
processing)
- Công nghệ sinh học y dược (biotechnology in medicine-
pharmaceutics)
- Công nghệ sinh học môi trường (environmental biotechnology)
- Công nghệ sinh học vật liệu (material biotechnology)
- Công nghệ sinh học hóa học (biotechnology in chemical production)
- Công nghệ sinh học năng lượng (biotechnology in energy
production)...
Một số tác giả cho rằng loài người đã áp dụng công nghệ sinh học từ
rất lâu vào các hoạt động sản xuất, ví dụ: công nghệ sản xuất đồ uống (rượu,
bia...) hoặc công nghệ sản xuất thực phẩm (men bánh mì, nước mắm, tương,
chao...). Do đó, việc định nghĩa và phân loại công nghệ sinh học trong giai
đoạn phát triển ban đầu có một ý nghĩa rất quan trọng để có những chính
Nhập môn Công nghệ sinh học 8
sách đầu tư hợp lý và ưu tiên cho công nghệ sinh học. Dưới đây là các lĩnh
vực ứng dụng công nghệ sinh học hiện nay đang được quan tâm hàng đầu.
3. Các lĩnh vực ứng dụng của công nghệ sinh học
3.1. Công nghệ sinh học trong nông nghiệp
Lĩnh vực nông nghiệp tuy không phải là mục tiêu phát triển hàng đầu
của công nghệ sinh học ở nhiều nước công nghiệp trên thế giới, nhưng trên
thực tế những hoạt động nghiên cứu và phát triển, sản xuất và thương mại
hóa ở lĩnh vực này cũng được nhiều tập đoàn lớn quan tâm. Có thể nêu ba
lĩnh vực chính là:
- Giống cây trồng và vật nuôi nhân vô tính và chuyển gen mang những
đặc điểm nông-sinh quý giá mà các phương pháp truyền thống không tạo ra
được, đồng thời lại được bảo vệ thông qua bản quyền tác giả.
- Các chế phẩm sinh học dùng trong bảo vệ cây trồng vật nuôi, như:
vaccine, thuốc trừ sâu bệnh và phân bón vi sinh.
- Công nghệ bảo quản và chế biến nông-hải sản bằng các chế phẩm vi
sinh và enzyme. Giá trị nông sản được nâng lên nhiều lần và quy trình công
nghệ đi kèm trang thiết bị là một dạng hàng hóa trong kinh doanh chuyển
giao công nghệ.
Ngoài ra có thể liệt kê thêm một số lĩnh vực khác:
- Công nghệ sinh học chế biến thực phẩm: Các enzyme (amylase,
rennin, β-galactosidase, invertase, gluco-isomerase, pectinase), các chất phụ
gia thực phẩm (các chất tạo ngọt, hương vị, tạo màu, bột nở và làm ổn định,
các vitamin, các amino acid, các chất chống oxy hóa, các chất bảo quản, các
chất hoạt hóa bề mặt...).
- Các loại thức ăn bổ sung cho chăn nuôi (kháng sinh mới...).
- Các loại thuốc trừ sâu, diệt cỏ với tính đặc hiệu tăng lên (các sản
phẩm Bt, các baculovirus, tuyến trùng ký sinh...).
- Các hormone sinh trưởng thực vật (các cytokinin...).
- Các hóa chất chẩn đoán bệnh cho động-thực vật.
Nhập môn Công nghệ sinh học 9
3.2. Công nghệ sinh học trong y dược
Có lẽ thành tựu công nghệ sinh học được thể hiện rõ nét nhất là ở lĩnh
vực y học. Hiện nay, hầu hết các sản phẩm quan trọng sau đây đều được sản
xuất trên cơ sở công nghệ sinh học, bao gồm các ứng dụng sau:
- Các loại kháng sinh và các chất diệt khuẩn, các loại vitamin và chất
bổ dưỡng, các loại amino acid và hỗn hợp của chúng trong dịch truyền, các
loại vaccine và các loại hormone chữa bệnh.
- Các bộ kit chuẩn dùng trong chẩn đoán bệnh và chẩn đoán hóa sinh
trong y dược.
- Cây trồng và vật nuôi được cấy chuyển những gen sản sinh ra các
loại protein trị liệu đang là mục tiêu đầu tư của khá nhiều công ty y dược
hàng đầu trên thế giới hiện nay.
Cụ thể là nghiên cứu và sản xuất các dược phẩm, các kháng thể đơn
dòng, interferon, các hormone (hormone sinh trưởng, insulin, erythropoietin,
thrombopoietin...), các enzyme (urokinase, heparinase, alcohol
dehydrogenase), các protein khác (các kháng nguyên đặc hiệu, albumin,
antithrombin, fibronectin...), các kháng sinh, thuốc và vitamin mới, các
dược phẩm có bản chất protein, các loại vaccine viêm gan B, C, HIV, cúm,
sốt rét, viêm não, tả và các tác nhân gây bệnh tiêu chảy, các kit chẩn đoán
như: chẩn đoán sự có mặt HIV, virus viêm gan B và C trong máu, một số
chẩn đoán thai..., liệu pháp gen: điều trị các gen gây bệnh di truyền.
Hiện nay, các công ty công nghệ sinh học y dược hàng đầu thế giới
đang tập trung vào nghiên cứu tạo ra sản phẩm chống lại các căn bệnh
như HIV/AIDS, các loại bệnh ung thư, tiểu đường, các bệnh tim mạch, các
bệnh truyền nhiễm...
3.3. Công nghệ sinh học công nghiệp và chế biến thực phẩm
Công nghệ sinh học công nghiệp bao gồm các lĩnh vực sản xuất các
loại enzyme như amylase, cellulase và protease dùng trong công nghiệp dệt,
công nghiệp xà phòng và mỹ phẩm, công nghiệp bánh kẹo, rượu bia và nước
giải khát…
Sau đây là các loại sản phẩm của công nghệ sinh học công nghiệp:
- Công nghiệp hóa chất: Các hóa chất thông dụng (ví dụ: acrylamide)
đều có thể sản xuất bằng công nghệ sinh học. Công nghiệp hóa học sẽ có
Nhập môn Công nghệ sinh học 10
hiệu quả hơn nếu dùng các chất xúc tác sinh học (enzyme), tái sinh và xử lý
các dung môi bằng con đường sinh học.
- Quá trình chế biến tinh bột: Dùng các enzyme do công nghệ sinh học
tạo ra để dịch hóa và đường hóa tinh bột thành glucose và chuyển hóa thành
fructose.
- Công nghiệp làm sạch: Các chất giặt tẩy hiện đại đuợc bổ sung
protease và các enzyme khác làm sạch các vết bẩn protein, tinh bột và chất
béo.
- Công nghiệp bột gỗ và giấy: Nhu cầu của thị trường và bảo vệ môi
trường ngày càng lớn đối với giấy ít chứa các hợp chất chlorine gây ô
nhiễm. Quá trình sản xuất bột giấy hiện nay gây ô nhiễm rất nặng. Công
nghệ sinh học đưa ra giải pháp sinh học để sản xuất bột giấy không gây ô
nhiễm bằng cách sử dụng các loại nấm phân hủy lignin-cellulose để tạo
bột. Các enzyme cũng được dùng nâng cao chất lượng sợi và chất lượng
giấy.
- Công nghiệp khai khoáng và phát hiện khoáng sản. Có hai công
nghệ: lọc sinh học/oxy hóa sinh học các kim loại, xử lý ô nhiễm kim loại và
tái sinh. Công nghệ lọc kim loại dùng các vi sinh vật có thể thu được các
kim loại quí như đồng, kẽm và cobalt. Công nghệ xử lý sinh học ô nhiễm có
thể áp dụng đối với các kim loại nặng.
3.4. Công nghệ sinh học môi trường
Tuy là lĩnh vực khá mới nhưng sự phát triển và ứng dụng của công
nghệ sinh học môi trường rất đáng kể. Mọi quá trình xử lý chất thải nếu
không khép kín bằng xử lý sinh học thì khó có thể thành công trọn vẹn.
Các hoạt động chính của công nghệ sinh học môi trường đang được
chú trọng là:
- Công nghệ phân hủy sinh học: Dùng các cơ thể sống phân hủy các
chất thải độc tạo nên các chất không độc như nước, khí CO2 và các vật liệu
khác. Bao gồm, công nghệ kích thích sinh học: bổ sung chất dinh dưỡng để
kích thích sự sinh trưởng của các vi sinh vật phân hủy chất thải có sẵn trong
môi trường, công nghệ bổ sung vi sinh vật vào môi trường để phân hủy chất
ô nhiễm, công nghệ xử lý ô nhiễm kim loại và các chất ô nhiễm khác bằng
thực vật và nấm.
Nhập môn Công nghệ sinh học 11
- Dự phòng môi trường: Phát triển các thiết bị dò và theo dõi ô nhiễm
môi truờng, đặc biệt trong việc dò nước và khí thải công nghiệp trước khi
giải phóng ra môi trường.
II. Sơ lược lịch sử hình thành công nghệ sinh học
Công nghệ sinh học phát triển cho đến ngày nay, đã qua ba giai đoạn
chính:
- Công nghệ vi sinh.
- Công nghệ tế bào (nuôi cấy mô và tế bào động-thực vật...).
- Công nghệ sinh học hiện đại, tức công nghệ gen.
Cũng có tác giả gắn quá trình phát triển nêu trên với ba cuộc cách
mạng sinh học.
- Cách mạng sinh học lần thứ nhất (đầu thế kỷ 20): sử dụng quá trình
lên men để sản xuất các sản phẩm như acetone, glycerine, citric acid,
riboflavin...
- Cách mạng sinh học lần thứ hai (sau thế chiến thứ 2): sản xuất kháng
sinh, các sản phẩm lên men công nghiệp như glutamic acid, các
polysaccharide; trong đó có các thành tựu về đột biến, tạo các chủng vi sinh
vật cho năng suất và hiệu quả cao, phát triển các quá trình lên men liên tục
và phát hiện phương pháp mới về bất động enzyme để sử dụng nhiều lần...
- Cách mạng sinh học lần thứ ba (bắt đầu từ giữa thập niên 1970): với
các phát hiện quan trọng về enzyme cắt hạn chế, enzyme gắn, sử dụng
plasmid làm vector tạo dòng, đặt nền móng cho một nền công nghệ sinh học
hoàn toàn mới đó là công nghệ DNA tái tổ hợp.
Hai giai đoạn đầu, công nghệ vi sinh và công nghệ tế bào, sử dụng
hoạt động sinh học của các tế bào tách biệt, nhưng chưa biến đổi được cấu
trúc di truyền của chúng, nên được xem là hai giai đoạn của công nghệ sinh
học truyền thống. Phải đến cuộc cách mạng sinh học lần thứ ba như đã nêu
trên, thì mới ra đời nền công nghệ sinh học hiện đại, giai đoạn phát triển cao
nhất của công nghệ sinh học, mở ra kỷ nguyên mới của sinh học.
Cũng có thể chia lịch sử hình thành và phát triển công nghệ sinh học
theo các giai đoạn sau:
Nhập môn Công nghệ sinh học 12
1. Giai đoạn thứ nhất
Đã hình thành từ rất lâu trong việc sử dụng các phương pháp lên men
vi sinh vật để chế biến và bảo quản thực phẩm, ví dụ sản xuất pho mát, dấm
ăn, làm bánh mì, nước chấm, sản xuất rượu bia… Trong đó, nghề nấu bia có
vai trò rất đáng kể. Ngay từ cuối thế kỷ 19, Pasteur đã cho thấy vi sinh vật
đóng vai trò quyết định trong quá trình lên men. Kết quả nghiên cứu của
Pasteur là cơ sở cho sự phát triển của ngành công nghiệp lên men sản xuất
dung môi hữu cơ như aceton, ethanol, butanol, isopropanol… vào cuối thế
kỷ 19, đầu thế kỷ 20.
2. Giai đoạn thứ hai
Nổi bật nhất của quá trình phát triển công nghệ sinh học trong giai
đoạn này là sự hình thành nền công nghiệp sản xuất thuốc kháng sinh
penicillin, khởi đầu gắn liền với tên tuổi của Fleming, Florey và Chain
(1940). Trong thời kỳ này đã xuất hiện một số cải tiến về mặt kỹ thuật và
thiết bị lên men vô trùng cho phép tăng đáng kể hiệu suất lên men. Các thí
nghiệm xử lý chất thải bằng bùn hoạt tính và công nghệ lên men yếm khí tạo
biogas chứa chủ yếu khí methane, CO2 và tạo nguồn phân bón hữu cơ có giá
trị cũng đã được tiến hành và hoàn thiện.
3. Giai đoạn thứ ba
Bắt đầu từ những năm 50 của thế kỷ 20, song song với việc hoàn thiện
các quy trình công nghệ sinh học truyền thống đã có từ trước, một số hướng
nghiên cứu và phát triển công nghệ sinh học đã hình thành và phát triển
mạnh mẽ nhờ một loạt những phát minh quan trọng trong ngành sinh học
nói chung và sinh học phân tử nói riêng. Đó là việc lần đầu tiên xác định
được cấu trúc của protein (insulin), xây dựng mô hình cấu trúc xoắn kép của
phân tử DNA (1953). Tiếp th -
(Bảng 1.1).
Nhập môn Công nghệ sinh học 13
.
Y tế Dùng enzyme tạo các bộ cảm biến sinh học trong các thiết
bị phân tích y tế. Sử dụng tế bào vi sinh vật, tế bào động-
thực vật trong sản xuất thuốc (ví dụ: steroid) và tổng hợp
các loại kháng sinh mới. Sử dụng enzyme trong chữa trị
bệnh.
Công nghiệp
thực phẩm
enzyme
.
Giám sát môi
trường . chất
chất ).
(citric acid, itaconic acid, acetic
acid...), sản xuất .
Năng lượng
.
4. Giai đoạn thứ tư
Bắt đầu từ năm 1973, khi những thí nghiệm khởi đầu dẫn đến sự ra
đời của kỹ thuật DNA tái tổ hợp được thực hiện và sự xuất hiện insulin-sản
phẩm đầu tiên của nó vào năm 1982, cùng với thí nghiệm chuyển gen vào
cây trồng cũng thành công vào năm này. Đến nay, công nghệ sinh học hiện
đại đã có những bước tiến khổng lồ trong các lĩnh vực nông nghiệp (cải
thiện giống cây trồng...), y dược (liệu pháp gen, liệu pháp protein, chẩn đoán
bệnh...), công nghiệp thực phẩm (cải thiện các chủng vi sinh vật...)... Những
thành công này sẽ được trình bày chi tiết hơn trong Phần II-Các ứng dụng
của công nghệ sinh học.
Nhập môn Công nghệ sinh học 14
III. Một số khía cạnh về khoa học và kinh tế của công nghệ sinh
học hiện đại
Các phương tiện thông tin đại chúng đã đăng tải không ít các ý kiến
phản đối ứng dụng một số thành tựu công nghệ sinh học trong sản xuất,
thậm chí đối với những thành tựu được giới khoa học đánh giá là sáng chói.
Thật vậy, công nghệ sinh học cũng như khoa học hạt nhân, bên cạnh các
ứng dụng to lớn cho lợi ích và phát triển của loài người, có thể còn mang lại
nhiều hiểm họa không thể lường trước được hậu quả. Gần đây, khi các nhà
khoa học xác nhận kỹ thuật nhân bản cừu Dolly hoàn toàn có thể áp dụng
cho việc nhân bản con người, ở khắp các nước đã dấy lên một làn sóng phản
đối việc nhân bản người, có nơi cấm hoàn toàn hướng nghiên cứu này. Sau
đây chúng ta sẽ tìm hiểu các hiểm họa tiềm tàng của công nghệ sinh học.
1. Về khoa học
Sự dè dặt trong sử dụng các sản phẩm chuyển gen làm thực phẩm cho
người và gia súc do nhiều lý do khác nhau, nhưng tựu trung có thể chia
thành hai nhóm sau:
- Bộ máy di truyền của sinh vật mang tính hoàn thiện rất cao vì đã tiến
hóa qua hàng trăm triệu năm, những gen mới được gắn thêm vào cho cây
trồng và vật nuôi để tăng năng suất hoặc chất lượng nông sản, biết đâu có
thể phá vỡ tính hoàn thiện, tính cân bằng của sự sống ở các sinh vật này. Và
vì thế, con người không thể yên tâm với việc hàng ngày nuốt vào cơ thể một
số lượng lớn các sản phẩm thiếu tính hoàn thiện, cân bằng hay nói cách khác
là có thể có dị tật.
- Cho đến nay trong việc tạo ra các GMO, các gen kháng kháng sinh
như kanamycin, ampicillin hoặc hygromycin thường được sử dụng kèm theo
để làm gen chỉ thị chọn lọc. Chúng tồn tại trong sản phẩm của các GMO và
có thể có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua dây chuyền thức ăn
của sinh quyển đến con người. Mặc dù khả năng này là vô cùng thấp, thậm
chí khi một gen kháng sinh được phát tán sang một sinh vật khác thì tác
động của việc này cũng không đáng kể do các gen chỉ thị chọn lọc được sử
dụng trong sinh vật chuyển gen có ứng dụng rất hạn chế trong thú y và y
học. Tuy nhiên, để làm dịu những lo lắng của xã hội, các nhà nghiên cứu
được yêu cầu tránh sử dụng các gen kháng kháng sinh trong sinh vật chuyển
gen. Việc sử dụng gen chỉ thị thay thế khác đang được đánh giá và phát
Nhập môn Công nghệ sinh học 15
triển. Hiện nay, người ta đang tìm cách thay thế các gen chỉ thị chọn lọc cũ
bằng các gen có vẻ ít hại hơn như gen mã hóa protein phát huỳnh quang
màu xanh lục (green fluorescence protein-GFP). Gen GFP được coi là một
gen chỉ thị tốt, vì nó làm cho các GMO phát sáng xanh rực rỡ khi đặt dưới
tia tử ngoại. Nhưng dù sao sự nghi ngại vẫn còn, vì gen GFP có nguồn gốc
từ một loài cá ở Bắc Băng Dương, chứ không từ một động vật có nguồn gốc
gần với người.
2. Về kinh tế
2.1. Những công ty đa quốc gia về công nghệ sinh học
Tổ chức quốc tế nông nghiệp tiến bộ RAFI (Rural Advancement
Foundation International) là một tổ chức phi chính phủ ở Canada hoạt động
nhằm hạn chế ảnh hưởng của các công ty đa quốc gia về giống. Theo RAFI,
các công ty đa quốc gia về công nghệ sinh học sẽ hoạt động rất mạnh trong
thế kỷ 21, hiện nay những công ty này đang phát triển nhanh chóng nhờ
thâu tóm các công ty nhỏ hơn và trước hết nhờ lợi nhuận khổng lồ thu được
trong độc quyền bán các sản phẩm GMO.
Chẳng hạn cách đây hơn 15 năm, công ty Monsanto chỉ chuyên về các
sản phẩm hóa dầu, thuốc trừ sâu và trừ cỏ. Tuy nhiên, thời gian gần đây
Monsanto đã đầu tư rất lớn và triển khai công nghệ gen thực vật để tạo ra
các giống GMO và đang trở thành công ty giống lớn nhất thế giới. RAFI gọi
Monsanto là một “Microsoft công nghệ sinh học” vì từ năm 1996 đến nay
Monsanto đã mua lại nhiều công ty trước đây vốn là người khổng lồ trên thị
trường hạt giống.
2.2. Sự lệ thuộc vào các công ty đa quốc gia về công nghệ sinh học
RAFI tiên đoán người nông dân ở hầu hết các nước trên thế giới, kể cả
các nước công nghiệp phát triển, dần dần sẽ bị lệ thuộc vào một nhóm nhỏ
các công ty công nghệ sinh học đa quốc gia.
Với quy chế ngặt nghèo về quyền tác giả IPR (Intellectual Property
Right) hiện hành trong quan hệ kinh tế thế giới, người nông dân sẽ bị tước
bỏ hoàn toàn quyền tự do trồng cây gì trên mảnh đất của mình và bán cho ai
sản phẩm của mình. Lý do để các công ty như Monsanto có được nhiều
quyền hạn như vậy chính là sự tiến bộ của công nghệ sinh học.
Nhập môn Công nghệ sinh học 16
Chẳng hạn, gen terminator được cơ quan đăng ký bản quyền của Mỹ
chính thức cấp bằng phát minh cho công ty Delta Pine (3/1998). Khi chuyển
gen vào bất cứ một giống cây nào, hạt bán ra sẽ chỉ nảy mầm trong một thế
hệ duy nhất. Nếu người nông dân lấy hạt để trồng vụ sau, gen này sẽ tạo ra
một hợp chất giết chết mầm, vì thế hạt hoàn toàn không nảy mầm được. Với
gen terminator trong tay, các công ty đa quốc gia sẽ bắt nông dân các nước
hàng năm phải mua hạt giống của họ.
Mặt khác, các công ty giống đang thôn tính dần các công ty chế biến
lương thực, thực phẩm là đầu ra của nông sản. Vừa độc quyền hạt giống
GMO lại vừa nắm các công ty chế biến nông sản, các công ty đa quốc gia
công nghệ sinh học sẽ không chừa một lối thoát nào cho nông dân các nước
đang phát triển.
IV. Các vấn đề pháp lý của công nghệ sinh học hiện đại
Công nghệ DNA tái tổ hợp đã giúp các nhà khoa học thay đổi cơ chế
tiến hóa của tự nhiên, sáng tạo ra sản phẩm của gen, tạo ra các dạng sinh vật
mới. Ngày càng có nhiều bằng chứng hiển nhiên về lợi ích của công nghệ
DNA tái tổ hợp. Tuy nhiên, cũng phải cân nhắc đến những nguy cơ tiềm
tàng của nó, và thực tế cũng đã nảy sinh một số vấn đề pháp lý quan trọng
buộc chúng ta phải xem xét lại một cách thận trọng.
Chẳng hạn, chúng ta có thể tham khảo hệ thống quản lý đối với các
sản phẩm cây trồng của công nghệ sinh học hiện đại ở Mỹ, nơi mà lĩnh vực
công nghệ sinh học được đầu tư và phát triển tốt nhất trên thế giới.
Hệ thống quản lý của Mỹ là một bộ phận quan trọng nhằm đảm bảo an
toàn lương thực. Phối hợp với Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA) và Cục Bảo vệ
Môi trường (EPA), Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA) đóng vai
trò quản lý các loại lương thực có nguồn gốc thực vật được tạo ra nhờ công
nghệ sinh học. Theo Đạo luật Lương thực, Dược phẩm và Mỹ phẩm
(FD&C), FDA có thẩm quyền bảo đảm độ an toàn của tất cả các lương thực
trong nước và nhập khẩu cho người và động vật trên thị trường Mỹ. Ngoại
trừ thịt gia súc-gia cầm và một số sản phẩm trứng, những hạng mục này
thuộc phạm vi điều tiết của USDA. Tuy nhiên, độ an toàn của dư lượng
thuốc thú y trong thịt gia súc, gia cầm và thủy sản là do FDA quản lý. Thuốc
trừ sâu lại chủ yếu do EPA điều tiết. Cơ quan Kiểm tra Sức khoẻ Thực vật
và Động vật của USDA (APHIS) có chức năng giám sát an toàn nông
Nhập môn Công nghệ sinh học 17
nghiệp và an toàn môi trường trong trồng trọt và thử nghiệm tại hiện trường
các giống cây trồng được tạo ra nhờ công nghệ sinh học.
Các loại lương thực và thành phần lương thực được tạo ra nhờ công
nghệ sinh học phải đáp ứng những tiêu chuẩn an toàn tương tự như các tiêu
chuẩn mà Đạo luật FD&C áp dụng đối với các cây trồng được tạo ra theo
phương pháp lai giống thông thường. Điều này có nghĩa là các sản phẩm
công nghệ sinh học cũng phải an toàn giống như các sản phẩm truyền thống
trên thị trường. FDA có quyền loại trừ một loại lương thực khỏi thị trường
hoặc trừng phạt những người buôn bán loại lương thực đó nếu nó gây ra rủi
ro đối với sức khỏe cộng đồng. Cần lưu ý rằng Đạo luật FD&C quy định
những người áp dụng công nghệ sinh học phải chịu trách nhiệm pháp lý
nhằm đảm bảo rằng những lương thực mà họ bán cho người tiêu dùng phải
an toàn và đáp ứng tất cả các yêu cầu về pháp lý.
1. An toàn sinh học
1.1. Sự chuyển gen bằng hạt phấn
Cho tới nay không có hạt phấn của loại cây trồng biến đổi gen nào
được hạn chế khả năng phát tán. Các phương thức quản lý như cách ly
không gian và thời gian có thể hạn chế sự lưu chuyển gen (gene flow) giữa
cây trồng, hạn chế hạt sót lại trong đất và cây sót lại sau khi thu hoạch. Việc
sử dụng vùng cách ly, rào cản cây trồng và các rào cản thực vật khác giữa
nguồn tạo và nơi nhận hạt phấn cũng có thể giảm mức độ phát tán hạt phấn.
Thời gian hạt phấn ở trong không khí cũng khá dài, do đó có thể phát tán
đến khoảng cách khá xa. Tuy nhiên, điều kiện thời tiết và môi trường thay
đổi có thể gây ra sự phát tán ở những khoảng cách xa hơn nữa. Các biện
pháp cách ly sinh học đang được phát triển nhằm xác định liệu sự sinh sản ở
cây trồng có thể kiểm soát được hay không để tránh sự giao lưu gen qua hạt
hoặc hạt phấn.
Đặc biệt ở các giống hoặc dòng có cây bất dục đực, sẽ xảy ra hiện
tượng lai xa với giống biến đổi gen hữu thụ ở một tần số cao hơn và khoảng
cách xa hơn so với giống truyền thống. Sự tích lũy gen (gene stacking) đã
được quan sát ở cây trồng và người ta dự đoán là cây trồng mang gen đa
kháng sẽ trở nên phổ biến sau khi cây trồng chuyển gen được phép đưa vào
thị trường, và vì vậy cây mọc hoang biến đổi gen sẽ phải cần các biện pháp
diệt cỏ khác.
Nhập môn Công nghệ sinh học 18
Các nghiên cứu cho thấy phần lớn sự thụ phấn chéo xảy ra ở khoảng
cách ngắn và khả năng thụ phấn thành công giảm theo hàm mũ so với
khoảng cách từ nguồn phát ra hạt phấn. Nhưng trên phạm vi nông trại vẫn
có sự lưu chuyển gen, mặc dù mức độ xảy ra rất thấp ở một khoảng cách
khá xa, vì vậy sự tách biệt hoàn toàn về mặt di truyền là rất khó duy trì.
Trong khi hạt phấn đóng vai trò quan trọng trong sự phát tán theo
không gian thì hạt giống đóng vai trò quan trọng trong sự phát tán theo thời
gian. Do đó, khi cách ly cây trồng chuyển gen với cây trồng không chuyển
gen phải tính đến chuyện trước đó cây trồng chuyển gen có được trồng trên
cùng mảnh đất đó không và tập quán canh tác có gây ra sự di chuyển các hạt
giữa các mảnh ruộng hay không.
Ngoài ra, sự lưu chuyển gen giữa cây biến đổi gen và họ hàng của nó
còn tùy thuộc vào loại tính trạng gen chuyển quy định, đặc điểm sinh học
của cây (thụ phấn chéo hoặc tự thụ phấn) và bối cảnh nông nghiệp (hệ thống
cây trồng, tổ chức không gian giữa các thửa ruộng).
1.2. Sự bền vững của DNA trong đất
DNA của cây chuyển gen có thể được phóng thích vào môi trường từ
các nguyên liệu thực vật đã già hoặc mục nát. Vấn đề này đã được khảo sát
ở một số cây chuyển gen như thuốc lá (aacC1), hoa dã yên (NOS-nptII) và
củ cải đường (bar/TR1, TR2/nptII, 35S/BNYVV-cp). Sự bền vững của cấu
trúc DNA trong đất được phát hiện bằng cách tách chiết DNA trực tiếp từ
đất, sau đó khuếch đại cấu trúc này bằng kỹ thuật PCR. Chọn lọc primer
thích hợp cho phép phát hiện rõ ràng cấu trúc chuyển gen bên cạnh các gen
xuất hiện tự nhiên. Với phương pháp này sự hiện diện của cấu trúc DNA có
thể được phát hiện nhưng không có thông tin nào về sự hiện diện của nó
trong nguyên liệu thực vật mục nát, có thể do DNA tự do đã được hấp thụ
vào bề mặt đất. DNA của cây củ cải đường chuyển gen được phát hiện trong
mẫu đất ở vị trí đã không sử dụng 6, 12 và 18 tháng sau khi cây củ cải
đường bị cày lấp trong đất. Người ta cũng đã tìm thấy DNA cây thuốc lá
chuyển gen ở trong đất sau hơn 1 năm thu hoạch. Trong khi đó DNA của
hoa dã yên chuyển gen chỉ có thể phát hiện vào thời điểm 2 tháng sau khi
cây được cày lấp trong đất.
Nhập môn Công nghệ sinh học 19
Mặc dù chỉ có một vài khảo sát về sự bền vững của DNA cây chuyển
gen ở trong đất, nhưng sự bền vững của cấu trúc trong một thời gian dài có
thể được chứng minh rõ ràng.
1.3. Chuyển gen ngang từ thực vật vào vi sinh vật đất
Chuyển gen ngang (horizontal gene transfer) là hiện tượng chuyển các
gen hoặc nguyên liệu di truyền trực tiếp từ một cá thể riêng biệt vào một cá
thể khác bằng các quá trình tương tự sự gây nhiễm. Phân biệt với một quá
trình bình thường là chuyển gen dọc (vertical gene transfer)-từ bố mẹ vào
con cái-xuất hiện trong quá trình sinh sản. Chuyển gen ngang trong phần
này đề cập đến DNA ngoại lai của cây chuyển gen hiện diện ở trong đất, vi
khuẩn phát triển khả năng để nhận gen này và cuối cùng, các trình tự này
được hợp nhất trong genome của vi khuẩn.
Nguy cơ của công nghệ di truyền đó là làm tăng tiềm năng của sự
chuyển gen ngang qua các loài không họ hàng. Các cơ chế tế bào cho phép
các gen ngoại lai xen đoạn vào genome của một loài nào đó. Các gen kháng
thuốc diệt cỏ hoặc kháng kháng sinh của vi khuẩn thường được sử dụng như
là các chỉ thị chọn lọc đối với cây chuyển gen. Vì thế, chuyển ngang từ thực
vật vào vi sinh vật của các gen kháng như thế thường được xem như là một
hiệu ứng tiềm tàng không mong muốn giữa cây chuyển gen và các vi sinh
vật đất.
Tuy nhiên, cho đến nay chưa có bằng chứng rõ ràng về việc chuyển
gen từ thực vật vào các vi sinh vật. Hiện nay, các nghiên cứu an toàn sinh
học (biosafety) về chuyển gen ngang từ cây chuyển gen vào vi sinh vật (vi
khuẩn và nấm) có hai hướng chính là tìm hiểu cơ chế chuyển gen từ thực vật
vào vi sinh vật và đánh giá các hậu quả sinh thái của nó.
Cơ chế chủ yếu của việc chuyển gen từ thực vật vào vi sinh vật là quá
trình biến nạp tự nhiên đòi hỏi sự hấp thụ DNA tự do. Vi khuẩn đất có thể
biến nạp tự nhiên và hợp nhất DNA ngoại lai trong genome của mình. Để
chuyển gen từ thực vật vào vi sinh vật ở điều kiện đồng ruộng, không phải
chỉ có cơ chế cho phép hấp thụ và sao chép trong một vật chủ mới mà sự
chọn lọc vật chủ để biểu hiện một tính trạng mới là quan trọng nhất. Phát
hiện chuyển gen ngang có thể thực hiện bằng cách phân tích vi khuẩn đất
sau giai đoạn nuôi cấy đầu tiên.
Nhập môn Công nghệ sinh học 20
1.4. Chuyển gen từ thực vật vào virus
Kết quả đầu tiên về cây chuyển gen biểu hiện protein vỏ của virus
khảm thuốc lá (TMV) đã ngăn chận sự phát triển của bệnh xuất hiện trong
năm 1986. Phương thức này sau đó đã được sử dụng để tạo ra tính kháng
cho các loại virus khác nhau, tuy nhiên các nhà di truyền học đã đặt câu hỏi
về sự an toàn của cây trồng chuyển gen ngay từ những ngày đầu tiên. Nguy
cơ rõ rệt nhất là tiềm năng tạo ra các virus gây nhiễm mới bằng sự tái tổ
hợp, ví dụ: gen chuyển của virus (viral transgene) liên kết hoặc trao đổi các
phần với nucleic acid của các virus khác. Do vỏ protein không ngăn được
virus xâm nhập vào tế bào thực vật, gen chuyển (transgene) sẽ được tiếp xúc
với các nucleic acid của nhiều virus được mang tới thực vật bởi các vector
côn trùng (insect vector).
Một số nghiên cứu đã chứng minh rằng các virus thực vật có thể tấn
công một loạt các gen virus khác nhau từ cây chuyển gen. Chẳng hạn:
- Virus gây bệnh khảm hoại tử ở cây cỏ ba lá màu đỏ (red clover
necrotic mosaic virus-RCNMV) dạng khiếm khuyết đã thiếu gen cho phép
nó chuyển từ tế bào này đến tế bào khác (vì thế không gây nhiễm được) đã
tái tổ hợp với một bản sao của gen đó trong cây thuốc lá chuyển gen
Nicotiana benthamiana, và đã sinh sản các virus gây nhiễm.
- Cây cải Brassica napus chuyển gen VI, một nhân tố hoạt động dịch
mã, của virus khảm súp-lơ (cauliflower mosaic virus-CaMV), đã tái tổ hợp
với phần bổ sung của virus thiếu mất gen đó, và tạo ra virus gây nhiễm
trong 100% cây chuyển gen.
- Sự tái tổ hợp giữa CaMV dạng hoang dại và dạng chuyển gen VI
được chứng minh trong N. bigelovii. Ít nhất một trong số các virus tái tổ hợp
có độc tính hơn dạng hoang dại.
- Cây N. benthamiana biểu hiện một đoạn gen protein vỏ của virus
CCMV (cowpea chlorotic mottle virus) đã tái tổ hợp với virus khiếm khuyết
thiếu gen đó.
Nhiều khảo sát cho thấy trong các thí nghiệm có CaMV tần số tái tổ
hợp cao hơn nhiều so với các virus khác. Trong khi CCMV tái tổ hợp được
phục hồi từ 3% cây chuyển gen N. benthamiana, thì CaMV tái tổ hợp được
phục hồi từ 36% cây chuyển gen N. bigelovii. Người ta nghi ngờ rằng sự đứt
gãy DNA sợi đôi có thể xảy ra trong trường hợp tái tổ hợp ở CaMV do thực
tế là DNA chuyển gen bao gồm cả promoter CaMV 35S.
Nhập môn Công nghệ sinh học 21
2. An toàn thực phẩm
Các giống cây trồng chuyển gen ngày càng được phát triển nhờ vào
các công cụ của công nghệ sinh học hiện đại. Cũng chính vì vậy mà nhiều
người băn khoăn rằng liệu các thực phẩm này có an toàn bằng các loại thực
phẩm có được nhờ sử dụng các phương pháp nông nghiệp truyền thống hay
không. Vậy sự khác biệt giữa lai giống thông thường và công nghệ sinh học
thực vật là gì. Thực ra cả hai đều có cùng một một mục tiêu là tạo ra các
giống cây trồng có chất lượng cao với những đặc tính đã được cải thiện giúp
chúng phát triển tốt hơn và ngon hơn. Sự khác biệt là ở chỗ mục đích này
đạt được bằng cách nào.
Lai giống truyền thống đòi hỏi sự trao đổi hàng ngàn gen giữa hai cây
để có được tính trạng mong muốn. Trong khi đó, nhờ công nghệ sinh học
hiện đại, chúng ta có thể lựa chọn một đặc tính mong muốn và chuyển riêng
nó vào hạt giống. Sự khác biệt giữa hai kỹ thuật này là rất lớn. Phương pháp
công nghệ sinh học hợp lý hơn, có hiệu quả cao và đem lại kết quả rất tốt.
Các kỹ thuật sử dụng trong công nghệ sinh học hiện đại cung cấp cho
những nhà lai tạo giống những công cụ chính xác cho phép họ chuyển
những đặc tính mong muốn vào cây trồng. Hơn thế nữa, họ có thể làm điều
này mà không bị chuyển thêm các tính trạng không mong muốn vào cây như
vẫn thường xảy ra, nếu sử dụng lai giống truyền thống.
Thực phẩm có nguồn gốc từ cây trồng chuyển gen phải trải qua nhiều
thử nghiệm hơn bất kỳ loại thực phẩm nào trong lịch sử. Trước khi được
đưa ra thị trường, chúng phải được đánh giá sao cho phù hợp với các quy
định do một vài tổ chức khoa học quốc tế đưa ra như Tổ chức Y tế Thế giới,
Tổ chức Nông Lương, Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế… Những quy
định này như sau:
- Các sản phẩm chuyển gen cần được đánh giá giống như các loại thực
phẩm khác. Các nguy cơ gây ra do thực phẩm có nguồn gốc từ công nghệ
sinh học cũng có bản chất giống như các loại thực phẩm thông thường.
- Các sản phẩm này sẽ được xem xét dựa trên độ an toàn, khả năng
gây dị ứng, độc tính và dinh dưỡng của chúng hơn là dựa vào phương pháp
và kỹ thuật sản xuất.
- Bất kỳ một chất mới nào được đưa thêm vào thực phẩm thông qua
công nghệ sinh học đều phải được cho phép trước khi đưa ra thị trường,
Nhập môn Công nghệ sinh học 22
cũng giống việc các loại chất phụ gia mới như chất bảo quản hay màu thực
phẩm cần phải được cho phép trước khi thương mại hóa.
Một số nhận định trong vấn đề an toàn thực phẩm hiện nay như sau:
- Mức độ ăn toàn của thực phẩm chuyển gen ít nhất cũng tương đương
với các thực phẩm khác bởi vì quá trình đánh giá an toàn đối với thực phẩm
chuyển gen kỹ lưỡng hơn nhiều so với việc đánh giá các thực phẩm khác.
Quá trình đánh giá an toàn thực phẩm đảm bảo rằng thực phẩm chuyển gen
mang lại tất cả các lợi ích như thực phẩm thông thường và không có thêm
một tác hại nào.
- Chưa có bằng chứng nào cho thấy thực phẩm chuyển gen hiện đang
có trên thị trường gây ra bất cứ lo ngại nào về sức khoẻ con người hay có
bất kỳ khía cạnh nào kém an toàn hơn so với cây trồng tạo được nhờ lai
giống truyền thống.
- Một điểm đặc trưng của kỹ thuật chuyển gen là nó đưa vào một hay
nhiều gen đã được xác định rõ. Điều này giúp cho việc thử nghiệm độc tính
của các cây trồng chuyển gen dễ thực hiện hơn so với các cây trồng bình
thường.
2.1. Các chất gây dị ứng
Một trong những mối quan tâm lớn nhất về thực phẩm chuyển gen là
chất gây dị ứng (một protein gây ra dị ứng) có thể được chuyển vào thực
phẩm. Đến nay các nhà khoa học đã biết rất nhiều về các thực phẩm gây ra
dị ứng ở trẻ nhỏ và người trưởng thành. Khoảng 90% sự dị ứng thức ăn là
có liên quan tới tám thực phẩm và nhóm thực phẩm-động vật có vỏ (tôm,
cua, sò, hến), trứng, cá, sữa, lạc, đậu tương, quả hạch và lúa mỳ. Những loại
thực phẩm này và rất nhiều chất gây dị ứng khác đã được xác định rất rõ và
do vậy khó tin rằng chúng có thể được đưa vào thực phẩm chuyển gen.
Tuy vậy, việc kiểm tra tính dị ứng vẫn là một khâu quan trọng trong
việc kiểm tra an toàn trước khi một giống cây trồng được đưa ra làm thực
phẩm. Hàng loạt các thử nghiệm và câu hỏi phải được xem xét kỹ để quyết
định liệu thực phẩm này có làm tăng sự dị ứng hay không.
Các chất gây dị ứng có những đặc tính chung như không bị phân hủy
trong quá trình tiêu hóa, có xu hướng không bị phân hủy trong quá trình chế
biến thực phẩm, và thường có rất nhiều trong thực phẩm. Cho đến nay,
Nhập môn Công nghệ sinh học 23
không có loại protein nào được chuyển vào thực phẩm chuyển gen đã được
thương mại hóa lại mang những đặc tính nói trên. Chúng không có tiền sử
và khả năng gây dị ứng hay độc tính, cũng không giống với các chất gây dị
ứng hay các độc tố đã biết và nói chung chức năng của chúng đã được biết
rõ. Những protein này có một hàm lượng rất thấp trong thực phẩm chuyển
gen, nhưng nhanh chóng bị phân hủy trong dạ dày và đã được kiểm tra độ
an toàn trong các nghiên cứu về thực phẩm cho động vật.
Các gen mã hóa thông tin di truyền có mặt trong tất cả các loại thực
phẩm và việc ăn chúng không gây ra bất kỳ ảnh hưởng xấu nào. Không có
tác hại di truyền nào xảy ra khi tiêu hóa DNA cả. Trên thực tế, chúng ta
luôn nhận DNA mỗi khi ăn do nó có mặt ở tất cả thực vật và động vật.
2.2. Đánh giá độ an toàn của các thực phẩm
Bất kỳ một sản phẩm chuyển gen nào trước khi được đưa ra thị trường
phải được thử nghiệm toàn diện, được các nhà khoa học và các giám định
viên đánh giá độc lập xem có an toàn về dinh dưỡng, độc tính và khả năng
gây dị ứng hay không. Các khía cạnh khoa học thực phẩm này dựa trên
những quy định của các tổ chức có thẩm quyền của mỗi nước, bao gồm: một
hướng dẫn sử dụng sản phẩm, thông tin chi tiết về mục đích sử dụng sản
phẩm, các thông tin về phân tử, hóa sinh, độc tính, dinh dưỡng và khả năng
gây dị ứng. Các câu hỏi điển hình có thể được đặt ra là: (1) Các thực phẩm
chuyển gen có được tạo ra từ thực phẩm truyền thống đã được công nhận an
toàn hay không. (2) Nồng độ các độc tố hay chất gây dị ứng trong thực
phẩm có thay đổi hay không. (3) Hàm lượng các chất dinh dưỡng chính có
thay đổi hay không. (4) Các chất mới trong thực phẩm chuyển gen có đảm
bảo tính an toàn hay không. (5) Khả năng tiêu hóa thức ăn có bị thay đổi hay
không. (6) Các thực phẩm có được tạo ra nhờ các quy trình đã được chấp
nhận hay không.
Ngay khi các câu hỏi này và các câu hỏi khác về thực phẩm chuyển
gen đã được trả lời, vẫn còn nhiều việc phải làm trong quá trình phê chuẩn
trước khi thực phẩm chuyển gen được thương mại hóa. Thực tế, thực phẩm
chuyển gen là loại sản phẩm được nghiên cứu nhiều nhất trong các loại đã
được sản xuất.
Nhập môn Công nghệ sinh học 24
3. Đạo đức sinh học
Đạo đức sinh học (bioethics) là một phạm trù phức tạp mà cách nhìn
nhận tùy thuộc vào đặc điểm dân tộc và văn hóa khác nhau. Cho nên, những
vấn đề được coi là hợp với đạo đức ở nơi này có thể là trái đạo đức ở nơi
khác. Thuật ngữ này có lẽ bắt nguồn ở Mỹ vào những năm 1970, khi các kỹ
thuật thao tác gen (gene manipulation), còn gọi là kỹ thuật di truyền hay
công nghệ DNA tái tổ hợp, được áp dụng.
Phạm trù đạo đức sinh học bao hàm cách đánh giá lợi ích và rủi ro liên
quan tới sự can thiệp của con người, đặc biệt là công nghệ mới, xem xét làm
cân đối sự theo đuổi quyền tự do cá nhân với trách nhiệm pháp lý. Đạo đức
sinh học đòi hỏi phải đánh giá công nghệ thật kỹ, trong đó có đánh giá ảnh
hưởng đến xã hội và cá nhân.
Cùng với thời gian, vấn đề này ngày càng trở nên sâu sắc. Trước
những xáo trộn do sự phát triển của di truyền học, người ta tự hỏi mình đang
tiến tới loại xã hội nào và sự cân bằng mới nào trên hành tinh sẽ được thiết
lập.
Đạo đức sinh học không giới hạn suy nghĩ về mối quan hệ giữa khoa
học và xã hội. Nó gắn liền quan hệ giữa con người với tự nhiên trong tính đa
dạng sinh học của nó, kể cả bản chất của chính con người. Mặt khác, đạo
đức sinh học là một cách suy nghĩ về tương lai và giá trị của chúng ta. Nó
giúp cho giới chuyên môn đối thoại với những người ra quyết định và người
dân, cùng quan tâm đến sự tồn tại của xã hội loài người.
Ngày 25/7/1978, bé gái được thụ tinh trong ống nghiệm (Louise
Brown) đã ra đời ở Anh. Từ đó đến nay, kỹ thuật này đã tạo ra không biết
bao nhiêu em bé như vậy trên thế giới, kể cả ở Việt Nam. Mục đích đầu tiên
của công việc này là hoàn toàn lành mạnh. Trong trường hợp của Louise
Brown, người mẹ bị vô sinh do khuyết tật ở vòi trứng nên để giúp bà có con,
người ta đã lấy tế bào trứng của bà thụ tinh trong ống nghiệm với chính tinh
trùng của chồng bà, rồi cấy hợp tử vào ngay tử cung của bà. Về mặt sinh
học và pháp lý, em bé là con của họ và điều này cũng không đặt ra vấn đề gì
về đạo đức hay vi phạm một điều luật nào.
Nhưng một vấn đề tế nhị và phức tạp khác lại được đặt ra nếu một phụ
nữ không thể hoặc không muốn mang thai, đề nghị một phụ nữ khác nhận
trứng được thụ tinh của mình và mang hộ cái thai đó, vậy đứa con sẽ là của
ai. Cho đến nay, ở những nước có dịch vụ mang thai hộ đã phát sinh nhiều
Nhập môn Công nghệ sinh học 25
vụ kiện, vì người được thuê nhiều khi phá hợp đồng, không muốn trả lại đứa
con cho người thuê nữa.
Một biểu hiện của chủ nghĩa ưu sinh dưới dạng mới, đó là người ta hy
vọng có được những đứa con thiên tài bằng cách xin hoặc mua tinh trùng
của các nhà bác học được giải thưởng Nobel, cho thụ tinh với trứng của
những phụ nữ trẻ đẹp và thông minh rồi cấy phôi vào những phụ nữ này.
Nhưng cách làm này không chắc chắn tuyệt đối do quy luật phân ly di
truyền và đứa con sinh ra vẫn có thể thuộc loại tầm thường. Sau thành công
nhân bản cừu Dolly, người ta hy vọng khắc phục được vấn đề trên bằng
cách “nhân bản các thiên tài” nhờ chính tế bào của họ. Như ta đã biết, nhân
bản người là một vấn đề rất khó và hiện nay hầu như bị cấm trên thế giới.
Vả lại đồng nhất di truyền không có nghĩa là đồng nhất bản sắc cá nhân. Xét
về mặt luân lý và đạo đức việc làm trên không thể chấp nhận được, còn về
mặt khoa học cũng khó hiện thực: thiên tài chỉ biểu hiện ở một độ tuổi nào
đó và nếu định cho ra thiên tài theo cách này cũng khó vì hình dạng và thể
chất của người mẹ đã khác trước. Lại càng khó thực hiện nếu thông qua một
phụ nữ xa lạ không phải là mẹ mình, vì hệ gen của tế bào chất trong trứng lạ
cũng có ảnh hưởng và sẽ không phát huy được như của chính mẹ mình.
Hiện nay, sự phát triển nhanh chóng của công nghệ sinh học đã đặt
cho các ủy ban đạo đức và luật pháp trên thế giới những vấn đề sau đây:
- Có nên cho phép thay đổi chương trình di truyền của người hay
không; và nếu cho phép thì ở mức độ nào, cho dù việc làm này được biện
minh là để chữa các bệnh di truyền.
- Có nên chấp nhận việc chẩn đoán trước khi sinh để lựa chọn giới
tính của đứa trẻ hay không.
- Có nên bắt buộc thực hiện các chương trình phát hiện di truyền phục
vụ lợi ích sức khoẻ của người dân hay để mỗi cá nhân nhận xét cơ hội dựa
vào các thử nghiệm mà kết quả có thể trái ngược, ảnh hưởng tới họ và người
thân của họ (ví dụ việc sinh ra một đứa con có thể có rủi ro khuyết tật hay
không).
- Có nên cấm liệu pháp gen (gene therapy) nhằm vào các tế bào sinh
dục hay không. Theo Suleiman, giáo sư nghiên cứu các vấn đề quốc tế và
giám đốc của Ủy ban nghiên cứu châu Âu (Đại học Princeton, Mỹ) thì “Nhà
nước cần xác định mức độ can thiệp vào nghiên cứu khoa học qua tranh
luận công khai nhằm hợp pháp hóa hành động cũng như để người dân kiểm
Nhập môn Công nghệ sinh học 26
soát các hành động này. Tóm lại, nhà nước cần hợp tác với cộng đồng khoa
học để đảm bảo tự do nghiên cứu và ứng dụng hợp đạo đức các kết quả từ
đó”.
4. Quyền tác giả và sở hữu trí tuệ
4.1. Quyền tác giả
Mặc dù đã có rất nhiều cuộc tranh luận ở các diễn đàn quốc tế về
quyền tác giả của các nước có nguồn gen quý hiếm được phương Tây sử
dụng trong công nghệ tạo giống nhưng đến nay vẫn chưa đem lại một kết
quả thât sự nào. 169 nước đã đăng ký vào công ước Quốc tế về Đa dạng
sinh học (Convention on Biological Diversity) và công ước này có hiệu lực
từ 12/1993, trong đó quy định cùng chia sẻ quyền lợi giữa các nước có
nguồn gen với các công ty phương Tây sử dụng nguồn gen đó. Tuy nhiên, từ
đó đến nay các nước có nguồn gen quý hiếm vẫn tiếp tục bị mất dần tài sản
quốc gia của mình mà quyền lợi được chia sẻ thì không đáng kể.
Chẳng hạn, năm 1994 hãng ArgEvo phân lập được gen PAT
(phosphinothricin acetyltransferase) từ dòng vi khuẩn Streptomyces
viridochromogens có trong mẫu đất lấy từ Camerun. Gen PAT cho phép tạo
ra các giống cây trồng kháng thuốc diệt cỏ nhóm glufosinate, đóng góp quan
trọng vào doanh số 2,3 tỷ USD của AgrEvo năm 1995. Tuy nhiên, hãng này
đã từ chối không trả cho Camerun một khoản tiền nào về quyền tác giả.
Ngày 16/1/1996, Bản quyền sở hữu số 5.484.889 của Mỹ được cấp
cho Giáo sư Sylvia Lee-Huang (Đại học New York) để bảo vệ quyền tác giả
của ông về một loại protein chiết từ một giống mướp đắng (Momordica
charantia) có nguồn gốc từ miền Nam Trung Quốc. Giống mướp đắng này
là thành phần chính của một bài thuốc dân gian cổ truyền của Trung Quốc
để chống nhiễm trùng. Lee-Huang đã cho rằng nhờ công nghệ DNA tái tổ
hợp, từ nay ông không cần phải mua hạt mướp đắng từ Trung Quốc nữa, vì
các protein tái tổ hợp sản xuất trong phòng thí nghiệm của ông hoàn toàn
giống như protein chiết từ quả mướp đắng trước đây.
Các trường hợp trên cho thấy các công ty lớn ở các nước phát triển
nhờ vào tiềm năng khoa học và nguồn vốn dồi dào của mình đã thương
lượng về bản quyền tác giả với tư thế của kẻ mạnh. Sự thua thiệt của các
nước yếu về công nghệ sinh học sẽ còn kéo dài.
Nhập môn Công nghệ sinh học 27
4.2. Sở hữu trí tuệ
Một trong những nét đặc trưng của công nghệ sinh học hiện đại là sự
gia tăng tính sở hữu của nó. Hiện nay, ngành công nghệ sinh học được bảo
vệ bởi các bằng sáng chế và các quyền về sở hữu trí tuệ (IPR).
Như chúng ta biết, sở hữu trí tuệ đại diện cho các sản phẩm của trí tuệ.
Chúng là các ý tưởng được chuyển thành dạng hữu hình. Ví dụ của sở hữu
trí tuệ bao gồm: các sáng chế, phần mềm máy tính, ấn phẩm, băng đĩa ca
nhạc, giống cây trồng-vật nuôi... Để tạo ra những sản phẩm như vậy thường
đòi hỏi một khoảng thời gian dài và một nguồn vốn đầu tư lớn. Do vậy, các
nhà sáng chế thường tìm cách thu hồi các nguồn đầu tư bằng cách sử dụng
IPR. IPR cho phép các sáng chế giới hạn quyền sử dụng sở hữu trí tuệ,
không một cá nhân hoặc tổ chức nào được phép sử dụng để sản xuất, nuôi
trồng, bán hay đề nghị để sáng chế mà không được cho phép. Có một số
hình thức để bảo vệ các tác giả bao gồm: quyền tác giả, sáng chế, bí mật
kinh doanh, nhãn hiệu hàng hóa, quyền bảo hộ giống cây trồng-vật nuôi...
Các bằng sáng chế, quyền bảo hộ giống cây trồng-vật nuôi và các
nhãn hiệu hàng hóa được ban hành bởi chính phủ của từng quốc gia và sự
bảo hộ chỉ có hiệu lực trong các nước mà sở hữu trí tuệ (IP) được ban hành.
Do vậy, để nhận được sự bảo hộ ở nhiều nước, các quyền này phải được áp
dụng và thông qua ở mỗi nước. Còn quyền tác giả và bí mật kinh doanh
không đặc trưng theo quốc gia. Hiện nay, nhiều công nghệ mũi nhọn được
sử dụng để tạo ra các sản phẩm công nghệ sinh học nông nghiệp dường như
không được bảo hộ ở các nước đang phát triển. Chẳng hạn, các bằng sáng
chế đối với promoter CaMV 35S chỉ được cấp và có hiệu lực ở Hoa kỳ và
Châu Âu (và ở Nhật Bản chỉ có một đơn xin đăng ký cấp bằng). Do đó, hiện
nay chưa có IP nghiêm cấm các nước đang phát triển sử dụng công cụ này
trong nghiên cứu.
Hơn nữa, các tổ chức và cá nhân có thể sử dụng các công nghệ trong
tạo giống cây trồng bao gồm triển khai, sản xuất và tiêu thụ ở các nước mà
công nghệ sản xuất này chưa có IP bảo hộ. Tuy nhiên, các vấn đề liên quan
đến IP sẽ phát sinh ở các nước có những công nghệ được bảo hộ bởi IPR.
Thời gian phát triển sản phẩm cũng cần được cân nhắc kỹ lưỡng vì các bằng
sáng chế có thể được cấp ở trong nước cùng thời điểm phát triển sản phẩm.
Do vậy, các nhà khoa học ở các nước đang phát triển cần phải biết về các
vấn đề liên quan đến IP và có phương án giải quyết thích hợp.
Nhập môn Công nghệ sinh học 28
Cây trồng được canh tác để sử dụng bền vững ở các nước đang phát
triển và các công nghệ được áp dụng để tạo ra các cây trồng này đang nhận
được rất ít sự quan tâm thương mại của khu vực kinh tế tư nhân. Trên thực
tế, các công nghệ này đã và đang được chuyển giao nhằm tăng năng suất
mùa vụ. Tuy nhiên, các nhà khoa học ở các nước đang phát triển cần thận
trọng vì chuyển giao công nghệ liên quan đến nhiều vấn đề, không chỉ là ký
kết các hợp đồng chuyển giao nguyên liệu và cấp giấy phép sử dụng cho
một sản phẩm. Cả bên chuyển giao và bên tiếp nhận công nghệ phải thận
trọng với các IPR liên quan đến công nghệ và điều này là cần thiết cho các
đối tác để tạo sự tin tưởng lẫn nhau giữa các bên tham gia.
Các nước đang phát triển luôn thiếu năng lực và nguồn lực quản lý IP
để tiến hành các phân tích và đánh giá về sự cho phép sử dụng công nghệ
nhằm phát triển sản phẩm nhập khẩu, sử dụng hoặc xuất khẩu sản phẩm. Do
vậy, để giúp chuyển giao các công nghệ ứng dụng trong nông nghiệp cho
các nước đang phát triển, việc xây dựng khả năng quản lý IPR là rất quan
trọng cho cả bên chuyển giao và bên tiếp nhận công nghệ. Cây trồng được
canh tác để sử dụng bền vững ở các nước đang phát triển và các công nghệ
được ứng dụng để tạo ra các cây trồng này rõ ràng nhận được ít sự quan tâm
thương mại của khu vực kinh tế tư nhân. Trên thực tế các công nghệ này đã
và đang được chuyển giao nhằm tăng năng suất mùa vụ.
Trong lĩnh vực công nghệ sinh học nông nghiệp, sáng chế có thể bao
gồm: các phương pháp chuyển gen ở thực vật, các vector, các gen... Các
sáng chế giữ vai trò quyết định nhất trong bảo hộ công nghệ sinh học nông
nghiệp và được đánh giá là công cụ mạnh nhất trong hệ thống IP. Các sáng
chế tạm thời, thường được bảo hộ trong khoảng 20 năm và tùy thuộc vào
mỗi quốc gia.
Nói chung, các cơ quan nghiên cứu khoa học của chính phủ cần xây
dựng năng lực quản lý sở hữu trí tuệ mà họ nhận được hay tạo ra. Kiến thức
về IPR sẽ giúp các nhà khoa học của các nước đang phát triển xác định được
các thông tin về một công nghệ nhất định đã thuộc quyền sở hữu công cộng
và họ có quyền sử dụng. Hơn nữa, IP do các khu vực kinh tế nhà nước tạo ra
có thể được xem xét là tài sản được trao đổi với các công ty tư nhân hoặc
được sử dụng làm hàng hóa trong các đàm phán chuyển giao công nghệ. Sự
hợp tác giữa các khu vực kinh tế nhà nước và tư nhân trong phát triển công
Nhập môn Công nghệ sinh học 29
nghệ nhờ chia sẻ bí quyết sản xuất và IP sẽ thúc đẩy sự chuyển giao công
nghệ cũng như đem lại lợi ích cho cả hai bên.
Tài liệu tham khảo/đọc thêm
1. Nguyễn Ngọc Hải. 2005. Sinh học mạo hiểm. NXB Thanh niên, Hà Nội.
2. Nguyễn Văn Uyển và Nguyễn Tiến Thắng. 1999. Những kiến thức cơ
bản về công nghệ sinh học. NXB Giáo dục, Hà Nội.
3. Bains W. 2003. Biotechnology from A to Z. Oxford University Press Inc.
New York, USA.
4. Borém A, Santos FR and Bowen DE. 2003. Understanding
Biotechnology. Prentice Hall PTR, New Jersey, USA.
5. Ratledge C and Kristiansen B. 2002. Basic Biotechnology. Cambridge
University Press, UK.
6. Shantharam S and Montgomery JF. 1999. Biotechnology, Biosafety,
and Biodiversity: Scientific and Ethical Issues for Sustainable Development.
Science Publisher Inc. USA.
Nhập môn Công nghệ sinh học 30
![](images/graphics/blank.gif)
![](images/graphics/blank.gif)
## Top Download Sinh Học
-
[Bài giảng Công nghệ chuyển Gen (Động vật, Thực vật)](http://tailieu.vn/doc/bai-giang-cong-nghe-chuyen-gen-dong-vat-thuc-vat--182056.html)
128p
750
417
-
-
[Giáo trình Sinh học phân tử - Nguyễn Hoàng Lộc](http://tailieu.vn/doc/giao-trinh-sinh-hoc-phan-tu-nguyen-hoang-loc-479808.html)
225p
1189
631
-
[Giáo trình: Công nghệ DNA tái tổ hợp - Nguyễn Hoàng Lộc](http://tailieu.vn/doc/giao-trinh-cong-nghe-dna-tai-to-hop-nguyen-hoang-loc-156028.html)
175p
1088
892
-
93p
609
322
-
300p
452
231
-
-
110p
1365
696
-
-
[Bài giảng môn vi sinh thực phẩm](http://tailieu.vn/doc/bai-giang-mon-vi-sinh-thuc-pham-67652.html)
105p
3127
1146
-
45p
825
623
-
Tài Liệu Sinh học Mới
[Xem thêm »](http://tailieu.vn/khoa-hoc-tu-nhien/sinh-hoc/)
Tài Liệu mới cập nhật
[Xem thêm »](http://tailieu.vn/tai-lieu/)
-
716p
6
3
-
[Biological indicators of soil health](http://tailieu.vn/doc/biological-indicators-of-soil-health-1643400.html)
464p
4
4
-
[Prebiotics Development & Application](http://tailieu.vn/doc/prebiotics-development-application-1643401.html)
266p
2
1
-
-
-
[Immunology for Life Scientists](http://tailieu.vn/doc/immunology-for-life-scientists-1644268.html)
360p
2
2

Server: Apache