Cá chỉnh sửa bộ gen đã được nuôi bởi các nhà khai thác nuôi trồng thủy sản thương mại ở Nhật Bản và công nghệ này có tiềm năng to lớn để nâng cao khả năng quản lý môi trường, năng suất và khả năng kháng bệnh của ngành.
Hơn 25 loài thủy sản hiện đã được chỉnh sửa gen thành công
Đây là niềm tin vững chắc của Xavier Lauth và John Buchanan, lần lượt là giám đốc đổi mới và Giám đốc điều hành của Trung tâm Công nghệ Nuôi trồng Thủy sản (CAT), một công ty đi đầu trong việc phát triển các kỹ thuật chỉnh sửa gen trên nhiều loài nuôi trồng thủy sản…
“Nghiên cứu GE ở cá có vẩy – đặc biệt là ở cá rô phi – là tiên tiến nhất, nhưng một số nghiên cứu ở giai đoạn đầu cũng đang được tiến hành ở tôm và hàu. Tại CAT, chúng tôi đang thương mại hóa tính năng vô trùng 100% ở cá nuôi thông qua chỉnh sửa bộ gen. Chúng tôi coi tính vô sinh là điều kiện tiên quyết cần thiết để thương mại hóa các chỉnh sửa bộ gen có lợi khác trong nuôi trồng thủy sản. Cá nuôi được khử trùng 100% cũng cung cấp giải pháp đáp ứng quy định của chính phủ về công nghệ GE, mang lại lợi ích môi trường thông qua bảo tồn đa dạng sinh học và cải thiện năng suất và kinh tế,” Buchanan phản ánh.
Lauth đồng ý, chỉ ra nhu cầu dinh dưỡng của dân số toàn cầu ngày càng tăng là động lực chính cho việc sử dụng chỉnh sửa gen.
“Đây không chỉ là vấn đề tăng sản lượng lương thực, chúng ta còn phải tính đến nguồn tài nguyên đang suy giảm và biến đổi khí hậu, đồng thời đánh giá lại loại thực phẩm nào chúng ta cần sản xuất và cách thức sản xuất, tập trung vào dinh dưỡng và hiệu quả sản xuất, ” anh ấy quan sát.
Giải thích chỉnh sửa bộ gen
Trong khi GE có thể phân cực dư luận, Lauth – người đã sử dụng công nghệ này từ năm 2012 – đưa ra một lập luận rất rõ ràng về lý do tại sao nó nên được chấp nhận. Điều này dựa trên sự hiểu biết chắc chắn của ông về quy trình khoa học và thực tế rằng đó là một quá trình diễn ra thường xuyên một cách tự nhiên.
“Chỉnh sửa bộ gen về cơ bản là một tập hợp các công cụ rất chính xác và có thể lập trình mà chúng ta có thể sử dụng để viết lại mã di truyền của một sinh vật sống. Đó là một hệ thống tự nhiên đã tiến hóa ở vi khuẩn cách đây 1 tỷ năm để giúp chúng chống lại vi rút. Hiện tại nó đã được tái sử dụng và tối ưu hóa trong các phiên bản khác nhau, bao gồm cả CrispR-Cas9 để hoạt động trong tế bào thực vật và động vật. Công nghệ này tạo ra biến thể di truyền có thể xảy ra một cách tự nhiên. Ban đầu, nó được sử dụng để vô hiệu hóa gen với độ chính xác và hiệu quả cao nhưng giờ đây chúng tôi thực sự có thể viết lại bộ gen trên một đoạn DNA cụ thể và hoán đổi phiên bản không lý tưởng lấy phiên bản tốt và khắc phục các vấn đề di truyền tận gốc,” ông giải thích.
“Về cốt lõi, chỉnh sửa gen ban đầu là một khám phá và trở thành một loạt phát minh hiện có ứng dụng rất sâu rộng trong công nghệ sinh học, nông nghiệp và y học. Nó đã tạo ra một thế giới mới trong đó chúng ta có thể thúc đẩy những cải tiến đáng kinh ngạc trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe và sản xuất thực phẩm, cùng với các ứng dụng khác,” ông nói thêm.
Ứng dụng GE trong nuôi trồng thủy sản
Theo Lauth, cho đến nay, hơn 25 loài thủy sản đã được chỉnh sửa gen thành công, nhưng cá rô phi là đối tượng được nghiên cứu nhiều nhất trong lĩnh vực này cho đến nay – do tính chất khỏe mạnh, khả năng sinh sản và thời gian sinh sản ngắn.
Trong khi đó, các đặc điểm, tính vô sinh, xác định giới tính, năng suất, sinh trưởng, sắc tố và khả năng kháng bệnh lại chiếm ưu thế trong nghiên cứu khoa học về lĩnh vực này.
“Các nhà khoa học, bao gồm cả nhóm CAT của chúng tôi, đang thực hiện hai loại nghiên cứu chính. Đầu tiên là GE sẽ tạo ra sự biến đổi trong gen dẫn đến cải thiện hiệu suất thương mại, dẫn đến những tiến bộ về kinh tế và tính bền vững của nghề nuôi cá. Thứ hai là xây dựng các công cụ để tiến hành GE ở quy mô thương mại ở cá có vây và động vật có vỏ. Những công cụ như vậy là cần thiết để đưa GE đến với ngành công nghiệp toàn cầu một cách hiệu quả. Tiềm năng của GE là tăng cường tiến bộ di truyền ở mức độ lớn hơn mức đạt được trong nhân giống thông thường đối với các tính trạng chính. Sự cải thiện về tốc độ tăng trưởng, hiệu quả và khả năng kháng bệnh như vậy sẽ cách mạng hóa chiến lược của ngành nhằm cải thiện di truyền và tốc độ mà di truyền có thể giải quyết các nhu cầu đang thay đổi của ngành nuôi trồng thủy sản”, Buchanan giải thích.
Kỹ thuật di truyền tận dụng cơ chế tiến hóa của vi khuẩn cổ đại
Những cột mốc quan trọng trong nuôi trồng thủy sản GE
Theo Lauth, bước đột phá chỉnh sửa gen đầu tiên của CAT là sản xuất cá rô phi không có sắc tố vào năm 2012, trong khi vào năm 2018, họ đã đạt được sản lượng quy mô lớn 100% cá rô phi vô trùng, từ quần thể cá đơn giới.
“Nó giải đáp một vấn đề nan giải mà người nông dân gặp phải: họ muốn có cá màu mỡ trong chương trình nhân giống của mình nhưng lại không có cá vô sinh để sản xuất, và các bằng sáng chế hiện đã được nộp ở hơn 20 quốc gia trên khắp năm châu lục. Chúng tôi cũng đã chỉ ra rằng tính vô trùng giúp cải thiện hiệu suất vì năng lượng lẽ ra được chuyển sang sinh sản lại được sử dụng thay cho tăng trưởng,” ông giải thích.
Năm 2019 – năm được Cuna del Mar mua lại – CAT đã đưa ra sáng kiến mới nhằm cải thiện phúc lợi, năng suất và tăng trưởng của động vật.
“Dữ liệu được tạo ra gần đây cho thấy mức tăng trưởng đáng chú ý của cá rô phi lúc 8 tháng tuổi là 33% so với anh chị em không được chỉnh sửa của chúng. Điều này đạt được bằng cách tối ưu hóa sự cân bằng giữa lượng thức ăn ăn vào và năng lượng tiêu hao,” Lauth lưu ý.
Khoản đầu tư của Cuna del Mar đã cho phép họ mở rộng và mở các cơ sở nghiên cứu R&D tôm và cá rô phi hiện đại.
Gần đây hơn, Lauth chỉ ra các thử nghiệm khả thi mang tính tiên phong về chỉnh sửa gen ở tôm thẻ chân trắng do Ashutosh Pudasaini và Tường Trần thực hiện.
“Đó là một nhiệm vụ khó khăn – xử lý trứng tôm là một vấn đề lớn vì chúng rất nhỏ và rất dễ vỡ – và mất nhiều năm nỗ lực tẻ nhạt nhưng giờ đây họ đã có một hệ thống hoạt động rất hiệu quả và chúng tôi rất tự hào về thành tích của họ”. ," anh ấy giải thích.
Quy định GE
Trong khi GE chia rẽ dư luận và các quy định quốc gia, Buchanan và Lauth coi điều đó ngày càng được chấp nhận.
“Một số quốc gia hiện đã nới lỏng hoặc bãi bỏ quy định về GE như một hình thức tự nhiên để tạo ra biến thể di truyền, do đó có xu hướng chấp nhận chỉnh sửa gen, nhưng vẫn còn khoảng cách giữa khoa học, quản lý chính sách và quản lý các sản phẩm GE và cần có sự hài hòa. của khung quy định GE,” Lauth lưu ý.
Buchanan chỉ ra một số tiến bộ khoa học và quy định.“Một loại cá rô phi được chỉnh sửa bộ gen để cải thiện năng suất từ AquaBounty đã được bãi bỏ quy định ở Argentina và Brazil. Mặc dù hiện tại nó không được nuôi, nhưng nó có thể. Tại Nhật Bản, cá tráp biển đỏ và cá nóc hổ đã được chỉnh sửa gen đã được phê duyệt và được nuôi tại các cơ sở RAS và được Công ty Cá khu vực bán vào thương mại, nhưng khối lượng sản xuất rất nhỏ. GE đã được sử dụng trong y học cho con người để chữa các bệnh do gen bị lỗi gây ra. Các nhà chăn nuôi lợn đã phát triển dòng lợn GE có khả năng kháng một loại virus đặc hữu gây tử vong cho lợn con,” ông giải thích.“Hầu hết các cơ quan quản lý của chính phủ đều hiểu rằng GE không thể phân biệt được với biến thể di truyền tự nhiên và không có DNA ngoại lai nào được đưa vào. GE đang được quản lý khác với GMO, biến đổi gen hoặc công nghệ sinh học khác ở nhiều thị trường. Điều này rất quan trọng trong việc đưa công nghệ này sang thương mại hóa. CAT coi việc sử dụng cá GE vô trùng là chất xúc tác để giải phóng những lợi ích tiềm tàng của công nghệ này. Chúng tôi đã đầu tư vào các cơ sở chỉnh sửa bộ gen của cá và tôm và sắp đưa ra thị trường giải pháp vô trùng chỉnh sửa bộ gen,” ông nói thêm.
Kỹ thuật di truyền đang dần được chấp nhận nhiều hơn, nhưng vẫn là một chủ đề gây chia rẽ công khai
Giấy phép xã hội
Theo Buchanan, do những thách thức về an ninh lương thực và môi trường đã trở thành mối quan tâm chính, nên người tiêu dùng ngày càng dễ tiếp nhận những lợi ích của GE hơn.
“Khi GE được chứng minh là mang lại lợi ích cho cá, môi trường, người tiêu dùng và nhà sản xuất, thì người tiêu dùng sẽ chấp nhận công nghệ. CAT thấy rằng hầu hết người tiêu dùng đều sẵn sàng đón nhận các giải pháp mà công nghệ mang lại; chúng tôi sẽ tiếp tục truyền đạt những lợi ích của GE trong mọi khía cạnh của nuôi cá,” ông lập luận.
Trong khi đó, Lauth khuyến nghị nên tham gia với các cơ quan quản lý, nông dân, nhà hoạch định chính sách và công chúng để thảo luận về những rủi ro và lợi ích của công nghệ chỉnh sửa gen.
“Chúng tôi cần giải thích rõ hơn rằng những thay đổi trong mã di truyền ở cá GE không thể phân biệt được với những thay đổi DNA xảy ra tự nhiên – tồn tại bởi hàng triệu người khi bạn so sánh các thành viên cùng loài và chúng cũng xảy ra một cách tự phát mỗi ngày. Trung bình có một đột biến mỗi khi tế bào phân chia và đột biến có thể dẫn đến những cải tiến đáng kể – đó là cách tiến hóa diễn ra. Đó là một hiện tượng xảy ra tự nhiên”, ông chỉ ra.
Tính khả thi về mặt thương mại
Việc chỉnh sửa gen vẫn dựa vào các kỹ thuật khiến việc áp dụng rộng rãi vào nuôi trồng thủy sản thương mại trở nên tốn kém, nhưng Lauth dự tính rằng những người áp dụng sớm sẽ hiểu được lợi nhuận kinh tế tiềm tàng khi triển khai công nghệ mang lại lợi tức đầu tư hấp dẫn. Ông chỉ ra những khoản tiết kiệm dài hạn to lớn mà việc chỉnh sửa gen có thể mang lại.
Ông nhận xét: “Nếu bạn tăng hiệu suất chuyển đổi thức ăn ở cá rô phi lên 10% thì lợi nhuận của người nuôi sẽ tăng gấp đôi”.
Tuy nhiên, anh ấy thực tế về dòng thời gian.“Một trong những thách thức là thời gian để thiết lập những ranh giới này. Có những loài mà quá trình chỉnh sửa và thiết lập đường dây sẽ là một quá trình mài giũa chậm rãi, đặc biệt đối với những loài cá phải mất bốn năm để trưởng thành. Bạn cần phải có ít nhất hai và có thể là ba thế hệ trước khi tích hợp chỉnh sửa của mình vào quần thể có liên quan về mặt thương mại,” ông lưu ý.
Tuy nhiên, sau 12 năm sử dụng công nghệ – giai đoạn đã đạt được những tiến bộ to lớn – ông nhận thấy tốc độ tiến bộ đang tiếp tục tăng.“Tôi dự đoán những đột phá trong phương pháp phân phối chỉnh sửa gen và hiểu rõ hơn về các cơ chế sẽ mở đường cho các ứng dụng phổ biến hiệu quả và chính xác hơn. Các kỹ thuật tiên tiến như chỉnh sửa cơ sở – có thể thay đổi ký tự DNA này thành ký tự DNA khác mà không làm đứt chuỗi DNA – sẽ mang lại những khả năng mới và độ chính xác tuyệt vời. Những điều này đã có sẵn với chúng tôi và đây là khoảng thời gian thực sự thú vị khi tham gia vào ngành này,” anh nhận xét.
Trong khi đó, CAT đang bận rộn tăng cường công việc của mình trong lĩnh vực này.“Chúng tôi cam kết đưa GE vào ứng dụng thương mại cho nhiều đặc điểm và loài khác nhau, đồng thời đã đầu tư đáng kể vào R&D trong lĩnh vực này. Vào năm 2024, chúng tôi sẽ tiếp tục làm việc với các đối tác thương mại về khả năng vô trùng 100% thông qua GE cho cá trong sản xuất thương mại, điều này sẽ làm nền tảng để bổ sung các đặc tính GE bổ sung có lợi cho người sản xuất và người tiêu dùng, đồng thời hỗ trợ quản lý môi trường,” Buchanan kết luận.
PKT Công Ty Thần Vương
Nguồn: The fishsite
