CHÍP SINH HỌC CHÍP SINH HỌC Hoàng Thị Nhung Lớp Sinh Học K49 Sự Ra Đời Cách đây hơn 50 năm, vào năm 1953, 2 nhà Vật lý học James Watson và Francis Crick (giải Nobel Vật lý năm 1962) đã khám phá ra rằng Tất cả các phân tử gen di truyền AND đều được cấu tạo từ hai nhánh song song và xoắn quanh chính nó, giống như chiếc thang xoắn, mỗi nhánh gắn với nhánh kia một cách đối xứng Lúc bấy giờ, các con chíp điện tử đang được sử dụng cho các đài thu thanh bán dẫn Thật tuyệt vời là chính khi ấy, nhà sinh[.]
Trang 1CHÍP SINH HỌC
Hoàng Thị Nhung
Lớp Sinh Học K49
Trang 2Sự Ra Đời
Cách đây hơn 50 năm, vào năm 1953, 2 nhà Vật lý học
James Watson và Francis Crick (giải Nobel Vật lý năm
1962) đã khám phá ra rằng: Tất cả các phân tử gen di
truyền AND đều được cấu tạo từ hai nhánh song song và xoắn quanh chính nó, giống như chiếc thang xoắn, mỗi nhánh gắn với nhánh kia một cách đối xứng Lúc bấy giờ, các con chíp điện tử đang được sử dụng cho các đài thu thanh bán dẫn Thật tuyệt vời là chính khi ấy, nhà sinh vật học Stephen Fodor, người Mỹ đã có một sự liên tưởng
thú vị giữa phát hiện về AND và các con chíp điện tử.
Trang 3Ông đã đưa ra ý tưởng kết hợp 2 công nghệ này với nhau để
biến các phản ứng sinh học của AND thành các tín hiệu điện tử
Vì mỗi đoạn ADN được cấu thành từ các chuỗi mật mã đối
xứng kép, nên chỉ cần đặt một chuỗi trong số các chuỗi mật mã lên một con chip, khi đó con chip sẽ nhận ra chuỗi đối xứng với chuỗi đặt trên nó và sẽ phát ra một thông điệp dạng tín hiệu
huỳnh quang
Máy tính sẽ thu lại tín hiệu này Phân tích các tín hiệu, chúng ta
có thể có được những thông tin hữu ích liên quan trực tiếp đến
cơ thể con người Từ ý tưởng của Stephen Fodor, một sản phẩm
kỳ diệu đã ra đời, đó là những con chíp sinh học (hay còn gọi là biochip, ADN chip, gen chip) Đây được đánh giá là một trong những thành tựu hàng đầu của ngành công nghệ sinh học phân tử
Trang 4Đặc Điểm
Thông thường biochip là một miếng nhỏ hình vuông, được làm bằng thủy tinh hay nhựa, silicon, trên đó có gắn các
đoạn axit deoxyribonucleic - ADN thành các mạng siêu nhỏ, chứa từ hàng triệu đến hàng chục triệu yếu tố cảm biến
(hoặc cảm ứng sinh học) Toàn bộ thiết bị này được bao
trong vỏ thủy tinh với kích thước chỉ bằng đầu ngón tay Để đạt được những mục đích khác nhau, biochip không chỉ có loại ADN, mà còn cả những protein, thậm chí cả tế bào
sống cũng được sử dụng làm chất môi giới cảm biến Mới đây nhất, còn ra đời loại biochip làm bằng protein.
Trang 5Các sợi protein mỏng được gắn trên bề mặt con chip bằng một công nghệ tiên tiến Chip protein
dù có kích thước siêu nhỏ song có thể cho phép chứa được hàng nghìn mẫu protein trên bề mặt,
nó có thể được cấy vào cơ thể một cách dễ dàng
và cũng rất dễ dàng để thích nghi với cơ thể, từ
đó thực hiện nhiệm vụ tập hợp các thông tin
quan trọng liên quan đến các protein trong cơ thể Với các đặc tính nổi trội đó, biochip nói
chung và chip protein nói riêng đang hứa hẹn sẽ mang lại những đột phá mới trong y học.
Trang 6Ý nghĩa đối với y học hiện đại
Các phương pháp chụp chiếu và phòng xét nghiệm sẽ hết thời
Nhờ những con chip sinh học siêu nhỏ, các bác sĩ sẽ
có được những chẩn đoán chính xác trong thời gian
nhanh kỷ lục các căn bệnh nguy hiểm và các chứng
viêm nhiễm bên trong cơ thể mà những phương pháp chụp, chiếu thông thường không thể cho kết quả ngay được Bác sĩ sẽ sử dụng những con chíp có chứa các đoạn gen của các loại căn bệnh nguy hiểm như một
thiết bị thử Khi nhỏ một giọt mẫu máu của bệnh nhân lên con chip, các đoạn gen bệnh tiếp xúc với gen tương ứng trong mẫu máu.
Trang 7Nếu có sự trùng hợp thì con chip sẽ phát ra thông điệp huỳnh quang và truyền đến máy tính Đó là lúc căn bệnh được phát
hiện đúng Theo các chuyên gia về chip sinh học, một con chip dùng để phát hiện bệnh có thể thay thế vài phòng thí nghiệm
chuyên xét nghiệm máu Nó giúp xác định tất cả những căn bệnh đang có của bệnh nhân chỉ trong một giọt máu
Ngoài ra, cũng thuộc lĩnh vực này, hiện đã ra đời loại biochip
được dùng để phát hiện các loại vi khuẩn gây bệnh trong cơ thể người Thông thường, muốn tìm vi khuẩn gây bệnh, người ta lấy nước tiểu, phân hay máu của bệnh nhân và gửi đến các phòng xét nghiệm Với biochip, chỉ một giọt máu của người bệnh, bác sĩ chỉ mất vài giờ đồng hồ là có thể xác định được tới 55 loại vi
khuẩn gây bệnh, từ đó đề ra những phương pháp điều trị thích hợp mà không cần phải làm các xét nghiệm phức tạp, mất nhiều thời gian
Trang 8 Thay thế hồ sơ bệnh án giấy: Các chuyên gia của Khoa Sinh học
Phân tử thuộc Đại học Duke (Bắc Carolina, Hoa Kỳ) cho biết,
trong vòng 5 năm nữa, khi các hồ sơ gen của mỗi cá nhân được lập phổ biến thì chỉ với một con chip sinh học khi cho tiếp xúc với mẫu máu của một bệnh nhân cũng đủ để bác sĩ đọc được toàn
bộ hồ sơ gen của bệnh nhân đó ngay lập tức Con chíp này không chỉ giúp các bác sĩ truy cập hồ sơ gen cá nhân của mỗi bệnh nhân
mà cả các hồ sơ bệnh án điện tử đang được lưu giữ trên hệ thống
y tế Từ đó xác định nguyên nhân dẫn tới bệnh tật và có thể quyết định nhanh chóng phương pháp điều trị
Thuốc điều trị sẽ được kê đơn đúng người, đúng bệnh hơn: Khi
sử dụng công nghệ biochip phân tích ADN của bệnh nhân, phần mềm máy tính sẽ quét bộ gen tìm sự đa hình hay dị biệt trong các thông tin di truyền của bệnh nhân đó Dựa vào những thông tin tìm được, các bác sĩ sẽ so sánh với các nghiên cứu y dược mới nhất để kê đơn thuốc cho bệnh nhân dựa trên những đặc tính gen của người đó
Trang 9 Thay thế nhân viên y tế kiểm tra sức khỏe từ xa và giám sát y
tế cộng đồng: Với những biochip siêu nhỏ được cấy sẵn dưới
da, người ta có thể dễ dàng theo dõi các hoạt động sinh hóa,
quá trình tác động của protein trong cơ thể người Tại Nhật
Bản, thay vì cấy dưới da, các nhà khoa học đã cài biochip vào
điện thoại di động Những chiếc điện thoại di động supper 3G mang nhãn hiệu DoCoMo do được trang bị thêm một biochip
siêu nhỏ nên có thể truyền tải thông tin về các điều kiện sinh
hóa, môi trường, khí hậu, thời tiết, đồng thời phân tích và chiết xuất các phân tử đơn từ mồ hôi, hơi thở của người dùng
Đây là tiền đề giúp nền y học hiện đại tiến tới phát triển cái gọi là
“giải pháp y tế cá nhân” (personalized medicine) trong tương lai Tức là, thay vì áp dụng một phác đồ điều trị cho tất cả những ai mắc cùng một căn bệnh, các bác sĩ sẽ dựa vào đặc tính bộ mã gen di
truyền của từng người để đưa ra các liệu pháp chữa trị cụ thể cho mỗi cá nhân, từ đó giúp nâng cao kết quả điều trị
Trang 10 Sau khi phân tích, các dữ liệu có thể cảnh báo người sử
dụng một loạt các bệnh tật, hoặc đơn giản là sự căng thẳng,
lo âu, hứng thú Dữ liệu cũng sẽ được chuyển đến chuyên gia y tế qua mạng di động để kiểm soát sức khỏe từ xa hoặc dùng cho y tế dự phòng Điều đó sẽ rất có ích cho nhiều
người, đặc biệt là những người ở xa bệnh viện, xa thầy
thuốc và sự vất vả, mệt nhọc của các bác sĩ sẽ được giảm đi nhiều
Trước những ứng dụng to lớn của kỹ thuật biochip, nhiều chuyên gia tin rằng chỉ trong vòng 5 - 10 năm tới, kỹ thuật này sẽ có mặt và chiếm lĩnh trong hầu hết các lĩnh vực y
khoa đồng thời có thể sẽ tạo nên một kỷ nguyên mới cho ngành y học cũng như dược học hiện đại