CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG Y HỌC potx

-Kết hợp tế bào lympho B chứa kháng thể với các tế bào myeloma bất hoạt tế bào ung thư từ một con chuột khác - tế bào lai hybrid cells mang đặc tính của tế bào ung thư và của tế bào lymp

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

TRONG Y HỌC

CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ ỨNG DỤNG

I SX các chất có hoạt tính dược học;

-Sản xuất kháng thể đơn dòng (KTĐD): phân tích miễn dịch, định vị các khối

u, phát hiện một số protein có liên quan đến sự hình thành khối u, xác định các loại vi khuẩn khác nhau,

-Sản xuất các dược phẩm: kháng sinh, hocmoon tăng trưởng, vaccxin và các protein có hoạt tính sinh học: Tìm kiếm các kháng sinh mới do hiện

tượng kháng lại tác dụng của kháng sinh

Kháng thể (antibody) là các phân tử immunoglobulin

(bản chất glycoprotein), do các tế bào limpho B cũng

như các tương bào (biệt hóa từ lympho B) tiết ra để

hệ miễn dịch nhận biết và vô hiệu hóa các tác nhân

lạ,vi khuẩn, virus

KTĐD là tập hợp các phân tử kháng thể đồng nhất

về mặt cấu trúc và tính chất

Kháng thể đơn dòng và kháng thể đa dòng

KHÁNG THỂ ĐƠN DÒNG

Năm 1975, César Milstein và Georges Köhle

khám phá một kỹ thuật tạo ra lượng lớn các tế

bào bạch huyết, có khả năng sản xuất một dạng

kháng thể duy nhất

Các kháng thể này chỉ đáp ứng với một loại

kháng nguyên chuyên biệt, VD: chỉ một độc tố

hay một siêu vi = kháng thể đơn dòng

(Monoclonal Antibodies)

César Milstein và Georges Köhle đã được nhận

giải thưởng Nobel về y học vào năm 1984

KHÁNG THỂ ĐƠN DÒNG

SX KTDD

-tiêm các tế bào khối u vào cơ thể chuột, kích

thích tế bào lympho B (B cells) sản xuất các

kháng thể

-Kết hợp tế bào lympho B chứa kháng thể

với các tế bào myeloma bất hoạt (tế bào ung

thư từ một con chuột khác)

- tế bào lai (hybrid cells) mang đặc tính của tế

bào ung thư và của tế bào lympho B, phát

triển nhanh và tạo kháng thể cần thiết

- phân lập tế bào lai và cho phát triển để đưa

vào qui trình sản xuất KTĐD

ỨNG DỤNG KTDD

Chẩn đoán và điều trị bệnh ung thư:

- tiêm vào người bệnh 1 KTĐD gắn một chất

đồng vị phóng xạ có khả năng nhận biết tế bào

-đưa vào cơ thể bệnh nhân một lượng thuốc

đặc trị được tính toán vừa đủ tiêu diệt, hạn chế

tối đa gây hại các tế bào lành mạnh.

1997,dược phẩm KTĐD đầu tiên Rituximab,

được FDA cho lưu hành tại Mỹ để điều trị bệnh

ỨNG DỤNG KTDD

- Thử thai: hormon HCG (human chorionic

gonadotropin) được bài tiết Làm cho KTĐD liên kết

với một enzym, sẽ biến đổi màu

- Trong bệnh tim mạch: protein cơ myosin có lượng

lớn trong cơ bắp Sau nhồi máu, một phần myosin ở

cơ tim bị phá hủy Tiêm KTĐD đáp ứng với myosin

để xác định lượng myosin mất đi và biết tình trạng

của tim

KTĐD cũng được dùng để xác định vị trí cục máu

đông trong cơ thể bệnh nhân giúp bác sĩ chẩn đoán

và xử lý kịp thời cho người bệnh

- Chẩn đoán bệnh AIDs: KTĐD giúp phát hiện HIV

(human immunodeficiency virus) trong máu

- Ghép tạng: KTĐD xác định mô người cho và nhận

HẠN CHẾ KTDD

- Hệ thống miễn dịch của con người nhận diện KTĐD sản xuất từ tế bào B của chuột như protein lạ, tạo ra các kháng thể chống lại chúng, trung hòa chúng, làm hiệu quả suy giảm

-một số KTĐD khi tiếp cận và bám được vào các kháng nguyên, chúng không trung hòa hoặc phá hủy được các kháng nguyên gây bệnh

- thành phần kết hợp với KTĐD được đưa vào cơ thể bệnh nhân có thể bị tách ra

và đi khắp nơi, gây nên các phản ứng phụ và hậu quả khó lường

-Ngoài ra, với một số khối u được bao bọc chắc chắn bởi các lớp mạch máu nuôi dưỡng, KTĐD rất khó thâm nhập vào bên trong để phá hủy

Để khắc phục đã đưa tế bào lympho B của người vào cơ thể chuột, tạo ra các KTĐD hệ thống miễn dịch của bệnh nhân sẽ chấp nhận như là của mình

Các nghiên cứu mới đây còn dùng công nghệ gene và thay thế chuột bằng các vi khuẩn để tạo các KTĐD nhỏ hơn, hoạt động hữu hiệu hơn, gắn chặt các vật

mang hơn, thâm nhập các khối u dễ dàng hơn và đặc biệt là giá thành rẻ hơn

Ứng dụng sản xuất thuốc kháng sinh, vaccin và các protein có hoạt tính sinh học:

- Tìm kiếm chất kháng sinh mới do hiện tượng vi sinh vật kháng lại tác dụng của thuốc

- Sản xuất một số protein có hoạt tính sinh học dùng để chữa bệnh:

-insulin chữa bệnh tiểu đường,

-interferon chữa bệnh ung thư,

-các hormon tăng trưởng cho con người.

Bản chất của công nghệ: làm thay đổi bộ máy di truyền của tế bào bằng cách đưa gen mã hóa cho một protein đặc hiệu và bắt nó hoạt động để tạo ra một lượng lớn loại protein mà con người cần

CNSH TRONG Y HỌC

LIỆU PHÁP GEN

Liệu pháp gen (gene therapy) là một

phương pháp thực nghiệm dùng gene

để chữa trị hay phòng ngừa bệnh

Các hướng tiếp cận của liệu pháp

gene:

- Thay thế gene đột biến gây bệnh bằng

một bản sao "khỏe mạnh" của gene đó

- Bất hoạt ("knock out") một gene đột

biến gây bệnh

- Đưa vào tế bào/cơ thể một gene mới

có chức năng chống lại bệnh

Liệu pháp gene là phương pháp được

kỳ vọng nhiều để chữa các căn bệnh

nguy hiểm: di truyền, ung thư, HIV

LIỆU PHÁP GEN

-Ca đầu tiên thành công là một bé gái

3 tuổi người Italia bị bệnh scid(một

bệnh suy giảm miễn dịch cấp- không

có khả năng tiếp xúc với môi trường

bên ngoài)

- Năm 2000, hơn 350 gene therapy

protocols được áp dụng ở Mỹ

- Đại học Pennsylvania, Mỹ đã cấy

một loại gen vào tế bào T được lấy ra

từ cơ thể bệnh nhân, sau đó lại tiêm tế

bào T mới đã nhân trong PTN vào cơ

thể người bệnh Những tế bào T này

có thể sinh trưởng và tấn công các tế

bào ung thư

LIỆU PHÁP GEN CANCER

Liệu pháp gen trúng đích là phương pháp nhằm vào vị trí đã được xác định của khối ung thư (1 phân tử protein or 1 đoạn gen của tế bào ung thư), phối hợp với thuốc điều trị phát huy tác dụng, tế bào ung thư bị tiêu diệt một cách có mục đích, không ảnh hưởng các tổ chức tế bào xung quanh

Liệu pháp gen trúng đích là nhằm vào tận gốc của căn bệnh – những Gen bất thường Đây được coi là liệu pháp trị tận gốc bệnh ung thư

LIỆU PHÁP GEN HIV

HIV: làm kìm hãm virus bằng ức chế

một hay nhiều gen

Hướng chính cho liệu pháp gen

chống lại HIV:

- Đưa gen mới vào các tế bào đích

nhiễm HIV nhằm chống lại quá trình

tái bản của HIV: antisense

- Biến đổi di truyền của các tế bào

miễn dịch nhằm tăng đáp ứng miễn

dịch đặc hiệu chống lại HIV

TẾ BÀO GỐC

Tế bào gốc (Stem cells) là tế bào mầm hay tế

bào nền móng mà từ đó biệt hóa thành các loại

tế bào của cơ thể con người

Đặc tính:

-khả năng phân chia không giới hạn,

- khả năng tự tái tạo trong khoảng thời gian dài

không bị biệt hóa

-có thể phát triển thành các loại tế bào chuyên

biệt khi ở điều kiện thích hợp

TẾ BÀO GỐC-Năm 1994, Ariff Bongso (Sri Lanka) đầu tiên

trên thế giới tách thành công TBG từ phôi

- Năm 2004, ĐH Quốc gia Singapore, GS.TS

Phan Toàn Thắng người đầu tiên tách được

TBG từ màng cuống dây rốn, tạo nên sự quan

tâm đặc biệt của giới khoa học thế giới

Lợi ích TBG trong y học chữa trị bệnh :

• bệnh đái đường typ 1 ở trẻ em

PHÂN LOẠI TẾ BÀO GỐC

Nhìn chung có 2 loại TBG :

- TBG toàn năng : có khả năng tạo

ra tất cả các loại TB chuyên biệt

khác nhau, có khả băng tạo ra một

cơ thể riêng biệt

- TBG đa năng : có khả năng tạo ra

hầu hết các tế bào chuyên biệt của

cơ thể nhưng không thê tạo ra một

cơ thể Được ứng dụng trong y học

và thẩm mỹ

PHÂN LOẠI TẾ BÀO GỐC

-TBG phôi (embryonic stem cells): là các TBG được lấy từ khối tế bào bên

trong của phôi nang 4-7 ngày tuổi: chưa biệt hoá, có thể phát triển thành bất kỳ loại tế bào nào của cơ thể

-TBG thai (foetal stem cells): là các TBG được phân lập từ tổ chức thai sau nạo phá thai: có thể phát triển thành nhiều loại tế bào khác nhau của các mô và cơ quan

-TBG nhũ nhi (infant stem cells): là các tế bào phân lập từ cơ thể trẻ sơ sinh, dây rốn, và từ nhau thai

-TBG trưởng thành (adult stem cells): là các tế bào chưa biệt hoá, số lượng ít trong các mô của người trưởng thành (tủy xương, máu ngoại vi, mô não, mô

da, mô cơ )

-TBG giống TBG phôi (embryonic like stem cell): tế bào được tạo ra bằng cách cảm ứng các tế bào đã biệt hoá của cơ thể trở lại trạng thái giống như TBG

NGUỒN TẾ BÀO GỐC

TẾ BÀO GỐC DÂY RỐN

Ưu điểm:

* Dễ thu hoạch, xử lý tế bào gốc.

* Thu hoạch không ảnh hưởng sức khoẻ của mẹ và con.

* Thu hoạch và cất giữ không vi phạm đạo đức.

* Chủ động kiểm soát các bệnh truyền nhiễm: HIV, viêm gan B, viêm gan C…

* là tế bào còn rất trẻ nên khả năng phân chia tốt và số lượng tế bào thu được in vitro rất lớn.

* không còn khả năng tạo ra u quái như tế bào gốc phôi.

* Có thể thu được nhiều loại tế bào gốc: tế bào gốc tạo máu, tế bào gốc trung mô và tế bào gốc biểu mô.

* Có thể lưu trữ điều trị cho người đấy, người thân trong gia đình hoặc cho người khác.

* Xác định trước được các đặc điểm của mẫu tế bào gốc, xem sự phù hợp với người bệnh để dùng điều trị không mất thời gian xét nghiệm người cho.

* có tính sinh miễn dịch thấp, cơ thể dễ khác chấp nhận khi ghép tế bào vào người khác.

TẾ BÀO GỐC DÂY RỐN

Xu hướng sử dụng ghép tế bào gốc máu dây rốn thay cho ghép tế bào gốc tuỷ xương hoặc tế bào gốc máu ngoại vi đang được áp dụng ngày càng nhiều

TẾ BÀO GỐC DÂY RỐN

Ứng dụng điều trị :

- bắt đầu 1980-1990,

-chủ yếu ứng dụng điều trị:

- bệnh lý thiếu máu và bệnh lý ác tính cơ

quan tạo máu (bệnh lơ-xê-mi và u lympho);

- các rối loạn máu bẩm sinh (thiếu máu bất

sản, beta-thalassemia, hội chứng

Blackfan-Diamon, thiếu máu hồng cầu liềm…);

-các bệnh lý ở cơ quan khác (nhồi máu cơ

tim, Parkinson…)

TẾ BÀO GỐC PHÔI

TẾ BÀO GỐC KHÁC

•Biệt hoá tế bào gốc: biến đổi các TBG thành tế bào có cấu trúc và chức

năng chuyên biệt: tế bào xương, tế bào da, cơ, gan, thần kinh

•Ứng dụng tế bào gốc:

-nghiên cứu các cơ chế sinh lý và bệnh lý của cơ thể,

-nghiên cứu phát triển thuốc

-các biện pháp điều trị mới

Vacxin là chế phẩm có tính kháng nguyên dùng để tạo miễn dịch đặc hiệu chủ động, nhằm tăng sức đề kháng của cơ thể đối với một số tac nhân gây bệnh cụ thể

-sử dụng vacxin là tạo miễn dịch chủ động nhân tạo

-Phân loại:

+Vaccine động lực (nhược độc) hay vacxin sống: Là vacxin chế từ tác nhân gây bệnh đã làm giảm tinh độc bằng các kĩ thuật vật lý, hóa học, hoặc bằng các phương pháp khác không gây bệnh nhưng còn khả năng sinh sản

+Vacxin bất hoạt: Là loại vacxin mà tác nhââ gay bệnh đã bị làm chết bằng phương pháp hóa học hay nhiệt độ

+Vacxin dưới đơn vị: là loại vacxin không dùng toàn bộ tế bào vi khuẩn hay toàn bộ virus mà chỉ dùng một thành phần có tính kháng nguyên của

chúng

Sản xuất vacxin truyền thống

Tạo sinh khối

Cac loại vắc-xin truyền thống đang dần mất đi tinh năng phong

bệnh, đặc biệt con gay ra những phản ứng phụ chết người trong thời

gian gần đay Tinh ưu việt của cac loại vacxin ngay cang được

khẳng định: rất tinh khiết, it phản ứng phụ, hiệu lực tạo miễn dịch

cao, sản xuất nhanh va gia thanh thấp

Sản xuất vacxin tai tổ hợp gen:

Vacxin tai tổ hợp phan tử: vacxin tai tổ hợp phan tử được tạo ra bằng

cach ghep gen hay nạp gen khang nguyen của đối tượng gay bệnh vao

virus hoặc vi khuẩn Virus hay vi khuẩn nay sinh sản nhanh tạo ra nhiều phan

tử khang nguyen Cac khang nguyen nay được tach chiết, tinh sạch để

lam vacxin tai tổ hợp chống lại cac bệnh sốt xuất huyết, vacxin chống viem gan B (HBV), vacxin chống bệnh sốt ret, vacxin chống HIV…

Vacxin tai tổ hợp gen virus sống :

 Vacxin tai tổ hợp gen virus sống la cac virus động vật đa

biến nạp cac gen biểu hiện protein thich hợp mang tinh

miễn dịch từ cac cơ thể bệnh ly khac nhau Vacxin nay co

nhiều ưu điểm la : cung một luc co thể đap ứng miễn dịch

khac nhau trong cung một cơ thể, đồng thời no co thể ngăn

cản sự khang thuốc của vi khuẩn va ky sinh trung gay

bệnh Cấu truc thong thường của một virus tai tổ hợp bao

gồm:

 Một la gen ngoại lai ma hoa protein khang nguyen của tac

1997, Cty Shatha (Ấn Độ) ra vacxin tái tổ

hợp phòng chống bệnh viêm gan B

VACXIN

Ý nghĩa vacxin tái tổ hợp:

+Nang cao năng suất sản xuất vacxin

+Tạo ra sản phẩm vacxin với nhiều ưu điểm:

-Vacxin tai tổ hợp gen rất an toan vi trong vacxin khong co sự tồn tại của mầm bệnh

-Khong cần bảo quản lạnh nen giảm được chi phi => phu hợp với điều kiện

sử dụng ở những nước đang phat triển

CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CHẾ BIẾN THƯC PHẨM

CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ ỨNG DỤNG

Trước đây, trong công nghiệp thực phẩm: CNSH chủ yếu hoàn thiện các quy trình công nghệ lên men truyền thống

Hiện nay, CNSH chủ yếu tạo ra các chủng mới có năng suất sinh học cao, áp dụng vào công nghệ lên men hiện đại, sản xuất và chế biến các sản phẩm sau:

- Công nghệ sản xuất sữa

- Công nghệ sinh học trong chế biến tinh bột

- Sản xuất nước uống lên men, như: bia, rượu nho, rượu chưng cất

- Sản phẩm chứa protein, như: protein vi khuẩn đơn bào, protein từ tảo lam

2 hướng ứng dụng chính:

+ Công nghệ lên men

+ Tạo ra các chủng VSV mới

CNSH TRONG CHẾ BIẾN TP

+ Công nghệ lên men là một lĩnh vực quan trọng trong chế biến thực phẩm tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng lên men tốt, đem lại hiệu quả cao

Hai hướng nghiên cứu:

- Phân tích di truyền các loại VSV sử dụng trong quá trình lên men, xác định gen

mã hóa cho các tính trạng mong muốn, tạo ra năng suất và chất lượng sản phẩm lên men

-Tạo ra các vi sinh vật chuyển gen phục vụ cho các qui trình lên men

CNSH TRONG CHẾ BIẾN TP

CNSH TRONG CHẾ BIẾN TP

Sự lên men được phân loại theo các nhóm chính sau:

-Sản xuất các tế bào VSV (sinh khối)

-Sản xuất các chất trao đổi của vi sinh vật (chất hữu cơ, kháng sinh)

- Sản xuất các enzyme vi sinh vật

- Sản xuất các sản phẩm tái tổ hợp

20 May 202

4

CNSH TRONG CHẾ BIẾN TP-Sản xuất các tế bào VSV (sinh khối): sinh khối giàu protein

dùng làm thực phẩm; sinh khối nấm men là những tế bào

sống để dùng trong công nghiệp; sinh khối cố định đạm làm

phân bón vi sinh; sinh khối vi sinh vật có hệ enzyme phân giải

các chất hữu cơ (xử lý môi trường)

Sản xuất nước uống lên men: quá trình tạo ethanol bằng lên

men của các chủng nấm men thuộc giống Saccharomyces

Bia SX dựa vào sự lên men đường mầm đại mạch (ngô, gạo,

kê ) bởi chủng nấm men Sac cerevisiae và Sac

calsbergensis

SX rượu: Lên men ethanol: C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

+ 27 kcal

Chủng Saccharomyces cerevisiae: tốc độ phát triển mạnh và

hoạt lực lên men cao, lên men được nhiều loại đường khác

nhau và có tốc độ lên men nhanh, có khả năng chịu được độ

Sản xuất sữa: sản phẩm chủ yếu là phomát, sữa chua,

bơ, kem sữa

- quá trình lên men của một số nhóm vi khuẩn:

Lactobacillius, Streptococcus, Leuconostos

- sử dụng những nhóm vi khuẩn tự nhiên có mặt trong sữa để lên men: quá trình lên men khó kiểm soát và hiệu suất không cao

-Sử dụng các giống, chủng vi khuẩn với các tính chất xác định: điều khiển được quá trình lên men một cách

có định hướng

-sản xuất sữa chua bằng lên men lactic, vi khuẩn

Streptococcus thermophilus, Lactobacterium

bulgaricum, Lactobacterium acidophilum, Lactobacillus delbrueckibulgaricus

-Sản xuất phomát: với sự tham gia của một số nhóm vi sinh vật

Chế biến tinh bột: lên men bằng Sac Cerevisiae; thủy

phân bằng công nghệ sử dụng acid (1950); thủy phân

acid kết hợp với xử lý enzyme (1960) và enzyme Nay, Bacillus licheniformis và Bac amyloliquefaciens, có khả

năng tổng hợp -amylase chịu nhiệt hoạt động được ở nhiệt độ tới 100oC

CNSH TRONG CHẾ BIẾN TP

- Sản xuất enzyme:enzyme VSV cho công nghiệp thực phẩm và sản xuất bia

Sản xuất bằng lên men VSV là phương pháp kinh tế và thích hợp nhất Nhờ

công nghệ DNA tái tổ hợp có thể chuyển gen vào các tế bào VSV (E coli, Sac Cerevisiae) để sản xuất các enzyme của động-thực vật

Các chế phẩm enzyme được sản xuất từ VSV đã được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, chủ yếu là các enzyme thủy phân: amylase, protease, pectinase, cellulase…

Công nghệ sản xuất enzyme dùng 2 pp:

nuôi cấy bề mặt và nuôi cấy chìm

- Sản xuất kháng sinh: Penicillin, streptomycin,

- Sản xuất acid hữu cơ: Acetic acid, citric acid