Định danh nhanh loài nguy cấp bằng công nghệ CRISPR

Công nghệ chỉnh sửa gene CRISPR đã được sử dụng trong nhiều mục đích khác nhau trong lĩnh vực nông nghiệp và y tế công cộng, gần đây nhất công nghệ này cũng đã được ứng dụng trong chẩn đoán virus SARS-CoV-2 trong đại dịch Covid-19.

Ngày 12/05/2020, tạp chí Molecular Ecology Resources đã công bố một nghiên cứu mới sử dụng công nghệ CRISPR trong ứng dụng bảo tồn hệ sinh thái. Nghiên cứu này sử dụng xét nghiệm có tên là SHERLOCK (Specific High-sensitivity Enzymatic Reporter Unlocking) dựa trên nền tảng CRISPR giúp phân biệt nhanh những loài có nguy cơ tuyệt chủng với những loài khác có ngoại hình tương tự mà không cần phải tách chiết DNA.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học tập trung vào 3 loài cá đang được quan tâm ở cửa sông San Francisco là Delta Smelt, Longfin Smelt và Wakasagi. Cả 3 loài này đều thuộc họ cá smelt (Osmeridae) và nổi tiếng là rất khó phân biệt bằng mắt thường (Hình 1), nhất là khi chúng còn nhỏ.

– Delta Smelt (Hypomesus transpacificus) là loài cá đang bị đe dọa ở Mỹ và là loài có nguy cơ tuyệt chủng ở bang Califonia.
– Longfin Smelt (Spirinchus thaleichthys) là loài cá đang bị đe dọa ở bang Califonia.
– Wakasagi (Hypomesus nipponensis) là loài ngoại lai có nguồn gốc từ Nhật Bản.

Thông thường để xác định chính xác loài thì các nhà khoa học phải lấy mẫu phết dịch nhầy hoặc bấm một mẩu mô vây, sau đó phải gửi mẫu về phòng thí nghiệm và chờ kết quả định danh di truyền. Thời gian thực hiện xét nghiệm để trả kết quả thường mất khoảng 4 giờ, chưa kể thời gian vận chuyển mẫu.

Với xét nghiệm SHERLOCK (Hình 2), các nhà khoa học có thể định danh loài trong vòng 20 phút ngay tại điểm thu mẫu với độ đặc hiệu cao (độ đặc hiệu 100% trong 40 mẫu thử nghiệm) mà không cần các thiết bị phòng thí nghiệm chuyên dụng. Thay vào đó, họ sử dụng một thiết bị đọc huỳnh quang cầm tay cùng một chiếc que có hình dạng tương tự như que thử thai. Như vậy, bất kỳ ai dù làm việc ở đâu cũng có thể sử dụng công cụ này để định danh nhanh chóng loài sinh vật mục tiêu.

Mặc dù nghiên cứu này chỉ mới thực hiện trên 3 loài cá smelt, các nhà khoa học hy vọng sẽ sử dụng phương pháp này lên cả những loài khác, dĩ nhiên vẫn cần phải có nhiều nghiên cứu khác để tái xác nhận (confirm). Nếu được công nhận, các bộ xét nghiệm tại chỗ này có thể được đưa vào sử dụng để xét nghiệm tại hiện trường vụ án buôn bán động vật hoang dã tại các vùng cửa khẩu và để bảo vệ sức khỏe con người như phát hiện nhanh mầm bệnh.

Sơn Phạm – Lược dịch, tổng hợp

Tài liệu tham khảo

1) Baerwald, M. R., Goodbla, A. M., Nagarajan, R. P., Gootenberg, J. S., Abudayyeh, O. O., Zhang, F., & Schreier, A. D. (2020). Rapid and accurate species identification for ecological studies and monitoring using CRISPR‐based SHERLOCK. Molecular Ecology Resources.

2) Kellner, M. J., Koob, J. G., Gootenberg, J. S., Abudayyeh, O. O., & Zhang, F. (2019). SHERLOCK: nucleic acid detection with CRISPR nucleases. Nature protocols, 14(10), 2986-3012.