Kỹ thuật giải trình tự đã đưa sinh học vi sinh vật tiến những bước xa trong thời gian qua. Việc phát hiện kỹ thuật giải trình tự thế hệ mới đã loại bỏ vấn đề giá thành và tiện lợi đến mức chúng ta có các thiết bị cầm tay. Thiết bị đọc trình tự di động đầu tiên trên thế giới là hệ thống MinION, một thiết bị cầm tay chứa 2000 kênh protein gọi là nanopore. Thiết bị này đang bắt đầu được sử dụng rộng rãi tại các phòng thí nghiệm Âu, Mỹ; tại Việt Nam nơi đầu tiên được áp dụng là Đơn vị nghiên cứu lâm sàng Đại học Oxford tại TP. Hồ Chí Minh.
Chuỗi đơn acid nucleic đi qua nanopore, với mỗi nucleotide đi qua kênh sẽ được xác định dựa trên sự thay đổi điện thế tức thời. Thiết bị này có kích thước và hình dạng tương tự USB, kết nối với máy tính cá nhân, các điều khiển, tinh chỉnh thông số thực hiện qua phần mềm, vì vậy chúng được ví với sức mạnh của một con MinION. Mặc dù nhỏ gọn nhưng thiết bị này cực kỳ hữu hiệu trong việc đọc trình tự trực tiếp, cho kết quả ngay lúc thu nhận mẫu.
Khả năng áp dụng thực tiễn của MinION đã được chứng minh rõ ràng trong suốt trận dịch sốt xuất huyết Ebola năm 2014-2015 tại Tây Phi. Các nhà khoa học đã đến Guinea với hành trang gồm 3 "con MinION", đó là bước đột phá cho sự tiện dụng khi mà các máy giải trình tự trước đây hết sức cồng kềnh. Tại Guinea, họ đã thu thập các chủng Ebola trong vụ dịch, đánh giá sự lan truyền của nó bằng việc phân tích các trình tự nucleotid đơn trong bộ gen các chủng khác nhau. Trong vòng 48 giờ sau khi thu thập mẫu, bộ gen virus Ebola từ 14 bệnh nhân đã được xác định nhờ MinION.
Bởi vì bộ gen của Ebola đột biến trung bình sau mỗi hai tuần, nhờ thời gian đọc trình tự giảm đáng kể mà các nhà dịch tễ có thể theo dõi sự lan truyền của các chủng virus ở những vùng địa lý khác nhau. Phân tích theo thời gian thực cho thấy hai chủng virus chính trong việc gây ra sự lan truyền xuyên biên giới của Ebola giữa Sierra Leone và Guinea, gây ra dịch nghiêm trọng trên diện rộng. Các phương pháp truyền thống tuyệt nhiên không thể đáp ứng mục tiêu theo dõi này vì chúng đòi hỏi thời gian xử lý trong một đến vài tuần, kết quả chỉ có sau khi chuyển mẫu về phòng thí nghiệm.
Trong khi các nhà sinh học thực nghiệm hình dung ra vô số các ứng dụng của MinION, các nhà phát triển nền tảng này vẫn tiếp tục nỗ lực để cải tiến tạo ra hệ thống điều khiển trên điện thoại thông minh thay vì phải sử dụng máy tính. Trong tương lai gần, NASA dự định thử nghiệm MinION ở các trạm vũ trụ quốc tế. Và, bởi vì kích thước nhỏ, giá thành thấp, dễ sử dụng, điểm đáp tiếp theo của MinION có thể sẽ là trường học.
Nguồn:
Quick, J., et al. 2016. Real-time, portable genome sequencing for Ebola surveillance. Nature 530: 228–232. Photo credits: ©EMLab/Tommy Trenchard 2016.
Minion, nanoporetech.com/products/minion, truy cập ngày 14 tháng 8 năm 2018.
Theo Brock Biology of Microorganisms (2017)
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét