Chỉ phẫu thuật từ sữa dê: "Đứa con" của biến đổi gen và phỏng sinh học

Tơ nhện có nhiều đặc tính quý

Sợi tơ nhện trông rất mỏng manh nhưng lại kết hợp nhiều đặc điểm quý báu: bền chắc, mềm mại, mảnh và nhẹ. Con ruồi khá lớn so với con nhện, lại bay với vận tốc cao nhưng lỡ lao vào lưới nhện là dính ngay không thể thoát thân.

Theo GS.TSKH Nguyễn Xuân Chánh, nguyên Giám đốc Viện Vật lý công nghiệp Việt Nam, thì sợi tơ nhện có những đặc điểm quý : bền hơn thép năm lần, mảnh hơn sợi tóc chục lần và đàn hồi hơn bất cứ sợi tổng hợp nào có được. Các nhà phỏng sinh học ví con nhện là "nhà máy" sinh học rất hiện đại sử dụng công nghệ tinh vi để chế tạo ra tơ sợi có cấu trúc nano rất đặc biệt.

Với những đặc điểm vật lý quý báu nêu trên, sợi tơ nhện mỏng manh này đã lôi kéo một "dàn" các khoa học gia đổ xô nghiên cứu: Trung tâm Natick của quân đội Mỹ ở Masachusetts; GS Helen Hansma và cộng sự, Khoa Vật lý ĐH California; Công ty Nexia Biotechnologies Canada... Và họ phát hiện ra rằng, dich protein tơ nhện sau khi phun ra sẽ nhanh chóng khô tạo thành một cấu trúc tinh thể các axít amin trong một nền vô định hình vô cùng bền chắc.

Biến đổi gen cho dê cái để nó sản xuất sữa "tơ nhện"

Tuy có nhiều loại nhện có thể trực tiếp cho tơ cực kỳ bền chắc như nhện vàng nephila clavipe, nhưng số lượng tơ nhện không thể nào đáp ứng đủ nhu cầu công nghiệp. Hơn nữa, việc nuôi nhiều con nhện là bất khả thi vì nhện tuy nhỏ nhưng cần không gian rất lớn để sinh sống, vả lại nhện là loài ăn thịt (predator) luôn luôn cắn xé, "xơi tái" lẫn nhau.

Sau nhiều phân tích sinh hóa học kỹ lưỡng, người ta thấy các chất cơ bản cấu tạo nên tơ nhện lại có nhiều trong sữa của loài dê. Do đó, Jeffrey Turner, Giám đốc công ty Nexia Biotechnologies đã chỉ đạo biến đổi gen cho dê bằng cách lấy một số gen tạo tơ của nhện gắn vào bộ gen sản xuất sữa của các tế bào tuyến vú dê, kết quả là các con dê cái biến đổi gen này sản sinh ra sữa như "của tơ nhện". Sữa này được phun ly tâm và làm khô nhanh sẽ cho ra những sợi chỉ cũng dai chắc như tơ nhện. Vì sợi chỉ bền chắc như thép nên được đặt tên là thép sinh học (biosteel). Sợi tơ nhện biến đổi gen ra đời và đã được ứng dụng vào cuộc sống.

Chỉ phẫu thuật biến đổi gen và những ứng dụng

Vì loại sợi tơ biến đổi gen này rất mềm, bền chặt nhưng lại dễ đồng hóa (tự tiêu) trong cơ thể nên chúng đã được dùng trong y học để:

(1) thay thế các dây chằng bị đứt, đặc biệt là những dây chằng phải chịu sức căng kéo lớn như các dây chằng chéo ở khớp gối, dây gân gót Achille. Trước đây, vận động viên thể thao bị đứt cái dây chằng này gần như phải giải nghệ.

(2) làm chỉ khâu phẫu thuật tự tiêu, đặc biệt trong những ca phẫu thuật cho những cơ quan, bộ phận nhỏ, cần nhiều cử động tinh tế như ở mí mắt, tim mạch, hệ thần kinh...

Ngoài ra sợi tơ nhện biến đổi gen còn được dùng để sản xuất những sản phẩm phục vụ cuộc sống như : (1) sợi cước câu cá, rất mảnh (cá không phát hiện) nhưng rất chắc…(2) áo giáp chống đạn, (3) lưới, vải bảo hộ lao động…

Đôi điều bàn luận

Nhện kia giăng lưới bắt ruồi,

Thấy tằm dệt kén, vừa cười vừa chê.

Chị sao chậm gớm chậm ghê,

Loay quay như thế, biết bề nào xong!

Đây là bài thơ ngụ ngôn, chúng ta dạy con cháu rằng đã kém cỏi tầm thường như con nhện chỉ tạo ra sợi tơ xấu xí, thì đừng nên giở giọng coi thường con tằm dệt những sợi lụa cao sang. Nhưng các nhà khoa học, đặc biệt sau công nghệ biến đổi gen lại cho ta cái nhìn ngược lại: Tơ nhện quá tuyệt vời còn lâu tơ tằm mới sánh kịp.

Thật ra, trước khi biến đổi gen cho dê, các nhà khoa học cũng có thử biến đổi gen cho tằm để chúng sản xuất tơ nhện, nhưng kết quả không như ý bằng.

TS BS Trần Bá Thoại

Uỷ viên BCH Hội NỘI TIẾT VIỆT NAM