Các nhà khoa học mong muốn thay thế E.Coli trong phòng thí nghiệm bằng vi khuẩn sinh trưởng nhanh nhất thế giới

Một tháng sau khi đồng tổ chức dự án "Viết lại hệ gene người" gây nhiều tranh cãi, nhà di truyền học George Church tại Đại học Harvard lại một lần nữa làm chấn động giới khoa học vi sinh. Trong một bài báo đã công bố online trên bioRxiv, ông và các đồng nghiệp đã đề nghị thay thếEscherichia coli- vi sinh vật chủ lực thường được sử dụng trong các nghiên cứu hiện nay bằngloại vi khuẩn sinh trưởng nhanh nhất thế giới- Vibrio natriegens.

Kể từ khi được phát hiện cách đây 131 năm, E. coli đã trở thành vi khuẩn đóng vai trò quan trọng cho các khám phá cơ bản trong vi sinh, phân tích chức năng gen và nhiều lĩnh vực khác. E. coli được ưa chuộng do đặc tính dễ nuôi cấy (thể hiện ở bốn chủng thường được sử dụng làm sinh vật mô hình có khả năng thích nghi rất tốt với điều kiện phát triển trong phòng thí nghiệm qua hàng chục năm); và tính an toàn vì mất đi khả năng lây nhiễm vào ruột người. Chúng cũng có khả năng tăng sinh nhanh chóng, 20 phút/ 1 chu kỳ nhân đôi trong môi trường phát triển lý tưởng. Hơn nữa, E. Coli còn được biết đến là vi khuẩn đáng tin cậy nhất qua nhiều tài liệu lịch sử lâu đời, và đây cũng chính là lý do chủ yếu thúc đẩy sự phổ biến của loại vi khuẩn này.

Ảnh chụp vi khuẩn E.Coli bằng kính hiển vi điện tử quét. (Nguồn: http://www.sciencemag.org)

"Chúng ta sử dụng E. coli chỉ vì chúng ta biết rõ nhất về chúng", Henry Lee, nhà di truyền học đại học Harvard, đồng nghiệp với Church trong đề xuất Vibrio nói. Đến từ lĩnh vực kỹ thuật điện, Lee cảm thấy rất khó chịu khi phải tốn nhiều thời gian vào các nghiên cứu di truyền chỉ vì đơn giản đợi một thứ gì đó sinh trưởng. Điều này đã thúc đẩy ông tìm kiếm một sự thay thế tốt hơn, và ông đã tìm thấy V. natriegens, một loại vi khuẩn chỉ mất 10 phút/ chu kỳ nhân đôi trong điều kiện lý tưởng, nhanh gấp 2 lần thời gian nhân đôi của E. Coli.

V. natriegens thuộc cùng chi với vi khuẩn gây bệnh tả, Vibrio cholerae. Tuy nhiên, không có bằng chứng cho thấy V. natriegens gây hại cho người, Lee nói. Trong thời gian thử nghiệm, nó không bị nhạy cảm với các thực khuẩn thể (virus ăn vi khuẩn), do đó không sản sinh ra chất độc gây bệnh tả giống như các vi khuẩn Vibrio khác. Để khuyến khích áp dụng và thử nghiệm V. natriegens tại các phòng thí nghiệm khác, Lee và nhóm nghiên cứu của ông đã tiến hành giải trình tự toàn bộ hệ gen vi khuẩn này. Họ cũng đã phát triển một phiên bản hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR hoạt động trên vi khuẩn.

Tuy nhiên, giới khoa học vi sinh có vẻ khá thận trọng với đề xuất của Lee và Church. Nhà sinh học Harris Wang tại đại học Columbia, người sử dụng E. coli để nghiên cứu sinh tổng hợp và hệ gen cho rằng cần có thêm các nghiên cứu sâu hơn để khám phá cách làm ổn định hệ gen của sinh vật này qua các giai đoạn thí nghiệm và cách mà điều kiện sinh trưởng ưa mặn của V. natriegens có thể ảnh hưởng đến quá trình tách chiết DNA từ vi khuẩn, một bước thông thường trong nhiều nghiên cứu. "Tuy nhiên, tôi cho rằng đây là một lĩnh vực khá hấp dẫn và chắc chắn nó sẽ trở thành một cơ sở hữu ích nếu các vấn đề cân nhắc được giải quyết trong tương lai", Wang nói.

Bên cạnh đó, East Lansing , nhà sinh vật học Richard Lenski tại Đại học Michigan, người đã xây dựng đồ thị quá trình tiến hóa của một loạt các vi khuẩn E. coli trong hơn 28 năm, cũng nhận thấy tiềm năng ứng dụng của V. natriegens, mặc dù ông không chắc chắn có bao nhiêu nhà nghiên cứu sẽ thực sự thu được lợi ích từ khả năng tăng sinh mạnh mẽ của nó. "Tôi không biết liệu có phải hầu hết các nghiên cứu và ứng dụng đều thực sự bị hạn chế bởi sự tăng trưởng hay không ", Lenski nói. "Nhưng thời gian sẽ cho chúng ta câu trả lời, và chắc chắn sẽ rất thú vị khi nghiên cứu sâu hơn về vi khuẩn này”.