Bổ sung hai chữ cái vào mã di truyền của con người

Nhóm chuyên gia thuộc Viện nghiên cứu Scripps ở bang California đã thay đổi cấu trúc một vi khuẩn khiến nó hợp nhất và tái tạo hai thành phần ADN không có trong tự nhiên.

Thử nghiệm này cho thấy những chữ cái trong ADN, đã tồn tại hàng trăm triệu năm, có thể được mở rộng thông qua sự can thiệp của con người.

Theo nhà khoa học Floyd Romesberg, sự sống trên Trái Đất ở mọi tính đa dạng được mã hóa bởi hai cặp mã di truyền base (gốc) đặc thù là A-T và C-G. Thử nghiệm của nhóm nghiên cứu là thêm vào cặp thứ 3 do con người tạo ra vào sơ đồ chuỗi xoắn ốc, với mục tiêu tạo ra các protein chưa từng tồn tại.

Cặp ADN gốc mới cần phải ăn khớp dọc theo các mã di truyền gốc tự nhiên trong mã ADN và không phá vỡ sự tái tạo hay sao chép, bước đầu tiên trong quá trình tạo ra một protein.

Xuyên suốt quá trình này, ADN "dây kéo" được mở ra, các phân đoạn của nó được sao chép để cung cấp một khuôn mẫu, sau đó được đóng lại. Để đảm bảo các cặp gốc được chèn vào không bị cơ chế sửa chữa ADN của tế bào tấn công và loại bỏ, nhóm chuyên gia đã tạo ra một sợi ADN mạch vòng (plasmid), bao gồm sự kết hợp tự nhiên A-T và C-G, cũng như một cặp mã di truyền gốc không tự nhiên - d5SICs và dNaM. Plasmid sau đó được lồng vào một vi khuẩn phổ biến - Escherichia coli.

Tuy nhiên, khi một cặp ADN gốc không tồn tại trong tự nhiên, các khối tạo dựng phân tử giúp tái tạo chúng trong tế bào cũng không tồn tại. Nhóm nghiên cứu giải quyết thách thức này bằng cách thêm vào những khối tạo dựng, trong đó vi khuẩn E.coli bị ức chế.

Ngoài ra, các chuyên gia cũng biến đổi gen của E.coli để nó tiết ra một protein tảo, để đẩy những vật chướng ngại xung quanh màng tế bào. Kết quả cho thấy plasmid mới được tái tạo một cách trôi chảy với rất ít sai sót - một điều cần thiết để duy trì ADN khỏe mạnh, và các cặp base không tự nhiên không bị loại bỏ khỏi mã di truyền. Bước tiếp theo sẽ là đặt những chữ cái mới vào RNA (ribonucleic acid), một dẫn xuất mảnh của ADN giúp bẻ thành protein.

Các nhà sinh học Ross Thyer và Jared Ellefson thuộc Đại học Texas ở Austin cảnh báo về những lo ngại xung quanh sự can thiệp vào ADN cũng như khả năng tạo ra những sinh vật nhân tạo. Những nỗ lực để mở rộng bảng chữ cái gen đã đặt ra vấn đề về sự phổ quát của ADN và có thể kéo theo những phê bình về những nghiên cứu liên quan.