Cá hồi cho bữa tối với bạn bè thực sự được đánh bắt tự nhiên hay là cá hồi nuôi? Các phòng thí nghiệm phân tích thực phẩm chỉ có thể trả lời những câu hỏi như vậy ở một mức độ hạn chế. Việc trả lời những câu hỏi này thường yêu cầu các xét nghiệm tốn thời gian kết hợp nhiều xét nghiệm khác nhau. Một nhóm do Frank Lyko của DKFZ đứng đầu, cùng với các đồng nghiệp từ công ty hóa chất Evonik, hiện đang trình bày một giải pháp có thể đơn giản hơn. Cách tiếp cận mới là phân tích dấu vết đặc trưng của các dấu hiệu hóa học trên bộ gien của động vật.

Lyko nói: “Câu hỏi về nguồn gốc của thực phẩm đang ngày càng trở nên quan trọng đối với người tiêu dùng – đặc biệt là khi nói đến các sản phẩm từ động vật và do đó cũng liên quan đến sức khỏe của động vật. Chúng tôi hiện đã thiết lập một phương pháp phát hiện nhạy cảm đáng kinh ngạc, lập bản đồ nhiều yếu tố môi trường có liên quan đến sức khỏe của động vật.”

Vật liệu di truyền ADN được bao phủ bởi hàng triệu dấu hiệu hóa học. Đây gọi là nhóm methyl thực hiện các chức năng sinh học quan trọng. Nhóm này quyết định gien nào được dịch thành protein.

Trái ngược với trình tự ổn định suốt đời của các khối xây dựng ADN, các nhãn methyl có thể được gắn lại hoặc gỡ bỏ một lần nữa. Điều này xảy ra trong sự thích ứng với các yêu cầu sinh học. Ví dụ, ở người, mô hình methyl, được gọi là “methylome”, thay đổi trong quá trình bệnh tật hoặc tuổi tác. Toàn bộ các yếu tố kiểm soát có thể đảo ngược này trên bộ gien được gọi là biểu sinh.

Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến methylome không phải lúc nào cũng dễ chứng minh. Phòng thí nghiệm của Frank Lyko tại DKFZ đã tìm thấy một sinh vật mẫu lý tưởng trong tôm càng cẩm thạch để thu thập kiến thức toàn diện về câu hỏi này. Nhà sinh vật học Lyko giải thích: “Tất cả tôm càng cẩm thạch đều có bộ gien giống hệt nhau, có nghĩa là chúng là một bản sao duy nhất. Do đó, nghiên cứu về những thay đổi do môi trường gây ra trong mô hình methyl hóa không bị làm sai lệch bởi các yếu tố di truyền sai lệch.”

Để phân tích methylome, các nhà nghiên cứu sử dụng một kỹ thuật giải trình tự ADN đặc biệt cho phép họ xác định từng khối xây dựng ADN bị methyl hóa. Do đó, Lyko và các đồng nghiệp đã có thể xác định rõ ràng các quần thể tôm càng cẩm thạch từ các khu vực khác nhau trên thế giới. Họ có thể phân biệt tôm từ vùng nước sạch hoặc phú dưỡng hoặc từ nuôi trong phòng thí nghiệm. Các nhà nghiên cứu cũng đã thành công trong việc theo dõi tiến trình thời gian thích ứng của mô hình methyl hóa khi chuyển đổi giữa hai loại hình nuôi.

Được khuyến khích bởi những kết quả rõ ràng này, nhóm đã mở rộng thành công các phân tích methylome cho các động vật là một phần trong chế độ ăn uống của con người. Họ đã tiến hành dự án này với sự hợp tác của các đồng nghiệp tại Evonik.

Các nhà nghiên cứu đã có thể phân biệt tôm từ các cơ sở nuôi khác nhau. Methylome của cá hồi từ các dòng sông chảy chậm khác với methylome của đồng loại sống ở các dòng suối trên núi. Ở gà, trang trại và nguồn cung cấp thức ăn của nó ảnh hưởng đến mô hình methyl hóa. Frank Lyko cho biết: “Các điều kiện môi trường và cuộc sống để lại dấu vết cụ thể trong methylome của tất cả các sinh vật được nghiên cứu. Điều này diễn ra khác ở gà thả rông so với ở trang trại công nghiệp.”

Nhà nghiên cứu Sina Tönges của DKFZ, một trong những tác giả của nghiên cứu cho biết: “Dấu vân tay methyl có thể mở rộng khả năng phân tích thực phẩm như một dấu ấn sinh học quan trọng. Tuy nhiên, việc giải trình tự khi chúng tôi áp dụng nó trong nghiên cứu này là một quy trình tốn nhiều công sức và không thể thực hiện thường xuyên trong phân tích thực phẩm. Do đó, chúng tôi đang hợp tác với Evonik để phát triển một hệ thống xét nghiệm dấu vân tay methylome cũng có thể được đưa vào các phòng thí nghiệm trên quy mô lớn.”