[Tạp chí Chăn nuôi Việt Nam] – Ngày 4 tháng 10 năm 2023, Công ty BCE Việt Nam, Công ty Oxford Nanopore Technologies (Singapore), Đại học Queensland (Australia), nhóm Giống và Công nghệ Chăn nuôi, Khoa Chăn nuôi, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã phối hợp tổ chức  thành công Hội thảo chuyên đề “Ứng dụng công nghệ cao cho mục tiêu phát triển nông nghiệp bền vững – Tối ưu thời gian, và chi phí cho dữ liệu lớn trên nhiều đối tượng bằng giải trình tự gen thế hệ mới”.

Đông đảo các đại biểu tham dự hội thảo

Tham dự hội thảo có hơn 100 đại biểu đến từ Học viện Nông nghiệp Việt Nam, các trường đại học có ngành chăn nuôi, thú y và công nghệ sinh học và các doanh nghiệp có hoạt động trong lĩnh vực liên quan. Đặc biệt có sự hiện diện của các diễn giả gồm: ông Nguyễn Hoàng Minh (Công ty BCE Việt Nam), ông Michael Cheng (Công ty Oxford Nanopore Technologies), TS. Harry Lamb (Đại học Queensland), TS. Chian Teng Ong (Đại học Queensland), TS. Hannah Siddle (Đại học Queensland); TS. Nguyễn Tố Loan (Đại học Queensland) và TS. Nguyễn Việt Tuấn (Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Bang Victoria Úc).

Hội thảo đã tập trung giới thiệu những ứng dụng của công nghệ giải trình tự gen đoạn dài Oxford Nanopore, cũng như những ứng dụng cụ thể của công nghệ này trong lĩnh vực chăn nuôi, thú y.

PGS.TS Đỗ Đức Lực, Trưởng bộ môn Di truyền – Giống, thành viên nhóm nghiên cứu mạnh Giống và Công nghệ chăn nuôi, Khoa Chăn nuôi, Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Theo PGS.TS Đỗ Đức Lực, Trưởng bộ môn Di truyền – Giống, thành viên nhóm nghiên cứu mạnh Giống và Công nghệ chăn nuôi, Khoa Chăn nuôi, Học viện Nông nghiệp Việt Nam, hiện nay, công nghệ sinh học nói chung và công nghệ giải trình tự gen nói riêng được ứng dụng rộng rãi trong chăn nuôi, thú y. Nhiều cán bộ của Khoa đang tiến hành các nghiên cứu áp dụng công nghệ này trong bảo tồn, chọn tạo giống vật nuôi.  Vì vậy, hội thảo là cơ hội để chia sẻ, trao đổi thông tin khoa học liên quan đến ứng dụng công nghệ cao cho mục tiêu phát triển nông nghiệp bền vững; tối ưu thời gian và chi phí cho dữ liệu lớn trên nhiều đối tượng bằng giải trình tự gen thế hệ mới. Đây cũng là cơ hội liên kết giữa các nhà khoa học, viện nghiên cứu, doanh nghiệp…

Những ưu điểm vượt trội của công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới Oxford Nanopore

Ông Nguyễn Hoàng Minh, đại diện Công ty B.C.E Việt Nam

Theo ông Nguyễn Hoàng Minh, đại diện của công ty B.C.E Việt Nam, công nghệ giải trình tự gen đoạn dài của Oxford Nanopore có thể giải trình tự đoạn dài lên đến 4Mb, mở ra một thế hệ giải trình tự mới không giới hạn về chiều dài của đoạn ADN hay ARN. Bên cạnh đó, khả năng giải trình tự trực tiếp từ đoạn ADN hoặc ARN không cần thông qua các thao tác khác trong quá trình chuẩn bị thư viện mẫu, công nghệ này cũng mở ra tiềm năng xác định các thay đổi trên đoạn ADN hoặc ARN cho các nghiên cứu về epigenomics đồng thời cùng genomics và transcriptomics. Bên cạnh đó, chức năng “adaptive sampling” của công nghệ này cũng cho phép giải trình tự chọn lọc đối với các gen cần quan tâm từ ADN tổng số.

Một đặc điểm ưu việt khác của công nghệ giải trình tự nanopore là khả năng phân tích số liệu trong thời gian thực, cho phép kết quả được đưa ra trong thời gian ngắn nhất, phù hợp cho những trường hợp khẩn cấp như chẩn đoán để ngăn chặn bùng phát dịch bệnh.

Công nghệ giải trình tự gen đoạn dài của Oxford Nanopore hiện đã được ứng dụng trên nhiều lĩnh vực trên thế giới như . Công nghệ này đã được sử dụng trong lĩnh vực y tế để tìm hiểu cơ chế gây bệnh ung thư và kiểm soát dịch bệnh, cũng như trong lĩnh vực  an toàn vệ sinh thực phẩm để xác định vi sinh vật gây tiêu chảy.

Công nghệ Oxford Nanopore cung cấp nhiều kỹ thuật cho phép xác định hệ gen vi sinh vật hoặc hoặc tập trung vào một số gen quan trọng liên quan đến tính trạng quan tâm. Với thiết kế nhỏ gọn, Công nghệ Oxford Nanopore có thể sử dụng ở nơi có khí hậu khắc nghiệt như ở sa mạc hay ở trên trạm vũ trụ, hay ngay tại trang trại thực địa. Trên thế giới, công nghệ giải trình tự đoạn dài cũng đã đạt được những bước tiến quan trọng, đặc biệt trong ứng dụng cho chăn nuôi và thú y trên thế giới.

Tại Việt Nam hiện nay có hơn 30 đơn vị đã sử dụng công nghệ, chủ yếu trong lĩnh vực nghiên cứu hệ vi sinh vật. Với mục đích làm rõ hơn các tiềm năng ứng dụng khác của công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới, đặc biệt cho đối tượng chăn nuôi và thú y, phía BCE Việt , Đại học Queensland (Australia), nhóm Giống và Công nghệ Chăn nuôi (Khoa Chăn nuôi, Học viện Nông nghiệp Việt Nam) đã tổ chức hội thảo chuyên đề giúp các ứng dụng của công nghệ này được đến gần hơn với các nhà khoa học, doanh nghiệp cũng như các bạn thế hệ trẻ của Việt Nam.

Phương pháp mới trong việc phát hiện các vi sinh vật gây bệnh trên gia súc

Theo TS Hannah Siddle (QAAFI, Centre for Animal Science), sử dụng công cụ giải trình tự đoạn dài trong việc xác định bệnh đường sinh dục trên gia súc. Tương tự nghiên cứu của TS. Hannah Sidle, TS. Chian Teng Ong cũng đã khẳng định rằng adaptive sampling của Nanopore là một công cụ hữu hiệu để làm giàu ADN thuộc về các vi sinh vật. Trong nghiên cứu của TS. Ong, tác giả đã chỉ ra rằng, để đạt được độ phủ 100 lần cho mẫu vi khuẩn có hệ gen là 2 Mega bases, sử dụng short gun của Illumnia cần tới 19.6 dung lượng đầu ra, trong khi đó adaptive sampling chỉ cần tới 7.28 Gb.

Phương pháp mới trong việc chọn giống và xác định tác nhân gây bệnh trên cùng một thí nghiệm

Theo TS Harry Lamb, Trường Đại học Queensland, Úc cho biết Úc có trang trại chăn nuôi gia súc lớn nhất thế giới, như trại Anna Creek với 22.000m². Với hệ thống chăn thả tự nhiên ở các vùng xa trung tâm, việc thu mẫu cho công tác chọn giống dựa trên hệ gen ở Bò ở Úc thường mất chi phí từ 35000 đến 250000 đô la Mỹ với thời gian từ 4 đến 6 tuần. Hiện nay ở Úc, SNP genotyping đang được sử dụng rộng giải với chip có độ phân giải thấp 35.000 SNPs.

Tuy nhiên độ chính xác của “imputation” cho các “mising value” từ 35K SNP chip lên mức độ phân giải cao 700k là 0.88, tương đương với độ chính xác khi sử dụng nanopore với độ phủ là 0.1 lần. Điều này khẳng định tiềm năng ứng dụng Nanopore trong chọn giống. Trong nghiên cứu của mình, TS. Lamb, đã giải trình tự gen trong vòng 24 giờ của 48 bò đã được xác định bệnh viêm phổi. Với các kiểu hình về thể trạng, chiều cao và tuổi động dục, nghiên cứu đã chỉ ra rằng, nanopore có thể sử dụng để ước tính giá trị giống cho các mẫu nghiên cứu đồng thời với việc xác định chính xác các mầm bệnh chỉ trong 24 giờ với mức chi phí là 35.82 đô la Úc.

TS Loan Nguyễn, Đại học Queensland (Úc)

Còn theo TS Loan Nguyễn, Đại học Queensland, Úc cho biết, bộ dữ liệu của công nghệ nanopore có thể được áp dụng vào nhiều nghiên cứu khác nhau. Cụ thể, nhóm nghiên cứu của cô đã sử dụng công nghệ Oxford Nano pore để giải trình tự 66 mẫu lông đuôi bò, từ đó xác định tuổi của mỗi con bò  xác định giá trị giống cũng như các đột biến cấu trúc. Cùng mẫu đó, công nghệ này cũng có thể truy xuất được nguồn gốc trong chuỗi thức ăn và tiêu dùng  (trang trại, lò giết mổ và tiệm thịt), với độ chính xác hơn 99%. Hoặc nhờ công nghệ này, qua phân bò, có thể truy xuất được con bò đã ăn những thức ăn gì.

Phát biểu tại hội thảo, TS Bùi Khắc Hùng, Cục Chăn nuôi cho rằng, sử dụng công nghệ này rất khả thi. Công nghệ này góp phần chọn lọc được những cá thể có năng suất cao, xác định được các đặc tính nổi trội giống vật nuôi. Qua đó, giúp cơ quan quản lý hiểu rõ hơn về giống vật nuôi, khi cấp giấy chứng nhận giống cho các doanh nghiệp, tổ chức.

Hy vọng, thời gian tới, công nghệ giải trình gen đoạn dài thế hệ mới Oxford Nanopore sẽ được ứng dụng nhiều trong trong lĩnh vực chăn nuôi, thú y ở Việt Nam góp phần giúp ngành phát triển hiện đại, bền vững.

HÀ NGÂN