Bước đột phá mới về biến đổi gen trên cá

Cá diếc có tên khoa học là Carassius auratus, tên tiếng anh crucian carp, thuộc họ cá chép, đây là loài nuôi trồng thủy sản quan trọng nhất ở Trung Quốc, với sản lượng hàng năm khoảng 27 triệu tấn, chiếm khoảng 76% tổng sản lượng nuôi trồng thủy sản nước ngọt. Tuy nhiên, loài cá này lại có một yếu điểm là có nhiều xương dăm. Do đó, nó là yếu tố chính dẫn ảnh hưởng tới giá trị của loài cá này. Việc chế biến các sản phẩm từ cá (chẳng hạn như cá viên) cũng bị cản trở.

Từ những đánh giá bước đầu thì đã có những cải thiện di truyền về cá không còn xương dăm thông qua các cách, bao gồm chọn lọc nhân tạo, nhân giống chéo, sinh sản phụ, nhân giống đa bội, và lựa chọn hỗ trợ đánh dấu phân tử; tuy nhiên, vẫn chưa có bước đột phá nào trong việc giảm hơn 50% số lượng xương dăm.

Trên cơ sở đó nhóm nghiên cứu đã triển khai sản xuất giống cá mới với đặc điểm là không còn xương dăm bằng công nghệ bằng cách loại bỏ bmp6 (knocking out bmp6) và chứng minh rằng việc loại bỏ bmp6 không ảnh hưởng đến sự tăng trưởng, thành phần dinh dưỡng trong cá và sinh sản của chủng.

Đầu tiên, các sgRNA của bmp6a và bmp6b đã được sử dụng cho vòng loại bỏ gen ghép đầu tiên để tạo thành thế hệ F0, và các đột biến của thế hệ F0 được sàng lọc bằng giải trình tự số lượng biểu hiện gen mục tiêu. Các thể đột biến có tỷ lệ đột biến soma lớn hơn 95% (bmp6a hoặc bmp6b) được chọn lọc để giao phối tự nhiên, và đợt thứ hai loại bỏ gen ghép của bmp6a và bmp6b đã được thực hiện trong trứng đã thụ tinh của chúng để tạo ra thế hệ F1.

Ở thế hệ F1, các cá thể có tỷ lệ đột biến soma trên 95% bmp6a và bmp6b được quét bằng tia X để sàng lọc các cá thể không có xương dăm, sau đó chúng được sử dụng để xây dựng quần thể thế hệ F2 bằng giao phối tự nhiên. Kiểu gen và số lượng xương dăm của thế hệ F2 đã được sàng lọc, và các cá thể không có xương dăm được sử dụng để giao phối tự nhiên để tái tạo F3.

Ở thế hệ F3 ngoài đánh giá về sự xuất hiện của xương dăm bằng đánh giá biểu hiện gen bmpb6 trên các cơ quan thì các mẫu cá này cũng được chụp X-ray và nhuộm xương để quan sát hình ảnh nhằm có những đánh giá cụ thể về kiểu gen và kiểu hình.

Ngoài ra, kết cấu và cấu trúc cơ bắp cũng như các chất chuyển hóa trong cơ bắp cũng được xác định. Hay kết quả cũng cho thấy dòng cá diếc không xương dăm sinh trưởng nhanh hơn dòng cá diếc hoang dã ở 4 tháng tuổi. Năng suất sinh sản và chất lượng thịt không cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa dòng của dòng cá không xương dăm và cá diếc hoang dã.

Hơn nữa, phân tích chuyển hóa cho thấy rằng các mô cơ của nhóm cá không xương dăm đã làm phong phú đáng kể một số chất chuyển hóa thuộc quá trình chuyển hóa Thiamine, Nicotinate và Nicotinamide, có tác dụng có lợi trong việc chống lão hóa, chống oxy hóa và chống lại tác hại của bức xạ. Cá diếc biến đổi gen phát triển tốt và có bề ngoài không thể phân biệt được với cá diếc bình thường.

Ảnh X-quang, hình ảnh nhuộm xương

Mô học của tuyến sinh dục ở cá diếc hoang dã và cá chép không xương dăm

Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu sẽ tiến hành đánh giá an toàn sinh thái, bao gồm khả năng bơi lội, chịu lạnh và sinh sản của cá, cũng như nguy cơ bị săn mồi. Nhóm cũng đang phát triển một giống vô trùng, nhằm loại bỏ các tác động xấu mà cá biến đổi gen có thể gây ra trong tự nhiên, đến năm 2025 sẽ có những báo cáo đầy đủ về tính an toàn sinh thái của giống cá mới này. Như vậy qua kết quả đạt được thì đây là tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo cho họ cá chép, cũng nhưng những loài cá khác có đặc điểm tương tự.