Tăng cường an ninh lượng thực toàn cầu bằng chỉnh sửa gen

Nhu cầu dinh dưỡng của việc dân số toàn cầu ngày càng tăng là động lực chính cho việc sử dụng chỉnh sửa gen. Đây không chỉ là vấn đề tăng sản lượng lương thực do nguồn tài nguyên đang suy giảm và biến đổi khí hậu, đồng thời đánh giá lại loại thực phẩm nào chúng ta cần sản xuất và cách thức sản xuất, tập trung vào dinh dưỡng và hiệu quả sản xuất. Hiện nay, nghiên cứu về chỉnh sửa bộ gen (GE - Genome-Edited) ở cá có vẩy, đặc biệt là ở cá rô phi là tiên tiến nhất, đồng thời một số nghiên cứu ở giai đoạn đầu cũng đang được tiến hành ở tôm và hàu.  

Giải thích về chỉnh sửa bộ gen 

Trong khi GE có thể phân cực dư luận, Lauth là giám đốc đổi mới của Trung tâm Công nghệ Nuôi trồng Thủy sản (Center for Aquaculture Technologies - CAT), người đã sử dụng công nghệ này từ năm 2012, ông đưa ra một lập luận rất rõ ràng về lý do tại sao chỉnh sửa gen nên được chấp nhận. Điều này dựa trên sự hiểu biết chắc chắn của ông về quy trình khoa học và thực tế rằng đó là một quá trình diễn ra thường xuyên một cách tự nhiên.

Chỉnh sửa bộ gen về cơ bản là một tập hợp các công cụ rất chính xác và có thể lập trình mà chúng ta có thể sử dụng để viết lại mã di truyền của một sinh vật sống. Đó là một hệ thống tự nhiên đã phát triển ở vi khuẩn cách đây 1 tỷ năm để giúp chúng chống lại vi rút. Hiện tại nó đã được tái sử dụng và tối ưu hóa trong các phiên bản khác nhau, bao gồm cả CrispR-Cas9 để hoạt động trong tế bào thực vật và động vật. Công nghệ này tạo ra biến thể di truyền có thể xảy ra một cách tự nhiên. Ban đầu, nó được sử dụng để vô hiệu hóa gen với độ chính xác và hiệu quả cao nhưng giờ đây có thể thực sự viết lại bộ gen trên một đoạn DNA cụ thể và hoán đổi phiên bản không lý tưởng lấy phiên bản tốt và khắc phục các vấn đề di truyền tận gốc. 

Ứng dụng GE trong nuôi trồng thủy sản 

Theo Lauth, cho đến nay, hơn 25 loài thủy sản đã được chỉnh sửa gen thành công, nhưng cá rô phi là đối tượng được nghiên cứu nhiều nhất trong lĩnh vực này, do tính chất khỏe mạnh, khả năng sinh sản và thời gian sinh sản ngắn. Trong khi đó, các đặc điểm về tính vô sinh, xác định giới tính, năng suất, sinh trưởng, sắc tố và khả năng kháng bệnh lại chiếm ưu thế trong nghiên cứu khoa học về lĩnh vực này. 

Cá rô phi thương phẩm với kích cỡ 

Đầu tiên là GE sẽ tạo ra sự biến đổi trong gen dẫn đến cải thiện hiệu suất thương mại, dẫn đến những tiến bộ về kinh tế và tính bền vững của nghề nuôi cá. Thứ hai là xây dựng các công cụ để tiến hành GE ở quy mô thương mại ở cá có vẩy và động vật có vỏ. Những công cụ như vậy là cần thiết để đưa GE đến với ngành công nghiệp toàn cầu một cách hiệu quả. Tiềm năng của GE là tăng cường tiến bộ di truyền ở mức độ lớn hơn mức đạt được trong nhân giống thông thường đối với các tính trạng chính. Sự cải thiện về tốc độ tăng trưởng, hiệu quả và khả năng kháng bệnh như vậy sẽ cách mạng hóa chiến lược của ngành nhằm cải thiện di truyền và tốc độ mà di truyền có thể giải quyết các nhu cầu đang thay đổi của ngành nuôi trồng thủy sản. 

Quy định GE 

Một số quốc gia hiện đã nới lỏng hoặc bãi bỏ quy định về GE như một hình thức tự nhiên để tạo ra biến thể di truyền, do đó có xu hướng chấp nhận chỉnh sửa gen, nhưng vẫn còn khoảng cách giữa khoa học, quản lý chính sách và quản lý các sản phẩm GE và cần có sự hài hòa của khung quy định GE. 

Một loại cá rô phi được chỉnh sửa bộ gen để cải thiện năng suất từ AquaBounty đã được bãi bỏ quy định ở Argentina và Brazil. Mặc dù hiện tại nó không được nuôi, nhưng nó có thể. Tại Nhật Bản, cá tráp biển đỏ và cá nóc hổ đã được chỉnh sửa gen đã được phê duyệt và được nuôi tại các cơ sở RAS và được bán vào khu vực thương mại, nhưng khối lượng sản xuất rất nhỏ.  

Hầu hết các cơ quan quản lý của chính phủ đều hiểu rằng GE không thể phân biệt được với biến thể di truyền tự nhiên và không có DNA ngoại lai nào được đưa vào. GE đang được quản lý khác với GMO (sinh vật biến đổi gen - Genetically Modified Organism), biến đổi gen hoặc công nghệ sinh học khác ở nhiều thị trường. Điều này rất quan trọng trong việc đưa công nghệ này sang thương mại hóa. CAT coi việc sử dụng cá GE vô tính là chất xúc tác để giải phóng những lợi ích tiềm tàng của công nghệ này. 

Giấy phép xã hội 

Theo Buchanan (Giám đốc điều hành của Trung tâm Công nghệ Nuôi trồng Thủy sản) cho biết do những thách thức về an ninh lương thực và môi trường đã trở thành mối quan tâm chính, nên người tiêu dùng ngày càng dễ tiếp nhận những lợi ích của GE hơn. Khi GE được chứng minh là mang lại lợi ích cho cá, môi trường, người tiêu dùng và nhà sản xuất, thì người tiêu dùng sẽ chấp nhận công nghệ. CAT thấy rằng hầu hết người tiêu dùng đều sẵn sàng đón nhận các giải pháp mà công nghệ mang lại; chúng tôi sẽ tiếp tục truyền đạt những lợi ích của GE trong mọi khía cạnh của nuôi cá.cần có sự tham gia cũng với các cơ quan quản lý, nông dân, nhà hoạch định chính sách và công chúng để thảo luận về những rủi ro và lợi ích của công nghệ chỉnh sửa gen. 

Việc chỉnh sửa bộ gen này vẫn dựa vào các kỹ thuật khiến việc áp dụng rộng rãi vào nuôi trồng thủy sản thương mại trở nên tốn kém. Đồng thời một trong những thách thức nữa là thời gian, có những loài mà quá trình chỉnh sửa và thiết lập đường dây sẽ là một quá trình mài giũa chậm rãi, đặc biệt đối với những loài cá phải mất bốn năm để trưởng thành. Sau đó cần phải có ít nhất hai và có thể là ba thế hệ trước khi tích hợp chỉnh sửa vào quần thể có liên quan về mặt thương mại. Tuy nhiên lợi nhuận kinh tế tiềm tàng khi triển khai công nghệ này mang lại lợi tức đầu tư hấp dẫn. Ví dự nếu bạn tăng hiệu suất chuyển đổi thức ăn ở cá rô phi lên 10% thì lợi nhuận của người nuôi sẽ tăng gấp đôi, đồng thời điều này cũng mang lại lợi ích trong việc tăng cường an ninh lương thực toàn cầu.