| Tên TV: PTN Khoa học Sự sống và Bảo tồn nguồn gen | Tên TA: Laboratory of Life Sciences (LSL) |
| Lĩnh vực nghiên cứu chính: Khoa học công nghệ phục vụ sức khỏe | Địa chỉ: C1 - Đại học Bách khoa HN |
| Lĩnh vực liên quan: | Điện thoại: |
Ngành khoa học nghiên cứu về sự sống trước đây có tên gọi là sinh học nhưng gần đây, trên thế giới cũng như ở Việt Nam, việc sử dụng thuật ngữ “khoa học sự sống” (viết tắt KHSS) thay cho tên gọi “sinh học” đang ngày càng trở nên phổ biến, bởi ngành khoa học sự sống bao hàm cả những nghiên cứu đa ngành (như khoa học môi trường, khoa học thực phẩm..), chứ không đơn thuần chỉ tập trung vào đối tượng sinh vật và các khía cạnh liên quan trực tiếp đến sự sống. Sinh học nằm ở vị trí trung tâm cung cấp những kiến thức nền tảng cho sự phát triển không ngừng của các phân ngành thuộc khoa học sự sống.
Với định nghĩa khoa học sự sống như vậy có thể thấy đây là một lĩnh vực khá rộng. Tuy nhiên, có thể nhận thấy xu hướng của lĩnh vực khoa học sự sống hiện nay trên thế giới trong vài thập kỷ trở lại đây được đẩy mạnh nhiều về các vấn đề liên quan tới y dược và sức khoẻ con người đáp ứng các vấn đề nghiêm trọng liên quan tới sức khoẻ và bệnh tật ngày nay. Ngày nay, khoa học sự sống hướng tới các lĩnh vực chính như sau:
Dược phẩm (pharmaceutical) liên quan tới các loại thuốc theo công nghệ cổ điển như điều chế, tách chiết.
Công nghệ sinh học (biotech): sử dụng công nghệ sinh học để tạo ra thuốc mới như vaccine, liệu pháp gen, liệu pháp tế bào.
Công nghệ y tế (medtech): phát triển các công cụ hỗ trợ điều trị, phương pháp chẩn đoán ứng dụng trong y học.
Trong đó cũng có thể thấy, công nghệ sinh học chiếm một vai trò rất quan trọng. Công nghệ sinh học được coi là một trong các công nghệ lõi của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư bao gồm: Trí tuệ nhân tạo (AI) và máy học (ML); robot tiên tiến và các hình thức tự động hóa mới; mạng di động; cảm biến và Internet vạn vật (IoT); chuỗi khối (block chain); phương tiện tự hành như ô tô và máy bay không người lái; vật liệu mới; tiến bộ di truyền, kỹ thuật sinh học, cá nhân hóa và y học chính xác; nguồn năng lượng mới và công nghệ lưu trữ; tính toán lượng tử.
Khoa học sự sống là lĩnh vực đa ngành, khai thác các tiềm năng từ tự nhiên để phục vụ cho đời sống con người, do vậy có thể thấy trung tâm của KHSS là nguồn tài nguyên di truyền của các sinh vật, hay chính là nguồn gen. Như vậy, nguồn gen không chỉ đóng vai trò quan trọng đối với môi trường tự nhiên, góp phần bảo đảm tính đa dạng sinh học và cân bằng môi trường sinh thái mà còn là khởi nguồn cho sự phát triển của nhiều lĩnh vực thuộc khoa học sự sống (Bảng 1).
Bảng 1: Các giai đoạn nghiên cứu phát triển công nghiệp sinh học, ứng dụng trong lĩnh vực khoa học sự sống từ nguồn gen
| Các giai đoạn | Các hoạt động cụ thể | Yêu cầu đầu tư (kinh phí, nhân lực) | Hiệu quả kinh tế |
| Tuyển chọn và bảo tồn nguồn gen | 1. Xây dựng ngân hàng gen | +++++ | + |
| 2. Sàng lọc các chất, tuyển chọn các chủng, các nguồn gen có giá trị | +++++ | + | |
| Dữ liệu hoá nguồn gen | 3. Xây dựng hệ thống flatform dữ liệu nguồn gen | ||
| Khai thác ứng dụng vào các lĩnh vực khoa học sự sống | 4. Ứng dụng, công nghệ, kỹ thuật hiện đại (cải biến di truyền, thay đổi cấu trúc các chất) tạo ra các chủng sản xuất cho năng suất và các chất có giá trị với hoạt tính cao | +++++ | + |
| 5. Lên men, thu hồi, tách chiết sản phẩm quy mô thử nghiệm và quy mô sản xuất | +++ | + | |
| 6. Thương mại hóa sản phẩm | ++ | +++++ |
Trước hiện trạng về sự mất cân bằng sinh thái do biến đổi khí hậu trên toàn cầu cũng như việc lạm dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên, việc bảo tồn hiện nay đang nhận được sự quan tâm rất lớn của Liên hiệp quốc và các quốc gia. Trong đó bảo tồn và khai thác các nguồn gen một cách hợp lý vào các lĩnh vực KHSS luôn được đề cao.
Tổ chức Hợp tác Kinh tế và Phát triển (OECD) đã chỉ ra: ngân hàng nguồn gen là vật liệu ban đầu thiết yếu cho khoa học sự sống nói chung và công nghệ sinh học nói riêng. Các nghiên cứu về thu thập, tuyển chọn nguồn gen có giá trị giúp bảo quản, cung cấp nguồn gen các nghiên cứu ứng dụng sản xuất ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, y tế, nông nghiệp, môi trường…Bên cạnh còn duy trì đa dạng sinh học nguồn gen.
Tại Việt Nam, nguồn gen là tài sản quốc gia, là vật liệu di truyền cho chọn tạo giống và là nguồn tài nguyên sinh học để phát triển khoa học, kinh tế - xã hội, vì vậy, việc bảo tồn, khai thác và sử dụng bền vững nguồn gen gắn liền với bảo tồn đa dạng sinh học và bảo vệ thiên nhiên, môi trường. Nhận thức được tầm quan trọng của tài nguyên di truyền, trong nhiều năm qua, Việt Nam đã ban hành khung pháp lý tương đối đầy đủ liên quan đến bảo tồn và khai thác sử dụng nguồn gen thực vật, động vật và vi sinh vật. Trước thực tế sự phong phú, đa dạng sinh học của Việt Nam, ngay từ những năm 1987-2010, các hệ thống lưu trữ bảo tồn quỹ gen đã hình thành theo chức năng của bộ như: Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Bộ Công Thương, Bộ Y tế, Bộ Giáo dục và Đào tạo… Tuy nhiên, tình trạng suy giảm của các giống, loài bản địa đặc hữu, quý hiếm đang diễn ra, thậm chí có loài có nguy cơ tuyệt chủng nếu không có biện pháp bảo vệ, bảo tồn hợp lý. Do đó, giai đoạn 2010-2015, Bộ Khoa học và Công nghệ đã triển khai các nhiệm vụ khoa học và công nghệ về quỹ gen theo 2 cấp quản lý là cấp Nhà nước và cấp bộ, tỉnh gồm 3 loại hình: bảo tồn nguồn gen, khai thác và phát triển nguồn gen, đánh giá di truyền nguồn gen. Theo đó, hệ thống mạng lưới các cơ quan tham gia bảo tồn và quản lý nguồn gen trên toàn quốc đã từng bước hình thành. Đồng thời, đề án khung các nhiệm vụ bảo tồn nguồn gen của 7 bộ, ngành và nhiều địa phương đã được phê duyệt nhằm bảo tồn, khai thác và sử dụng bền vững nguồn gen thực vật, động vật và vi sinh vật. Năm 2015, Chính phủ đã ký quyết định số 1671/QĐ-TTg ngày 28/9/2015 phê duyệt chương trình bảo tồn và sử dụng bền vững nguồn gen đến năm 2025, định hướng đến năm 2030 trên quan điểm:
Nguồn gen là tài sản quốc gia, là nguồn tài nguyên sinh học để phát triển khoa học, kinh tế, xã hội, môi trường và quốc phòng, an ninh. Việc bảo tồn và sử dụng bền vững nguồn gen là trách nhiệm của Nhà nước, của cộng đồng và của các tổ chức, cá nhân, doanh nghiệp.
Ứng dụng khoa học và công nghệ hiện đại kết hợp hài hòa với tri thức truyền thống trong bảo tồn và sử dụng bền vững nguồn gen. Bảo vệ với sử dụng bền vững nguồn gen góp phần bảo tồn đa dạng sinh học và bảo vệ thiên nhiên, môi trường được thực hiện trên cơ sở mạng lưới quỹ gen thống nhất toàn quốc.
Có thể nói, đối với các nước có nền khoa học sự sống (y sinh, dược) và công nghệ sinh học phát triển đều tập trung xây dựng trung tâm nguồn gen cả về số lượng và chất lượng; các trung tâm này không chỉ là nơi bảo tồn các nguồn gen, các dữ liệu về nguồn gen được chia sẻ trên phạm vi toàn thế giới để cùng khai thác.
Bảng 2. Các ngân hàng dữ liệu về nguồn gen trên thế giới
| STT | Ngân hàng |
| 1 | NCBI (Mỹ) EBI (Cộng đồng chung châu Âu), DDBJ (Nhật Bản) |
| 2 | Bộ sưu tập chủng giống vi sinh vật EX (The Microbial Culture Collection EX) |
| 3 | Trung tâm dữ liệu vi sinh vật thế giới (World Data Center for Microorganism, WDCM) |
| 4 | Ngân hàng giống vi sinh vật và dòng tế bào Đức (DSMZ) và cơ sở dữ liệu Bacdive |
| 5 | Cơ sở dữ liệu về danh tính của các sinh vật nhân sơ (List of prokaryotic names within standing in nomenclature, LPSN) |
| 6 | Cơ sở dữ liệu về nấm (Mycobank) |
| 7 | Cơ sở dữ liệu CABRI: (Common Access to Biological Resources and Information) |
| 8 | Cơ sở dữ liệu DoBiscuit (Database of BIoSynthesis clusters Curated and InTegrated, DoBiscuit) |
Ở Việt Nam cũng đã có 1 số ngân hàng chủng giống vi sinh vật (Bảng 3)
Bảng 3: Một số dữ liệu nguồn gen về sinh vật vật đã được thành lập tại Việt Nam
| STT | Cơ sở dữ liệu nguồn gen | Địa chỉ | Quản lý |
| 1 | Tảo biển | https://aquagenria3.org/ gen/89-NGUON-GEN-TẢO-Nannochloropsis-oculata- -Droop--Hibberd-1981.html | Viện nghiên cứu nuôi trồng thuỷ sản 3 |
| 2 | Vi sinh vật | https://imbt.vnu.edu.vn/ | VTCC, Đại học quốc gia Hà Nội |
| 3 | Vi sinh vật | http://vccm.vast.vn | Trung tâm Giống và Bảo tồn nguồn gen VSV (VCCM) |
| 4 | Vi sinh vật công nghiệp | Chưa đưa lên web | Trung tâm vi sinh công nghiệp; Viện Công nghiệp thực phẩm |
| 5 | Cơ sở dữ liệu nguồn gen vi sinh vật trong trồng trọt và bảo vệ thực vật | http://bmvisinhvat.blogspot.com/ và http://www.ppri.org.vn/thu-vien--tai-lieu-n1 | Viện Thổ nhưỡng Nông hoá |
| 6 | Vi sinh vật | Chưa có thông tin | Trung tâm nghiên cứu nguồn gen Đại học Phenikaa |
Trong các cơ sở dữ liệu này, vi sinh vật đã được phân loại, định tên cũng như đã chỉ ra nơi lữu trữ, phương pháp và môi trường lưu trữ. Ngoài một số cơ sở dữ liệu đã đưa ra các thông tin về đặc tính, cũng như hướng ứng dụng của nguồn gen như VTCC (Viện Vi sinh vật và CNSH – ĐH Quốc gia HN; http://imbt.vnu.edu.vn/trung-tam-nguon-gen-vi-sinh-vat/), Viện Công nghiệp Thực phẩm (https://firi.vn/vcim/), VCCM - Trung tâm Giống và Bảo tồn nguồn gen Vi sinh vật (http://vccm.vast.vn/vi/). Tuy nhiên trong các cơ sở dữ liệu này các trình tự gen vẫn chưa được công bố phổ biến.
Việt Nam hiện có nhiều dự án liên quan đến bảo tồn nguồn gen động, thực vật và vi sinh vật. Nhưng mỗi dự án có một cách quản lý dữ liệu riêng, đặc điểm chung của các cách quản lý dữ liệu của các dự án này là quy mô còn nhỏ lẻ, chưa cho phép các đơn vị nghiên cứu trong nước truy cập một cách có hệ thống. Nhìn chung, cơ sở dữ liệu về nguồn gen ở Việt Nam hiện nay có những đặc điểm sau:
Thực hiện tại các đơn vị nghiên cứu, bảo tồn nguồn gen.
Dữ liệu được lưu trữ dưới dạng cứng (bản ghi, sách chuyên khảo, tạp chí chuyên đề, atlas), các thông tin được lưu trữ bao gồm dữ liệu đăng ký, lai lịch, đặc điểm hình thái dưới dạng mô tả và hình ảnh. Chưa có thông tin về gen, hệ gen
Một vài cơ sở bảo tồn nguồn gen lưu trữ dữ liệu trên website cùng với các thông tin hành chính khác của đơn vị bảo tồn nguồn gen, gây khó khăn trong truy cập, tìm kiếm thông tin nguồn gen
Bảo tồn tính đa dạng của nguồn gen là nhiệm vụ cấp bách đã được chính phủ và các ban ngành chỉ ra. Nhiệm vụ này yêu cầu sự vào cuộc của tất các cấp, đặc biệt khối các trường đại học, cao đẳng và khối các trung tâm, viện nghiên cứu trên phạm vi cả nước.
Bộ Giáo dục và Đào tạo cũng đã hiện thực chỉ đạo của chính phủ bằng đề án khung bảo tồn nguồn gen cây trồng, vi sinh vật, vật nuôi phục vụ đào tạo và nghiên cứu số 1719/QĐ-BDGĐT. Với hàng chục nghìn giảng viên, nghiên cứu viên, có trình độ cao chính là nguồn nhân lực có năng lực để triển khai thành công đề án khung về bảo tồn nguồn gen của cây trồng, vi sinh vật và vật nuôi. Tuy nhiên với số lượng các cơ sở giáo dục và đào tạo nhiều cũng sẽ tạo ra nhiều khó khăn trong quá trình thực hiện đề án như:
+ Chất lượng đội ngũ nghiên cứu chưa đồng đều trong tất cả các cơ sở đào tạo và nghiên cứu thuộc Bộ, một số cơ sở giáo dục lớn, có kinh nghiệm nghiên cứu về gen, bảo tồn và khai thác nguồn gen
+ Cơ sở vật chất của các đơn vị phục vụ cho lĩnh vực nghiên cứu còn chênh lệch. Để trang bị đầy đủ cơ sở vật chất phục vụ cho lĩnh vực gen hoặc bảo tồn gen tại các cơ sở thuộc Bộ cần nguồn kinh phí rất lớn.
+ Chưa có trung tâm dữ liệu có thể sử dụng chia sẻ và sử dụng chung cho toàn bộ các cơ sở đào tạo, nghiên cứu thuộc bộ GD&ĐT.
Do vậy, việc xây dựng một phòng thí nghiệm trọng điểm phục vụ cho các hoạt động liên quan tới bảo tồn và khai thác bền vững nguồn gen mà cụ thể là các nhiệm vụ trong đề án khung của Bộ Giáo dục và Đào tạo là rất cần thiết, trong đó Trường Đại học Bách khoa Hà Nội là đầu mối quản lý vận hành dự án và cùng khai thác với các trường Đại học khác trực thuộc Bộ GD và ĐT ở khu vực miền Bắc.
| Từ nội tại | Điểm mạnh (S) | Điểm Yếu (W) |
| - Đã có hợp tác với doanh nghiệp nhưng chưa sâu theo hướng phát triển công nghệ cốt lõi - Chưa đủ sự đồng bộ cho mục đích nghiên cứu về gen và bảo tồn gen, nên các thí bị thực hiện nằm rải rác không tập trung - Thiếu thốn về nhân lực | |
| Từ bên ngoài | Cơ hội (O) | Thách thức (T) |
| - Yêu cầu khoa học công nghệ từ các bộ ngành và từ doanh nghiệp ngày càng nâng cao - Các yêu cầu về dữ liệu các nguồn gen chưa đầy đủ và đồng bộ để có thể khai thác - Tại Việt Nam đã có một số trung tâm, cơ sở dữ liệu về gen (Viện CNTP, VTCC, Trung tâm Giống và Bảo tồn nguồn gen VSV (VCCM) |
Mục tiêu dài hạn: Xây dựng phòng khoa học sự sống và bảo tồn nguồn gen thành phòng thí nghiệm đáp ứng đủ về nhân lực và vật lực để thực hiện các nghiên cứu chuyên sâu về tuyển chọn, bảo tồn và khai thác các nguồn gene quý từ vi sinh vật, góp phần cùng các PTN khác phát triển làm chủ công nghệ .
Mục tiêu cụ thể:
Phòng thí nghiệm Khoa học sự sống và bảo tồn nguồn gen hướng tới các mục tiêu cụ thể:
Phòng thí nghiệm Khoa học sự sống và bảo tồn nguồn gen tập trung vào các hướng nghiên cứu chính và các hoạt động sau:
PTN Khoa học sự sống và Bảo tồn nguồn gene hoạt động theo quy chế của Đại học Bách Khoa dành cho các PTN NC. Đôi ngũ nhân lực của PTN bao gồm Trưởng PTN và các thành viên chính và thành viên tham gia sẽ được đề xuất trên cơ sở năng lực chuyên môn và định hướng của các cán bộ trongTrường bám sát định hướng nghiên cứu của Đại học và Trường và được thông qua theo hướng dẫn và quy định của nhà trường với các tiêu chí cụ thể
Lực lượng tham gia nghiên cứu là các NCS, ThS, Sinh viên, cộng tác viên nghiên cứu.
Phòng thí nghiệm Khoa học Sự sống và Bảo tồn nguồn gene PTN mở, hợp tác với các đơn vị trong và ngoài trường theo từng nhiệm vụ và yêu cầu cụ thể
PTN sẽ sử dụng các trang thiết bị hiện có Trường Hoá và Khoa học Sự sống, đặc biệt là từ Trung tâm NC và PT CNSH (dự án Trig II) (phụ lục), dự án Phòng thí nghiệm Khoa học Sự sống và Bảo tồn nguồn gen do Bộ Giáo dục và Đào tạo đã phê duyệt
Kết quả dự kiến cho giai đoạn 5 năm từ khi thành lập (công bố, SHTT, kinh phí thu hút được trong và ngoài nước, đào tạo SĐH, số lượng cộng tác viên khoa học trong và ngoài nước đến làm việc tại PTN, số lượng hội thảo trong và ngoài nước chủ trì hay đồng chủ trì,…)
Tuyển chọn và lưu trữ được bộ sưu tập chủng giống vi sinh vật 500 chủng, trong đó có ít nhất 100 chủng được làm rõ chi loài và đặc tính quan trọng
Xây dựng được hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu về chủng giống vi sinh vật
Chủ trì và/ hoặc tham gia: 3-5 đề tài; tổng kinh phí thu hút khoảng 4-5 tỷ /5 năm
Đào tạo sau đai học: 10-15 Thạc sỹ và tham gia đào tạo 1 NCS trong vòng 5 năm;
Chủ trì/đồng chủ trì ít nhất 1 hội thảo chuyên môn trong vòng 2 năm
Dự kiến công bố Quốc tế: 10 bài ISI /SCOPUS trong 5 năm
Hợp tác trong ĐH Bách Khoa Hà Nội:
Đẩy mạnh hợp tác với các PTN thuộc Trường Hoá và Khoa học Sự sống cũng như các PTN khác trong Đại học Bách Khoa Hà Nội, với Viện Khoa học và Kỹ thuật Sức khoẻ
Hợp tác trong nước:
Với các đơn vị nghiên cứu và đào tạo như: Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Viện Sinh học Viện Hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam, Viện Vi sinh vật – Đại học Quốc gia Hà Nội, các Trường ĐH trực thuộc Bộ Giáo dục Đào tạo khu vực miền Bắc…
Hợp tác quốc tế:
Tác giả: Trường Hóa và Khoa học sự sống