Phương pháp tạo ra mã vạch DNA có độ tin cậy cao hơn

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp mới để sửa chữa các lỗi trong mã vạch DNA, mang lại kết quả chính xác hơn nhiều và mở đường cho nghiên cứu y học đầy kì vọng trong tương lai.

Cũng giống như việc mã vạch trong cửa hàng tạp hóa giúp họ biết được có những gì có trong giỏ hàng của khách hàng, thì mã vạch DNA giúp các nhà sinh học gắn nhãn gen di truyền vào các phân tử sinh học để theo dõi trong quá trình nghiên cứu, chẳng hạn như theo dõi cách một khối u ung thư phát triển, hay cách các cơ quan phát triển hoặc xem xem loại thuốc phát huy tác dụng như thế nào.

Xem thêm: Thử nghiệm thuốc trở nên dễ dàng với mã vạch DNA

Nhưng với các phương pháp hiện tại, nhiều mã vạch DNA có độ tin cậy kém hơn rất nhiều so với các cửa hàng tạp hóa. Những mã vạch chứa lỗi khoảng 10 phần trăm thời gian, khiến cho việc giải mã dữ liệu trở nên khó khăn và làm các cuộc thử thí nghiệm thiếu tin cậy.

Theo báo cáo trong Kỷ yếu Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, phương pháp mới, được gọi là mã vạch FREE (filled/truncated right end edit) giảm tỷ lệ lỗi từ 10% xuống 0,5% và hoạt động cực kỳ nhanh chóng.

Với mã vạch DNA, các nhà khoa học có thể nghiên cứu quá trình một khối u ung thư phát triển, không chỉ là toàn bộ khối u, mà là một tập hợp lớn các tế bào riêng lẻ phát triển khác nhau để biết được những tế bào nào dễ bị tổn thương trong quá trình trị liệu.

Xem thêm: Vai trò của công nghệ mã vạch trong y tế

Các nhà khoa học, những người quan tâm đến việc phát triển các cơ quan thay thế cho những người bị thương hoặc bị bệnh có thể sử dụng mã vạch DNA để hiểu rõ hơn về cách các cơ quan phát triển tự nhiên. Với các nhà nghiên cứu mà đang tìm cách sàng lọc hàng triệu loại thuốc để tìm ra được loại liên kết với một phân tử nhất định, để từ đó có khả năng điều trị bệnh, có thể sử dụng mã vạch DNA để tìm ra được loại thuốc đó.

John Hawkins, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ thuộc khoa sinh học phân tử và Viện Khoa học và Kỹ thuật tính toán tại Đại học Texas ở Austin nói rằng: “mã vạch DNA góp mặt trong rất nhiều nghiên cứu tiên tiến trong phát triển y học và dược phẩm, và việc có thể cải thiện tính chính xác và hiệu quả của mã vạch này là rất thú vị”

“Một điều thú vị hơn nữa là bây giờ với những mã vạch tốt hơn này, chúng ta sẽ có những thí nghiệm lớn hơn, đáng kì vọng hơn mà trước đây là không khả thi.”

Mã vạch DNA chứa một chuỗi các chữ cái ngắn tương đương với một mã duy nhất, sử dụng bốn chữ cái có trong DNA: A, C, G và T. Các nhà nghiên cứu dán các nhãn mã vạch này lên các phân tử, như protein của tế bào hoặc các loại thuốc thử nghiệm, để theo dõi xem những phân tử này đi đâu, đôi khi là hàng triệu phân tử và cách những phân tử này tương tác với các phân tử khác.

Tuy nhiên, khoảng một phần mười thời gian xảy ra lỗi, chẳng hạn như một chữ cái bị thay thế bởi một chữ cái sai, một chữ cái thừa thêm vào hoặc một chữ cái bị xóa có thể làm sai lệch kết quả nghiên cứu y sinh quan trọng.

Một trong những chìa khóa của phương pháp sửa lỗi mới này là chọn đúng mã vạch ngay từ đầu. Phương pháp này liên quan đến việc chọn một chuỗi các chữ cái cho mỗi mã vạch sao cho ngay cả khi có một lỗi nhỏ, chẳng hạn như G bị thay bằng chữ C, nó vẫn sẽ giống mã vạch dự định hơn bất kỳ mã vạch nào khác. Phương pháp này đòi hỏi phải loại bỏ nhiều chuỗi chữ cái khả thi, nhưng các nhà nghiên cứu đã giảm thiểu sự mất mát này bằng cách nhờ đến khoa học máy tính được gọi là đóng gói hình cầu.

“Sự đóng góp của tôi đã và đang kiến tạo ra cách để tìm ra các mã vạch đó, ngay cả khi có lỗi trong đó, bạn vẫn có thể biết mã vạch gốc đó đến từ đâu” Ông Hawkins cho biết.

Các phương pháp sửa lỗi thay thế cho mã vạch DNA, chẳng hạn như mã Levenshtein, yêu cầu phải bỏ đi gấp 100 lần số mã vạch so với phương pháp FREE và tốc độ giải mã kết quả chậm hơn tới 1000 lần. Kết quả là, trong khi công nghệ tồn tại trước nay có thể tạo được các dự án với hàng trăm triệu mã vạch là không khả thi, thì công nghệ mới cho phép mang lại kết quả nhanh chóng, chính xác. Các nhà nghiên cứu đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế và đang cung cấp phương pháp này miễn phí cho mục đích học thuật và phi thương mại.

Nguồn: www.futurity.org

Người dịch: Leah Trinh

Bản quyền thuộc công ty Beetech.