TRIỂN VỌNG CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Tạp chí Điện tử của Bộ Ngoại giao Hoa Kỳ

Triển vọng Kinh tế, tháng 10/2005

CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ NHỮNG THÁCH THỨC TOÀN CẦU

Jennifer Kuzma

Công nghệ sinh học nếu được sử dụng hợp lý sẽ cho chúng ta những khả năng tiềm tàng và những thực phẩm tốt hơn cho sức khỏe, giảm bớt sự phụ thuộc vào các loại nhiên liệu, mở ra những khả năng chữa trị các dịch bệnh hiệu quả hơn. Enzymes, thứ có thể biến các nguyên liệu thực vật thành những loại nhiên liệu sinh học như ethanon, kết cục đã giúp cho việc sản xuất các sản phẩm năng lượng sinh học bền vững với chi phí hiệu quả hơn. Công nghệ sinh học mới đã tạo giống lúa giàu vitamin A có thể giúp giảm bớt chứng mù lòa do thiếu hụt vitamin ở các nước đang phát triển.

Nhưng việc áp dụng những biện pháp này cũng mang lại những rủi ro đòi hỏi cần được khắc phục bằng các thể chế an toàn và chuẩn mực. Các chính phủ và các tổ chức khác cũng cần có bước tiến trong đầu tư cho nghiên cứu công nghệ sinh học và phát triển sản phẩm nhằm giúp các nước đang phát triển và hỗ trợ những quốc gia này khả năng đạt được lợi ích từ sự đổi mới về sinh học.

Jennifer Kuzma là Phó Giám đốc Trung tâm Khoa học Công nghệ và chính sách công của trường Đại học Minnesota.

Khoa học chỉ có thể xác minh đó là cái gì chứ không phải nó nên là cái gì, ngoài nhiệm vụ ấy, nó đưa ra những nhận xét có giá trị cho tất cả những gì cần thiết tồn tại.

-Albert Einstein

Trong nhiều thế kỷ, con người đã sử dụng sức mạnh của các hệ thống sinh học để nâng cao cuộc sống của họ và thế giới. Nhiều người tranh luận rằng công nghệ sinh học bắt đầu từ hàng nghìn năm trước, khi cây trồng là các giống loài đầu tiên có đặc điểm riêng và vi sinh vật được dùng để nấu bia. Những người khác lại cho rằng sử khởi đầu của công nghệ sinh học là khi xuất hiện khả năng kỹ thuật cho phép các nhà nghiên cứu có thể điều khiển và chuyển đổi gen từ một cơ thể này sang cơ thể khác. Việc tìm ra cấu trúc DNA vào những năm 1950 đánh dấu bước khởi đầu kỷ nguyên mới. Gen được cải tiến từ DNA và được biểu hiện dưới dạng protein. Chúng tạo nên những cấu trúc làm cho chúng ta có những đặc điểm riêng. Vào những năm 1970, các nhà khoa học đã khám phá ra và sử dụng sức mạnh của "cái kéo" tự nhiên - protein được coi là enzymes hạn chế - để cắt riêng một gen từ một loại sinh vật này sang những sinh vật có liên quan hay không liên quan. Như vậy, công nghệ DNA tái kết hợp, hay như hầu hết các chuyên gia ngày nay cho đó là công nghệ sinh học hiện đại, đã ra đời.

Những người khai phá ra công nghệ sinh học không thể hình dung ra khả năng hiện nay của chúng ta trong việc tạo ra những giống cây chống lại được bệnh dịch, những vật nuôi sản sinh ra thuốc trong sữa của chúng và những hạt nhỏ để bắn vào hay phá hủy các tế bào ung thư. Hơn nữa, công nghệ sinh học cũng có thể là một bộ công cụ giúp hiểu biết thêm về các hệ thống sinh học. Genomis được dựa trên những công cụ này và là sự nghiên cứu về gen cũng như các chức năng của chúng. Chúng ta đã xác định được thành phần, hoặc "đã được xâu chuỗi", của toàn bộ gen con người và nhiều cơ thể khác nhờ có công nghệ sinh học. Thông tin Genomic đang giúp chúng ta nhiều hơn trong đánh giá những đặc tính chung và đa dạng giữa các sinh vật và con người đang tìm cách để hiểu và chữa trị bệnh dịch, thậm chí tổ chức chăm sóc cho từng cá thể.

Công nghệ sinh học, hay bất kỳ công nghệ thực nào không tồn tại tách biệt. Nó được dẫn xuất nhờ những nỗ lực của con người và chịu tác động của xã hội, văn hóa và bầu không khí chính trị. Xã hội điều khiển và chi phối công nghệ, cố gắng giảm thiểu những hạn chế và phát huy tối đa các ích lợi. Nhiều nhà khoa học vật lý và tự nhiên muốn phân tách giữa các quan tâm xã hội và vấn đề đạo đức, khi ấy khoa học và công nghệ sẽ được xác định rõ ràng hơn. Những tranh cãi gần đây về các sinh vật đã được sắp xếp lại gen trong thực phẩm và nông nghiệp đã minh chứng rằng ranh giới này thật sự là không rõ ràng. Không chỉ có những quan tâm về sự an toàn trong các sinh vật đã được tổ chức lại gen, mà còn có sự khác biệt về văn hóa trong việc chấp nhận các sản phẩm. Bối cảnh quốc tế dành cho công nghệ là rất quan trọng và nên được xem xét. Công nghệ sinh học không phải là một phương thuốc cho các vấn đề toàn cầu, nhưng nó là một công cụ đầy hứa hẹn nếu sử dụng nó một cách thích hợp. Mặt khác, có những hệ thống xã hội chịu ảnh hưởng bởi công nghệ sinh học mới và lo sợ trước sự tạo ra sự phân cách lớn hơn giữa giàu và nghèo khi công nghệ không tham gia vào tất cả các bộ phận của xã hội. Trong bối cảnh này, bài báo chỉ ra những thách thức toàn cầu và giới thiệu cách mà công nghệ sinh học có thể được áp dụng một cách công bằng và bền vững.

THÁCH THỨC VỀ NĂNG LƯỢNG, SỰ THAY ĐỔI KHÍ HẬU VÀ VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG

Than đá là một tài nguyên cho năng lượng hữu hạn và chúng ta đã khai thác chúng nhanh hơn quá trình tự nhiên tạo ra chúng. Công nghệ sinh học có vai trò trong việc sử dụng cáo hơn các nguồn năng lượng có thể tái sinh. Năng lượng từ chất thải sinh học chẳng hạn, là một nguồn năng lượng các-bon trung gian, giống như loài cây thải ra nhiều các-bon trong khí quyển. Các nhà nghiên cứu đang thay đổi tốt hơn các cellulases-enzymes để có thể phân hủy nguyên liệu thực vật thành nhiên liệu sinh học như ê-ta-non. Những cellulases tốt hơn sẽ giúp sản xuất ra các sản phẩm năng lượng sinh học bên vững với chi phí thấp.

Một số người tin rằng sự thay đổi về khí hậu sẽ ảnh hưởng lớn nhất lên người nghèo, những người không có nguồn lực nào để di chuyển hay thích nghi trước những thảm họa tự nhiên hay sự thay đổi quanh họ. Không chỉ đóng vai trò trong việc làm trong sạch môi trường từ việc khai thác năng lượng trong các rác thải sinh học, công nghệ sinh học còn có thể giúp phát triển kinh tế cho các cộng đồng nông thôn trên toàn thế giới. Người nông dân có thể trồng trọt để lấy lương thực, thực phẩm và những năng lượng cần thiết. Tuy nhiên, họ phải sử dụng công nghệ vào việc đó tới mức có thể. Việc đưa công nghệ vào khu vực nông thôn và xây dựng khả năng sử dụng các hệ thống đó sẽ còn là một thách thức.

Những ví dụ khác về giải quyết vấn đề môi trường và năng lượng bằng công nghệ sinh học có thể kể đến việc dùng các vi sinh vật đã biến đổi để sản xuất khí từ chất thải hữu cơ; các loại cây đã biến đổi gen tạo ra các polymer có khả năng làm thoái hóa sinh vật; các cỗ máy phân tử dựa trên cây trồng quang hợp protein để tạo ra năng lượng từ ánh nắng mặt trời; dùng vi khuẩn phân hủy ô nhiễm môi trường; và cảm biến sinh học để nhanh chóng kiểm soát các môi trường nguy hại. Các vấn đề môi trường áp dụng công nghệ sinh học thường bị bỏ qua và thiếu vốn do vậy sự bền vững của hành tinh chúng ta đang đối mặt với sự ô nhiêm môi trường gia tăng, đây là một vấn đề cực kỳ quan trọng.

CHẤT LƯỢNG THỰC PHẨM, NÔNG NGHIỆP VÀ VẤN ĐỀ AN NINH

Công nghệ sinh học đã tỏa sáng trong lĩnh vực nông nghiệp và thực phẩm.Ví dụ, bông, đỗ tương, ngô và các cây trồng khác đã được biến đổi chứa nhiều protein từ vi khuẩn Bacillus thuringgiensis (Bt), giúp chúng chống được các loại côn trùng quấy phá. Cây trồng Bt được trồng rộng rãi ở nhiều nước. Việc canh tác bông BT ở Trung Quốc đã giảm rõ rệt việc dùng thuốc trừ sâu gây nguy hiểm cho sức khỏe con người, mang lại lợi nhuận cho những người nông dân.

Mặt khác, đã có nhiều sự quan ngại đối với các nông sản Bt. Starlink là một loại ngô Bt làm thức ăn gia súc ở Mỹ, đặt ra những câu hỏi về sự tiềm ẩn của nó trước dị ứng nguyên của con người. Tuy nhiên, nó đã làm nhiễm bệnh ngẫu nhiên một số sản phẩm từ ngô thực phẩm dùng cho người. Tương tự, gen Bt protein đã được tìm thấy trong nhiều loại ngô khác nhau ở Mehicô, mặc dù Mehicô đã tạm ngừng việc trồng ngô Bt. Truyền nhiễm này đã gây quan ngại vì Mehicô là trung tâm địa lý đa dạng cho cây ngô và nhiều người muốn lưu giữ các giống ngô bản xứ vì những lý do nông học và văn hoá. Vì vậy, để thu được những thành quả từ các cây trồng đã được biến đổi gen, điều quan trọng là cần phát triển thể chế an toàn sinh học quốc tế để tránh rủi ro cho tương lai và thúc đẩy niềm tin trong khi sử dụng những loại cây nông sản này.

Những thực phẩm bổ dưỡng hơn và có lợi cho sức khỏe hơn đang được phát triển nhờ công nghệ sinh học. Chẳng hạn, hơn một trăm triệu người đã chịu cảnh thiếu vitamin A, gây ra hàng trăm ngàn trường hợp bị mù mỗi năm. Các nhà nghiên cứu đã tạo ra giống lúa mới cung cấp thêm vitamin A. Loại "lúa vàng" này đang được đưa đến trồng ở nhiều nước đang phát triển. Hàng rào sở hữu trí tuệ đã bị vượt qua để phân bổ miễn phí loại lúa này cho một số người nông dân nhất định, điều này là quan trọng đặc biệt vì chi phí cho giống lúa này có thể bị cấm. Các nhà nghiên cứu đang phát triển các cây trồng khác mà đã được tăng cường hàm lượng sắt, vitamin E, axit amin, dầu bổ dưỡng hơn cho sức khoẻ.

Trong tương lai, việc áp dụng bổ sung công nghệ sinh học cho thực phẩm và nông nghiệp sẽ được khẳng định là hữu ích. Chương trình Môi trường Liên Hợp Quốc xếp vấn đề nước ngọt đứng hàng thứ hai trong số các vấn đề môi trường lớn nhất, sau sự thay đổi khí hậu, trong thế kỷ XXI. Hạn hán - và các nông sản ngập mặn đang diễn ra ở các nước đang phát triển có thể thúc đẩy vấn đề an toàn lương thực ở những nơi có những thảm họa tự nhiên và vùng đất ven bờ chắc chắn sẽ bị đói kém trong năm. Nhờ công nghệ sinh học hiện đại, chúng ta đang tiến gần hơn tới sự nắm bắt, nhận diện và điều chỉnh nhiều khuynh hướng kiểm soát việc sử dụng nước và muối trong trồng trọt.

SỨC KHỎE VÀ Y TẾ

Việc áp dụng công nghệ sinh học vào y tế được xã hội nhìn nhận rõ hơn. Các tế bào thân và sự sinh sản vô tính đã giành được sự chú ý hiếm có trong chính trường quốc gia và quốc tế. Các tế bào thân là các tế bào đầu tiên trong một sinh vật được nghiên cứu nhằm phát hiện các loại mô khác nhau. Chúng đã được thay thế thành công và chữa trị các mô đã bị bệnh trong vật nuôi và chúng cũng hứa hẹn nhiều khả năng chữa trị các bệnh cho con người như Alzheimer và tiểu đường. Mặc dù đa số mọi người nhất trí rằng con người không thể sinh sản theo kiểu vô tính. Dùng biện pháp vô tính trong điều trị chỉ nhằm thu lượm các tế bào thân đang gây tranh cãi gay gắt. Biện pháp này có thể cung cấp các tế bào thân hoàn toàn phù hợp cho bệnh nhân, giảm thiểu các rủi ro bằng cách loại bỏ mô. Phương pháp này cho nhiều hứa hẹn. tuy nhiên những vấn đề chính sách, văn hóa và đạo đức vẫn đang chi phối các nhà khoa học và chính trị gia trong tương lai gần.

Sử dụng công nghệ sinh học cơ bản nhất trong y học là việc phát hiện ra các loại thuốc. Con người đã tìm ra thuốc từ các nguồn tự nhiên bằng thử nghiệm và sai số trong thời kỳ đầu lịch sử. Giờ đây genomic và những lĩnh vực gần gũi với nó cung cấp protein - proteomic, cho phép chúng ta tìm ra các loại thuốc một cách có hệ thống hơn. Tự động hóa sinh hóa cho phép phân tích trên con chíp nhỏ gọi là bảng vi mạch để các nhà khoa học sàng lọc được hàng ngàn hợp chất hóa học giúp họ chống lại có hiệu quả dịch bệnh do protein gây ra trong thời gian rất ngắn. Thành công này không thể có được nếu không có nhiều năm đầu tư nghiêm túc cho nghiên cứu công nghệ sinh học cơ bản.

Bằng việc phân tích bảng vi mạch, sự hoạt tính của hàng ngàn gen được đo rất nhanh. Nhiều nhà nghiên cứu đang sử dụng công cụ này để xác định hoạt tính gen sớm khi con người bị nhiễm pathogen. Phương pháp này sẽ được nhanh chóng sử dụng trong tương lai, chúng sẽ đặc biệt quan trọng đối với nhiễm khuẩn đòi hỏi điều trị ngay lập tức để ngăn chặn sự lan truyền và bảo vệ cuộc sống, chẳng hạn như nhiễm khuẩn do một cuộc tấn công khủng bố sinh học gây ra. Nanosensors đang được phát triển từ các hạt tới khoảng 50 nghìn lần nhỏ hơn đường kính sợi tóc con người để phát hiện protein và gen biểu hiện trong các tế bào đơn lẻ của cơ thể. Nó cho phép đánh giá sự khỏe mạnh của tế bào ngay từ giai đoạn đầu của dịch bệnh. Chính phủ Mỹ đang chi hàng triệu dô la cho Nanosensors để có thể thay thế được máu của phi công vũ trụ.

Liệu pháp gen, trong đó gen được tách tới các cơ quan hay mô riêng đã bị nhiễm bệnh trong cơ thể để khắc phục sự thiếu hụt khả năng chuyển hóa hay dịch bệnh khác, là một lĩnh vực khác cho thấy nhiều hứa hẹn. Việc sử dụng virus để phân chia gen cho thấy những rủi ro cho sức khỏe của con người, việc thử nghiệm những Virus này đang còn gây tranh cãi. Sự quy tụ của công nghệ nano với công nghệ sinh học cho phép tạo ra các phương pháp phân tách gen an toàn hơn, chúng không dựa trên các Virus. Các biện pháp hóa học thử nghiệm các tế bào nhiễm bệnh đang được thử nghiệm trên vật nuôi.

Công nghệ sinh học cũng đóng vai trò quan trộng trong việc ngăn chặn các dịch bệnh. Các vắc-xin sản xuất theo phương pháp DNA thường an toàn hơn các vắc-xin truyền thống vì nó chứa các prôtein nhiễm khuẩn hay các Virus phân lập, chúng có khả năng như những tác nhân tiêu diệt hay giảm nguy cơ dịch bệnh. Tuy nhiên nhiều công dân ở các nước đang phát triển không sử dụng bất kỳ loại Vắc-xin nào, được biệt chế từ công nghệ sinh học. Ngày nay hầu hết các Vắc-xin đều được bảo quản trong điều kiện lạnh và dùng để tiêm. Do vậy các nhà nghiên cứu đang làm việc trên các cây trồng đã biến đổi di truyền để cung cấp vắc-xin thông qua thực phẩm. Chi phí cho cung cấp cây trồng có khả năng cung cấp vắc-xin phòng ngừa viêm gan B ước tính bằng một phần sáu chi phí sản xuất vác xin phòng ngừa viêm gan B hiện nay. Để đủ lượng kháng sinh miễn dịch cho tất cả trẻ em trên thế giớí hàng năm thì cần phải trồng khoảng 80 hécta. Tuy nhiên với các cây trồng Bt có một số quan ngại về cây dược liệu vì chúng có thể lan truyền ra cây thực phẩm do côn trùng gây nên. Việc phát triển các quy định an toàn sinh học là đặc biệt quan trọng trong cả hai trường hợp cây dược liệu trồng chung và trồng riêng với cây thực phẩm.

NHỮNG THÁCH THỨC

Điều nổi bật là một số những thí dụ trên có liên quan đến Tuyên ngôn Thiên niên kỷ, mà 170 nước đã đạt được thỏa thuận năm 2000 để giải quyết tình trạng đói nghèo, phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường. Tuy vậy khoa học và công nghệ ít khi được đưa vào các chương trình quốc tế tập trung vào phát triển kinh tế xã hội. Trong việc đáp ứng một số mục tiêu của Tuyên ngôn Thiên niên kỷ, đã có những tiến bộ quan trọng, như việc giảm nghèo, tăng cường giáo dục tiểu học, bình đẳng giới tính và giảm tỷ lệ tử vong ở trẻ em. Tuy nhiên có ít tiến bộ trong đấu tranh chống bệnh tật toàn cầu và cải thiện sự bền vững môi trường. Đây là những thách thức trong đó công nghệ sinh học có thể đóng vai trò.

Những đầu tư vào khoa học và công nghệ của bất kỳ quốc gia nào đều sẽ mang lại hiệu quả kinh tế. Tuy nhiên, đầu tư để giải quyết các vấn đề xã hội, chính trị, văn hóa và đạo đức xung quanh những áp dụng công nghệ sinh học cũng không kém phần quan trọng. Có những cách tốt để thúc đẩy sự đối thoại cởi mở về những vấn đề như vậy. Chúng ta có thể không bao giờ đồng ý với một số ứng dụng của công nghệ sinh học, như nhân bản vô tính để chữa bệnh, nhưng đối thoại sẽ dẫn đến sự hiểu biết tốt hơn các quan điểm của nhau và tôn trọng những sự khác biệt của chúng ta.

Chúng ta không nên đánh giá thấp những rủi ro tiềm ẩn đối với sức khỏe và môi trường của công nghệ sinh học. Chúng ta cần đầu tư vốn để nghiên cứu những ảnh hưởng này bởi các tổ chức độc lập. Các hệ thống quy định cần được chấn chỉnh sửa đổi để trở thành có hiệu quả, hiệu lực và minh bạch. Gần đây có một vài sáng kiến cho việc nghiên cứu độc lập các hệ thống quy định và chính sách.

Cuối cùng chúng ta cần đầu tư vào các công nghệ để những công nghệ này được cải tiến hướng vào việc giúp các nước đang phát triển và xây dựng năng lực trong các cộng đồng của các nước này, thí dụ, thông qua giáo dục, đào tạo và giúp đỡ các vấn đề về sở hữu trí tuệ. Đầu tư vào công nghệ sinh học đã được tiến hành đầu tiên ở các nước phát triển và vào những sản phẩm cho phép hoàn vốn. Đối với khu vực tư nhân sự tập trung này là điều tự nhiên, tuy vậy cần phải có một chương trình rộng hơn. Các chính phủ và các tổ chức khác cần phải can thiệp và đầu tư vào nghiên cứu và phát triển ở các nước đang phát triển và ở các sản phẩm có thể mang lại lợi ích cho những nước đó. Thông qua việc nâng cao ý thức về bối cảnh xã hội của công nghệ sinh học và những cam kết giải quyết những vấn đề hiện tại, người ta có thể hình dung được một tương lai trong đó công nghệ sinh học được khai thác một cách trách nhiệm để giúp đỡ tất cả các quốc gia và mọi người.