Vai trò và lịch sử của sự phát triển
Nghị quyết Hội nghị lần thứ 2 BCH Trung ương Đảng Khoá VIII đã xác định rõ, về cơ bản: “Đến năm 2020, khoa học công nghệ Việt Nam đạt trình độ công nghệ tiên tiến trong khu vực ở các ngành kinh tế trọng điểm như công nghệ sinh học, sản xuất lương thực, chế biến nông- lâm - hải sản, cơ khí điện tử, công nghệ thông tin, bưu chính viễn thông, khai thác, chế biến dầu khí, giao thông vận tải, xây dựng, vật liệu cơ bản, sản xuất và sử dụng năng lượng, y dược”. Trong đó, CNSH được xếp hàng đầu của các ngành kinh tế trọng điểm.
Nhưng phải nhìn thẳng vào sự thật là ở nước ta hiện nay, CNSH tuy đã bắt đầu được quan tâm, được tăng cường đầu tư, nhưng vẫn đang dậm chân tại chỗ. Trong khi đó, thì trên thế giới và thậm chí, ngay ở các nước trong khu vực, CNSH đều đang có những bước tiến nhảy vọt, làm chỗ dựa thực sự cho công cuộc CNH, HĐH của từng quốc gia.
Thực ra, CNSH (Biotechnology hay Bioengineering) đã trải qua 3 giai đoạn phát triển khác nhau.
Giai đoạn CNSH truyền thống: Sử dụng các quá trình lên men tự nhiên để chế biến thực phẩm(rượu, bia, nước chấm, pho- mát, sữa chua, dưa chua, cà muối, nem chua, bánh phở, bún...).
Giai đoạn CNSH cận đại: Sử dụng công nghệ lên men vi sinh vật và công nghệ enzym để sản xuất ở quy mô lớn hàng loạt các loại thực phẩm, dược phẩm, hoá chất (axit hữu cơ, axit amin, enzym, chất kháng sinh, vitamin, dung môi hữu cơ...)
Giai đoạn CNSH hiện đại: Sử dụng các vi sinh vật mang gen tái tổ hợp, sử dụng các cơ thể động thực vật chuyển gen (GMO) để đem lại những lợi ích rộng lớn trong công nghiệp thực phẩm, công nghệ môi trường, nông- lâm- ngư nghiệp...
Ngày nay, nói đến CNSH là phải hiểu là CNSH hiện đại, (Modern Biotechnology) hay còn gọi là CNSH mới (New Biotechnology). CNSH hiện đại cùng với Vi điện tử (Microelectronic) chính là đỉnh cao của làn sóng thứ 5 trong cuộc cách mạng khoa học và công nghệ trên thế giới.
CNSH bao gồm các lĩnh vực sau đây
*Công nghệ di truyền (CNDT- Genetic engineering, Gennetechnology) công nghệ này còn gọi là Thao tác gen (Gene manipulation), Clôn hoá gen (Gene cloning), Công nghệ ADN tái tổ hợp (Recombinent DNA technology), Cải biến di truyền (Genetic modification)... Đó là công nghệ đem gen thu được từ kỹ thuật clôn hoá ADN để chuyển vào virut, vào plasmid hay các phân tử vectơ khác, tạo ra những tổ hợp mới mang tính di truyền, chuyển chúng vào cơ thể động vật- thực vật hoặc tế bào vi sinh vật nhằm phục vụ cho lợi ích con người. Việc chuyển gen bằng CN di truyền với súng bắn gen (gen gun), với sự hỗ trợ của vi khuẩn agrobacterium tumefaciens, với kỹ thuật tạo lỗ bằng điện trong tế bào (electroporation)... người ta đã tạo ra hàng loạt các loại cây trồng chuyển gen (GMC). Năm 1999, toàn thế giới đã có tới 39,9 triệu ha được gieo trồng cây chuyển gen, trong số này, riêng Hoa Kỳ đã chiếm đến 28,7 triệu ha (72% so với toàn thế giới), đứng thứ nhì là Arhentina (17%) rồi đến Canada (10%)... tất cả các nước đang phát triển mới chỉ có cả thảy 7,1 triệu ha trồng cây chuyển gen (18%). Đây chính là một thành tựu vĩ đại của nhân loại. Vì vậy, chúng ta cần sớm có những quy chế chính thức trong việc nghiên cứu, nhập khẩu, sáng tạo và ứng dụng cây trồng chuyển gen.
*Công nghệ tế bào (Cell technology): Đó là thao tác di truyền ở mức độ tế bào, dùng phương pháp nuôi cấy tế bào (Cell culture) hay nuôi cấy mô (Tissue culture) để tạo ra những giống tốt, giống quý hiếm, giống sạch bệnh, hoặc các sản phẩm có giá trị cao (như sinh khối các củ nhân sâm, tam thất, trường xuân...). Gần đây, bắt đầu sử dụng rộng rãi kỹ thuật dung hợp tế bào (Cell fusion), kỹ thuật chuyển nhân (Nuclea transplantation); để tạo ra các giống cây mới (ví dụ giống Pomato, dưới đất cho củ khoai tây, trên cây cho quả cà chua), các giống động vật tạo ra bằng con đường sinh sản vô tính như cừu Dolly và tiếp sau đó là nhiều động vật khác, kể cả lợn, loài vật đang được hy vọng dùng để sản sinh các phủ tạng thay thế cho phủ tạng người sau khi đã được ghép thêm gen người để khắc phục hiện tượng đào thải sử dụng các tế bào gốc của phôi (Embryonic stem cell) để cứu chữa một số bệnh nan y... Việc nuôi cấy ở quy mô lớn trong nồi lên men (fermentor) các tế bào động vật đã được lựa chọn, đang mở ra khả năng sản xuất ở quy mô công nghệ các sản phẩm quý giá như trypsin, insulin, cytokines, kích tố sinh trưởng, nhân tố đông máu và nhân tố tan máu... Công nghệ tế bào động vật còn cho phép nhân lên trong các thiết bị chuyên dụng (roller bottle, stirred tank)… các tế bào da, các tế bào máu (hematopoietic cells), các tế bào miễn dịch (cytotoxic T lymphocytes), các tế bào động vật dùng để nuôi cấy các chủng virut dùng làm vaccine...
*Công nghệ enzym (Enzyme technology hay enzym engineering) và Công nghệ protein (Protein engineering): bên cạnh việc sản xuất, tách chiết, tinh chế enzym, người ta đã sử dụng rộng rãi kỹ thuật bất động hoá (immobilization) enzym và tế bào để có thể sử dụng nhiều lần enzym và tế bào trong công nghiệp, đặc biệt là để chế tạo các đầu đo sinh học (biosensor) phục vụ các mục đích thực tiễn; chẳng hạn các đầu đo ái lực sinh học (bioaffinity sensors), các đầu đo xúc tác sinh học (biocatalytic biosensors), các đầu đo sinh học điện hoá (electrochemical biosensors), các thiết bị ISFET (ion sensitive field effect transitor), các đầu đo sinh học cáp quang (fiber- optic biosensors), các thiết bị PQCB (Piezoelectric quartz crystal biosensor)... Enzym cũng được sử dụng rộng rãi trong công nghệ chế biến nông lâm sản phẩm, chế biến thực phẩm, trong công nghệ tẩy lông ở da động vật, trong công nghiệp xử lý ô nhiễm môi trường ở nông thôn...
Enzym chỉ là một nhóm protein, còn biết bao nhiêu nguồn protein khác có thể dễ dàng tạo ra bằng con đường CNSH.
*Công nghệ lên men (Fermentation engineering), còn gọi là Công nghệ vi sinh vật (microbial engeneering). Ngày nay, công nghệ lên men đã tạo ra rất nhiều sản phẩm mới lạ có giá trị kinh tế rất cao. Chẳng hạn như các loại chất dẻo sinh học (bioplastic) để thay thế dần các loại chất dẻo hoá học không bị phân giải trong tự nhiên. Khái niệm Nồi phản ứng sinh học (Bioreactor) được hiểu là việc chuyển gen của vi sinh vật vào cơ thể động vật hoặc thực vật để bắt chúng sản sinh ra văcxin hoặc các loại dược phẩm quý hiếm. Trong tương lai trẻ em chỉ cần ăn một quả chuối hoặc húp một quả trứng có thể thay thế cho việc phải tiêm các văcxin tương ứng(!)
*Công nghệ sinh học môi trường (Environmental biotechnology): Về CNSH môi trường, hàng loạt các biện pháp xử lý môi trường ngày nay đã trở thành kinh điển ở nước ngoài (như các công nghệ biostimulation, bioaugmentation, landfarming, bioractor, biofiltration...). Người ta đã bắt đầu sử dụng có hiệu quả các vi sinh vật mang gen tái tổ hợp để phân giải các hợp chất gây ô nhiễm môi trường (như > C6 Alkanes, < C8 Alkanes, Anthracene, Benzene… Các vi khuẩn được chuyển gen thường thuộc các chi Pseudomonas Nitrosomonas, Alcaligenes, Methylosinus,...
Hiện nay, ở Mỹ đã có tới 1.300 công ty CNSH. Sản phẩm CNSH ở Mỹ hàng năm đạt doanh thu khoảng 12,7 tỷ USD, dự kiến sẽ tăng lên đến 34 tỷ USD vào năm 2006, bình quân mỗi năm tăng 12%. Trong số các sản phẩm CNSH thì sản phẩm y dược học chiếm tới 75%, nông nghiệp chỉ mới chiếm có 3%. Tuy nhiên, người ta cho rằng, sau làn sóng sản phẩm y dược sẽ là làn sóng các sản phẩm nông nghiệp và bảo vệ môi trường. Tính đến cuối thế kỷ XX, doanh thu về các sản phẩm CNSH trên thế giới mới chỉ có 10 tỷ USD, trong đó có khoảng 7 tỷ USD liên quan đến hạt giống.
Vậy làm gì để bứt phá lên trong lĩnh vực CNSH?
Để CNSH phát triển, phục vụ sự nghiệp CNH- HĐH, điều cốt lõi là Đảng và Nhà nước cần quan tâm đến CNSH nhiều hơn, ít ra cũng bằng sự quan tâm đến CNTT. Trong khi, đã có trên 10 lần tổ chức Tuần lễ Tin học trong thời gian qua, thì chưa có một Tuần lễ CNSH nào, trong khi Khu công nghệ cao Hoà Lạc, Khu Công nghệ cao Quang Trung đang bắt đầu khởi sắc bởi CNTT, thì CNSH vẫn... bình chân như vại. Vì vậy, trong thời gian tới chúng ta cần làm ngay một số việc sau đây:
1. Tổ chức ngay 5- 6 Phòng thí nghiệm Quốc gia về CNSH, với sự đầu tư tối thiểu khoảng 5- 6 triệu USD cho mỗi Phòng thí nghiệm, nhưng dứt khoát phải đạt được 3 yêu cầu tối thiểu đó là: Có kiến thức chuyên môn sâu và chỉ chú tâm vào công việc mà không làm thêm bất kỳ một công việc nào khác ngoài nhiệm vụ trọng tâm được giao; đồng thời phải có một kế hoạch thật cụ thể để có thể tiếp cận được với trình độ khoa học cơ bản của thế giới… nhằm tạo ra được các sản phẩm phục vụ nhu cầu trong nước…
2. Tổ chức học tập các thành tựu CNSH của các nước trong khu vực nhất là của Trung Quốc, đặc biệt trong lĩnh vực CNSH phục vụ nông nghiệp.
3. ¦u tiên một cách thiết thực đối với các nhà đầu tư về CNSH, trước hết là hỗ trợ tích cực cho Công ty VEDAN để có thể thực hiện được dự án đầu tư theo kế hoạch ban đầu (là 500 triệu USD, hiện nay mới chỉ dừng ở mức 350 triệu USD).
4. Tổ chức triển khai CNSH theo các ứng dụng đơn giản cho nông dân để thực hiện kế hoạch “Ly nông bất ly hương” nhằm tạo việc làm, tạo sản phẩm có giá trị cao cho thanh niên nông thôn. Cần tạo điều kiện thuận lợi cho Chương trình tự nguyện đưa tiến bộ KHKT vào hộ nông dân thực hiện thí điểm dự án này.
5. Quan tâm đúng mức hơn đến việc nâng cấp các cơ quan quản lý nguồn gen cây trồng, cây lâm nghiệp, gia súc, gia cầm cũng như các nguồn gen vi sinh vật. Không phát hiện thêm các nguồn gen mới và quản lý tốt các nguồn gen đã có thì làm sao phát triển được CNSH và làm sao trao đổi được về nguồn gen với các nước khác.
