Trong buổi sinh hoạt chuyên môn thường niên của tổ Hóa-Sinh-CNNN, đồng chí Phan Thị Tăng giáo viên bộ môn Sinh học phụ trách dạy đội tuyển học sinh giỏi môn Sinh học của nhà trường đã đại diện nhóm giáo viên Sinh trình bày một số vấn đề mới và khó trong chuyên đề kỹ thuật mới của công nghệ sinh học hiện đại và ứng dụng. Đây là nội dung kiến thức nâng cao của chương trình Sinh học lớp 12.
Đồng chí Phan Thị Tăng là giáo viên có trình độ chuyên môn cao với nhiều năm liên tiếp có học sinh giỏi cấp thành phố, quốc gia. đồng chí thường xuyên tham gia công tác ra đề và ôn luyện cho đội tuyển học sinh giỏi. Để có thể đạt được những thành tựu ấy đồng chí Tăng đã phấn đấu không ngừng trong suốt quá trình công tác tại trường THPT chuyên Sơn Tây. Bằng những kinh nghiệm khi tham gia ôn luyện cho đội tuyển nguồn của Hà Nội để chuẩn bị cho vòng thi cấp quốc gia môn Sinh học, trong nhiều năm cô đã xây dựng chuyên đề kỹ thuật mới của công nghệ sinh học hiện đại để chia sẻ cùng đồng nghiệp.
Đồng chí Phan Thị Tăng trình bày báo cáo tại cuộc họp.
Trong bài báo cáo của mình đồng chí Tăng đã trình bày 4 nội dung hay và khó trong chương trình Sinh học 12 như: Điện di DNA trên gel; kĩ thuật southern blot, western blot; kĩ thuật PCR; Một số phương pháp giải trình tự gene; Công nghệ crispr/cas9.
Nội dung thứ nhất nói về Điện di trên gel (Gel electrophoresis), đây là kỹ thuật cơ bản trong sinh học phân tử, sinh hóa và y học, được sử dụng để tách các phân tử mang điện tích (như DNA, RNA, protein) dựa trên kích thước, điện tích hoặc hình dạng của chúng. Điện di trên gel có nhiều ứng dụng trong thực tế như: Tách, phân tích và xác định kích thước phân tử sinh học (DNA, RNA, protein); Kiểm tra độ tinh sạch của các mẫu DNA, RNA, protein sau tách chiết; Phân tích sản phẩm PCR, cắt enzyme giới hạn, hoặc tổng hợp protein tái tổ hợp; Xác định thành phần protein trong các mẫu mô, huyết thanh hoặc dịch tế bào; Kiểm tra kết quả các kỹ thuật khác như Southern blot, Northern blot, Western blot. Ngoài ra còn có ứng dụng trong y học và pháp y để phát hiện đột biến gen, phân tích ADN trong xét nghiệm huyết thống và giám định pháp y, phát hiện protein bất thường trong bệnh lý (ví dụ: điện di huyết thanh).
Nội dung thứ hai trình bày về Southern blot và Northern blot. Southern blot là kỹ thuật sinh học phân tử được phát triển bởi Edwin Southern (1975), dùng để phát hiện và phân tích DNA đặc hiệu trong hỗn hợp DNA phức tạp. Kĩ thuật này có nhiều ứng dụng như: Xác định sự có mặt của một gen đặc hiệu trong bộ gen; Xác định số lượng bản sao gen (gene copy number); Phát hiện đột biến gen, chèn, mất đoạn hoặc tái sắp xếp DNA; Kiểm tra sự tích hợp của gen ngoại lai trong sinh vật biến đổi gen (GMO); Phân tích kiểu gen (genotyping) trong nghiên cứu di truyền hoặc pháp y; Lập bản đồ gen (restriction map) hoặc xác định kích thước đoạn DNA sau cắt enzyme giới hạn; So sánh DNA giữa các loài. Trong khi đó Northern blot là kỹ thuật sinh học phân tử dùng để phát hiện và phân tích RNA đặc hiệu trong một mẫu tổng RNA. Phương pháp này có nhiều ứng dụng như: Xác định sự có mặt và kích thước của mRNA → giúp biết gen nào đang được biểu hiện trong tế bào; So sánh mức độ biểu hiện gen giữa các mô, các giai đoạn phát triển hoặc các điều kiện xử lý khác nhau (ví dụ: có/không có hormone, stress, thuốc...); Đánh giá hiệu quả của vector biểu hiện trong thí nghiệm chuyển gen; Kiểm tra độ toàn vẹn của RNA trước khi tiến hành các phân tích sâu hơn (như RT-PCR hay RNAseq); Phân biệt các isoform của mRNA (do hiện tượng cắt nối khác nhau).
Nội dung thứ ba là kĩ thuật PCR. Trong kĩ thuật PCR chia thành 3 nhóm chính: PCR (Polymerase Chain Reaction), Realtime PCR và Realtime RT-PCR. Mỗi kĩ thuật có những ưu điểm vượt trội có nhiều ứng dụng nổi bật như: Chuẩn đoán bệnh di truyền và bệnh nhiễm trùng (Phát hiện nhanh mầm bệnh như virus HIV, SARS-CoV-2, HBV...hoặc đột biến gen gây bệnh di truyền); Giám định ADN (Dùng trong pháp y, xác định huyết thống, nhận dạng cá thể); Nghiên cứu gen và biểu hiện gen (Nhân bản gen, xác định sự có mặt hoặc mức độ biểu hiện của một gen cụ thể); Phân tích tiến hóa – sinh thái (So sánh trình tự ADN giữa các loài để nghiên cứu mối quan hệ di truyền); Phát hiện đột biến gen và gen biến đổi (Ứng dụng trong nông nghiệp, kiểm tra thực phẩm, hoặc nghiên cứu di truyền); Giám định pháp y – sinh học phân tử (Đo chính xác lượng ADN trong mẫu, hỗ trợ nhận dạng cá thể). Nghiên cứu sinh học và y học (Kiểm tra hiệu quả điều trị, theo dõi tải lượng virus hoặc mức sao chép gen trong tế bào); Ngoài ra còn ứng dụng trong công nghệ sinh học và nông nghiệp như: Kiểm tra cây, vật nuôi biến đổi gen; phát hiện vi sinh vật gây hại.
Nội dung trình bày tiếp theo là các phương pháp giải trình tự gene. Nội dung này gồm 4 phương pháp là: Phương pháp Maxam–Gilbert (1977); Phương pháp Sanger (1977; Phương pháp next Generation Sequencing- NGS và Phương pháp giải trình tự gene Third-Generation Sequencing. Các phương pháp này đều có nhiều ứng dụng trong thực tế như: Y học và chẩn đoán bệnh; Nghiên cứu gene và hệ gene; Môi trường và vi sinh vật học; Sinh học phân tử và tiến hóa học; Nông nghiệp và công nghệ sinh học…
Nội dung cuối cùng là tìm hiểu về CRISPR/Cas9 đây là công nghệ chỉnh sửa gen chính xác, nhanh và rẻ, được xem là cuộc cách mạng trong sinh học phân tử và y học hiện đại. CRISPR/Cas9 cho phép cắt, chèn, hoặc loại bỏ các đoạn ADN cụ thể trong hệ gen của sinh vật. Phương pháp này có nhiều ưu điểm trong Y học và dược học như: Sửa chữa gen gây bệnh di truyền (như thiếu máu hồng cầu hình liềm, Duchenne...); Tạo mô hình bệnh học trên động vật để nghiên cứu cơ chế bệnh; Ứng dụng trong liệu pháp gen để điều trị ung thư, HIV hoặc rối loạn di truyền. Ngoài ra còn có ứng dụng trong nông nghiệp như: Tạo giống cây trồng và vật nuôi có năng suất cao, kháng sâu bệnh, chịu hạn, mặn; Loại bỏ gen gây dị ứng hoặc độc tố trong nông sản. Ứng dụng trong sinh học phân tử – nghiên cứu cơ bản như: Xác định chức năng của gen bằng cách “tắt” hoặc “chỉnh sửa” gen đó; Tạo dòng tế bào hoặc sinh vật biến đổi gen phục vụ nghiên cứu. Ứng dụng công nghệ sinh học như; Phát triển vi sinh vật tái tổ hợp sản xuất thuốc, enzyme, hoặc vật liệu sinh học; Dùng trong xét nghiệm nhanh (ví dụ: CRISPR-based COVID-19 test).
Kết thúc buổi sinh hoạt là những trao đổi về kiến thức, những thảo luận về chuyên môn để tìm ra các phương pháp dạy học phù hợp nhất trong bối cảnh nền giáo dục hiện đại. Những kiến thức hay của môn Sinh học thường có nhiều ứng dụng trong y học và cuộc sống. Do đó các giáo viên cần cập nhật thường xuyên để tăng hứng thú của học sinh đối với môn học này giúp cho việc dạy học ở nhà trường đạt được hiệu quả cao hơn.