[Sê-ri KST] Vai trò của DNA trong xét nghiệm virus sinh học và ứng dụng trong xác định virus máy tính

RESEARCH CREW
21:20 11/04/2020

[Sê-ri KST]: VAI TRÒ CỦA DNA TRONG XÉT NGHIỆM VIRUS SINH HỌC VÀ ỨNG DỤNG TRONG XÁC ĐỊNH VIRUS MÁY TÍNH

***Kỳ 1: Virus sinh học và Kỹ thuật xét nghiệm Realtime PCR

   Trong bối cảnh đại dịch Covid-19 đang lây lan với tốc độ chóng mặt toàn cầu, chúng ta thường nghe đến kỹ thuật xét nghiệm Realtime PCR (Polymerase Chain Reaction) - hay còn gọi là phản ứng tổng hợp chuỗi định lượng nhằm phát hiện một ca nghi nhiễm nào đó là dương tính với virus SARS-CoV-2 (Covid-19) hay không.  Virus là một loại ký sinh trùng rất nhỏ không thể tự sinh sản, nhân bản. Tuy nhiên, một khi nó lây nhiễm vào một tế bào, một loại virus có thể điều khiển bộ máy tế bào tạo ra nhiều virus hơn. Hầu hết các virus (dạng DNA virus/RNA virus) có RNA hoặc DNA là chất liệu di truyền của chúng.  Chất liệu này chính là các Axit nucleic, có thể là chuỗi đơn (RNA) hoặc kép (DNA). Toàn bộ hạt virus truyền nhiễm, được gọi là virion, bao gồm axit nucleic và vỏ ngoài của protein. Các virus đơn giản nhất chỉ chứa đủ RNA hoặc DNA để mã hóa bốn loại protein. Trong trường hợp phức tạp nhất, một virus có thể mã hóa 100 - 200 protein.

Vì lí do đoạn mã RNA/DNA của virus thường khá ngắn và nhỏ nên việc phát hiện nó trong tế bào lây nhiễm không dễ. Để dễ phát hiện hơn, người ta nghĩ ra cần phải có phương pháp khuyếch đại mẫu lên để cho nó đủ lớn mới có thể phân tích xác định được. Kỹ thuật khuếch đại này được gọi là PCR, được nhà khoa học Hoa Kỳ đoạt giải Nobel tên là Kary Mullis đưa ra năm 1983. Nó có thể đo lường được số phân tử DNA đích có trong mẫu thử ứng với từng chu trình khuếch đại của phản ứng tổng hợp. 

Hình - Xét nghiệm PCR để xác định mẫu bệnh phẩm dương tính với virus

Quy trình xét nghiệm Realtime PCR được thực hiện nguyên tắc thông thường của phản ứng tổng hợp chuỗi, trong đó nguyên tắc chính là đoạn DNA/RNA được nhân lên nhiều lần sẽ được phát hiện trong thời gian thực. Với độ nhạy và độ đặc hiệu trên 98% trong việc phát hiện các loại DNA và nồng độ DNA phát hiện được đối với các tác nhân gây bệnh, các kỹ thuật PCR được xem là một trong những kỹ thuật có thể xác định một mẫu bệnh phẩm có dương tính với virus hay không.

Vậy DNA/RNA là gì?

Hình - DNA qui định đặc điểm của từng cá thể sống

DNA là một phân tử cực kỳ quan trọng đối với không chỉ con người, mà đối với hầu hết các sinh vật khác. DNA chứa vật liệu di truyền và gen - đó là thứ khiến mỗi sinh vật trở nên độc nhất. Hiểu một cách đơn giản, ADN chứa đựng các thông tin di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác nhờ khả năng phân đôi trong quá trình sinh sản và quyết định tất cả các đặc điểm của thực thể sống trên Trái Đất. DNA là từ viết tắt của deoxyribonucleic acid, nó được tạo thành từ các đơn vị nucleotide.  Trong tế bào, nucleotide đóng vai trò quan trọng trong trao đổi chất và phát tín hiệu. Bản thân DNA là một chuỗi 2 mạch xoắn song song các hợp chất hoá học kết hợp với nhau tạo thành các bản thiết kế vĩnh viễn cho sự sống. Các hợp chất này gọi là bazơ (kiềm) và có 4 loại (A-G-T-C). Chúng kết hợp với nhau để tạo thành các cặp cơ sở được nối lại với nhau cho các tế bào biết cách tạo ra các bản sao của mình. Tập hợp đầy đủ của hợp chất này được gọi là bộ gen.

Hình - Chuỗi trình tự ATCG trong DNA

Giống như DNA, RNA tạo thành từ một chuỗi nucleotide, nhưng không giống DNA là thường tìm thấy nó ở dạng tự nhiên là một sợi đơn gập lại vào chính nó, hơn là sợi xoắn kép. RNA cũng có thể được dùng để mang thông tin di truyền như DNA. Các sinh vật tế bào sử dụng RNA thông tin (mRNA) đề truyền đạt các thông tin di truyền (sử dụng các hợp chất ba-zơ như guanine, uracil, adenine, và cytosine, ký hiệu tương ứng bằng các chữ cái G, U, A, và C) thay vì A-T-C-G như trên DNA. Các hợp chất này cho phép tổng hợp trực tiếp lên các protein chuyên biệt. Nhiều virus mã hóa thông tin di truyền của chúng trong bộ gene RNA. Các virus cấu tạo từ RNA có bộ gene chứa RNA mã hóa cho các protein của chúng. Bộ gene virus được tái bản bằng một số protein này, trong khi các protein khác có chức năng bảo vệ bộ gene khi hạt virus chuyển sang tế bào vật chủ mới. 

Vậy còn bộ gen hay chuỗi DNA của phiên bản virus trên máy tính thì sao? Cùng đón xem Kỳ 2: Dấu vân tay DNA và ứng dụng trong lĩnh vực Khoa học máy tính.

TIN LIÊN QUAN
Phương pháp để các hệ thống hoặc mạng có thể tránh bị malware hoặc lưu lượng mạng xấu từ Internet tấn công là triển khai các hệ thống ở các vị trí nhằm bảo vệ các thông tin quan trọng trong các máy tính hoặc hệ thống mạng. Những hệ...
Gần đây, mạng thần kinh nhân tạo (neural network) nhận được nhiều sự quan tâm từ giới nghiên cứu cũng như công chúng yêu công nghệ. Các mô hình này là một hệ thống tính toán có các nút (node) liên kết với nhau và hoạt động tương tự như...
  KỸ THUẬT ẨN GIẤU THÔNG TIN TRONG NHỮNG CHIẾC MÁY IN – PRINTER STEGANOGRAPHY   Bạn đã bao giờ in một lá thư nặc danh và gửi cho ai đó, sau đó hy vọng họ không thể theo dõi bạn từ nó hay chưa? Trong thực tế, lá thư...