Trên thành phố Sydney, Australia, việc nhận diện các loài côn trùng gây hại siêu nhỏ thông qua các phòng thí nghiệm kiểm dịch biên giới đang là một thách thức đáng kể. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu côn trùng học tại các phòng thí nghiệm trên toàn quốc đã được trang bị một hệ thống công nghệ hiện đại bao gồm camera, ống kính và thiết bị chuyên dụng có độ phân giải cực cao. Sự ra đời của công nghệ này cho phép ghi lại hình ảnh chi tiết và màu sắc chân thực của ngay cả những loài côn trùng nhỏ nhất.

Được tài trợ bởi Chương trình cải cách Công nghệ Hiện đại và Công cụ Chẩn đoán (MTDT), một sáng kiến quan trọng được Chính phủ Australia khởi xướng vào năm 2021 với khoản đầu tư 22 triệu AUD (tương đương 14,43 triệu USD) trong vòng 4 năm, dự án này đang mở ra những triển vọng mới trong lĩnh vực kiểm dịch sinh học. Ông Adam Broadley, nhà côn trùng học chính tại phòng thí nghiệm Melbourne, nhận định rằng công nghệ hình ảnh đã có những bước tiến vượt bậc trong vài năm gần đây.

Trước đây, ông và các đồng nghiệp thường chỉ có thể chụp ảnh qua thị kính kính hiển vi bằng một máy ảnh ngắm và chụp cơ bản. Tuy nhiên, kết quả hình ảnh thường bị mờ và thiếu sáng. Với sự hỗ trợ của máy ảnh DSLR kỹ thuật số chất lượng cao mới, được gắn trên một thanh lấy nét có thể điều khiển bằng máy tính, các chuyên gia sinh học có thể di chuyển máy ảnh ở khoảng cách cực gần trong khi chụp nhiều bức ảnh.

Sau đó, các nhà khoa học sử dụng phần mềm để ghép nối tất cả các bức ảnh lại, tạo ra một hình ảnh duy nhất có độ phân giải cực cao. Ông Broadley mô tả: ‘Các nhà khoa học sau đó sử dụng phần mềm để ghép nối tất cả các bức ảnh, tạo ra một hình ảnh duy nhất có độ phân giải cực cao. Điều này mang lại cho mẫu vật độ sâu đáng kinh ngạc từ trên xuống dưới và không có chi tiết nào bị mất nét’.

Bộ Nông nghiệp Australia khẳng định khả năng chụp ảnh mới này cải thiện đáng kể các nỗ lực kiểm dịch sinh học của Australia bằng cách cho phép các nhà khoa học xác định các loài gây hại tiềm ẩn nhanh hơn và chính xác hơn. Công nghệ này cũng có thể được kết hợp với dữ liệu giải trình tự ADN và hồ sơ protein để nâng cấp cơ sở dữ liệu tham chiếu của Bộ.

Điều này đồng nghĩa với việc Australia có thêm công cụ để đảm bảo an ninh biên giới và thông quan hàng hóa nhập khẩu nhanh hơn. Công nghệ mới này cũng sẽ được dùng để cải thiện chất lượng hình ảnh trong Thư viện Hình ảnh Dịch hại và Bệnh quốc gia (PaDIL), một kho lưu trữ quan trọng chứa các hình ảnh chất lượng cao được sử dụng để nhận diện các loài gây hại và dịch bệnh đang đe dọa an ninh sinh học.

Một nghiên cứu đột phá mới đây đã được đăng tải trên tạp chí Nature, đề xuất một phương pháp mới để ngăn chặn sự lây lan của ký sinh trùng gây bệnh sốt rét thông qua vết đốt của muỗi. Các nhà khoa học đã phát hiện ra một cách để ‘mạch ngắn’ ký sinh trùng này bằng cách chỉnh sửa gene của muỗi, mở ra hy vọng mới trong cuộc chiến chống lại căn bệnh gây tử vong này.

Bệnh sốt rét gây ra bởi ký sinh trùng Plasmodium, được truyền cho người qua vết đốt của muỗi nhiễm bệnh. Theo thống kê, hơn 250 triệu người trên toàn thế giới bị muỗi truyền ký sinh trùng này mỗi năm. Để lan rộng, ký sinh trùng cần hoàn thành một hành trình phức tạp trong cơ thể muỗi. Ban đầu, muỗi hút máu từ người bị nhiễm bệnh, sau đó ký sinh trùng di chuyển đến ruột của muỗi. Tại đây, nó phải đối mặt với một thách thức lớn, đó là di chuyển ra khỏi ruột và vào khoang cơ thể, nơi ký sinh trùng phát triển thành một dạng khác. Sau đó, chúng di chuyển đến tuyến nước bọt của muỗi, nơi chúng sẵn sàng lây nhiễm cho người tiếp theo bị đốt.

Để thực hiện bước nhảy quan trọng này, ký sinh trùng phụ thuộc vào một loại protein do chính muỗi tạo ra. Tuy nhiên, một số muỗi có biến thể của protein này dường như phá vỡ hành trình của ký sinh trùng. Các nhà khoa học tại Đại học California San Diego đã sử dụng công nghệ chỉnh sửa gene CRISPR để thay đổi biến thể của protein này trong muỗi. Chỉ với một thay đổi nhỏ, việc chỉnh sửa chỉ một amino acid trong gene đã đủ để ngăn chặn hầu hết ký sinh trùng di chuyển đến đích cuối cùng trong muỗi.

Các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ sử dụng ‘gene drive’ để phổ biến thay đổi có lợi này trong toàn bộ quần thể muỗi. Gene drive là các chuỗi DNA có thể được chèn vào genome và thay đổi quy tắc di truyền thông thường. Tuy nhiên, phương pháp này còn gây tranh cãi và chưa được sử dụng bên ngoài phòng thí nghiệm do lo ngại về hậu quả không mong muốn. Các nhà nghiên cứu cho biết sẽ cần vài năm nữa để có thể tiến hành thử nghiệm thực địa.

Dù còn nhiều thách thức phía trước, nghiên cứu này cho thấy về nguyên tắc, một chỉnh sửa nhỏ trong genome có thể khiến toàn bộ quần thể muỗi không thể truyền bệnh sốt rét deadly này. Đây là một bước tiến quan trọng trong cuộc chiến chống lại căn bệnh gây tử vong này, và các nhà nghiên cứu hy vọng rằng sẽ sớm có thể đưa ra một giải pháp hiệu quả để bảo vệ sức khỏe của hàng triệu người trên toàn thế giới. Thông tin chi tiết về nghiên cứu này có thể được tìm thấy tại tạp chí Nature.