1. Omics
Cách thức khác h đê
Cá h thứ khá nhau để đặt câu hỏi sinh
â i h
học:
Từ dưới lên (cổ điển):
- Phân tích chi tiết từng gen/protein Tập
gen/protein.
hợp dần dần kết quả để có cái nhìn tổng
thê vê
thế về các quá trình bên trong tế bào/ sinh
tê
vật.
Tư
T ̀ trên xuông (hiên đai) :
ống (hiện đại)
- Phân tích toàn thể sinh vật.
High throughput screening and omics sciences

2. Các ngành « omics » là gì?
nganh
• “ome” đi từ̀ “genome”, “chromosome”
• Omics: sư hợp nhất giữa Sinh học và CN
sự va
Thông tin
– N hiê cứu sinh h t ê diệ rộng
Nghiên ứ i h học trên diện ộ
– Lượng dữ liệu lớn

3. Mưc độ phưc
Mức đô phức tạp tăng dần
dân
• http://www.uta.edu/biology/mi
http://www uta edu/biology/mi
chalak/classnotes/genomics/l
ect35.ppt

4. - Omics ?
Phương pháp Phương pháp
Tyers & Mann, Nature 422, (13), 2003, 193-197

6. Ngành omics phân tích các giai
đoạn:
• Graves, P.R. and Haystead, T.A.J., Micro Mol Biol Rev. Mar 2002 pp 39-63

7. Kỉ nguyên các ngành omic
Mục đích: hiểu trọn vẹn chức năng sinh h
M đí h hiể t hứ ă i h học
của tế bào và sinh vật
Hướng phát triển:
ể
• Genomic: Giải trình tự̣ protein, ADN, ARN
p , ,
• Transcriptomics:  hiểu quá trình điều hòa
phiên mã (công cụ: Microarray (vi dàn))
• Proteomic: Hiểu chức năng sinh hóa của sản
phẩm của gen
• Interactomic: Hiểu sự tương tác giữa chúng

8. Phương pháp
phap
• Chụp ảnh với độ nét cao, sử̉ dụng các
p
phân tử đánh dấu  cấu trúc phân tử 
p
dự đoán chức năng+tương tác của các
sản phẩm gen
• Mô hình hóa cấu trúc các đại phân tử và
hệ chức năng trên máy tính
ê ứ ê á í

9. Cuộc cách mạng ngành hệ gen học
Kỉ nguyên hậu hệ gen học
hậu-hệ

10. Cuộc cách mạng ngành hệ gen học
• Mục đích: giải mã toàn bộ trình tự hệ gen
g
người
– Tập hợp bản đồ hê gen
đô hệ
– Phát triển bản đồ vật lý của hệ gen.

11. Cuộc cách mạng ngành hệ gen học
• Tậ h bả đồ hê gen
Tập hợp bản đô hệ
– Vecto cosmid và pha lambda  chèn các mảnh ADN
lớn
• Xây dựng bản đồ vật lý hệ gen
– Các chỉ thị đồng bộ, chuẩn hóa
– Enzym cắt hạn chế không thường xuyên
– Điện di trên gel trong điện trường  phân tích các
mảnh ADN lớn
• Giải mã hệ gen bằng Kĩ thuật Sanger
– Dàn lợp (tiling array): tách dòng có mục đích
à ợp (t g a ay) tác dò g ục đ c
– Súng bắn ngẫu nhiên (random shotgun sequencing
method): dùng máy tính phân tích trình tự chồng lợp

12. Kỉ nguyên hậu hệ gen học
hậu-hệ
• M đí h nghiên cứu tí h đ d
Mục đích: hiê ứ tính đa dạng hê gen- hệ
chỉ ra các khác biệt kiểu đơn hình trong quần
thê
thể bằng cách giải mã các hê gen cá thể đại
hệ thê
diện
• Phương pháp: phát triển các phương pháp
giải trình tự kiểu mới
– Pyrosequencing
y q g
– Giải trình tự các đơn phân tử bằng cách tổng hợp
(single-molecule sequence-by-synthesis)
 nhanh, rẻ  giải mã t à bô hê gen người mất
h h ẻ iải ã toàn bộ hệ ời ất
$1000

13. kỉ nguyên hậu hệ gen học
hậu-hệ
• Phâ tí h l
Phân tích lượng lớ d ̃ kiệ vê:
lớn dư kiện ề
– Quá trình phiên mã (transcriptomics-phiên mã
học)
h )
– RNAi/ miRNAs (ARN can thiệp/ARN nhỏ
(interferomics/microRNomics))
– proteins (hệ protein học proteomics)
– Tương tác proteins (interactomics)
– Biến đổi trên DNA và nhiễm sắc thể
(epigenomics)
– Chuyển hóa (hệ chuyển hóa học metabolomics)

14. Transcriptomics
• Mục đích: xác định gen nào ứng với trình tự
nào
• Cơ sở: hệ gen người + máy tính xử lí 
20000 25000
20000-25000 phiên mã/cơ thể  các gen
thê
được biểu hiện khác nhau ở mỗi loại tế bào
• H ớng nghiên cứ
Hướng cứu:
– Gen nào được biểu hiện ở mỗi loại tế bào/mô
– So sánh phiên mã ở 2 điều kiện/2 loại tế bào
khác nhau

15. Transcriptomics
• Công cụ
– Kiến thức về hệ gen người
g g
– Nhận biết các trình tự biểu hiện:
• Khung đọc mở (ORF)
mơ
• Phân tích intron/exon
• Giải so sánh trình tư cDNA tách ra từ tế bào
Giải-so tự tư tê
• Ứng dụng: so sánh biểu hiện gen khi bệnh
tật / phát triển
ể

16. MicroRNomics
Những bước tiến trong nghiên cứu ARN
ế
Antisense ARN
iARN và micro ARN
Ribozymes
Nhại lại phân tử giữa protein và ARN
tư va

17. Các loại ARN chủ yếu
ARN
ARN
ARN mã
không mã
hóa
hóa
mRNA
ARN phiên mã
Tham gia ARN nhỏ
Tham gia tổng
tổng hợp
hợp protein
protein
siRNA miRNA
tRNA rRNA Ribozyme
Bất hoạt Điều hòa
gen phiên dịch Chức
mã năng shRNA
Điều hòa
ề
phiên, enzym Bất hoạt
dịch mã

18. Những bước tiến trong nghiên cứu
ARN
 ‘60-’70 (cổ điển) : tRNA, mRNA, rRNA và
sinh tổng hơp protein
tông hợp
 ’80: ribozyme (
y (RNA xúc tác) và tách intron
)
từ mRNA trong phiên mã (Eukaryotae)
 ‘90: RNAi miRNA và điều hòa sau phiên
90: RNAi, điêu
mã
 2000 đến nay: mạng lướ́i ARN trong tế́
ế
bào, công nghệ ARN.
g g

19. Vai trò của ARN
tro cua
 ARN không mã hóa protein tạo nên sự
khác biệt lớn giữa gen người và gen ruồi
̣ g g g g
giấm
 Giúp làm rõ cơ chế đoc mã di truyền
Giup ro chê đọc
 Cắt intron và ghép exon nhiều protein
tạo nên từ 1 gen (300.000 protein tạo ra từ
30.000 gen người)
ngươi)

20. Một số loại ARN khác
sô
siRNA:
là ARN mạch kép (20-25bp) tham gia vào cơ chế can
thiệp ARN
ệp
Chức năng: ức chế gen
saRNA:
là ARN mạch kép tham gia vào cơ chế́ can thiệp ARN
Chức năng: kích hoạt gen
miRNA:
iRNA
20-25base (mạch đơn),
sinh ra trong quá trình phiên mã nhưng không được
dịch thành protein
tham gia điều hòa gen

21. Ribozyme
Định nghĩ̃a : các phân tử̉ ARN có́ khả năng ̣
xúc tác
Vai trò: cắt mRNA
Ứng dụng: chưa ung th các bênh d virus,
Ứ d h ̃ thư, á bệ do i
liệu pháp ribozym với các vi khuẩn kháng
thuốc

23. Cơ chế ARN can thiệp (iRNA)
chê
• Định nghĩa: Là cơ chế gây ức chế hoặc kích hoạt
chê chê
gen bằng các đoạn ARN
• C chê:
Cơ hế
– tác động đến biểu hiện gen ở giai đoạn dịch mã
– cản trở sự phiên mã của các gen đặc hiệu
• Hiệu ứng:
– Ức chế dịch mã đơn vị mRNA
– Ứ chê sự phiên mã của gen t
Ức hế hiê ã ủ trong nhân
hâ
– Phân giải mRNA

24. ARN đối mã
đô ã
 Định nghĩa: là sợi
ARN đối mã với sơi
đôi vơi sợi
khuôn mRNA
 Vai trò: tiêm ARN đối
tro: đôi
mã vào tế bào  ức
chế biểu hiện gen ở
̣ g
sinh vật (knock-out)
 Nguyên nhân: mạch
ké́p ARN
 Cơ chế tìm thấy trên
thực vật ruôi, sâu,
thưc vât, ruồi sâu
nấm..
 Ứng dụng: làm cà
chua chậm chín,..

25. Hiện tượng đồng ức
chê
hế
• Đươc khám phá trên hoa
Được pha
dạ yên thảo
• Tiêm ADN quy đinh tính
định
trạng tím nhằm làm thêm
đậm màu  kết quả đối
̣ q
nghịch: hoa bị loang hoặc
mất màu hoàn toàn
• Hiện tượng đồng ức chế:
cả gen ban đầu và gen
chen thê đề bị bất h t.
h ̀ thêm đều hoạ
• Nguyên nhân : cơ chế bảo
vệ cua
vê của cơ thể khỏi sư xâm
thê khoi sự
nhập của virus

26. Cơ chế can thiệp iRNA
ệp
Tiêm các phân tử
chuỗi xoắn kép
RNA vào tế bào
chuỗi phản
ứng
phân tử phiên mã mRNA
của tế bào có trình tự
giống với trình tự của
phân tử RNA ngoại lai sẽ
bị tiêu hủy
ngăn chận sự biểu
hiện của gene ra
protein

27. Vai trò của cơ chế can thiêp ARN
tro cua chê thiệp
- Có hiêu quả cao t
hiệ ả trong điề khiể biể hiên
điêu khiên biêu hiệ
của gen (tính đặc hiệu cao, làm tắt hoàn toàn
gen)
- Ứng dụng trong nghiên cứu chữa ung thư:
- Tế bào ung thư: tế bào đôt biến về di truyền 
Tê bao tê bao đột biên vê
vượt qua sự khống chế của cơ thể (chương trình
tự sát tế bào, tín hiệu kìm hãm phân chia..)
- Cơ chế́ can thiệp ARN: giú́p dò tìm cơ chế́ thay
đổi phân tử ở tế bào ung thư  điểm yếu của tế
bao
bào  thuốc chữa đăc hiêu
thuôc chưa đặc hiệu
- Cần xây dựng thư viện RNAi  tổng hợp RNAi
(hóa chất, PCR, DNA plasmid, retrovirus..)