Nấm CRISPR: giàu protein, bền vững và có vị giống thịt

• Một chủng nấm mới hiệu quả hơn, giàu dinh dưỡng hơn và bền vững hơn trước đây đã được phát triển bằng công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR
• Loại nấm này là Fusarium venenatum, một loài đã được phê duyệt dùng làm thực phẩm ở nhiều quốc gia nhờ có hương vị và kết cấu tương tự thịt
• Nhóm nghiên cứu đã loại bỏ gen tổng hợp chitin và gen pyruvate decarboxylase để cải thiện khả năng tiêu hóa và hiệu quả chuyển hóa
• Chủng mới FCPD giảm 44% lượng đường sử dụng khi sản xuất protein, tăng tốc độ lên 88% và cắt giảm tối đa 60% phát thải khí nhà kính
• Công nghệ này được đánh giá là một bước tiến quan trọng, đồng thời đạt được cả sản xuất thực phẩm bền vững lẫn giảm gánh nặng môi trường

---

Chủng nấm protein mới được phát triển bằng CRISPR

• Nhóm nghiên cứu đã sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR để phát triển một chủng Fusarium venenatum hiệu quả hơn và giàu dinh dưỡng hơn so với các chủng trước đó
  • Loài nấm này vốn đã được phê duyệt làm thực phẩm tại nhiều quốc gia vì có hương vị và kết cấu giống thịt
  • Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Trends in Biotechnology
• Trong bối cảnh ngành chăn nuôi động vật hiện chiếm khoảng 14% lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu, nghiên cứu này đáp ứng nhu cầu về nguồn protein thay thế thân thiện với môi trường

Quy trình chỉnh sửa gen và cải thiện chức năng

• Nhóm nghiên cứu đã tối ưu hóa cấu trúc và chuyển hóa của nấm bằng cách loại bỏ hai gen
  • Đầu tiên, họ loại bỏ gen tổng hợp chitin, làm mỏng thành tế bào để cải thiện khả năng tiêu hóa và sinh khả dụng của protein
  • Tiếp theo, họ loại bỏ gen pyruvate decarboxylase để nâng cao hiệu quả chuyển hóa
• Nhờ đó, chủng mới FCPD có thể sản xuất cùng lượng protein với ít hơn 44% đường và với tốc độ nhanh hơn 88%

Lợi ích môi trường và hiệu quả sản xuất

• Khi sản xuất quy mô lớn, FCPD giúp giảm tối đa 60% phát thải khí nhà kính so với sản xuất protein từ nấm hiện có
• So với sản xuất thịt gà tại Trung Quốc, chủng này cho thấy hiệu quả giảm 70% mức sử dụng đất và giảm 78% rủi ro ô nhiễm nước ngọt
• Những kết quả này cho thấy đây là nguồn cung protein có dấu chân môi trường thấp, bất kể khu vực sản xuất

Ý nghĩa như một công nghệ thực phẩm bền vững

• Nhóm nghiên cứu cho biết các thực phẩm chỉnh sửa gen như vậy có thể đáp ứng nhu cầu lương thực toàn cầu mà không phải gánh chi phí môi trường như nông nghiệp truyền thống
• Nghiên cứu này được đánh giá là một bước tiến lớn trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm bền vững
• Bài báo liên quan được cung cấp theo hình thức truy cập mở, và có thể xem thêm thông tin trên các trang web EurekAlert! và Cell

[GN⁺]

Ý kiến trên Hacker News

• Rào cản lớn nhất đối với việc dùng protein đơn bào (SCP) làm thực phẩm là hàm lượng axit nucleic cao
  Quá trình chuyển hóa tạo ra axit uric nên lượng tiêu thụ bị giới hạn. Vì để năng suất protein cao thì tổng hợp RNA phải diễn ra mạnh, nên đây là vấn đề mang tính cấu trúc
  Bài báo cho biết sau lên men, xử lý nhiệt có thể hạ hàm lượng axit nucleic xuống dưới 0.75/100g, nhưng quá trình này cũng làm tăng rò rỉ màng tế bào và mất sinh khối. Hiện tượng tương tự cũng đã được ghi nhận trong quy trình sản xuất Quorn
  Trong thí nghiệm, hiệu suất chỉ khoảng 35%, còn tỷ lệ protein và chitin thì tăng lên. Vì vậy tác giả đề xuất chiến lược cô đặc dịch lên men để chuyển thành phân bón hòa tan trong nước là hợp lý về mặt kinh tế
  Nội dung liên quan được giải thích chi tiết trong chương 3 của bài này

  • Thay vì ăn toàn bộ tế bào, tôi nghĩ dùng nấm biến đổi gen như Trichoderma để tiết protein vào môi trường nuôi sẽ tốt hơn
    Khi đó có thể tách tế bào và môi trường nuôi bằng lọc và siêu lọc để thu được bột protein tinh khiết. Thực tế đã có những nỗ lực sản xuất whey protein hoặc protein lòng trắng trứng theo cách này
    Tuy vậy, từng có một startup bị kiện vì tách chiết không đạt. Công nghệ vẫn chưa hoàn hảo, nhưng nguyên lý thì hợp lý
    Bản thân tôi cũng bổ sung phần lớn protein hằng ngày bằng whey protein, nên hy vọng hướng sản xuất dựa trên nấm sẽ thành công
    Trichoderma vốn là chủng tiết enzyme, nên việc chỉnh nó tiết whey protein thay vì enzyme là tương đối đơn giản. Ngược lại, cách tiếp cận như Quorn, tức là ăn chính tế bào đó, phức tạp hơn nhiều
    Cá nhân tôi thấy cải thiện chất lượng thực phẩm có nguồn gốc thực vật đáng giá hơn việc mô phỏng thịt, nhưng ở Mỹ thì hướng sau có khả năng kiếm tiền hơn
  • Cuối cùng thì người ăn chay cũng có thể bị gout
  • Theo các nghiên cứu gần đây, yếu tố di truyền có ảnh hưởng lớn đến bệnh gout
    Bài liên quan: liên kết ScienceAlert
  • Tôi khá bất ngờ khi sinh vật đơn bào lại có tỷ lệ vật chất nhân cao hơn thịt rất nhiều

• Nghiên cứu lần này dùng phiên bản chỉnh sửa gen của Fusarium venenatum mà Quorn đang sử dụng
  Theo bài báo, cách này thân thiện với môi trường hơn thịt gà hay thịt nuôi cấy. Nếu còn đảm bảo được cả tính kinh tế thì đây sẽ là bước tiến rất lớn

  • Khả năng cao là giới vận động hành lang của ngành gia cầm sẽ tìm cách ngăn cản chuyện này. Mong người tiêu dùng nhận thức được và phản ứng lại
  • Tôi thích thực phẩm thay thế thịt, nhưng Quorn lại gây ra triệu chứng IBS. Tôi thường bổ sung protein bằng đậu và trứng
  • Quorn cũng là một quy trình bioreactor công nghiệp, nên có vẻ công nghệ này có thể áp dụng nguyên trạng. Tuy nhiên nếu thành tế bào yếu đi thì hiệu suất quy trình có thể giảm
  • Neurospora crassa cũng là một chủng tốt. Meati đang bán sản phẩm làm từ nó
  • Gà có thể nuôi bằng côn trùng hoặc đồ ăn thừa, và chi phí vận chuyển gần như không đáng kể. Vì vậy so sánh về môi trường có thể đang bị phóng đại

• Bài báo sử dụng chỉnh sửa gen dạng knock-out, tức là không chèn gen ngoại lai
  Nếu có đủ thời gian và nguồn lực thì đây là mức thay đổi mà chọn giống truyền thống cũng có thể đạt được, nên ở EU có thể được bán mà không cần nhãn GMO

  • Thực ra bất kỳ trình tự gen nào, nếu có đủ thời gian, về lý thuyết đều có thể xuất hiện tự nhiên. Dùng CRISPR mà vẫn không phải dán nhãn GMO nghe khá giống một mâu thuẫn trong quản lý

• Tôi là người ăn chay. Câu “có vị như thịt” là nói quá. Vấn đề thật sự là kết cấu
  Impossible Burger là thứ gần nhất, nhưng phần lớn thịt thay thế từ nấm thì hoàn toàn khác

  • Tôi là người ăn thịt nhưng đã thử món thay thế gà tây của Quorn, và thấy khá giống. Không hoàn hảo, nhưng tôi còn thấy nó ngon hơn gà tây thật bị khô

• Tôi cứ nghĩ chitin giống cellulose, con người không tiêu hóa được
  Bài báo có nhắc đến việc loại bỏ gen tổng hợp chitin để làm mỏng thành tế bào. Điều này cũng có thể giúp giảm bệnh lây truyền từ động vật sang người như cúm gia cầm

  • Trong thức ăn cho cá, chitin được dùng như chất xơ. Nhưng tôi thắc mắc nếu bị dị ứng hải sản có vỏ thì liệu có phản ứng với chitin không
  • Tôi tò mò không rõ hiệu quả giảm cúm gia cầm này diễn ra theo cơ chế nào

• Đây mới đúng là kiểu sản phẩm mà các lời chỉ trích về “thực phẩm siêu chế biến” thực sự nhắm tới

  • Tranh cãi quanh thực phẩm siêu chế biến có vẻ không hẳn nhắm vào một sản phẩm cụ thể, mà là một nỗ lực khá rối rắm nhằm định nghĩa một nhóm thực phẩm có hại cho sức khỏe
    Ví dụ, sữa đậu nành trong đa số trường hợp cũng bị xếp vào nhóm siêu chế biến, nhưng nhờ được bổ sung vitamin và canxi mà nó lại là nguồn dinh dưỡng thiết yếu cho người ăn chay
  • Không hẳn chỉ là thuyết âm mưu; cũng có dữ liệu cho thấy càng ít chế biến thì càng tốt cho sức khỏe

• Cụm “Classic belter fare” làm tôi bật cười

  • Sau đó còn có câu đùa là nó giống đồ ăn của những người sống trong “Caves of Steel”
  • Và kết lại bằng “Fut beltalowda”, đúng kiểu meme The Expanse

• Bài báo được trích dẫn trong bài viết là liên kết bài báo trên Cell Biotechnology

• Xin nói thêm là Fusarium venenatum đã được các công ty như Quorn dùng để sản xuất protein thuần chay từ hàng chục năm nay
  Trang chính thức của Quorn

• Điều này trông giống một nỗ lực tái đóng gói thịt thay thế dựa trên nấm đã thất bại để thu hút nhà đầu tư
  Trước khi chứng minh được độ an toàn, tính kinh tế và hiệu quả, nó vẫn giống marketing khoa học mang tính PR hơn

  • Quorn cũng là sản phẩm dựa trên nấm, nhưng vẫn đang được bán khắp châu Âu. Cá nhân tôi không thích lắm, nhưng tính thị trường thì rõ ràng là có