TOP 10 Xu Hướng Khoa Học Sự Sống và Công Nghệ Sinh Học Đáng Chú Ý 2025

TOP 10 Xu Hướng Khoa Học Sự Sống và Công Nghệ Sinh Học Đáng Chú Ý 2025

Từ y học cá nhân hóa đến tự động hóa phòng thí nghiệm đến liệu pháp gen, cả những lĩnh vực đổi mới đã thành danh và mới nổi đều sẽ giúp định hình tương lai của ngành sinh học.

Hãy cùng Ban biên tập Sinh Học Online tìm hiểu TOP 10 chủ đề thịnh hành và mới nổi nhất trong ngành khoa học sự sống và công nghệ sinh học đáng chú ý vào năm 2025.

1. Y HỌC CÁ NHÂN HÓA VÀ LIỆU PHÁP TẾ BÀO

Y học cá nhân hóa là một phương pháp tiếp cận tương đối mới nhằm mục đích phát triển các giải pháp dự đoán, phòng ngừa, chẩn đoán và điều trị được tùy chỉnh nhiều hơn theo đặc điểm sinh lý, môi trường và hành vi của mỗi người.

Lĩnh vực này đã phát triển với sự xuất hiện của các công nghệ tiên tiến cho phép các nhà nghiên cứu khám phá ra những khác biệt cá nhân trong quá trình bệnh tật, chẳng hạn như giải trình tự gen thế hệ mới, multiomics, hệ thống nuôi cấy khối u 3D và theo dõi sức khỏe không dây.

Liệu pháp tế bào tự thân, bao gồm việc sử dụng các tế bào được chế tạo của bệnh nhân làm thuốc, là bằng chứng chính về thành công trong nghiên cứu, lâm sàng và thương mại của y học cá nhân hóa. Có khả năng điều trị nhiều loại ung thư khó chữa, bao gồm cả bệnh đa u tủy, liệu pháp tế bào đã tăng nhanh chóng trên thị trường dược phẩm và quy trình quản lý trong thập kỷ qua.

5 liệu pháp tế bào CAR-T đã nhận được năm sự chấp thuận của FDA kể từ lần đầu tiên vào năm 2017. Nhiều người trong lĩnh vực này đang khám phá các phương pháp mới nổi như tế bào NK và liệu pháp đồng loại, trong khi những người khác khám phá các hệ thống sản xuất mô-đun khép kín để mở rộng quy mô các liệu pháp hiện có.

Thị trường liệu pháp tế bào toàn cầu được định giá ở mức 4,74 tỷ đô la vào năm 2023 và 5,89 tỷ đô la vào năm 2024.

2. LIỆU PHÁP GEN

Liệu pháp gen, một lĩnh vực đột phá của y học phân tử được dự đoán sẽ tác động sâu sắc đến chăm sóc sức khỏe, đang chứng kiến ​​sự hồi sinh sau khởi đầu đầy khó khăn cách đây 20 năm. Điều này là nhờ những tiến bộ trong di truyền học và kỹ thuật sinh học như chỉnh sửa CRISPR-Cas9, hệ thống phân phối sinh học hạt nano và công nghệ vectơ virus liên kết adeno (AAV) hiệu quả cao.

Mặc dù các ứng dụng hiện nay chỉ giới hạn trong nghiên cứu, liệu pháp gen có tiềm năng to lớn trong việc điều trị các bệnh do rối loạn lặn nhiễm sắc thể thường gây ra như bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm, các bệnh di truyền mắc phải như ung thư và bệnh tim mạch, và các bệnh nhiễm trùng do virus như AIDS.

Lĩnh vực phát triển nhanh chóng này đã tạo ra những đột phá đáng chú ý trong thời gian gần đây, mới nhất là điều trị trẻ em bị điếc do gen otoferlin đột biến bằng liệu pháp gen AAV1-hOTOF. Năm 2023 , FDA đã phê duyệt liệu pháp gen dựa trên tế bào đầu tiên để điều trị bệnh hồng cầu hình liềm và bệnh ưa chảy máu loại A nặng.

3. TÍNH BỀN VỮNG CỦA PHÒNG THÍ NGHIỆM

Ngành khoa học sự sống tiếp tục có tác động đáng kể đến môi trường do sử dụng nhiều năng lượng và tài nguyên.

Riêng ngành dược phẩm chịu trách nhiệm cho 4,4% lượng khí thải toàn cầu và nếu không được giải quyết, lượng khí thải carbon của ngành này dự kiến ​​sẽ tăng gấp ba vào năm 2050.

Là những người ủng hộ một thế giới tốt đẹp hơn thông qua khoa học, các nhà nghiên cứu thường cũng đam mê giảm thiểu biến đổi khí hậu và tác động sâu rộng của nó đối với sức khỏe con người và hệ sinh thái. Khi có thể, họ đang tìm cách hạn chế chất thải nguy hại, chất thải tiêu hao và chất thải bao bì; cải thiện hiệu quả năng lượng trong phòng thí nghiệm; và kéo dài vòng đời của các công cụ của họ trước khi thải bỏ hoặc tái chế.

Để ứng phó, các tổ chức nghiên cứu và thành viên trong ngành như Thermo Fisher Scientific đang ưu tiên đổi mới khoa học và tạo ra các hệ thống dán nhãn để giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về hồ sơ bền vững của sản phẩm. Các phương pháp thiết kế bền vững hiện đại đang mang lại hiệu quả với các sản phẩm bền vững hơn với môi trường , chẳng hạn như DynaGreen™ Protein A Magnetic Bead , có thể giảm tác động đến môi trường mà không ảnh hưởng đến chất lượng khoa học.

4. KHOA HỌC PHỤC HỒI SỰ TUYỆT CHỦNG VÀ CỔ SINH VẬT HỌC

Vài thập kỷ trước, ý tưởng lắp ráp bộ gen hoặc trích xuất thông tin di truyền có ý nghĩa từ các mẫu như mẫu vật bảo tàng thế kỷ 19 , xác ướp Ai Cập và xương thời tiền sử có vẻ giống như khoa học viễn tưởng – cũng giống như các khái niệm như “hồi sinh” nhằm mục đích đưa các loài đã tuyệt chủng từ lâu trở lại cuộc sống vì mục đích sinh thái. Để hiểu rõ hơn, ngay cả trong các ứng dụng khoa học pháp y hiện đại, các mẫu xương thậm chí 20 năm tuổi cũng là một trong những mẫu khó nhất để phân tích ADN đáng tin cậy.

Các nhà khoa học như Svante Pääbo, Người đoạt giải Nobel Y học hoặc Sinh lý học năm 2022 được công nhận vì công trình tiên phong trong việc giải trình tự bộ gen người Neanderthal, và sự ra đời của công nghệ giải trình tự thế hệ tiếp theo (NGS) đã biến những ý tưởng từng xa vời này thành hiện thực đầy thú vị.

Các công cụ và công nghệ khoa học ngày nay giúp chuẩn bị, tinh chế và phân tích các mẫu tinh tế và bị phân hủy hơn bao giờ hết. Các nhóm nghiên cứu đã giải trình tự và công bố bộ gen của ít nhất 8.000 cá thể cổ đại . Khi lĩnh vực này tiếp tục phát triển, triển vọng làm sáng tỏ lịch sử tiến hóa của chúng ta, các yếu tố di truyền gây ra nguy cơ mắc bệnh và nhiều hơn nữa cũng vậy.

5. CÁC MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU UNG THƯ PHỨC TẠP HƠN, CÓ LIÊN QUAN VỀ MẶT SINH HỌC VỚI NUÔI CẤY KHỐI U

Hơn 90% thuốc chống ung thư tiềm năng thất bại trong các thử nghiệm lâm sàng, thường là do những hạn chế lớn của các mô hình tiền lâm sàng 2D dựa trên các dòng khối u bất tử truyền thống. Các mô hình này gặp khó khăn trong việc sao chép chính xác môi trường phức tạp và các quá trình sinh học bên trong khối u của bệnh nhân ngoài đời thực, hạn chế khả năng dịch thuật lâm sàng của chúng. Mặt khác, các mô hình khối u nuôi cấy 3D đang nổi lên như những giải pháp thay thế tuyệt vời có thể phản ánh chính xác hơn các hành vi và đặc điểm sinh lý của tế bào ung thư, thu hẹp khoảng cách giữa môi trường phòng thí nghiệm và lâm sàng.

Tumoroid, còn được gọi là organoid khối u hoặc organoid giống khối u, là các mô hình nuôi cấy 3D phức tạp có nguồn gốc từ các khối u nguyên phát lấy từ bệnh nhân. Các thiết lập khối u đã được tự làm trong một thời gian, với đường cong học tập dốc và khả năng tái tạo không đồng đều. Nhưng các công cụ mới hơn như Bộ dụng cụ nuôi cấy khối u Gibco™ OncoPro™ đang giúp các hệ thống khối u dễ tiếp cận hơn và được chuẩn hóa giữa các nhóm nghiên cứu. Các mô hình nghiên cứu ung thư có liên quan về mặt sinh học này có tiềm năng lớn để đẩy nhanh các bước tiến trong phát triển thuốc điều trị ung thư và y học cá nhân hóa.

6. LIỆU PHÁP DỰA TRÊN mRNA

Sau nhiều thập kỷ nghiên cứu, liệu pháp điều trị dựa trên mRNA đã trở thành tâm điểm chú ý với sự ra mắt của vắc-xin SARS-CoV-19 dựa trên mRNA và đã chứng minh được rằng đây là loại thuốc an toàn, dễ sản xuất, có mục tiêu, đa năng và hiệu quả. Liệu pháp điều trị dựa trên mRNA cũng cho thấy triển vọng trong việc điều trị các bệnh hiện khó điều trị, chẳng hạn như bệnh di truyền chuyển hóa, bệnh tim mạch, bệnh truyền nhiễm, bệnh mạch máu não và ung thư.

Sự xuất hiện của các liệu pháp dựa trên mRNA thành công về mặt thương mại được kỳ vọng sẽ mở đường cho một thế hệ thuốc axit nucleic mới.

7. TỰ ĐỘNG HÓA PHÒNG THÍ NGHIỆM

Tự động hóa phòng thí nghiệm có thể cải thiện chất lượng và khả năng tái tạo kết quả, hỗ trợ dịch thuật lâm sàng trong môi trường hệ thống khép kín và cải thiện hiệu quả, tốc độ và năng suất của nhà nghiên cứu. Các tùy chọn mới, thú vị đang nổi lên nhanh chóng – cung cấp mọi thứ từ tuân thủ GMP đến phân tích hỗ trợ AI và hoàn thành quy trình làm việc tất cả trong một, không cần động tay. Tương tự như vậy, dấu chân trên bàn làm việc của các thiết bị tiên tiến đang thu hẹp khi công nghệ vật liệu và kỹ thuật tiến bộ.

Các công cụ và hệ thống tự động sẽ đóng vai trò quan trọng trong tương lai sản xuất lâm sàng, mở rộng khả năng “thất bại nhanh chóng” của lĩnh vực này trong hoạt động R&D đối với các quy trình như sàng lọc ứng viên thuốc và mở rộng quy mô nhanh chóng đối với những gì hiệu quả – có khả năng phá vỡ nút thắt đối với các liệu pháp cứu sống như vắc-xin mRNA, liệu pháp tế bào…

8. KHỞI NGHIỆP KHOA HỌC

Việc thương mại hóa nghiên cứu khoa học cho phép các nhà nghiên cứu chuyển những phát hiện của họ thành các sản phẩm và dịch vụ sáng tạo có tiềm năng biến đổi sức khỏe cộng đồng. Mặc dù nguồn tài trợ cho ngành dược phẩm đã giảm đáng kể vào năm 2023 so với những năm trước, nhưng đây vẫn là một năm mạnh mẽ đối với ngành này . Khi sự cạnh tranh về đổi mới ngày càng mạnh mẽ, các chuyên gia dự đoán sẽ có nhiều giao dịch mở rộng trong các lĩnh vực có sự gia tăng đáng kể về đổi mới.

May mắn thay, chính phủ và các nhà đầu tư tư nhân ngày càng quan tâm đến việc hỗ trợ nghiên cứu khoa học và thương mại hóa các sản phẩm và công nghệ tiên tiến, tạo ra một hệ sinh thái thúc đẩy tinh thần kinh doanh trong ngành khoa học đời sống.

9. PHÂN TÍCH DỮ LIỆU HỖ TRỢ BỞI AI

Cuộc cách mạng AI đang thay đổi mối quan hệ của chúng ta với thế giới xung quanh. Ngành khoa học sự sống ngày càng giàu dữ liệu là một bên hưởng lợi lớn. Quy mô thị trường phân tích khoa học sự sống AI được định giá là 1,5 tỷ đô la vào năm 2022 và dự kiến ​​sẽ đạt 3,6 tỷ đô la vào năm 2030.

Chủ yếu tác động đến y sinh học và chăm sóc sức khỏe, phân tích dữ liệu do AI cung cấp cho phép các nhà khoa học và bác sĩ lâm sàng phân tích các tập dữ liệu lớn và phức tạp một cách nhanh chóng và chính xác.

Khi việc áp dụng phân tích dữ liệu do AI cung cấp ngày càng tăng trong phát triển thuốc, thử nghiệm lâm sàng, sản xuất và nghiên cứu cơ bản, ngành khoa học sự sống sẽ trải qua sự tăng trưởng chưa từng có trong nhiều phân ngành của mình, đặc biệt là y học chính xác.

10. MULTIOMICS

Nhờ vào những tiến bộ trong công nghệ thông lượng cao và các công cụ tin học, multiomics đang giúp chúng ta hiểu sâu hơn về sức khỏe và bệnh tật của con người, từ đó thúc đẩy những đột phá đáng kể trong nghiên cứu y sinh.

Bằng cách tích hợp thông tin riêng biệt về hệ thống sinh học từ omics, bao gồm genomics, epigenomics, transcriptomics, proteomics và metabolomics, multiomics cung cấp cho các nhà nghiên cứu cái nhìn toàn diện và phân tích các quá trình sinh học phức tạp giúp họ phân loại bệnh chính xác hơn, xác định các dấu hiệu sinh học của sức khỏe và bệnh tật, và khám phá ra các mục tiêu thuốc mới.

Là một phương pháp tính toán tương đối mới, công nghệ multiomics chủ yếu tồn tại như các công cụ nghiên cứu. Sự phát triển của chúng thành các ứng dụng lâm sàng cho thấy tiềm năng thúc đẩy phòng ngừa, chẩn đoán và điều trị bệnh được cá nhân hóa.

Tổng kết lại, với những thông tin tổng quan về 10 xu hướng khoa học sự sống và công nghệ sinh học, các nhà nghiên cứu và các bạn sinh viên chuyên ngành Y Sinh học sẽ có được những kiến thức cơ bản về các định hướng ứng dụng khác nhau của khoa học sự sống nói chung và công nghệ sinh học nói riêng. Từ đó mỗi người chúng ta sẽ tìm cho riêng mình một hướng nghiên cứu phù hợp trong quá trình phát triển công việc của bản thân.

(*) Theo Thermofisher