Giải Nobel y sinh học 2016:

Cơ chế của “vô thường”

  • NGUYỄN VĂN TUẤN
  • 09.10.2016, 05:40

TTCT- Khái niệm sinh tử của tế bào không phải là điều quá mới, bởi ý niệm này đã tồn tại trong Phật giáo từ lâu dưới tên gọi “vô thường”, nhưng giáo sư Yoshinori Oshumi có công giải thích cơ chế sinh học đằng sau chu kỳ sinh diệt của tế bào trong cơ thể chúng ta. Ông hiện là giáo sư của Học viện Công nghệ Tokyo. Ông là người Nhật thứ 4 được trao giải Nobel y sinh học, và là người Nhật thứ 25 được trao giải Nobel.

Giáo sư Yoshinori Oshumi
Giáo sư Yoshinori Oshumi

Thời gian gần đây, giải Nobel thường được trao cho một nhóm nhà khoa học, nhưng năm nay là một biệt lệ: chỉ trao cho một nhà khoa học. Giải thưởng năm nay ghi nhận khám phá liên quan đến cơ chế sinh tử của tế bào, được đặt tên tiếng Anh là macroautophagy, nhưng thường gọi tắt là autophagy.

Cơ chế “tự thực” và triết lý 
vô thường

Trong Tứ thập nhị chương, có chuyện kể: Một hôm Đức Thế Tôn hỏi các tỳ kheo rằng con người sống bao lâu. Người thì trả lời là 100 năm, người cho rằng 70 năm, người lại nói vài tháng. Chỉ có một tỳ kheo nói rằng mạng người sống chỉ có một hơi thở.

Thật vậy, trong thực tế sinh học, tất cả chúng ta sống và chết trong một giây. Quy trình sinh - diệt này diễn ra một cách liên tục cho đến ngày chúng ta giã từ trần thế.

Các tế bào có thời gian sống nhất định, ví dụ tế bào hồng cầu sống được khoảng 4 tháng, tế bào bạch cầu hơn 1 năm, tế bào da chỉ 2-3 tuần...

Một ví dụ tiêu biểu là trong xương chúng ta có hai loại tế bào lúc nào cũng làm việc song hành, một loại tế bào chuyên đục xương cũ (gọi là tế bào hủy xương), và sau đó một loại tế bào khác lấp vào đó những xương mới (tế bào tạo xương).

Quy trình hủy diệt và sinh mới này diễn ra liên tục. Cứ mỗi 10 năm chúng ta có một bộ xương mới hoàn toàn. Trường hợp tiêu biểu về chu trình hủy - sinh của xương cũng có thể dùng để giải thích chu trình của tất cả các tế bào khác trong cơ thể con người. Do đó, nói rằng chúng ta chết và sống trong từng giây không phải là một ví von, một mỹ từ tôn giáo, mà là một thực tế sinh học.

Khái niệm autophagy, có lẽ dịch là “tự thực” (1), cũng có thể xem như một minh họa cho ý niệm vô thường trong Phật giáo.

Để hiểu ý nghĩa của công trình nghiên cứu của giáo sư Yoshinori Oshumi, chúng ta phải bắt đầu với protein. Chúng ta biết rằng protein là một thành tố rất quan trọng cho sự tăng trưởng và duy trì cơ thể con người. Ta hấp thu protein từ thực phẩm, có thể từ động vật, nhưng cũng có thể từ thực vật. Mỗi ngày cơ thể chúng ta cần khoảng 0,8g protein/1kg trọng lượng cơ thể.

Nếu tôi cân nặng 75kg thì lượng protein tôi cần là khoảng 0,8 x 75 = 60g. Đây là cách ước tính cực kỳ đơn giản, chứ trong thực tế thì phức tạp hơn do lượng protein còn tùy thuộc vào nhiều yếu tố khác. Nói chung, cơ thể chúng ta cần khoảng 60-80g protein mỗi ngày.

Nhưng mỗi ngày cơ thể chúng ta phải đào thải một lượng protein bị hư hỏng và thay thế chúng bằng protein mới. Tính chung, mỗi ngày cơ thể cần thay thế khoảng 200-300g protein để duy trì sức khỏe bình thường.

Vấn đề là lấy đâu để thay thế, trong khi chúng ta chỉ hấp thu khoảng 60-80g? Đó là “bí mật” của cơ thể. Giáo sư Yoshinori Oshumi tìm ra được cơ chế thay thế đó. Hóa ra, các tế bào và protein trong chúng ta có khả năng tái sinh (recycling).

Nói cách khác, trong điều kiện thiếu thốn, các protein tự tái sinh để đáp ứng đủ khối lượng protein mà cơ thể cần thiết. Cơ chế tái sinh này được đặt tên là macroautophagy, viết tắt là autophagy. Ý nghĩ “tự thực” được hiểu từ cơ chế đó (2).

Giáo sư Oshumi phát hiện quy trình và cơ chế tái sinh khá phức tạp. Bước đầu tiên, dưới sự “chỉ đạo” của một số gen, các protein được đào thải và vận chuyển đến một kho có tên là lysosome để tiêu hủy, và sau đó là tái sinh. Hệ thống này có đến 409 yếu tố, và chúng tạo thành một mạng lưới 751 mối tương tác!

Minh họa
Minh họa

Ý nghĩa thực tế

Phát hiện của giáo sư Oshumi không (và chưa) dẫn đến một phương pháp điều trị nào cả. Phát hiện về chu trình tái sinh của tế bào và protein chỉ giúp chúng ta hiểu hơn về cơ chế bệnh lý, về sự tồn tại của chính chúng ta.

Chẳng hạn, chúng ta hiểu tại sao trong thời kỳ đói khát, cơ thể có thể duy trì sự sống một thời gian khá lâu. Chúng ta cũng có thể giải thích tại sao chúng ta lão hóa, mất xương, bị ung thư, bị tiểu đường... Cơ chế autophagy cũng giải thích tại sao cơ thể chúng ta có thể tự sửa chữa những tổn hại như lành xương sau gãy xương chẳng hạn.

Tuy nhiên, như giáo sư Oshumi nói, quá trình tế bào tái sinh vẫn còn trong giai đoạn phôi thai, nên có rất nhiều câu hỏi chưa có câu trả lời. Chính vì thế, autophagy đang trở thành một xu hướng nghiên cứu thời thượng.

Đặc biệt trong chuyên ngành loãng xương, rất nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới đang theo đuổi chủ đề này để hiểu biết hơn về loãng xương và cơ chế mất xương sau mãn kinh.

Các nghiên cứu cơ bản thường là như thế, tức giá trị thực tế thì không cao cho đến khi một ứng dụng theo sau. Hiện nay, rất nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới đang theo đuổi nghiên cứu về “tự thực” cho các bệnh lý phổ biến, và cả vấn đề kháng thuốc.

Chẳng hạn, có vài nghiên cứu cho thấy cơ chế “tự thực” giải thích tại sao một số bệnh nhân ung thư và một số bệnh nhân lao phổi kháng thuốc. Một vài thử nghiệm gần đây cho thấy can thiệp vào cơ chế “tự thực” có thể giảm tình trạng kháng thuốc, qua đó nâng cao hiệu quả của thuốc.

Nhưng hãy còn quá sớm để có một thuốc mới cho việc điều trị các bệnh lý phức tạp.

Quá trình khám phá cơ chế “tự thực” cũng là một bài học về quản lý khoa học. Ở các nước phát triển, một số nhà quản lý khoa học đòi nghiên cứu khoa học phải có ứng dụng thực tế. Nhưng trong nghiên cứu cơ bản sẽ không có ứng dụng thực tế trong tương lai gần.

Nghiên cứu về insulin phải đợi 30 năm mới có ứng dụng. Tương tự, nghiên cứu về cơ chế “tự thực” đã 30 năm nhưng vẫn chưa có ứng dụng thực tế. Tuy nhiên, nếu có tầm nhìn lâu dài và tốt, không ai đòi hỏi như thế cả. Chúng ta phải chấp nhận một số dự án nghiên cứu mạo hiểm thì mới có cơ may có những khám phá nguyên thủy.

Yoshinori Oshumi 
và những lời khuyên

Điều cần nói là giáo sư Yoshinori Oshumi không phải là người đầu tiên phát hiện autophagy, vì trong thực tế, ý tưởng về tái sinh tế bào đã được đề cập từ thập niên 1960. Nhưng ông là người đầu tiên phát hiện ra cơ chế “tự thực”.

Do đó, giải thưởng cho ông rất đúng với câu nói của Francis Darwin (con trai của Charles Darwin) rằng trong khoa học, công trạng thuộc về người thuyết phục thế giới, chứ không hẳn thuộc về người đã nghĩ ra ý tưởng đầu tiên.

Giáo sư Oshumi có một sự nghiệp rất thú vị. Ông sinh năm 1945, tốt nghiệp tiến sĩ năm 1974 từ đại học lừng danh Tokyo. Sau đó, ông làm nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ ở Đại học Rockefeller từ năm 1974-1977.

Xong chương trình hậu tiến sĩ, ông quay về Nhật và trở thành giảng viên từ năm 1986-1988. Đến năm 1996 ông mới được bổ nhiệm chức vụ giáo sư tại Viện Sinh học cơ bản, và từ năm 2009 ông trở thành giáo sư của Học viện Công nghệ Tokyo. Nhìn qua sự nghiệp của ông, có thể thấy đó không hẳn là một sự nghiệp hanh thông, và ông cũng ghi nhận điều đó.

Sau khi trở về Nhật, ông theo đuổi một số dự án nghiên cứu nhưng không thành công. Mãi đến năm 1988, ông mới có labo riêng và quyết định theo đuổi ý tưởng về tế bào tái sinh. Thoạt đầu, ông làm nghiên cứu trên men bánh mì (yeast), vì đó là mô hình sinh học đơn giản nhất.

Nói là đơn giản nhưng trong thực tế rất khó làm vì chất liệu sinh học quá nhỏ, nên ông phải hợp tác với các chuyên gia khác để khắc phục vấn đề. Ông cũng thành công bước đầu và công bố một bài báo đầu tiên về “tự thực” vào năm 1988 trên một tập san khoa học ít danh giá.

Nhưng sau đó, ông được tài trợ và chuyển hướng sang nghiên cứu trên người, và sự nghiệp bắt đầu khởi sắc. Từ năm 2006 trở đi, thế giới mới ghi nhận công trình của ông và cho giải thưởng. Và giải thưởng sau cùng và danh giá nhất dĩ nhiên là Nobel y sinh học.

Với một sự nghiệp như thế, giáo sư Yoshinori Oshumi là người có thể đưa ra những lời khuyên cho giới trẻ. Ông nói rằng sau một thời gian loay hoay với hướng đi của người khác mà không thành công, ông nhận ra mình phải có hướng đi riêng.

Ông nói: “Tôi muốn làm cái gì đó khác với người khác, và tôi nghĩ quá trình sinh hủy sẽ là một chủ đề thú vị. Làm theo người khác chỉ để học nghề thì rất tốt, nhưng sau khi học nghề thì phải có một hướng đi cho riêng mình”. Đó là bài học về hành trình và sự nghiệp của ông.

Giáo sư Yoshinori Oshumi đã mở một cánh cửa cho khoa học, hay nói theo ngôn ngữ khoa học, ông đã tạo ra một “paradigm” mới. Ông nói với giới khoa học trẻ rằng không phải ai cũng có thể thành công trong khoa học, nhưng điều quan trọng là chúng ta phải đối diện với thách thức trong nghiên cứu. Thiết nghĩ câu nói này cũng rất thời sự cho các bạn đang theo đuổi sự nghiệp nghiên cứu khoa học.

Phát hiện của giáo sư Yoshinori Oshumi không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có ý nghĩa triết lý. Cái đẹp và cái tao nhã của khoa học hiện đại là những phương pháp tinh vi và chính xác có thể giải thích hoặc minh họa những ý tưởng cổ điển mà các bậc tiền nhân và hiền triết ngày xưa nghĩ đến. Nhìn như thế, trong tương lai chúng ta sẽ còn rất nhiều điều để khám phá từ ý niệm vô thường.■

(1): Thuật ngữ autophagy có gốc Hi Lạp. Auto dĩ nhiên là "tự", và phagy có gốc Hi Lạp là Phagein, có nghĩa là "ăn". Do đó, autophagy có thể dịch là "tự thực" hay dài dòng hơn là "quá trình tái sinh tế bào".

(2): Gs Yoshinori Oshumi có một bài nói chuyện về hành trình khám phá tự thực ở đây: www.youtube.com/watch?v=Rjn2zfgqR6o

Vui lòng nhập nội dung bình luận.

Gửi