Giải Nobel Y sinh học 2013: Giao thông trong tế bào

Phóng to

Giáo sư Randy W. Schekman, Giáo sư Thomas C. Südhof, Giáo sư James E. Rothman - Ảnh: Reuters

Từ năm 1901 đến nay đã có 104 lần trao giải và 204 nhà khoa học được trao giải thưởng cao quý này. Cả ba nhà khoa học được trao giải năm nay đều là những người lừng danh trong thế giới nghiên cứu y học. Họ đều tốt nghiệp tiến sĩ từ những trường danh tiếng (Yale, Stanford, Harvard, MIT) và từng làm nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ cũng tại những trung tâm nổi tiếng trên thế giới như Viện Howard Hughes, Max Planck (Đức).

Cả ba ông từng được trao giải Albert Laska (một giải thưởng của Mỹ có giá trị như giải Nobel) trước khi “chiếm” giải Nobel. Sự nhất quán về trao giải giữa hội đồng giải Nobel và giải Albert Laska là một điều thú vị, cho thấy những công trình của họ xứng đáng với hai giải thưởng cao quý đó.

Ý nghĩa

Năm nay, công trình nghiên cứu của ba giáo sư Rothman, Schekman và Südhof mang đậm nét khoa học cơ bản, thuộc về lĩnh vực sinh học phân tử. Để hiểu công trình của họ, cần đến một so sánh. Có thể hiểu công trình của họ bằng cách xem sự tương đồng của hệ thống giao thông trong mỗi tế bào và giao thông trên đường phố.

Nếu hệ thống giao thông đường phố phức tạp như thế nào thì hệ thống giao thông trong mỗi tế bào phức tạp như thế, thậm chí phức tạp hơn vì có quá nhiều nhân tố tham gia.

Tai nạn có thể xảy ra trên đường phố vì đèn đường bị hư hỏng và vì người tham gia giao thông không tuân thủ luật lệ đi đường; tương tự, bệnh tật có thể phát sinh khi hệ thống giao thông trong tế bào bị rối loạn hay hư hỏng. Do đó, hiểu được hệ thống giao thông trong tế bào giúp ta có thêm kiến thức cơ bản về cơ chế phát sinh bệnh tật ở mức độ tế bào.

Trên đường phố, người lái xe hay người đi đường phải tuân thủ những bảng hiệu và đèn hiệu chỉ đường chỉ dẫn để đi đến nơi về đến chốn. Mỗi tế bào là một xưởng sản xuất và xuất khẩu các phân tử, và việc xuất khẩu (hay vận chuyển) này được kiểm soát bởi những tín hiệu hóa học có vai trò hướng dẫn giao thông.

Có thể lấy insulin làm ví dụ. Insulin là một hormone được sản xuất từ tuyến tụy và chuyển vào máu. Quá trình vận chuyển này được các tín hiệu hóa học kiểm soát, và các tín hiệu này được gửi đi từ tế bào thần kinh này đến tế bào thần kinh khác. Có thể ví những tín hiệu này như là những đèn đường. Nhưng vận chuyển bằng phương tiện gì?

Qua các công trình này, chúng ta biết các “kiện hàng” được vận chuyển trong các túi, và chúng được bao bọc bởi những màng nhầy. Những túi này có tên mới là vesicles.

Hơn 30 năm qua, ba nhà khoa học vừa được trao giải Nobel đã khám phá những nguyên lý kiểm soát hệ thống giao thông trong mỗi tế bào.

Giáo sư Randy Schekman khám phá những gen cần thiết cho hệ thống giao thông đó. Giáo sư James Rothman phát hiện một hệ thống protein cho phép các vesicles kết hợp với nhau để chuyển tải các “kiện hàng” trong tế bào. Giáo sư Thomas Südhof mô tả các tín hiệu hóa học làm việc như thế nào để hướng dẫn các vesicles giải phóng các “kiện hàng” đến nơi (mục tiêu) một cách chính xác.

Về ý nghĩa lâm sàng thực tế thì những khám phá này có vẻ chưa có ứng dụng trong tương lai gần. Người ta chỉ suy luận rằng những hiểu biết vừa mô tả trên giúp chúng ta hiểu cơ chế bệnh tật được phát sinh như thế nào. Nếu xem bệnh tật là một tai nạn giao thông thì các công trình đẳng cấp Nobel này có thể giúp chúng ta biết các đèn hiệu giao thông bị hư hỏng chỗ nào và tai nạn xảy ra ra sao.

Theo các chuyên gia trong ngành, các công trình trên có thể giúp chúng ta hiểu hơn về những bệnh thần kinh, tiểu đường và các rối loạn trong hệ miễn dịch.

Xu hướng khoa học cơ bản

Nhìn qua các công trình khoa học được trao giải Nobel y sinh học (từ năm 1901) có thể hình dung về tiến bộ của y học. Những năm đầu, phần lớn các nhà khoa học được trao giải là các nhà lâm sàng học, nhưng những năm gần đây y khoa đã trở nên tinh vi hơn và đã tiến sâu vào khía cạnh cơ bản nhất là tế bào. Giải thưởng năm nay phản ảnh một phần quá trình tiến bộ đó.

Năm 1901, ông Emil Adolf von Behring (người Đức) được trao giải Nobel cho công trình nghiên cứu và chữa trị bệnh bạch hầu. Viện Hàn lâm Thụy Điển đánh giá công trình này rất cao, họ viết: “[qua nghiên cứu này] ông đã mở ra một hướng đi mới trong lĩnh vực y khoa, và bằng cách đó đã cho các y sĩ một vũ khí hữu hiệu để chinh phục bệnh tật và sự tử vong”.

Năm 1902, giải thưởng được trao cho một nhà khoa học người Anh, ông Ronald Ross, vì công trình nghiên cứu liên quan tới bệnh sốt rét.

Những năm sau đó, các khoa học gia được tặng giải thưởng nhờ nghiên cứu liên quan tới bệnh lao (1905, Robert Koch, người Đức), sốt ban (typhus, 1928, Charles Nicolle, người Pháp), phân loại máu (1930, Karl Landsteiner, người Mỹ), bệnh truyền nhiễm (1945, Alexender Fleming, Mỹ; Ernst Boris Chain, Anh; Howard Walter Florey, Úc), sốt vàng (1951, Max Theiler, người Mỹ), chữa trị bệnh lao bằng thuốc streptomycin (1952, Salman Abraham Waksman, Mỹ).

Từ năm 1958, nghiên cứu về di truyền học đã được Viện Hàn lâm Thụy Điển chú ý qua việc trao giải thưởng cho ba nhà khoa học người Mỹ: George Wells Beadle, Edward Lawrie Tatum và Joshua Lederberg vì đã có công khám phá một quy luật quan trọng trong di truyền học vi khuẩn (genetic recombinant).

Năm 1961, ba nhà khoa học Francis Harry Compton Crick (Anh), James Dewey Watson (Mỹ) và Maurice Hugh Frederick Wilkins (Anh) chiếm giải Nobel nhờ khám phá nổi tiếng về cấu trúc ADN, làm tiền đề cho hàng triệu nghiên cứu và tiến bộ về sinh học y khoa sau này.

Kể từ đó, giải thưởng nghiêng về các công trình mang bản chất sinh học phân tử và di truyền. Năm 1978, Viện Hàn lâm Thụy Điển trao giải thưởng cho ba nhà khoa học Werner Arber (Thụy Sĩ), Daniel Nathans (Mỹ) và Hamilton O. Smith (Mỹ) do đã có công khám phá ra các enzymes và những ứng dụng vào nghiên cứu di truyền học.

Sự tiến bộ trong sinh học phân tử và di truyền học những năm gần đây phần lớn nhờ vào các kỹ thuật PCR (polymerase chain reaction) do hai nhà khoa học Mỹ (Kary Mullis) và Canada (Michael Smith) khám phá (được trao giải thưởng Nobel hóa học năm 1993).

Kể từ năm 1999 đến nay, giải này vẫn được trao tặng cho một công trình mang nặng tính chất sinh học phân tử, nhất là các công trình liên quan đến tế bào học.

A. Nobel viết trong di chúc rằng giải thưởng nên dành cho “những ai có cống hiến đem lại phúc lợi lớn cho con người”. Nhưng phải nói rằng một số giải thưởng về khoa học cơ bản chẳng phù hợp với di chúc của ông.

Do đó, vài năm gần đây, một số nhà khoa học chất vấn tính thiết thực của giải Nobel y sinh học, vì họ cho rằng giải thưởng này chỉ ghi nhận những công trình nghiên cứu cơ bản và ngày càng xa rời thực tế của khoa học lâm sàng. Có người thậm chí đề nghị một giải thưởng y sinh học khác thiết thực hơn!

Có lẽ từ năm 2005 trở lại đây, Hội đồng giải Nobel lắng nghe dư luận hơn nên họ xét trao cho các công trình khoa học cơ bản và lâm sàng một cách khá cân đối. Năm 2005, giải được trao cho một công trình nghiên cứu lâm sàng liên quan đến bệnh viêm.

Đây quả là một thể hiện “về nguồn” và có lẽ Viện Hàn lâm Thụy Điển muốn nhắc nhở thế giới rằng bệnh truyền nhiễm vẫn đe dọa chúng ta ở mức độ toàn cầu mà những đợt dịch cúm SARS và cúm gia cầm gần đây là một cảnh báo nghiêm trọng.

Năm 2006-2007, giải thưởng được trao cho những công trình về khoa học cơ bản. Năm 2008 trao cho công trình mang tính ứng dụng (virút ung thư cổ tử cung). Năm 2010 trao cho giáo sư Robert Geoffrey Edwards, người được công chúng trìu mến gọi là “cha đẻ của kỹ thuật thụ thai nhân tạo” (IVF), đem lại niềm vui và hạnh phúc cho hàng triệu người trên thế giới.