Vui buồn mùa Nobel

Dưới con mắt đại chúng, giải Nobel là sự nhìn nhận cao nhất về tài năng và sự cống hiến của nhà khoa học. Nhưng ở phạm vi quốc tế, giải Nobel là niềm tự hào dân tộc và được nhiều người ngầm hiểu như một chứng nhận về trí tuệ và mức độ phát triển của dân tộc đó.

Phóng to

Giáo sư Nguyễn Mộng Hùng - Ảnh: vietsciences.free.fr

Đó chính là lý do vì sao một số nước đang vươn lên như Hàn Quốc, Trung Quốc... lại có những chương trình nghiên cứu lớn nhắm đến giải Nobel. Không hẳn vì họ khát khao danh tiếng của giải Nobel đến cháy bỏng, mà vì đó sẽ là niềm tự hào dân tộc, là chứng nhận cao nhất cho trí tuệ dân tộc và đất nước họ.

2. Mùa Nobel năm nay đã bắt đầu ngày 8-10 vừa qua với giải Nobel y sinh học được trao cho hai nhà khoa học đến từ hai đất nước khác nhau. Đó là John B. Gurdon, giáo sư Đại học Cambridge (Anh) và Shinya Yamanaka, giáo sư Đại học Kyoto (Nhật Bản) vì đã “khám phá ra việc tái lập trình tế bào trưởng thành để trở thành tế bào gốc” (1). Những nghiên cứu của họ đã giúp con người hiểu rõ hơn quá trình biệt hóa các tế bào động vật, trong đó có con người.

Nếu như trước đây quá trình biệt hóa các tế bào được mặc định như quá trình một chiều, diễn tiến theo hướng từ tế bào gốc thành các tế bào chuyên biệt. Con người đã từng chắc mẩm rằng đây là quá trình một chiều, từ tế bào gốc đa năng phát triển thành các tế bào chuyên biệt, giống như đá chỉ có thể lăn từ đỉnh núi xuống chân núi chứ không thể có chiều ngược lại. Nhưng hai nhà khoa học nói trên đã chứng minh điều ngược lại cũng đúng: tế bào trưởng thành cũng có thể được tái lập trình để trở thành tế bào gốc đa năng ban đầu! Như vậy quá trình chuyên biệt hóa tế bào thật sự là quá trình hai chiều, có thể kiểm soát được.

Những nghiên cứu của John B. Gurdon và Shinya Yamanaka đã mở ra cánh cửa rất lớn cho nhiều ngành khoa học khác phát triển, trong đó có những ngành rất mới và hứa hẹn nhiều đột phá lớn, như ngành y học tái tạo, dược phẩm... Những nghiên cứu này cũng đã mở rộng thêm hiểu biết của con người về sự sống và do đó về chính bản thân mình. Giải Nobel dành cho họ vì thế hoàn toàn xứng đáng.

3. Câu chuyện về giải Nobel y sinh học năm nay sẽ dừng ở lại đây nếu không có một sự kiện rằng: năm 1979, một nhóm bốn nhà khoa học ở Nga - trong đó có cố giáo sư Nguyễn Mộng Hùng, khi đó đang là nghiên cứu sinh ở Đại học Tổng hợp Matxcơva - công bố một bài báo trên tạp chí Nature danh tiếng, về một nghiên cứu rất gần với chủ đề của giải Nobel năm nay (2). Đó là công trình về nhân bản vô tính cá trạch, cũng thông qua việc cấy nhân của một tế bào trưởng thành vào tế bào trứng cá trạch đã loại nhân trước đó. Trong bài báo này, nhóm các nhà khoa học ở Nga cũng đã trích dẫn các nghiên cứu của Gurdon trong phần tài liệu tham khảo.

Tuy công bố sau công trình tiên phong của Gurdon 17 năm, nhưng vào thời điểm năm 1979 thì đây là một lĩnh vực khoa học còn nhiều mới mẻ. Nếu nhóm các nhà khoa học ở Nga có điều kiện theo đuổi và dấn sâu hơn thì có thể mang lại những khám phá lớn như đã được chứng minh cho các nhóm khoa học khác sau này.

Riêng với cố giáo sư Nguyễn Mộng Hùng, sau khi về nước ông làm việc ở khoa sinh học Đại học Tổng hợp Hà Nội. Việc nghiên cứu về nhân bản vô tính đã hoàn toàn bị đứt đoạn. Tuy chỉ là tác giả thứ hai trong bài báo nói trên, nhưng do đã trực tiếp tham gia công trình này ở thời điểm còn rất sớm là năm 1979 nên nếu ông làm việc ở Mỹ hay Nhật, nhiều khả năng sự nghiệp khoa học của ông đã phát triển rất tốt và gặt hái được những thành quả lớn hơn nữa (3).

4. Việt Nam là một nước lớn hay nhỏ? Dân tộc Việt Nam đã trưởng thành hay chỉ là một dân tộc vị thành niên (4)? Đó là những câu hỏi còn ám ảnh nhiều người Việt. Nhìn ra thế giới, một đất nước 90 triệu dân, nói cùng một ngôn ngữ, ở một vị trí địa lý đắc địa, nhiều tài nguyên, lại không có xung đột tôn giáo hay sắc tộc gì lớn, thì là một của hiếm (5).

Không phải đất nước nào cũng may mắn có được những điều kiện đó. Vậy tại sao Việt Nam lại không phát triển được, cứ tụt hậu mãi ở phía sau? Đâu là cản trở và gỡ bỏ cản trở đó bằng cách nào? Biết đến khi nào Việt Nam mới phát triển, để mỗi mùa Nobel đến người Việt Nam không chỉ nghiêng mình trước trí tuệ của các dân tộc khác, mà còn hồi hộp chờ đợi và hi vọng hai tiếng Việt Nam được xướng lên?

___________

(1) “for the discovery that mature cells can be reprogrammed to become pluripotent”
(2) Nature 280, 16 August 1979, tr.585-587
(3) Nguyễn Lân Dũng, “Người công bố nhân bản vô tính cá trạch vừa đi xa”, tạp chí Tia Sáng, 24-6-2009
(4) Sinh thời, thi sĩ Tản Đà đã có một câu thơ đắng chát, nhưng khó phủ nhận: Dân hai nhăm triệu, ai người lớn? Nước bốn nghìn năm vẫn trẻ con
(5) Trao đổi riêng với GS Trần Văn Thọ, Đại học Waseda, tối 8-10-2012

Phóng to

Các tế bào đa năng quy nạp (iPS) thu được từ các nguyên bào sợi da người tại Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng iPS của Đại học Kyoto - Ảnh: Reuters

Hai nhà khoa học này có một quá trình nghiên cứu lâu dài về lĩnh vực tế bào gốc. Năm 1958, giáo sư John Gurdon, lúc đó mới là nghiên cứu sinh, từng tạo ra một con ếch từ nhân của tế bào soma (*) của một con nòng nọc.

Giáo sư Yamanaka là một ngôi sao sáng trong lĩnh vực nghiên cứu tế bào gốc từ những năm còn là nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ ở Mỹ. Chưa đầy mười năm trước đây, Yamanaka đã thành công khi tạo ra những tế bào đa năng, giải quyết một khó khăn mang tính đạo đức trong nghiên cứu tế bào gốc, và mở ra một “kỷ nguyên mới” về triển vọng ứng dụng tế bào gốc trong điều trị bệnh. Công trình của ông được mô tả là “thiên tài”.

Mỗi giải Nobel y sinh học là một định hướng. Mấy năm qua, giới khoa học từng tiên đoán rằng một ngày không xa giải thưởng cao quý này sẽ được trao cho những người với công trình nghiên cứu về tế bào gốc hoặc epigenetics (một bộ môn khoa học nghiên cứu về tương tác giữa gen và môi trường ở cấp độ phân tử và tế bào). Năm nay, giải thưởng về tay hai nhà khoa học trong lĩnh vực tế bào gốc cũng nằm trong dự đoán, và mang một ý nghĩa lớn đến y học hiện đại.

Ý nghĩa lớn là vì công trình của hai nhà khoa học này, đặc biệt là của giáo sư Yamanaka, mở ra một định hướng mới cho tiềm năng ứng dụng tế bào gốc trong điều trị các bệnh phức tạp.

Tế bào gốc và y học hiện đại

Để hiểu ý nghĩa của định hướng vừa đề cập, có lẽ chúng ta cần biết qua một “bức tranh” lớn về điều trị bệnh tật phức tạp (chẳng hạn như ung thư, tiểu đường type 1, Alzheimer). Trong giai đoạn đầu của nền y học hiện đại, kể cả đến những thập niên đầu thế kỷ 20, việc chữa trị bệnh hầu như chỉ tập trung ở cấp “vĩ mô”, tức là các phương thức trị bệnh chủ yếu dựa trên cơ chế bệnh sinh và bệnh nguyên. Trừ nhóm bệnh nhiễm khuẩn là điều trị tương đối có kết quả, còn lại hầu như chỉ giải quyết được tức thời giảm triệu chứng, hoặc kéo dài sự chịu đựng của cơ thể mà không thể tiệt căn. Các liệu pháp điều trị đó nếu có thể hoặc bảo tồn hoặc thay thế nhưng hầu như không thể nào gọi là chữa khỏi được.

Vì thế, không ai ngạc nhiên khi thấy hầu hết các thuật chữa trị hiện nay chỉ đem lại hiệu quả cho khoảng 60% bệnh nhân, và trong nhiều trường hợp bệnh nhân lại chịu phản ứng phụ có hại cho sức khỏe.

Phóng to

Giáo sư Shinya Yamanaka (Nhật) - Ảnh: gladstoneinstitutes.org

Trong nhiều thập niên gần đây, nghiên cứu y khoa đã bắt đầu chuyển sang một phương hướng mới: đi tìm thuật chữa trị mới sao cho có thể ứng dụng cho từng cá nhân bệnh nhân (personalized medicine). Theo mô hình này, mỗi cá nhân là một cá thể độc đáo, hiểu theo nghĩa cấu trúc gen của cá nhân đó không giống bất cứ ai trên hành tinh này.

Cơ thể chúng ta có khoảng 25.000 gen kiểm soát toàn bộ quá trình phát triển và suy thoái của các cơ phận trong người. Dưới góc độ di truyền của tế bào, gen có chức năng gửi các tín hiệu hóa học đi đến tất cả các nơi trong cơ thể. Những tín hiệu này chứa đầy đủ thông tin, chỉ thị cụ thể cho các cơ quan trong cơ thể ta phải hoạt động ra sao. Do đó có thể nói một cách vắn tắt rằng đa số bệnh tật, dù là thể xác hay tinh thần, đều gần như có thể bắt nguồn từ những trục trặc của tế bào hoặc gen.

Các tế bào cũng biến chuyển theo quá trình trưởng thành và lão hóa. Một số bệnh như Parkinson, mất trí nhớ (Alzheimer), tiểu đường... thường xảy ra ở những người cao tuổi, và cơ chế chính là do mất tế bào chuyên biệt, hay do tế bào bị hư hỏng. Một cách thay thế các tế bào bị hư hỏng hay đã mất này là bằng cách “trồng” hay “gầy giống” các tế bào gốc, mà tiếng Anh thường đề cập đến là “stem cells”.

Cụm từ “tế bào gốc” thật ra đề cập đến nhiều loại tế bào khác nhau, nhưng chủ yếu nằm trong ba nhóm là tế bào toàn năng (totipotent cells), tế bào đa năng (pluripotent cells) và tế bào bội năng (multipotent). Trong khi tế bào đa năng có thể chiết xuất từ túi phôi, bào thai thì tế bào toàn năng có thể lấy từ dây rốn hay từ mô của cơ thể ở người lớn. Chính vì nguồn gốc túi phôi và bào thai của tế bào gốc đã gây ra nhiều tranh cãi về vấn đề đạo đức khoa học.

Câu hỏi đặt ra là tiềm năng chữa bệnh bằng tế bào gốc như thế nào? Phải nói ngay rằng cho đến hiện nay việc sử dụng tế bào gốc bội năng trong điều trị đã được nghiên cứu rộng rãi, có thể tóm gọn trong các lĩnh vực sau: điều trị các chứng ung thư như não, võng mạc mắt, buồng trứng, ung thư tinh hoàn, ung thư hệ tạo máu; các chứng bệnh tự miễn (autoimmume diseases) như đa xơ hóa, bệnh lupus ban đỏ, thấp khớp; bệnh thiếu hụt miễn dịch, các bệnh tổn thương tim, bệnh ống thận bẩm sinh (hội chứng Fanconi)...

Nghiên cứu và ứng dụng tế bào gốc bội năng trong điều trị bệnh đã đem lại hiệu quả thực tế. Hiệu quả tích cực và hiển nhiên nhất là trong việc dùng tế bào gốc của người trưởng thành để ghép cơ quan mà cũng có thể tránh được hiện tượng loại thải ghép.

Thế nhưng phương pháp chữa trị sử dụng tế bào bội năng này cũng gặp một vài hạn chế đáng kể. Trước hết là không phải mọi loại tế bào của cơ thể người trưởng thành đều có thể cho phép phân lập tế bào bội năng. Chẳng hạn người ta chưa phân lập được tế bào của cơ tim và tế bào tiểu đảo tụy tạng. Thứ hai là các tế bào gốc từ người trưởng thành hiện diện với mức độ rất nhỏ nên khó phân lập được chúng dưới dạng tế bào gốc chuyên dụng tinh khiết, và theo tuổi tác số lượng này càng giảm xuống. Ví dụ muốn phân lập được tế bào gốc nơron thần kinh thì phải có mô não lấy từ các cuộc phẫu thuật não điều trị các trường hợp động kinh.

Phóng to

Giáo sư John B. Gurdon (Anh) - Ảnh: thetimes.co.uk

Hai góc nhìn từ lăng kính đạo đức

Do những hạn chế của tế bào bội năng, các nhà nghiên cứu tập trung vào nghiên cứu tế bào gốc phôi (embryonic stem cells, viết tắt là ES). Vì tế bào đa năng được phân lập từ túi phôi hay từ mô của bào thai, và điều này đã động chạm đến các quan niệm y đức cũng như luật pháp trong xã hội. Vấn đề mấu chốt trong việc nghiên cứu tế bào gốc phôi là cứ mỗi tế bào được chiết ra từ túi phôi (gồm khoảng 100 tế bào) thì phôi bị tiêu hủy.

Câu hỏi được đặt ra là sự hủy bỏ phôi này có nên được xem là một hành động phi đạo đức hay không? Cựu giáo hoàng John Paul II cho rằng đó là một hành vi xâm phạm sự sống của con người, vì theo ông, các phôi người được nuôi cấy từ ống nghiệm cũng là con người và cũng có quyền hạn, phẩm giá và quyền sống của những con người này cần phải được tôn trọng từ ngay điểm khởi đầu của sự hiện diện. Quan điểm này bắt nguồn từ niềm tin của Kitô giáo rằng sự sống của con người khởi đầu từ lúc trứng và tinh trùng liên hợp.

Những người ủng hộ sử dụng túi phôi cho nghiên cứu lý giải rằng quan điểm bảo thủ trên nghiêng về cảm tính hơn là lý trí. Phôi thường hay bị sẩy và bị tiêu hủy một cách “tự nhiên”. Thật vậy, nếu cho một khả năng thụ thai tối đa của một người phụ nữ thì tháng nào đến kỳ đều có khả năng thụ thai được. Nhưng ta chỉ xác định được là phôi đó đã có thể đậu thành thai khi họ có thai, còn làm sao xác định được bao nhiêu phôi đó đã không tạo thành thai được và bị thải ra ngoài? Và không ai lại lý giải rằng quá trình thải này là vô đạo đức hay trái luân lý!

Phản ứng chính trị tỏ ra rất khác biệt giữa các quốc gia. Ở châu Âu, một số nước như Áo, Thụy Sĩ và Na Uy không có đạo luật nào ngăn cấm nghiên cứu hay sử dụng tế bào gốc. Ở Anh, Thụy Điển và Đức, tế bào gốc được cho phép sử dụng. Ở Úc vẫn đang bàn cãi gay gắt về vấn đề sinh sản vô tính và tế bào gốc. Canada thì cho phép dùng tế bào gốc trong một khuôn khổ nhất định, nhưng Quebec lại cấm dùng phôi tế bào trong nghiên cứu. Ở Nhật, phôi tế bào gốc có thể được gieo trồng với điều kiện các tế bào này lấy từ các chương trình thụ thai nhân tạo. Ở Việt Nam chúng ta có chương trình nghiên cứu tế bào gốc, nhưng hình như chưa ai đặt vấn đề đạo đức!

Phóng to

Giải pháp Yamanaka

Trong khi giới khoa học và công chúng còn đang phân vân về tế bào gốc, đặc biệt là tế bào gốc phôi, thì giáo sư Shinya Yamanaka cũng đang tìm một hướng giải quyết mới mà không cần phải tiêu hủy phôi để có tế bào gốc phôi. Ông muốn tìm một giải pháp đáp ứng tiêu chuẩn y đức nhưng đồng thời đem lại lợi ích lớn nhất trong việc chinh phục bệnh tật.

Chỉ mới sáu năm trước, dựa vào những thành tựu của giáo sư John Gurdon, và trong thời gian còn nghiên cứu ở Mỹ, Yamanaka phát hiện chỉ cần thêm bốn gen vào tế bào da của chuột, ông có thể làm cho tế bào trở thành những tế bào gốc phôi. Ông gọi đó là những tế bào đa năng quy nạp (induced pluripotent cells hay iPS). Năm 2007, ông tuyên bố có thể tạo ra những tế bào iPS ở người bằng một phương pháp tương tự được ứng dụng trên chuột. Thành tựu của Yamanaka được ca ngợi như một sáng tạo mang tính thiên tài. Với công nghệ iPS (có thể gọi phương pháp của Yamanaka là “công nghệ”), những vấn đề đạo đức liên quan đến tế bào gốc phôi không còn là vấn đề nữa!

Quả thật, công trình và khám phá của Yamanaka có ý nghĩa lâm sàng rất lớn. Công nghệ iPS tạo ra một mô hình hoàn toàn mới để nghiên cứu về tật và phát triển các thuật điều trị bệnh. Thay vì sử dụng mô hình cổ điển như nghiên cứu trên men, ruồi hay chuột, công nghệ iPS cho phép chúng ta tạo ra những tế bào gốc từ bệnh nhân với một bệnh nào đó. Từ đó, các tế bào này có một bộ gen hoàn chỉnh từ bệnh đó, và với bộ gen này chúng ta - trên lý thuyết - có thể ứng dụng các loại thuốc khác nhau để biết thuốc nào hiệu quả hơn.

Nói cách khác, với công nghệ iPS, một viễn cảnh cá nhân hóa điều trị không còn xa vời nữa. Ý nguyện của ông Alfred Nobel là trao giải thưởng cho những khám phá đem lại lợi ích lớn cho nhân loại. Có thể nói rằng giải thưởng năm nay đáp ứng ý nguyện đó.

___________

(*): Tế bào soma: tế bào sinh dưỡng đã được biệt hóa để đảm nhiệm chức năng nhất định.