Vui buồn mùa Nobel

- Giáp Văn Dương — published 16/10/2012 17:50, cập nhật lần cuối 16/10/2012 17:52

Vui buồn mùa Nobel

Giáp Văn Dương

1. Mỗi năm cứ đến tháng Mười, giới khoa học và truyền thông lại hồi hộp theo dõi giải Nobel được phát ra từ Stockholm, Thụy Điển. Đành rằng không ai làm khoa học để lấy giải thưởng, nhưng giải Nobel từ lâu đã trở thành một biểu tượng của sự thành công trong khoa học. Dưới con mắt đại chúng, giải Nobel là sự nhận 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.

Theo cách nhìn nhận đó, một đất nước chưa có giải Nobel bị nhiều người coi là chưa trưởng thành thực sự về mặt trí tuệ, ngoài sự kiện hiển nhiên là vẫn còn nhiều lạc hậu về khoa học. 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.

Nhiều người nhà nghiên cứu dành thời gian thống kê số lượng giải Nobel của các nước, các chủng tộc qua các thời kỳ, một phần cũng có nguyên nhân từ nhận định này.

2. Mùa Nobel năm nay đã bắt đầu ngày 8/10/2012 vừa qua, với giải Nobel Y học được trao cho hai nhà khoa học đến từ hai đất nước khác nhau. Đó là: John .B. Gurdon, Giáo sư bào của Đại học Cambridge, Anh, và Shinya Yamanaka, Giáo sư của 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. Điều này có thể được hình dung như việc một tảng đá lăn từ trên đỉnh xuống chân núi mà không thể có chiều ngược lại. Hòn đá đó là tế bào khởi đầu, với động vật thì đó có thể là tế bào trứng sau khi được thụ tinh. Trong quá trình lăn, hòn đá đó bị vỡ ra thành nhiều mảnh, tùy thuộc vào địa hình gập ghề lồi lóm khác nhau chúng gặp phải trên đường đi, mỗi mảnh sẽ lăn đến một vị trí khác nhau ở chân núi. Quá trình này gọi là quá trình chuyên biệt hóa, có chức năng tạo ra các tế bào chuyên biệt, như tế bào cơ, tim, gan, thần kinh… từ một tế bào khởi đầu.

Hình 1: Quá trình phát triển thông thường của con người là quá trình biệt hóa tế bào một chiều, từ trứng đã thụ tinh thành bào thai và sau đó là người trưởng thành. B. Waddington đã minh họa quá trình biệt hóa tế bào này như sau: tế bào gốc giống như một hòn đá lăn từ trên đỉnh núi xuốngchân và dừng lại ở những vị trí khác nhau, tương ứng với các loại tế bào khác nhau. Cách minh họa này cho thấy tính chất một chiều của quá trình biệt hóa, giống như các hòn đá chỉ có thể lăn từ đỉnh xuống chân núi mà không thể tự lăn theo chiều ngược lại, và cũng không thể tự lăn ngang đến các vị trí khác, ứng với các loại tế bào khác nhau².

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 thực sự là quá trình hai chiều.

Câu chuyện được bắt đầu năm 1962, khi John B. Gurdon thực hiện một thí nghiệm như sau: Loại bỏ nhân của một chiếc trứng ếch, và thay vào đó bằng nhân của một tế bào trưởng thành tách ra từ ruột của một con nòng nọc. Kỳ lạ thay, cái trứng ếch được đổi nhân đó đã phát triển thành một chú nòng nọc con hoàn toàn bình thường!

Hình 2 : John Gurdon sử dụng tia tử cực tím để phá hủy nhân của trứng ếch (1). Sau đó, ông thay thế nó bằng nhân lấy ra từ một tế bào ruột của một con nòng nọc (2). Hầu hết các trứng được xử lý theo cách này đã không phát triển, nhưng một vài trứng trong số đó đã phát triển thành nòng nọc con hoàn toàn bình thường (3). Điều này cho thấy, tất cả thông tin về gene cần thiết để tạo ra các tế bào khác nhau trong cơ thể của nòng nọc đều chứ đựng trong nhân của tế bào . Các nghiên cứu tiếp theo cho thấy, các động vật có vú cũng có thể được nhân bản theo cách này (4)².

Thí nghiệm của John B. Gurdon không chỉ cho thấy việc tái lập trình một tế bào đã trưởng thành là hoàn toàn có thể, mà còn xác nhận bằng thực nghiệm rằng: nhân tế bào là nơi mang toàn bộ thông tin về sự sống, và nhân của mọi tế bào khác nhau đều mang cùng một bộ gene giống nhau.

Công trình của Gurdon đã mở đường cho hàng loạt nghiên cứu mới về nhân bản vô tính, mà nổi tiếng nhất là công trình tạo ra chú cứu nhân bản vô tính Dolly năm 1996 bởi Ian Wilmut.

Năm 2006, Shinya Yamanaka đi xa hơn một bước: Thay vì sử dụng tế bào trứng, ông đã sử dụng tế bào da của chuột – một tế bào chuyên biệt – làm điểm khởi đầu. Ông cho rằng, một số gene của tế bào gốc có thể sẽ giúp chuyển hóa tế bào chuyên biệt trở thành tế bào gốc nếu những gene này được cấy ghép vào tế bào chuyên biệt. Để chứng minh cho giả thiết này, ông đã chuyển 24 gene của tế bào gốc vào tế bào da chuột. Một số tế bào da này đã tái lập trình để trở thành tế bào gốc. Những nghiên cứu tiếp theo cho thấy không cần đến tất cả 24 gene này, mà thực tế, chỉ cần 4 gene là đủ để tái lập trình một tế bào da chuột thành tế bào gốc. Ông gọi những tế bào gốc được tạo ra theo cách này là tế bào gốc cảm ứng (iPS)³. Nghiên cứu của Shinya Yamanaka đã chứng minh thuyết phục rằng, quá trình biệt hóa vì thế là một quá trình hai chiều và có thể kiểm soát được.

Hình 3: Xuất phát từ một nhóm 24 gene khác nhau (1), Takahashi và Yamanaka đã chứng minh rằng thực tế chỉ cần 4 gene là đủ để chuyển một tế bào phôi hoặc da chuột (2) thành một tế bào gốc đa năng (3). Loại tế bào này được gọi là tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPS)².

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… Có thể nêu một ví dụ về các ứng dụng tiềm năng của các nghiên cứu này, như việc tạo ra các tế bào mới để thay thế cho các tế bào đã bị bệnh, hoặc tạo ra các tế bào chuyên biệt trong phòng thí nghiệm, như thế bào thần kinh chẳng hạn, để thử nghiệm tính năng các loại thuốc trị bệnh mới, vì việc thử thuốc mới không phải bao giờ cũng có thể thực hiện được trên người.

Hình 4: Có thể tái lập trình các tế bào đã biệt hóa của bệnh nhân để trở thành tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPS) . Các tế bào iPS này sau đó sẽ được nuôi để trở thành các loại tế bào khác nhau dùng trong việc nghiên cứu sự phát triển của bệnh, hoặc dùng để thử thuốc hay tìm kiếm các liệu pháp điều trị mới².

Ngoài ra, những nghiên cứu của John B. Gurdon và Shinya Yamanaka cũng đã mở rộng thêm hiểu biết của con người về sự sống và do đó về chính bản thân mình. Chỉ một tế bào nhỏ bé thôi cũng mang toàn bộ thông tin về sự sống và có thể dùng để “tái tạo” lại sự sống nếu biết cách. Ám ảnh về vũ trụ trong hạt bụi, hay một là tất cả và tất cả là một, lại một lần nữa dấy lên. Giải Nobel dành cho họ vì thế hoàn toàn xứng đáng.

3. Câu chuyện về giải Nobel Y học năm nay sẽ dừng ở lại đây, nếu không có một sự kiện rằng: Năm 1979, một nhóm bốn các nhà khoa học ở Nga – trong đó có cố GS. Nguyễn Mộng Hùng, khi đó đang là nghiên cứu sinh ở Đại học Tổng hợp Moscow - công bố một bài báo trên tạp chí Nature danh tiếng, về một nghiên cứu rất gần với chủ đề của giải Nobel năm nay⁴. 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 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 GS. 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 ở Anh hay Nhật như các nhà khoa học được giải năm nay, nhiều khả năng sự nghiệp khoa học của ông đã phát triển rất tốt và gặt hái được những thành quả lớn hơn nữa⁵.

4. Việt Nam là một nước lớn hay nhỏ? Dân tộc Việt Nam đã trưởng thành hay chỉ là một dân tộc vị thành niên⁶? 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 hiếm⁷. 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 hy vọng hai tiếng Việt Nam được xướng lên?