Cuối năm kể chuyện Nobel

Danh cầm Leon Fleisher, 84 tuổi, 2012.

“James Rothman và Thomas Südhof đã khám phá cơ chế phân tử của sự tiết ra chất dẫn truyền thần kinh tại chỗ tiếp giáp giữa các nơron (tế bào thần kinh) và giữa các nơron và các tế bào cơ bắp. Các phân tử mà họ tìm thấy là đích nhắm của một chất độc mạnh, sản xuất bởi loại vi khuẩn gây bệnh ngộ độc thức ăn. Không ai tiên đoán được một áp dụng thực tiễn của thành tựu này là công dụng của chất Botox, tên thương mại của chất độc này. Việc dùng Botox còn đi xa hơn mục tiêu thẩm mỹ, như là dùng điều trị các bệnh xáo trộn thần kinh cơ bắp. Một chuyện ly kỳ là nhờ tiêm Botox, nhạc sĩ dương cầm lừng danh Leon Fleisher sau 30 năm bị tê liệt, nay đã trở lại với sân khấu nhạc hoà tấu.

Về phần mình, tôi tìm ra cơ chế phân tử của sự tiết prôtêin của nấm men bánh mì và men bia. Khi biết được là các tế bào nấm men dùng một cách giống như các tế bào người thì công nghệ sinh học đã áp dụng hiểu biết này để sản xuất đại trà một khối lượng lớn prôtêin người. Thí dụ, một phần nhu cầu của loài người về chất insulin người tái tổ hợp được sản xuất trong các tế bào nấm men bia. Biết bao nhiêu người được hưởng thành quả này”.

Schekman cho giải Nobel có hương vị hấp dẫn của men bia, mùi thơm của bánh mì và chất Botox làm đẹp cho phụ nữ. Thật thú vị. Danh cầm Fleisher năm nay 85 tuổi tiếp tục công diễn nhiều nơi.

Qua phà Bình Khánh

Hai nơron nói chuyện. Cứ mỗi phần ngàn giây, xảy ra một chuỗi biến cố trong não người: hàng tỉ tế bào não, gọi là nơron chuyển tín hiệu cho nhau, tại hàng tỉ tỉ synap, nơi tiếp giáp của các nhánh nơron. Mỗi synap gồm các đầu mút của hai nơron ngăn cách nhau bởi một cái khe tí ti (cỡ vài nanômét, phần tỉ của mét). Một thông tin mới được nơron tiếp nhận tạo ra một luồng điện kích hoạt nơron nhả các túi chứa các hạt dẫn truyền thần kinh. Các túi này “nhảy” qua khe synap để tới nơron thứ hai, tại đây gắn vào các phân tử đặc biệt gọi là thụ thể.

Các nhà khoa học đã khám phá các hạt dẫn truyền thần kinh được gói trong các túi. Mỗi túi mang một loại dẫn truyền thần kinh riêng. Chẳng hạn như dopamin liên hệ tới trí nhớ và các khả năng khác, hoặc serotonin giúp điều hoà cảm xúc.

Giống như các chiếc phà nhỏ, các túi này di chuyển đến đầu mút của nơron, rồi dừng lại, chờ “xuống hàng”. Đúng lúc thì các túi hoà nhập vào màng của nơron và đổ hết hàng (các dẫn truyền thần kinh) vào khe synap. Sau khi nhả hết dẫn truyền thần kinh, nơron làm đầy lại các túi rỗng để dùng nhiều lần. Thật là phức tạp và khó hiểu.

Như qua phà Bình Khánh. Dễ hiểu mà. Muốn hưởng gió biển Cần Giờ, hít khí lành rừng đước thì phải qua phà Bình Khánh. Dòng sông trước mắt khác nào khe synap, chiếc phà chở đầy xe khác nào cái túi mang các hạt dẫn truyền thần kinh. Phà rời bến đúng giờ, cặp đúng bến, thả xe chạy lên bờ.

Nếu công đoạn nào bị rối – một phân tử không làm đúng việc hoặc các túi nhả các dẫn truyền thần kinh trật nhịp – thì nhiều chuyện tệ hại xảy ra: bệnh tự kỷ, bệnh động kinh, bệnh Alzheimer.

Các tế bào tâm sự

Hàng ngàn tỉ tế bào trong cơ thể chúng ta có những nhiệm vụ khác nhau. Chúng làm việc hài hoà như thể là biết trò chuyện với nhau. Các tín hiệu (tin nhắn) từ ngoài tế bào (thường là các hormon, các chất dẫn truyền thần kinh, các yếu tố tăng trưởng…) đến gắn kết vào các thụ thể, rồi thúc đẩy các thay đổi bên trong tế bào.

Đường dẫn truyền tín hiệu tăng trưởng tế bào. Rita Levi-Montalcini và Stanley Cohen (giải Nobel Y học 1986) cho chúng ta biết làm cách nào một tín hiệu tăng trưởng từ bên ngoài được dẫn truyền vào bên trong tế bào. Chỉ mới hơn nửa thế kỷ, khám phá này đã đưa sinh học và y học tiến xa biết bao.

Các thụ thể gắn kết với prôtêin G. Hai bác sĩ người Mỹ Robert J. Lefkowitz và Brian K.Kobilka được trao giải Nobel Hoá học 2012, vì khám phá GPCR (thụ thể) và prôtêin G (tin nhắn) nắm tay nhau dẫn truyền tín hiệu… Các thụ thể này trở thành đích nhắm của nhiều thứ thuốc trị hàng loạt bệnh. Khoảng phân nửa các thuốc được dùng hiện nay nhằm các thụ thể này.

Các nơron và các tế bào trò chuyện. Nhờ James Rothman, Randy Schekman và Thomas Südhof (giải Y học 2013) mà chúng ta hiểu được làm thế nào các dây thần kinh trong não truyền tin được, hệ thống miễn dịch tấn công những gì gây hại và các hormon (như là insulin) tới dòng máu được. Người ta đã ứng dụng các khám phá này để làm ra các vắcxin mới, để tinh chế chất insulin điều trị đái tháo đường.

Kể chuyện tế bào

Chúng ta đã bắt đầu đời sống của mình theo cách rất khiêm tốn – một cái trứng thụ tinh. Tế bào nhỏ nhoi này phát triển thành một người với hàng trăm ngàn tỉ tế bào.

Lá vàng rơi. Sự chết tế bào tiếng Anh là Apoptosis, gốc Hy Lạp có nghĩa là lá vàng rơi, lá xanh rồi lá vàng lá rụng. Ba nhà khoa học chia nhau giải Nobel Y học 2002 chứng minh được: trong cơ thể muôn loài, sự phát triển cơ quan và sự chết tế bào được lập trình dưới sự điều hoà gen hay là cái chết của các tế bào đều được an bài.

Tế bào có một thời để sống làm phận sự. Sau vài mươi lần phân bào, nhiệm vụ viên mãn, đi vào cái chết êm ái. Ba nhà nghiên cứu (Nobel Y học 2009), làm rõ các tế bào ung thư không già không chết, nhờ có nhiều enzyme têlômêraz.

Thật khéo ép duyên. George Köhler và César Milstein lai giống hai tế bào khác loại. Các tế bào ung thư bất tử góp khả năng tồn tại, các tế bào của lách sản xuất kháng thể. Bướu lai ra đời, sản sinh kháng thể đơn dòng vì sản xuất chỉ từ một loại tế bào. Giải Nobel Y học năm 1984 như lùi xa vào dĩ vãng. Thật ra, với kháng thể đơn dòng, các liệu pháp nhắm trúng đích đang nở rộ trong điều trị ung thư.

Dắt dìu về thuở ấu thơ. Tế bào trưởng thành không phải cứ bị trói buộc mãi mãi ở trạng thái phù hợp với phận sự riêng được giao (y học gọi là sự biệt hoá). Năm 1962, Gurdon người Anh chứng minh sự biệt hoá của các tế bào đảo ngược được. Năm 2006, chỉ cần bốn gen, Yamanaka người Nhật có thể dẫn dắt các tế bào trưởng thành trở về thời non trẻ, các tế bào gốc đa năng. John Gurdon 79 tuổi và Shinya Yamanaka 50 tuổi nhận Nobel Y học 2012.

Chúng ta có được hiểu biết mới thật tuyệt về tế bào và sự sống. Bao nhiêu là cơ hội mới để nghiên cứu các bệnh tật, để chẩn đoán và điều trị.

Hệ thống giao thông xưa như trái đất. Các tế bào chứa những hệ thống vận tải phức tạp chuyển các túi hàng từ ngăn này đến ngăn khác trong tế bào. Vài túi di chuyển đến ngoài mặt tế bào, “xuống hàng” bên ngoài tế bào.

Năm 1976, Schekman tìm thấy các tế bào nấm men bia bị đột biến thì có các mạng giao thông rối rắm như cảnh xe cộ ùn tắc vì kẹt đường. Làm thế nào các túi hàng biết phải đến chỗ nào ở ngoài mặt tế bào và lúc nào thì “xuống hàng”. Thử hình dung hàng trăm ngàn du khách phải đi hàng trăm cây số. Làm sao họ tìm được đúng đường? Chiếc xe buýt phải đậu ở trạm nào và mở cửa để hành khách xuống xe. Thư ký uỷ ban Nobel nói: “Cũng có các vấn đề tương tự trong tế bào, phải tìm đúng đường và thải ra đúng lúc đúng chỗ ở ngoài mặt tế bào”. Chính Rothman và Südhof đã làm rõ cơ chế này trong những năm 1980 và 1990. Rothman năm nay 63 tuổi và Südhof 58 tuổi. Hệ thống vận chuyển này được dùng làm nền tảng của sinh học tế bào.

Theo GS.BS Nguyễn Chấn Hùng

Sài Gòn tiếp thị