Giải Nobel Y sinh học năm 2016: Bước đột phá mới trong y học

• Giải Nobel và những người “làm giàu” cho di sản
• Giải Nobel Hóa học 2016 thuộc về 3 nhà khoa học Pháp, Anh, Hà Lan
• Giải Nobel Y học 2016 thuộc về nhà khoa học người Nhật Bản

Theo ban giám khảo: "Các khám phá của Ohsumi đã đưa đến những hình mẫu mới trong việc hiểu về cách các tế bào tái tạo các thành phần của mình. Những khám phá của ông ấy đã mở đường dẫn đến sự hiểu biết của nhiều quá trình sinh lý, chẳng hạn như trong việc tế bào thích ứng với cái đói hoặc phản ứng ứng với sự viêm nhiễm".

Nhà khoa học Yoshinori Ohsumi mê nấm men và rượu

Sinh năm 1945 tại thành phố Fukuaka xinh đẹp, Yoshinori Ohsumi nhận bằng tiến sĩ ở Trường Đại học Tokyo khi mới 29 tuổi. Sau ba năm làm việc tại Đại học Rockefeller, New York, Mỹ, ông trở lại Đại học Tokyo, nơi ông và 7 người bạn thành lập nhóm nghiên cứu "7 samurai" vào năm 1988. Từ năm 2009 ông giữ chức giáo sư tại Viện Công nghệ Tokyo. 

Tiến sĩ Yoshinori Ohsumi.

Ở tuổi 71, ông Ohsumi nhận giải thưởng trị giá 8 triệu đô Thụy Điển tương đương 937.399USD tại lễ trao giải sẽ diễn ra vào ngày 10-12 sắp tới ở Stockholm, Thụy Điển. Mặc dù là một nhà khoa học danh giá nhưng Yoshinori lại cho rằng: "Tôi chẳng có hi vọng gì vào các môn thể thao, và chẳng có tài năng gì trong các môn nghệ thuật. Sau khi loại trừ, tôi nghĩ rằng mình sẽ thích hợp nhất khi làm nhà khoa học". 

Chủ nhân của giải Nobel còn nổi tiếng là một người mê rượu, nhất là rượu whiskey. "Tôi là một học giả về nấm men, vì thế tôi không thể không yêu rượu" - Ohsumi nói. Khi được giải Asashi hồi năm 2008, ông đã mang chai whiskey đặc biệt của mình tới mời các đồng nghiệp, trên chai ông tự tay đề tên mình và dòng chữ "Bài học từ men". 

Thậm chí 7 người bạn cùng nhóm nghiên cứu với ông cũng là những người mê rượu. Ngoài vai trò là một giáo sư - nhà nghiên cứu sinh học, Yoshinori Ohsumi còn có bằng đại học về kiến trúc. Ông đã tự tay thiết kế cho ngôi nhà của mình ở Kanagawa và ngôi nhà kiểu truyền thống này đã được xuất hiện trên một tạp chí của Nhật.

Chia sẻ với cánh phóng viên trong buổi họp báo của Viện Công nghệ Tokyo sáng thứ ba tuần trước, ông Ohsumi khẳng định mình rất ngạc nhiên khi giành được giải Nobel. Ông phát biểu: "Tất cả những gì tôi có thể nói, đó là một vinh dự. Tôi muốn nói với những người trẻ rằng không phải ai cũng thành công trong khoa học, nhưng điều quan trọng là hãy đương đầu với những thách thức". 

Vợ ông, bà Mariko, khi được phỏng vấn đã trả lời một cách hài hước rằng: "Chồng tôi thường hay trêu đùa tôi. Vì thế, khi ông ấy nói đoạt giải Nobel, tôi đã nghĩ là ông ấy nói dối". Bà cũng chia sẻ thêm: "Tôi hiểu rằng ông ấy bận rộn với công việc. Tuy nhiên, ông ấy thực sự không tham gia vào việc nuôi dạy con cái". Bà còn nhận xét chồng mình là "một kẻ luộm thuộm và khó hiểu". 

"Tôi luôn tự hỏi làm thế nào mà một kẻ lười biếng và bất cẩn như ông ấy lại có thể thành công trong phòng thí nghiệm. Tôi thì ngăn nắp hơn nhiều" - bà nói đùa. Bà Mariko từng là đồng nghiệp nghiên cứu với ông Ohsumi tại trường đại học, và theo như lời ông Ohsumi, đó là "một cuộc gặp gỡ định mệnh". Hiện nay, giáo sư Ohsumi đang thực hiện công việc truyền tải kinh nghiệm của mình cho những nhà nghiên cứu trẻ qua các bài giảng tại Viện Công nghệ Tokyo.

Cơ chế tự thực

Tự thực (autophagy) bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, auto nghĩa là "tự", và phagein nghĩa là "ăn". Như vậy, autophagy có nghĩa là "tự ăn". Khái niệm này xuất hiện từ những năm 60 của thế kỷ trước, khi các nhà nghiên cứu đầu tiên quan sát thấy tế bào có thể tự tiêu hủy các chất chứa của mình bằng cách bao bọc nó trong màng, tạo thành những túi được vận chuyển đến một khoang tái chế, gọi là tiêu thể (lysosome) để thoái hóa. 

Cho đến đầu những năm 90 khi Yoshinori Ohsumi thực hiện một loạt thí nghiệm với nấm men bánh mì để xác định những gien thiết yếu cho cơ chế tự thực, hiện tượng này mới trở nên phổ biến. Sau đó ông đã làm sáng tỏ các cơ chế của tự thực ở nấm men và chứng tỏ rằng cỗ máy tinh vi tương tự cũng được sử dụng trong các tế bào của cơ thể người. 

Những khám phá quan trọng của Ohsumi đã đặt nền móng cơ sở cho một bước tiến về y học mới cho con người. Bằng những thành tựu của mình, ông đã mang đến một mô hình mới trong hiểu biết của chúng ta về cách thức các tế bào tái chế các chất chứa của mình. Từ đó mở đường cho việc tìm hiểu về tầm quan trọng cơ bản của tự thực trong nhiều quá trình sinh lý, chẳng hạn như trong việc cơ thể tự thích ứng với đói hoặc đáp ứng với sự nhiễm trùng. 

Hơn nữa, đột biến ở gen tự thực có thể gây ra bệnh, và quá trình tự thực bào tham gia trong nhiều bệnh lý bao gồm cả ung thư và bệnh thần kinh.

Ông Ohsumi và vợ tại buổi họp báo.

Vào giữa những năm 1950, các nhà khoa học đã quan sát thấy một khoang tế bào đặc biệt chứa các enzyme có thể tiêu hủy protein, cacbonhydrat và chất béo và đặt tên cho khoang tế bào (bào quan) này là lysosome. Nhà khoa học Bỉ Christian de Duve đã được nhận giải Nobel Y sinh học năm 1974 về công trình khám phá ra lysosome. 

Trong những năm 60, nhờ vào những phân tích sinh hóa và vi thể sâu hơn, các nhà khoa học đã phát hiện ra cách thức các tế bào vận chuyển chất đến các lysosome để tiêu hủy dưới dạng các túi vận chuyển. Christian de Duve, nhà khoa học đứng sau khám phá về lysosome, đã dùng thuật ngữ autophagy (tự thực) để mô tả quá trình này. Những túi mới này được đặt tên là autophagosome (thể tự thực). 

Khoa học lại có thêm một bước tiến mới khi các nhà khoa học tập trung nghiên cứu về một hệ thống tiêu hủy protein khác có tên là "proteasome" vào 1970 - 1980. Trong lĩnh vực nghiên cứu này, Aaron Ciechanover, Avram Hershko và Irwin Rose đã được nhận giải Nobel Hóa học năm 2004 cho "khám phá về sự giáng hóa protein qua trung gian ubiquitin". 

Mặc dù protesome tiêu hủy được từng protein một cách rất hiệu quả nhưng cơ chế này lại không giải thích được làm thế nào các tế bào tống đi được một lượng lớn các phức hợp protein lớn và các bào quan đã hư hỏng. Vậy một câu hỏi lớn lại được đặt ra, quá trình tự thực bào có phải là giải pháp không? Và nếu có thì cơ chế của nó là gì?

Tầm ảnh hưởng của cơ chế tự thực đến sự phát triển y sinh học ngày nay

Yoshinori Ohsumi đã tham gia vào nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau nhưng khi có phòng thí nghiệm riêng vào năm 1988, ông tập trung nghiên cứu vào sự giáng hóa protein trong không bào (vacuole), một bào quan tương ứng với lysosome trong tế bào của người. Ohsumi đã tiến hành nghiên cứu trên các tế bào của nấm men bằng cách nuôi cấy nấm men đột biến thiếu các enzyme phân hủy không bào và đồng thời kích thích quá trình tự thực bằng cách bỏ đói tế bào. 

Không chỉ đem lại kết quả ấn tượng, những thí nghiệm trên nấm men này còn giúp ông tìm ra được phương pháp để xác định và mô tả các gen chủ chốt tham gia vào quá trình tự thực. Đây có thể coi là một bước đột phá lớn trong công trình nghiên cứu của nhà khoa học người Nhật này. 

Trong vòng một năm sau khi khám phá hiện tượng tự thực trong nấm men, Ohsumi đã xác định được những gen đầu tiên cần thiết cho tự thực. Trong loạt nghiên cứu xuất sắc tiếp  đó, kết quả cho thấy quá trình tự thực được điều khiển bởi một dòng thác các protein và phức hợp protein, mỗi thứ điều khiển một giai đoạn riêng trong khởi đầu và hình thành thể tự thực.

Nhờ Ohsumi và những người khác tiếp bước ông, giờ đây chúng ta biết rằng tự thực kiểm soát những chức năng sinh lý quan trọng trong đó các thành phần tế bào cần được giáng hóa và tái chế. Tự thực có thể nhanh chóng cung cấp nhiên liệu dùng làm năng lượng và tạo nên những "viên gạch" để xây mới các thành phần tế bào, và do đó thiết yếu cho đáp ứng của tế bào với đói và các loại stress khác. Sau nhiễm trùng, tự thực có thể loại bỏ vi khuẩn và virus xâm nhập tế bào. 

Các tế bào cũng sử dụng tự thực để loại bỏ protein và các bào quan bị hư hỏng, một cơ chế kiểm soát chất lượng cực kì quan trọng để đối phó với những hậu quả tiêu cực của quá trình lão hóa. Tự thực bị gián đoạn có liên quan đến bệnh Parkinson, tiểu đường loại 2 và các rối loạn khác xuất hiện ở người già. Đột biến ở gen tự thực có thể gây bệnh di truyền. 

Rối loạn trong bộ máy tự thực cũng có liên quan đến ung thư. Các nghiên cứu tích cực hiện đang tiếp tục phát triển những thuốc có thể nhắm vào tự thực trong các bệnh khác nhau. Cơ chế tự thực đã được biết đến từ năm 1950 nhưng tầm quan trọng cơ bản của nó đối với y học và sinh lý học chỉ mới được công nhận sau những thí nghiệm xuất sắc của Ohsumi hồi năm 1990. 

Với những cố gắng không ngừng nghỉ của mình trong việc khám phá và làm sáng tỏ cơ chế tự thực, nhà khoa học Yoshinori Ohsumi xứng đáng được nhận giải Nobel về Y học và Sinh lý học năm 2016.