Một góc nhìn khác từ giải Nobel Y-Sinh năm 2023

Hội đồng Nobel của Viện Karolinska đã quyết định trao giải Nobel Y học 2023 cho hai nhà khoa học Katalin Karikó và Drew Weissman. Theo Hội đồng Nobel, hai nhà khoa học trên được trao giải “vì những khám phá liên quan việc sửa đổi các nucleoside mRNA, cho phép phát triển vaccine ngừa COVID-19”.

Bà Karikó (68 tuổi) là nhà khoa học Mỹ gốc Hungary, có nhiều năm làm việc tại tập đoàn dược phẩm BioNTech (Đức). Ông Weissman (64 tuổi) là giáo sư nghiên cứu vaccine tại Trường Y Perelman của ĐH Pennsylvania (Mỹ).

Các công trình nghiên cứu về mRNA của hai nhà khoa học này đã giúp các công ty dược phẩm bào chế vaccine ngừa COVID-19, góp phần đẩy lùi đại dịch này trên phạm vi toàn cầu.

Những phát hiện mang tính đột phá của hai nhà khoa học Kariko và Weissman đã thay đổi sự hiểu biết căn bản về cách mRNA tương tác với hệ miễn dịch của con người.

Nhà khoa học Drew Weissman (trái) và Katalin Karikó

Như vậy, vai trò của hệ miễn dịch trong việc bảo vệ cơ thể như thế nào?

Hệ miễn dịch của cơ thể gồm hệ miễn dịch bẩm sinh và hệ miễn dịch thích ứng. Nếu như miễn dịch bẩm sinh đáp ứng không thay đổi từ khi con người sinh ra cho tới khi chết đi thì miễn dịch thích ứng sẽ thay đổi theo hướng thích nghi cho việc đối phó với tác nhân gây bệnh ngày càng hiệu quả hơn.

Cả hai hệ miễn dịch này “trao đổi”, phối hợp nhịp nhàng cùng nhau để phát hiện và loại bỏ các tác nhân gây hại cho cơ thể, dù xâm nhập từ bên ngoài vào (virus, vi khuẩn, vi nấm, …) hay chính từ bên trong (các tế bào già cỗi, tế bào ung thư).

Hệ miễn dịch nào chịu trách nhiệm cho việc đáp ứng với tác nhân gây bệnh?

Nếu như miễn dịch bẩm sinh đáp ứng với tác nhân gây bệnh gần như lập tức sau khi xảy ra sự xâm nhiễm thì miễn dịch thích ứng sẽ chờ thêm thông tin cung cấp từ miễn dịch bẩm sinh để đưa ra quyết định cuối cùng.

Vậy tại sao miễn dịch thích ứng lại phải chờ miễn dịch bẩm sinh trước khi ra quyết định?

Lý do là miễn dịch bẩm sinh được “vũ trang” để phát hiện, nhận diện, và phân loại tác nhân gây bệnh rất nhanh. Nhờ đó, nó sẽ cung cấp chính xác tác nhân gây bệnh nào đang xâm nhập cho hệ miễn dịch thích ứng ra quyết định “chỉ huy” quá trình đáp ứng tổng lực.

Việc phối hợp nhuần nhuyễn giữa hai hệ miễn dịch còn nhằm đảm bảo một việc hệ miễn dịch thích ứng không ra một quyết định tấn công vội vã.

Việc kiểm soát “hai lớp” độc lập này đảm bảo việc ra quyết định có sự tham gia xác nhận thông tin từ cả hai hệ miễn dịch. Vì một khi “gươm ra rút ra khỏi bao” thì chắc chắn sẽ có “kẻ phải chết”. Điều này giúp hệ miễn dịch thích ứng không “đá phản lưới nhà” khi nhận diện nhầm chính bản thân cơ thể (hình thành nên bệnh tự miễn). Một hệ miễn dịch có thể nhầm nhưng cả hai hệ thì không. Đây được gọi là cơ chế “hai tín hiệu”.

Việc khám phá đạt giải Nobel Y-Sinh 2023 về mRNA (messenger RNA hay RNA thông tin) có gì thú vị cho sự phát triển vaccine?

Xin nói một ít thông tin về sự sống.

Vật chất di truyền (DNA hay RNA) mang trong nó thông tin mã hóa để tạo ra acid amin (viên gạch cơ bản của protein). Nói nôm na DNA/RNA sẽ mang mật mã để tạo ra protein.

mRNA gồm 4 loại khác nhau là A, U, G, và C. Các nhà khoa học đạt giải Nobel đã khám phá ra việc sử dụng các nucleoside biến đổi trong mRNA có thể giúp ngăn chặn phản ứng viêm (tiết các phân tử tín hiệu) và tăng cường quá trình tạo protein khi mRNA được đưa vào trong tế bào.

Nếu có DNA/RNA sẽ tạo ra được protein hay từ protein có thể mã hóa ngược lại DNA/RNA. Vậy nên có thể thiết kế hay tạo ra bất kỳ protein mong muốn nào chỉ đơn giản bằng cách tổng hợp ra DNA/RNA.

Một điểm thú vị khác là ngoài việc chứa đựng thông tin để tạo ra protein thì chính bản thân DNA, đặc biệt là RNA từ virus có thể được nhận diện bởi hệ miễn dịch như là một tác nhân gây bệnh do RNA của virus chứa một số thành phần ở hai đầu không tồn tại ở người nên hệ miễn dịch bẩm sinh nhận ra được sự khác biệt này mà đáp ứng.

Bằng cách hiểu biết mang tính nền tảng này từ các nghiên cứu của hai GS. Katalin Karikó và GS. Drew Weissman, các nhà khoa học đã tổng hợp ra một sợi RNA nhân tạo vừa mang thông tin mã hóa cho protein của tác nhân gây bệnh vừa chứa các thành phần ở hai đầu được nhận diện bởi hệ miễn dịch bẩm sinh.

Vậy nên khi đưa vào cơ thể, protein tổng hợp từ RNA sẽ được cung cấp thông tin cho hệ miễn dịch thích ứng và phần khung RNA còn lại sẽ cung cấp cho hệ miễn dịch bẩm sinh.

Như vậy, cơ chế “hai tín hiệu” cho đáp ứng miễn dịch được đảm bảo mà chỉ cần sử dụng một sợi RNA duy nhất. Quả là “nhất cữ lưỡng tiện” cho việc phát triển vaccine cứu nhân loại như ở vaccine Pfizer/Moderna trước mắt cũng như các vaccine phòng các bệnh nguy hiểm như ung thư sau này.

PGS-TS TRẦN VĂN HIẾU Khoa Sinh học – Công nghệ Sinh học Trường ĐH. Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM