Nghịch lý của hệ miễn dịch

Tác giả: Michio Kaku

Uy thế Lượng tử

Cuốn sách không chỉ giải mã cột mốc "uy thế lượng tử" mà còn mở ra bức tranh toàn cảnh về cách công nghệ này sắp sửa tái định hình y tế, kinh tế, năng lượng và toàn bộ đời sống loài người.

Nghịch lý của hệ miễn dịch

Hệ miễn dịch có thể nhận diện vô số mầm bệnh chưa từng gặp nhờ cơ chế tạo ra hàng tỷ thụ thể khác nhau. Nhưng chính hệ thống này đôi khi lại tấn công nhầm cơ thể.

Hệ miễn dịch phải đối mặt với vô số kháng nguyên nhưng vẫn có thể nhận diện mầm bệnh chưa từng gặp. Ảnh: Healthhub.

Có một bí ẩn lâu đời về hệ miễn dịch.

Để cơ thể tiêu diệt được các kháng nguyên xâm nhập, trước tiên cơ thể phải nhận dạng được chúng. Vì về cơ bản số lượng virus và vi khuẩn là không giới hạn, vậy làm thế nào hệ miễn dịch có thể phân biệt được sự khác biệt giữa những loại nguy hiểm và những loại thân thiện?

Làm sao nó biết được sự khác biệt khi mà nó chưa từng gặp một căn bệnh cụ thể nào trước đây?

Điều này giống như việc cảnh sát biết phải bắt ai giữa một đám đông mà họ chưa từng gặp trước đây.

Lúc đầu, tưởng như điều đó là không thể. Về nguyên tắc, có vô số loại bệnh khác nhau, vì vậy không rõ làm thế nào mà hệ miễn dịch có thể tìm ra đúng loại bệnh một cách kỳ diệu như vậy.

Nhưng tiến hóa đã nghĩ ra một cách thông minh để giải quyết vấn đề này.

Ví dụ, tế bào bạch cầu B chứa các thụ thể kháng nguyên hình chữ Y nhô ra khỏi thành tế bào của nó. Mục tiêu của bạch cầu là gắn các đầu thụ thể Y của nó vào một kháng nguyên nguy hiểm để nó có thể bị tiêu diệt hoặc bị đánh dấu để tiêu hủy sau này. Đây là cách nó nhận diện các kháng nguyên đe dọa.

Khi tế bào bạch cầu được tạo ra, các mã di truyền ở đầu thụ thể Y, có trách nhiệm nhận diện và gắn kết với các kháng nguyên, được trộn lẫn một cách ngẫu nhiên. Đây chính là điểm mấu chốt.

Về cơ bản, gần như tất cả các mã di truyền mà cơ thể có thể gặp đều đã được chứa sẵn trong thụ thể Y một cách ngẫu nhiên, cả tốt và xấu. (Để hiểu tại sao một lượng nhỏ amino acid có thể tạo ra vô số mã di truyền, hãy xem xét một ví dụ giả định sau.

Trước tiên, cần biết rằng có 20 loại amino acid khác nhau trong cơ thể người. Giả sử chúng ta tạo ra một chuỗi gồm 10 amino acid, với một trong 20 amino acid có thể có ở mỗi vị trí. Khi đó, sẽ có 20x20x20x... = 2010 cách sắp xếp các amino acid ngẫu nhiên có thể xảy ra.

So sánh điều này với số lượng thực tế của các thụ thể tế bào B có thể có, vào khoảng 1012 tổ hợp khác nhau. Con số khổng lồ này chứa đựng gần như tất cả các kháng nguyên tiềm năng mà hệ miễn dịch có thể gặp.)

Tuy nhiên, một khi tất cả các thụ thể Y đều được ngẫu nhiên hóa, các thụ thể chứa mã di truyền của các amino acid của cơ thể sẽ dần bị loại bỏ. Do đó, còn lại các thụ thể Y, chỉ chứa mã di truyền của kháng nguyên nguy hiểm. Bằng cách này, thụ thể Y có thể tấn công các kháng nguyên nguy hiểm ngay cả khi chúng chưa từng gặp phải trước đây.

Như vậy, điều này giống với việc cảnh sát cố gắng tìm kiếm tên tội phạm trong một đám đông khổng lồ. Đầu tiên cảnh sát loại bỏ tất cả những người mà trước đây được cho là vô tội. Sau đó cảnh sát biết rằng bọn tội phạm có thể nằm trong số những người còn lại.

Dù chúng ta sống trong một đại dương vô hình của hàng triệu vi khuẩn và virus, hệ thống này hoạt động tốt một cách đáng ngạc nhiên. Tuy nhiên, đôi khi nó lại phản tác dụng. Ví dụ, thi thoảng khi xóa các mã di truyền được phát hiện trong cơ thể, cơ thể lại không loại bỏ được hết tất cả các mã đó. Một số mã tốt bị bỏ sót và sau đó bị hệ miễn dịch tấn công.

Nói cách khác, nếu cảnh sát không loại trừ hết những đối tượng vô tội thì vô tình một số người vô tội sẽ bị bỏ lại. Sau đó đến lúc thẩm vấn nghi phạm, một số người vô tội cũng bị nghi ngờ.

Điều này nghĩa là cơ thể sau đó sẽ tự tấn công mình, tạo ra hàng loạt bệnh tự miễn. Có lẽ đây là lý do tại sao chúng ta mắc các bệnh viêm khớp dạng thấp, lupus, tiểu đường type 1, đa xơ cứng,...

Đôi khi, điều ngược lại xảy ra. Hệ miễn dịch không chỉ loại bỏ các mã tốt mà còn vô tình loại bỏ một số mã xấu. Khi đó hệ miễn dịch không thể nhận dạng được những mã nguy hiểm có thể gây bệnh.

Đây là điều thỉnh thoảng có thể xảy ra với một số loại ung thư, khi cơ thể không thể phát hiện các kháng nguyên có gene sai.

Toàn bộ quá trình xác định các kháng nguyên nguy hiểm hoàn toàn là quá trình tuân theo cơ học lượng tử. Máy tính kỹ thuật số không có khả năng tái tạo chuỗi các sự kiện phức tạp phải diễn ra ở cấp độ phân tử để hệ miễn dịch hoạt động bình thường. Nhưng máy tính lượng tử có thể đủ mạnh để làm sáng tỏ, từng phân tử một, cách hệ miễn dịch thực hiện phép thuật của nó.