Chân dung người vừa nhận giải thưởng VinFuture trị giá 3 triệu USD: Nữ giáo sư cứu cả thế giới từ nghiên cứu ban đầu bị cười nhạo, bất kỳ ai cũng nên gửi lời cảm ơn tới bà

Như tin đã đưa, tối ngày 20/1, nhiều nhà khoa học tên tuổi trên thế giới đã cùng hội tụ về Hà Nội dự lễ trao Giải thưởng khoa học công nghệ toàn cầu VinFuture. Tại đây, Thủ tướng Phạm Minh Chính đã trao giải thưởng chính 3 triệu USD cho ba nhà khoa học: Katalin Kariko, Drew Weissman và Pieter Rutter Cullis với công nghệ nghiên cứu vắc xin mRNA cứu sống hàng triệu người.

Câu chuyện phát hiện ra công nghệ mRNA của Tiến sĩ Katalin Kariko cùng các cộng sự thực sự đáng nể và đáng nhận được lời cảm ơn từ cả thế giới.

Katalin Kariko lớn lên ở Hungary, là con gái của một người bán thịt. Bà quyết định muốn trở thành một nhà khoa học, mặc dù chưa bao giờ gặp bất kỳ nhà khoa học nào. Bà chuyển đến Mỹ ở độ tuổi 20, nhưng trong nhiều thập kỷ bà không thể tìm cho mình được một chỗ đứng lâu dài và vẫn chỉ đứng bên rìa của giới học thuật.

Giờ đây, Katalin Kariko, 66 tuổi, được các đồng nghiệp gọi là Kati, đã nổi lên như một trong những người hùng trong lĩnh vực phát triển vắc-xin Covid-19. Công việc của bà, với cộng sự là Tiến sĩ Drew Weissman của Đại học Pennsylvania, đã đặt nền móng cho các loại vắc xin thành công tuyệt vời do Pfizer-BioNTech và Moderna sản xuất.

Trong toàn bộ sự nghiệp của mình, GS Kariko đã tập trung vào công nghệ mRNA - tập lệnh di truyền mang các chỉ dẫn DNA đến bộ máy tạo ra protein của mỗi tế bào. Bà tin rằng mRNA có thể được sử dụng để hướng dẫn các tế bào tự sản xuất thuốc, bao gồm cả vắc-xin.

Nhưng trong nhiều năm, sự nghiệp của bà tại Đại học Pennsylvania không ổn định. Bà chuyển từ phòng thí nghiệm này sang phòng thí nghiệm khác, dựa vào mối quan hệ với các nhà khoa học cấp cao. Bà thậm chí chưa bao giờ kiếm được hơn 60.000 USD một năm.

"MỌI NGƯỜI ĐỀU CƯỜI NHẠO TÔI"

GS Kariko luôn sống ở "băng ghế dự bị" trong phòng thí nghiệm nơi bà làm việc. Bà ít quan tâm đến sự nổi tiếng. "Băng ghế ở đó, khoa học thì rất tốt", bà nhún vai trong một cuộc phỏng vấn gần đây. "Ai quan tâm đâu?"

Tiến sĩ Anthony Fauci, giám đốc Viện Quốc gia về Dị ứng và Bệnh truyền nhiễm, biết công việc của GS Kariko. "Theo nghĩa tích cực, cô ấy bị ám ảnh bởi khái niệm mRNA".

Các cuộc đấu tranh của GS Kariko để tiếp tục trụ vững trong học viện là một điều quen thuộc đối với các nhà khoa học. Bà cần tài trợ để theo đuổi những ý tưởng có vẻ hoang đường và viễn vông.

Nói về ý tưởng của GS Kariko về mRNA Tiến sĩ Fauci nhận xét: "Nó đã được biến đổi cho Covid-19, nhưng cũng cho cả các loại vắc-xin khác. Mọi người đều rất phấn khích".

Đối với GS Kariko, hầu hết mỗi ngày đều là một ngày trong phòng thí nghiệm. "Nếu không đi làm em sẽ thấy vui đó", chồng bà là Bela Francia, quản lý một khu chung cư, từng nói khi bà quay trở lại văn phòng vào buổi tối và cuối tuần. Ông đã từng tính toán rằng những ngày làm việc vô tận của Kariko có nghĩa là bà kiếm được khoảng một USD một giờ.

Đối với nhiều nhà khoa học, một khám phá mới thường theo sau là kế hoạch kiếm tiền, thành lập công ty và nhận bằng sáng chế. Nhưng đối với GS Kariko thì không. "Đó là điều xa nhất trong tâm trí Kate", Tiến sĩ Langer nói.

Bà lớn lên ở thị trấn nhỏ Kisujszallas của Hungary. Bà lấy bằng Tiến sĩ tại Đại học Szeged và làm nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Trung tâm Nghiên cứu Sinh học.

Năm 1985, khi ngân sách cho chương trình nghiên cứu của trường đại học cạn kiệt, GS Kariko, chồng bà và con gái 2 tuổi, Susan, chuyển đến Philadelphia để làm nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Temple. Vì chính phủ Hungary chỉ cho phép họ mang 100 USD ra khỏi đất nước, bà và chồng đã may 900 bảng Anh (khoảng 1.246 đô la ngày nay) vào con gấu bông của Susan. (Susan lớn lên và từng hai lần đoạt huy chương vàng Olympic môn chèo thuyền).

Khi GS Kariko bắt đầu, đó là những ngày đầu trong lĩnh vực mRNA. Ngay cả những nhiệm vụ cơ bản nhất cũng khó khăn, nếu không muốn nói là không thể. Làm thế nào để bạn tạo ra các phân tử RNA trong phòng thí nghiệm? Làm thế nào để đưa mRNA vào các tế bào của cơ thể?

Năm 1989, bà nhận công việc với Tiến sĩ Elliot Barnathan, khi đó là bác sĩ tim mạch tại Đại học Pennsylvania. Đó là một vị trí cấp thấp, phó giáo sư nghiên cứu, và không bao giờ có nghĩa là dẫn đến một vị trí có thời hạn vĩnh viễn. Đáng lẽ bà ấy sẽ được hỗ trợ bằng tiền trợ cấp, nhưng không ai được nhận.

Bà và Tiến sĩ Barnathan đã lên kế hoạch chèn mRNA vào các tế bào, khiến chúng tạo ra các protein mới. Một trong những thí nghiệm đầu tiên, họ hy vọng sử dụng chiến lược này để hướng dẫn các tế bào tạo ra một loại protein được gọi là thụ thể urokinase. Nếu thí nghiệm hoạt động, họ sẽ phát hiện ra protein mới với một phân tử phóng xạ sẽ được thu hút đến thụ thể.

"Hầu hết mọi người đều cười nhạo chúng tôi", Tiến sĩ Barnathan nói.

Một ngày đẹp trời, máy dò của họ đã tìm thấy các protein mới được tạo ra bởi các tế bào không bao giờ được cho là tạo ra chúng - cho thấy rằng mRNA có thể được sử dụng để chỉ đạo bất kỳ tế bào nào tạo ra bất kỳ loại protein nào theo ý muốn.

"Tôi cảm thấy mình như một vị thần", GS Kariko nhớ lại.

Bà và Tiến sĩ Barnathan đã vô cùng sung sướng. Tuy nhiên, Tiến sĩ Barnathan đã sớm rời trường đại học, nhận một vị trí tại một công ty công nghệ sinh học, và GS Kariko bị bỏ lại mà không có phòng thí nghiệm hoặc hỗ trợ tài chính. Bà chỉ có thể ở lại Penn nếu tìm thấy một phòng thí nghiệm khác.

Tiến sĩ Langer nói: "Nếu không nhận được tài trợ, thì các trường đại học chỉ hỗ trợ những Tiến sĩ trình độ thấp trong một khoảng thời gian giới hạn. GS Kariko không phải là một nhà văn kêu gọi tài trợ tuyệt vời" và tại thời điểm đó "mRNA vẫn chỉ là một ý tưởng mà thôi".

Nhưng Tiến sĩ Langer biết GS Kariko từ những ngày ông còn là một bác sĩ nội trú, khi ông làm việc trong phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Barnathan. Tiến sĩ Langer kêu gọi trưởng khoa phẫu thuật thần kinh cho phép nghiên cứu của GS Kariko một cơ hội. "Anh ấy đã cứu tôi", bà nói.

Sau này bà tình cờ gặp Tiến sĩ Weissman và họ bắt đầu một cuộc trò chuyện. "Tôi đã nói: Tôi là một nhà khoa học RNA. Tôi có thể tạo ra bất cứ thứ gì với mRNA", GS Kariko nhớ lại.

Tiến sĩ Weissman nói với bà rằng ông muốn tạo ra một loại vắc-xin chống lại H.I.V. "Tôi đã nói", Vâng, vâng, tôi có thể làm được", GS Kariko nói.

Tuy nhiên, nghiên cứu của bà về mRNA đã bị đình trệ. Bà có thể tạo ra các phân tử mRNA hướng dẫn các tế bào trong đĩa petri tạo ra loại protein mà bà chọn. Nhưng mRNA không hoạt động ở chuột sống.

"Không ai biết tại sao", Tiến sĩ Weissman nói. "Tất cả những gì chúng tôi biết là những con chuột bị bệnh. Lông chúng xù lên, chúng còng xuống, chúng bỏ ăn, bỏ chạy".

Hóa ra là hệ thống miễn dịch nhận ra các vi khuẩn xâm nhập bằng cách phát hiện mRNA của chúng và phản ứng bằng chứng viêm. Việc tiêm mRNA của các nhà khoa học vào hệ thống miễn dịch giống như một cuộc xâm lược của mầm bệnh.

Nhưng cùng với câu trả lời đó lại xuất hiện một câu đố khác. Mỗi tế bào trong cơ thể của mỗi người đều tạo ra mRNA và hệ thống miễn dịch làm ngơ. "Tại sao mRNA tôi tạo ra lại khác?" GS Kariko tự hỏi.

Một đối chứng trong một thử nghiệm cuối cùng đã cung cấp một manh mối. GS Kariko và Tiến sĩ Weissman nhận thấy mRNA của họ gây ra phản ứng quá mức miễn dịch. Nhưng các phân tử điều khiển, một dạng RNA khác trong cơ thể con người - cái gọi là RNA vận chuyển, hay tRNA - thì không.

Một phân tử được gọi là pseudouridine trong tRNA cho phép nó tránh được phản ứng miễn dịch. Hóa ra, mRNA tự nhiên của con người cũng chứa phân tử.

Được thêm vào mRNA do GS Kariko và Tiến sĩ Weissman tạo ra, phân tử này cũng hoạt động tương tự - và cũng làm cho mRNA mạnh hơn nhiều, chỉ đạo tổng hợp lượng protein nhiều gấp 10 lần trong mỗi tế bào.

Ý tưởng rằng việc thêm pseudouridine vào mRNA bảo vệ khỏi hệ thống miễn dịch của cơ thể là một khám phá khoa học cơ bản. Điều đó có nghĩa là mRNA có thể được sử dụng để thay đổi chức năng của các tế bào mà không gây ra sự tấn công của hệ thống miễn dịch.

Tiến sĩ Weissman nói: "Cả hai chúng tôi đều bắt đầu viết xin tài trợ. Chúng tôi không hiểu được hầu hết chúng. Mọi người không quan tâm đến mRNA. Những người đã xem xét các khoản tài trợ cho biết mRNA sẽ không phải là một liệu pháp tốt, vì vậy đừng bận tâm".

Các tạp chí khoa học hàng đầu đã từ chối công trình của họ. Khi nghiên cứu cuối cùng được công bố, trên tạp chí Immunity, nó không nhận được nhiều sự chú ý.

Tiến sĩ Weissman và GS Kariko sau đó cho thấy họ có thể khiến một con vật - một con khỉ - tạo ra một loại protein mà họ đã chọn. Trong trường hợp này, họ đã tiêm mRNA cho khỉ để lấy erythropoietin, một loại protein kích thích cơ thể tạo ra các tế bào hồng cầu. Số lượng tế bào hồng cầu của động vật tăng vọt.

Các nhà khoa học cho rằng phương pháp tương tự có thể được sử dụng để thúc đẩy cơ thể tạo ra bất kỳ loại thuốc protein nào, như insulin hoặc các hormone khác hoặc một số loại thuốc tiểu đường mới. Điều quan trọng, mRNA cũng có thể được sử dụng để tạo ra vắc-xin không giống như bất kỳ loại vắc-xin nào được thấy trước đây.

Thay vì tiêm một phần vi rút vào cơ thể, các bác sĩ có thể tiêm mRNA để chỉ dẫn các tế bào tạo ra một phần vi rút đó trong thời gian ngắn.

"Chúng tôi đã nói chuyện với các công ty dược phẩm và các nhà đầu tư mạo hiểm. Không ai quan tâm", Tiến sĩ Weissman nói. "Chúng tôi đã la hét rất nhiều, nhưng không ai chịu nghe".

Tuy nhiên, cuối cùng, hai công ty công nghệ sinh học đã chú ý đến công việc này: Moderna, ở Mỹ và BioNTech, ở Đức. Pfizer hợp tác với BioNTech và cả hai hiện giúp tài trợ cho phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Weissman.

TRÁI NGỌT

Ngay sau đó, các thử nghiệm lâm sàng về vắc-xin cúm mRNA đã được tiến hành và đã có những nỗ lực để chế tạo vắc-xin mới chống lại cytomegalovirus và vi-rút Zika, cùng những loại khác. Sau đó là coronavirus.

Các nhà nghiên cứu đã biết trong 20 năm rằng đặc điểm quan trọng của bất kỳ loại coronavirus nào là protein tăng đột biến nằm trên bề mặt, cho phép virus tự tiêm vào tế bào người. Đó là một mục tiêu béo bở cho vắc-xin mRNA.

Các nhà khoa học Trung Quốc đã công bố trình tự di truyền của virus đang tàn phá Vũ Hán vào tháng 1/2020 và các nhà nghiên cứu ở khắp mọi nơi đã bắt tay vào làm việc. Trong khi đó, BioNTech đã tạo ra vắc xin mRNA của mình trong vài giờ; Moderna thiết kế nó trong hai ngày.

Ý tưởng cho cả hai loại vắc-xin là đưa mRNA vào cơ thể để chỉ dẫn ngắn gọn các tế bào của con người sản xuất protein tăng đột biến của coronavirus. Hệ thống miễn dịch sẽ nhìn thấy protein, nhận ra nó là "kẻ lạ" và học cách tấn công coronavirus nếu từng xuất hiện trong cơ thể.

Tuy nhiên, vắc-xin cần một bong bóng lipid để bao bọc mRNA và mang nó đến các tế bào mà nó sẽ xâm nhập. Phương tiện này ra đời nhanh chóng, dựa trên 25 năm làm việc của nhiều nhà khoa học, bao gồm cả Pieter Cullis của Đại học British Columbia.

Các nhà khoa học cũng cần phải phân lập protein đột biến của virus khỏi nguồn dữ liệu di truyền do các nhà nghiên cứu Trung Quốc cung cấp. Tiến sĩ Barney Graham, Viện Y tế Quốc gia và Jason McClellan, Đại học Texas tại Austin, đã giải quyết vấn đề đó trong một thời gian ngắn.

Vào ngày 8 /11, kết quả đầu tiên của nghiên cứu Pfizer-BioNTech đã được đưa ra, cho thấy rằng vắc xin mRNA cung cấp khả năng miễn dịch mạnh mẽ đối với loại vi rút mới. GS Kariko quay sang chồng bà: "Ồ, em nghĩ là nó có hiệu quả rồi".

Để ăn mừng, bà đã ăn nguyên một hộp đậu phộng phủ sô cô la Goobers. Còn Tiến sĩ Weissman ăn mừng với gia đình của mình, đặt bữa tối mang đi từ một nhà hàng Ý, "với rượu vang", ông nói. Trong sâu thẳm, ông ấy đã rất sợ hãi.

"Ước mơ của tôi luôn là phát triển một thứ gì đó trong phòng thí nghiệm để giúp ích cho mọi người", Tiến sĩ Weissman nói. "Tôi đã thỏa mãn ước mơ của đời mình".

GS Kariko và Tiến sĩ Weissman đã được chủng ngừa vào ngày 18/12 tại Đại học Pennsylvania. Việc tiêm chủng của họ đã trở thành một sự kiện báo chí, và khi máy quay lóe sáng, bà bắt đầu cảm thấy choáng ngợp một cách bất thường.

Một quản trị viên cấp cao nói với các bác sĩ và y tá đang xắn tay áo để tiêm vắc-xin rằng các nhà khoa học có nghiên cứu tạo ra vắc-xin khả thi đã có mặt, và tất cả họ đều vỗ tay. GS Kariko khóc.

Tiến sĩ Langer nói, mọi thứ có thể đã diễn ra rất khác, đối với các nhà khoa học và thế giới. "Có lẽ có nhiều người như Kariko đã thất bại".