Đại dịch Covid-19 không chỉ đặt ra nhiều câu hỏi về cơ chế lây nhiễm, khả năng miễn dịch… cho giới khoa học Việt Nam mà còn đưa ra viễn cảnh rộng lớn hơn: để ngăn ngừa, kiểm soát các loại dịch bệnh hiệu quả trong tương lai, chúng ta không thể bỏ qua hệ gene người.
Với góc nhìn thông thường, mối liên hệ giữa hệ gene người và khả năng lây nhiễm bệnh tật do virus gây ra, ví dụ như virus corona - nguyên nhân gây đại dịch Covid-19, rất mỏng manh. Vậy tại sao để phòng chống các loại dịch bệnh truyền nhiễm như thế này, chúng ta cần phải nghiên cứu về hệ gene người? Giáo sư Trương Nam Hải (Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam), nguyên chủ nhiệm chương trình KC04 “Nghiên cứu phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học” (Bộ KH&CN), giải thích, “Khi virus xâm nhập vào tế bào người, các protein gai của nó tương tác ái lực với các thụ thể người. Do đó ngoài thông tin về hệ gene của virus thì chúng ta phải có thông tin về cấu trúc thụ thể tế bào người cùng những thông tin khác về hệ gene người. Lúc này, chúng ta rất cần đến những hiểu biết rất cơ bản và chuyên sâu về hệ gene, đặc biệt là hệ gene người Việt. Việc nghiên cứu tổng thể như vậy giúp chúng ta có được một bức tranh rõ ràng và chính xác hơn ở mức độ phân tử về toàn bộ quá trình lây nhiễm, phát triển bệnh... đến điều trị”.
Đó là cách thức mà nhiều quốc gia trên thế giới đang áp dụng, không chỉ trong cuộc chiến với virus corona. Nghiên cứu về hệ gene người không phải là vấn đề mới của thế giới và cũng không hẳn mới với Việt Nam. Những phác thảo đầu tiên về gene người đã được bắt đầu từ gần 20 năm, rải rác ở Viện Công nghệ sinh học (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam), Đại học Y Hà Nội, ĐHQGTPHCM, Bệnh viện Bạch Mai… nhưng từ những nghiên cứu phân lập gene liên quan đến bệnh và xây dựng các chỉ thị phân tử chẩn đoán một số bệnh trên người đến việc nghiên cứu chính thức về hệ gene người hoàn chỉnh ở Việt Nam cũng phải đến 15 năm nữa. Để có được những hình hài ban đầu cho một lĩnh vực nghiên cứu mới trên những manh nha đó, Bộ KH&CN đã giao nhiệm vụ KH&CN cấp nhà nước về xây dựng dự án khả thi giải trình tự và phân tích hệ gene người Việt Nam cho Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam, qua đó xây dựng một cơ sở nghiên cứu chuyên biệt mà nay là Viện nghiên cứu Hệ gene, một nơi nghiên cứu hàng đầu về hệ gene người Việt với những cách tiếp cận rất hiện đại.
Bước đầu khai thác hệ gene người
Dù không nhận được quá nhiều chú ý của truyền thông và xã hội, công việc về nghiên cứu hệ gene người Việt đã được bắt đầu một cách thầm lặng nhưng nghiêm túc. Mọi người mới bắt đầu chú ý đến điều này từ một cuộc hội thảo nhân dịp kỷ niệm 5 năm thành lập Viện nghiên cứu Hệ Gene vào năm ngoái. Thực ra, đến nay, các nhà nghiên cứu nơi này đã thực hiện nhiều dự án về giải trình tự và phân tích hệ gene ở quy mô khác nhau như hệ gene biểu hiện, hệ gene ty thể, cũng như nhiều gene như nhóm gene chức năng đa hình, đột biến liên quan đến các bệnh khác nhau ở người Việt Nam.
Đi sau thế giới nhiều năm nhưng các nhà nghiên cứu Việt Nam không rơi vào cảnh “trâu chậm uống nước đục” mà ngược lại, có thể học hỏi những gì thế giới đã làm và “thuận lợi trong việc tham chiếu hệ gene người chuẩn của thế giới trên các ngân hàng gene để khi tiến hành giải trình gene trên máy của mình rồi, chúng ta có thể so sánh đối chiếu trong quá trình lắp ráp toàn bộ hệ gene”, giáo sư Trương Nam Hải, người thường quan sát và chia sẻ công việc với các đồng nghiệp từ ngày thành lập Viện, cho biết.
Nhờ vậy, một trong những hướng nghiên cứu chủ đạo của các nhà nghiên cứu ở Viện cũng như đồng nghiệp ở trong nước là đi sâu vào tìm hiểu mối liên hệ giữa gene với bệnh di truyền trên người. Trên thế giới, nhờ ứng dụng công nghệ giải trình tự gene thế hệ mới, các nhà khoa học đã xác định được nguyên nhân gây ra trên 8.000 bệnh di truyền là do những bất thường trong 5.000 gene khác nhau trong cơ thể người. Với các nhà nghiên cứu Việt Nam, gợi ý này đã mở ra những dự án nghiên cứu hợp tác với nhiều đơn vị bên ngoài, ví dụ Khoa Nội tiết chuyển hóa di truyền Viện Nhi Trung ương để cùng tìm hiểu về một số bệnh lý ở trẻ nhỏ, vốn có đặc điểm là khó dự đoán so với bệnh trên người lớn, biểu hiện cũng phức tạp nên rất khó phát hiện nếu chỉ xét nghiệm gene đơn lẻ hoặc nhiễm sắc thể. “Do đó, chúng tôi cần xem xét toàn bộ hệ gene hoặc hệ gene biểu hiện của bệnh nhân thay vì tìm các gene gây bệnh thông thường”, theo nhận xét của PGS.TS Nguyễn Huy Hoàng, Viện trưởng Viện nghiên cứu Hệ Gene. Qua đó, họ đã xác định được các đột biến đã biết và các đột biến mới ở các bệnh nhân mắc một số bệnh và hội chứng hiếm gặp như bệnh siro niệu, hội chứng chậm phát triển, thiểu năng trí tuệ bẩm sinh, bệnh rối loạn chu trình chuyển hóa urê…
Hệ gene là nơi tập hợp toàn bộ thông tin di truyền của cơ thể người được mã hóa trong DNA, vì vậy nó mang ý nghĩa quyết định với đặc điểm nhân chủng học cũng như các yếu tố về sức khỏe của một quần thể hay một cá thể”.
Giáo sư Nông Văn Hải
Từ việc nghiên cứu mối liên hệ giữa gene và bệnh di truyền trên người cũng giúp họ trở thành những người đầu tiên ở Việt Nam cũng như thế giới trả lời được chính xác câu hỏi tồn tại mấy chục năm qua: sự ảnh hưởng về gene trên thế hệ con của những người bị phơi nhiễm chất độc màu da cam (dioxin) như thế nào? PGS. TS Nguyễn Đăng Tôn, một trong những người thực hiện nghiên cứu này cho rằng, cách tiếp cận mới với sự hỗ trợ của thiết bị hiện đại hơn đã giúp họ tìm được đáp án ở các đột biến điểm, điều mà các nghiên cứu trước về miễn dịch, biến đổi sinh hóa, huyết học hoặc nghiên cứu điều tra trên người bị phơi nhiễm chưa làm được do phổ bệnh quá lớn và công nghệ trước đây chưa cho phép. “Những đột biến de novo chỉ xuất hiện ở con sau khi hình thành giao tử và trong giai đoạn hình thành sớm của quá trình phát triển phôi và không có ở trong bố mẹ. Chúng tôi nhận thấy có sự tương quan giữa thế hệ con với nồng độ chất độc dioxin và các đồng phân tương đương đo được trong máu của bố”, ông nói.
Những công việc tương tự như thế cũng được tiến hành tại nhiều đơn vị ngành Y với những chẩn đoán và điều trị ung thư, tuy nhiên phần nhiều trên những gene đơn lẻ. Trong khi đó, theo ý kiến của GS. Roy Perlis - Giám đốc Trung tâm Xuất sắc về Khoa học Di truyền, trường Y (ĐH Harvard) tại hội thảo “Sự kết hợp của giải mã gene và trí tuệ nhân tạo: Một cách tiếp cận mới trong chăm sóc sức khỏe” do Bộ KH&CN tổ chức năm 2019 thì “khác với mô hình truyền thống ‘một gene, một bệnh’ trước kia, cấu trúc gene liên quan đến những căn bệnh nguy hiểm phổ biến như ung thư vú, tiểu đường loại II, tâm thần phân liệt,… rất phức tạp và do nhiều vùng gene khác nhau quy định”. Đó cũng là lý do mà giáo sư Trương Nam Hải nhấn mạnh đến ý nghĩa cần phải nghiên cứu cả hệ gene người để hiểu một cách trọn vẹn về bệnh, “việc ứng dụng kỹ thuật đơn giản trong chẩn đoán thì nhiều nơi đã làm được nhưng muốn làm được một cách chính xác thì phải có những nghiên cứu tổng thể, cho phép mình nghiên cứu cả hệ gene mới có thể trả lời được”.
Phác thảo các hướng nghiên cứu về gene người
Những kết quả bước đầu cho thấy nỗ lực của các nhà nghiên cứu hệ gene Việt Nam nhưng “trước một con voi khổng lồ là hệ gene người, chúng ta mới chỉ như thầy bói xem voi”, giáo sư Nông Văn Hải nói một cách thành thực về những điều đã đạt được. Là người chủ trì đề tài do Bộ KH&CN tài trợ “Giải trình tự và hoàn chỉnh hệ gene người Việt Nam làm trình tự tham chiếu”, hơn ai hết ông hiểu rõ những thứ có thể nghiên cứu khai thác từ hệ gene người cũng như những việc mà các đồng nghiệp trong và ngoài viện có thể làm được trong bối cảnh còn hạn chế về nguồn lực đầu tư của Việt Nam.
Vì thế, trước câu hỏi của giáo sư Phan Tuấn Nghĩa, Giám đốc Phòng thí nghiệm trọng điểm Enzyme và Protein quốc gia “chúng ta cần khu trú vào nghiên cứu những gì để vẫn có thể khả thi, vẫn có thể tạo ra đột phá và vẫn có tính chiến lược?”, ông đã gợi mở một số hướng nghiên cứu mà Việt Nam cần cân nhắc: Chúng ta nên tiếp tục nghiên cứu hệ gene ty thể, nhiễm sắc thể Y bởi các bệnh lý hiểm nghèo hay nằm trên ty thể và nhiễm sắc thể Y; Nghiên cứu vùng mã hóa exome, vùng gene biểu hiện của các nhóm bệnh di truyền, ung thư bởi giá thành công nghệ các thiết bị liên quan đã giảm rồi và việc nghiên cứu này sẽ giúp chúng ta chẩn đoán được các bệnh khá tốt; Nghiên cứu các hệ gene phiên mã; Nghiên cứu hệ gene di truyền ngoài nhiễm sắc thể…
Cái nhìn bao quát của giáo sư Nông Văn Hải đã hướng đến những vấn đề rất nóng về nghiên cứu hệ gene người trên thế giới, vốn được triển khai trong các nhánh rất nhỏ với những hệ ‘omics’, ví dụ proteomics (hệ protein học), “một con voi còn khổng lồ hơn nhiều so với con voi hệ gene người”, ông so sánh.
Vấn đề nghiên cứu hệ gene người là vấn đề liên quan đến tầm vóc và chiến lược của khoa học Việt Nam nên không phải là vấn đề riêng một nhóm nào và cũng không thể khu trú trong Viện Hàn lâm. Chúng ta nên tổ chức diễn đàn rộng hơn để trao đổi với các đồng nghiệp khác, qua đó có thể đề xuất với lãnh đạo vấn đề đầu tư phù hợp.
Giáo sư Phan Tuấn Nghĩa, Giám đốc Phòng thí nghiệm trọng điểm Enzyme và Protein quốc gia
Tuy nhiên, để thực hiện được những hướng nghiên cứu này là cả một vấn đề rất lớn, đó là kinh phí đầu tư. Theo nhận xét của giáo sư Phan Tuấn Nghĩa, “mỗi đầu mục mà giáo sư Hải nêu thì đầu tư vài ba triệu đô la vẫn chưa là cái gì cả, nó cũng như là chúng ta đi bộ từ đây vào TPHCM trong hai ngày, không thể đi được”. Là một người mấy chục năm chỉ theo đuổi về emzyme và protein, ông chỉ ra, “nghiên cứu protein cấu trúc mà chỉ có vài ba triệu USD thì đừng bao giờ nghiên cứu về cấu trúc cả, không bao giờ nghiên cứu được”. Đây là lý do mà những nhà nghiên cứu như ông cũng nhận thấy “có quá nhiều vấn đề hay và thiết thực từ hướng nghiên cứu này” nhưng không có cách nào xoay xở nổi một khoản kinh phí lớn như vậy cho nghiên cứu cũng như các thiết bị đầu tay. Do vậy, ở Việt Nam những năm gần đây, nghiên cứu về protein người trầm lắng hơn nghiên cứu về hệ gene như bình luận của giáo sư Nông Văn Hải.
Bài toán cần khu trú nghiên cứu những gì khả thi nhưng vẫn mang tính chiến lược và có thể tạo ra đột phá mà giáo sư Phan Tuấn Nghĩa đặt ra quả thực khó có thể trả lời. Bởi trước khi có những ứng dụng về hệ gene người, ví dụ như xác định được mối liên hệ giữa gene và bệnh trên cơ thể người, các nhà nghiên cứu cần được tạo điều kiện để thực hiện những nghiên cứu mang tính nền tảng, qua đó lấp đầy những khuyết thiếu trong nghiên cứu cơ bản về hệ gene người Việt. “Muốn nghiên cứu và ứng dụng tốt thì ta phải có ngân hàng gene, và muốn có được dữ liệu xây dựng ngân hàng này thì chúng ta phải giải trình tự nhiều bộ gene hơn nữa, phải đủ đại diện của 54 dân tộc với số lượng tới cả triệu cá thể”, giáo sư Nông Văn Hải nói.
Đó là ước mơ của các nhà nghiên cứu hệ gene người Việt. Nhưng đó cũng là điều gần như khó đạt nhất tới ở thời điểm này.
Trước khi có được những giải pháp đầu tư hợp lý cho nghiên cứu ở Việt Nam, giáo sư Nông Văn Hải nhìn lại quá trình hình thành các dự án giải mã hệ gene người của thế giới và cho rằng, “cần có sự song hành của nhà nước và tư nhân. Bên cạnh nguồn lực của nhà nước, chúng ta vẫn nên nhận đầu tư của tư nhân với điều kiện họ phải làm thật và công việc dựa trên quy chế sòng phẳng: khi đầu tư cho khoa học thì tư nhân không nên đưa ra những yêu cầu lợi nhuận cho khoa học”. Tuy kinh phí bỏ ra không ít nhưng về lâu dài, việc đầu tư này sẽ có lãi, “chúng ta nên nhớ rằng, ở nước ngoài ‘ngành công nghiệp hệ gene’ đã ăn nên làm ra và nộp thuế cho chính phủ, ví dụ ở Mỹ, cứ 1 USD cho nghiên cứu hệ gene đã đem lại 141 USD cho nền kinh tế”, ông lưu ý đến hiệu quả dài hạn mà xã hội sẽ được hưởng từ những nghiên cứu hệ gene người.