Flossie Wong-Staal: Bẻ khóa mã di truyền virus HIV

Kể từ khi phát hiện ra virus cách đây khoảng một thế kỷ, các nhà khoa học đã đạt được những tiến bộ vượt bậc trong việc phát triển các loại thuốc, phương pháp điều trị và vaccine. Nhưng điều gì sẽ xảy ra khi một căn bệnh mới xuất hiện và mọi người bắt đầu phát bệnh?

Như chúng ta đã thấy trong đại dịch COVID-19, các nhà khoa học đã phải nhanh chóng tìm hiểu loại virus mới và xác định các phương pháp chống lại nó. Mỗi khám phá là một bước tiến lớn để cứu sống vô số mạng người. Điều này cũng từng xảy ra đối với nhà virus học Flossie Wong-Staal. Vào những năm 1980, khi virus gây suy giảm miễn dịch ở người – hoặc HIV – bắt đầu lây lan nhanh trong cộng đồng, công trình tiên phong của Wong-Staal về trình tự gene của virus này là chìa khóa để hiểu mối đe dọa mới cũng như đặt nền móng cho các phương pháp điều trị hiện nay.

Wong-Staal, tên thật là Wong Yee Ching, sinh ra tại Quảng Châu, Trung Quốc vào ngày 27/8/1946. Gia đình cô chuyển đến Hồng Kông vào năm 1952, nơi cô theo học tại một trường nữ sinh do các nữ tu sĩ người Mỹ điều hành. Cô là một học sinh xuất sắc, yêu thích văn thơ và khoa học. Sau đó, cô theo học chuyên ngành sinh học phân tử tại Đại học California ở Los Angeles (Mỹ). Đây cũng là nơi cô bảo vệ thành công luận án tiến sĩ trước khi làm việc tại Viện Ung thư Quốc gia Mỹ năm 1973.

Wong-Staal từng chia sẻ rằng, sinh học phân tử là một ngành khoa học thú vị vào những năm 1970 nhờ sự phát triển của các kỹ thuật mới như nhân bản và nghiên cứu chi tiết về gene. Trong thời gian làm việc tại Viện Ung thư Quốc gia Mỹ, cô từng tìm hiểu về các gene sinh ung thư (oncogenes), xem xét liệu chúng có thể đóng một vai trò nào đó trong việc gây ra một số loại bệnh ung thư hay không.

Đến cuối thập niên 1970, Wong-Staal tập trung nghiên cứu một loại virus hiếm gặp gọi là retrovirus. Virus có kích thước nhỏ bé và cấu tạo cực kỳ đơn giản. Chúng chỉ gồm một lớp vỏ protein bao quanh vật chất di truyền bên trong [chuỗi DNA hoặc RNA]. Virus không thể tự sinh sản. Chúng phải lây nhiễm và chiếm quyền điều khiển tế bào của vật chủ để nhân bản ngày càng nhiều virus hơn. Loại virus mà Wong-Staal đã nghiên cứu – retrovirus – có một cách đặc biệt để tấn công các tế bào bị nhiễm bệnh. Retrovirus chèn vật chất di truyền của chúng vào gene của tế bào vật chủ, làm thay đổi vĩnh viễn DNA.

Trong lúc Flossie đang nghiên cứu về retrovirus thì một căn bệnh bí ẩn bắt đầu lây lan ở Mỹ. Người ta gọi nó là Hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải, hoặc AIDS. Lúc đầu không ai hiểu tại sao mọi người lại mắc bệnh, cho đến khi Wong-Staal xác định rằng căn bệnh mới là do virus HIV, một loại retrovirus gây ra. Nhưng nếu chỉ biết loại virus nào đã gây ra bệnh thì chưa đủ, chúng ta cần phải biết làm thế nào để chống lại nó.

Vì vậy, Wong-Staal và các cộng sự bắt đầu tìm hiểu chi tiết hơn về virus HIV. Trước tiên, cô đã cô lập “bản thiết kế của nó”, hay vật liệu di truyền mà virus sử dụng để tự tái tạo. Trong nghiên cứu của mình, cô đã trở thành người đầu tiên nhân bản vật chất di truyền của virus HIV, cũng như xác định chính xác các sợi RNA quan trọng của virus từ các mẫu máu và mô lấy từ người bệnh.

Với khả năng sao chép gene của virus HIV, giờ đây người ta có thể tạo ra nhiều bản sao của nó và bắt đầu tìm hiểu chức năng của từng gene bằng các thí nghiệm. Nói cách khác, nghiên cứu của Wong-Staal là tiền đề giúp hiểu cách thức hoạt động của virus và quan trọng hơn là tìm ra những điểm yếu của nó.

Trong quá trình nhân bản vật chất di truyền của virus HIV, Wong-Staal đã phát hiện một trong những lý do khiến căn bệnh HIV/AIDS trở nên nguy hiểm chết người – virus HIV có tính đa dạng di truyền ở mức cao, khiến cơ thể vật chủ khó xác định và chống lại nó. Đây cũng là nguyên nhân khiến việc điều trị cho bệnh nhân trở nên rất khó khăn do virus HIV có khả năng lẩn tránh hệ thống miễn dịch.

Nếu virus luôn có hình thức và cơ chế hoạt động giống nhau, chúng ta có thể dễ dàng sử dụng vaccine để huấn luyện cơ thể chống lại chúng. Nhưng khi có nhiều phiên bản của cùng một loại virus, chúng ta phải sử dụng các phương pháp điều trị khác nhau để tiêu diệt virus.

Sau vô số lần thí nghiệm, Wong-Staal đã giải mã thành công trình tự gene đầy đủ của virus HIV. Với bản đồ gene này, các nhà khoa học có thể hiểu được vai trò của từng phần trong toàn bộ chuỗi gene của virus HIV, tạo tiền đề phát triển các phương pháp điều trị nhắm mục tiêu nhằm ngăn chặn sự lây lan của virus. Bản đồ di truyền cũng rất cần thiết cho việc phát triển các phương pháp xét nghiệm máu để xác định bệnh trong giai đoạn đầu, từ đó chúng ta có thể điều trị cho bệnh nhân càng sớm càng tốt.

Năm 1990, Wong-Staal thành lập Trung tâm Nghiên cứu AIDS tại Đại học California, San Diego (UCSD). Trong thời gian này, nghiên cứu của cô tập trung vào liệu pháp gene, sử dụng “con dao phân tử” ribozyme để kìm hãm HIV trong tế bào gốc. Cô và các cộng sự cũng nghiên cứu tác động của protein Tat trong chủng virus HIV-1 đối với sự phát triển của các tế bào được tìm thấy trong các tổn thương Kaposi’s sarcoma (KS) ở bệnh nhân AIDS.

Kaposi’s sarcoma (KS) là một loại ung thư phát triển trong các mô xung quanh mạch máu và mạch bạch huyết. Thông thường, căn bệnh này xuất hiện dưới dạng một khối u trên da hoặc trên bề mặt của màng nhầy (niêm mạc) trong miệng. Tuy nhiên, khối u cũng có thể xuất hiện ở các bộ phận khác của cơ thể, chẳng hạn như hạch bạch huyết, phổi hoặc đường tiêu hóa.

Vào cuối sự nghiệp, Wong-Staal đã sử dụng kinh nghiệm của mình về HIV/AIDS để nghiên cứu sâu hơn về bệnh viêm gan C. Sau đó, cô trở thành giám đốc khoa học của Công ty Công nghệ sinh học Immusol với mục tiêu phát triển các loại thuốc điều trị căn bệnh này.

Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học và công nghệ, HIV/AIDS không còn là bản án tử hình như trước đây nữa. Tất cả đều nhờ vào công trình nghiên cứu tiên phong của Wong-Staal và các cộng sự. Bằng cách làm sáng tỏ các gene của virus HIV, cô đã có công lao to lớn trong việc cải thiện chất lượng cuộc sống và kéo dài tuổi thọ cho những người nhiễm HIV trên khắp thế giới.