Thuốc kết hợp ba bước Trikafta đã đem lại một cơ hội sống mới cho 90% người mắc bệnh xơ nang, một chứng rối loạn di truyền ảnh hưởng đến phổi và các cơ quan khác. Giờ đây, ba nhà nghiên cứu đi tiên phong trong phát triển loại thuốc này đã giành một trong số các giải thưởng Breakthrough trị giá 3 triệu USD – một trong những giải thưởng có số tiền thưởng lớn bậc nhất trong khoa học.
Sabine Hadida, Paul Negulescu và Fredrick Van Goor tại Công ty dược phẩm Vertex Pharmaceuticals ở San Diego, California, đã phát triển cách điều trị này bằng việc kết hợp các loại thuốc khác nhau để giúp một loại protein bị khiếm khuyết hoạt động đúng chức năng của mình.
“Sự phát triển Trikafta là một trong số những thành công nổi bật nhất và có hiệu ứng lan tỏa mạnh nhất trong nghiên cứu y sinh trong vòng 30 năm trở lại đây”, theo nhận xét của nhà di truyền học Francis Collins tại Viện Nghiên cứu hệ gene người quốc gia Mỹ (NHGRI) ở Bethesda, Maryland, người đồng khám phá ra loại gene dẫn đến xơ nang vào năm 1989.
Giải thưởng này là một trong số năm giải Breakthrough, được trao cho kết quả nghiên cứu nổi bật trong các lĩnh vực khoa học sự sống, vật lý và toán học, mới được loan báo vào ngày 14/9/2023.
Xơ nang ảnh hưởng đến khoảng 100.000 người trên khắp thế giới và trong nhiều năm được coi là nguyên nhân giảm tuổi thọ của người mắc. Tuy nhiên, một nghiên cứu trong năm nay dự đoán là việc điều trị với các loại thuốc như Trikafta (kết hợp elexacaftor, tezacaftor và ivacaftor), được Cơ quan Dược và Thực phẩm quốc gia Mỹ chấp thuận vào năm 2019, có thể làm gia tăng tuổi thọ kỳ vọng khoảng 30 năm đến hơn 80 năm. “Tôi thấy hằng ngày những người thực sự chịu nhiều ảnh hưởng của chứng xơ nang đều nghĩ rằng nó ảnh hưởng đến cơ hội sống sót của họ”, Collins nói. “Sau khi có Trikafta, họ đã yên tâm trở lại làm việc và bắt đầu nghĩ về những gì họ muốn làm khi nghỉ hưu”.
Sự xuất hiện của căn bệnh này là do những đột biến trong gene khiến cho protein điều chỉnh độ dẫn xuyên màng xơ nang (CFTR) liên kết ở hầu hết các cơ quan của cơ thể người và tham gia vào sản xuất các niêm dịch, mồ hôi và những dịch thể khác. Những người có xơ nang, các protein bị sai lệch và không thực hiện đúng chức năng của mình. Đây là nguyên nhân tạo ra sự tích tụ của những chất được tiết ra nhiều bất thường, bao gồm các niêm dịch trong phổi, dẫn đến những vấn đề nghiêm trọng về sức khỏe.
Kể từ khi geneCFTR này được nhận diện, phần lớn các nỗ lực đều tập trung vào cách tác động vào gene để điều trị bệnh nhưng đều nhận được rất ít thành công. Nhóm nghiên cứu do Hadida, Negulescu và Van Goor dẫn dắt đã tìm kiếm một kết hợp thuốc để ‘vỗ về’ các protein bị sai lệch chức năng này thành protein hoạt động đúng chức năng của nó. Ba loại thuốc trong Trikafta đã kết hợp với nhau hoàn hảo: hai loại giúp phân phối nhiều hơn CFTR tới bề mặt tế bào và protein này hoạt động tốt hơn trước đây.
“Có rất nhiều nghi ngờ là điều này có thể giải quyết được”, Hadida kể lại. “Nhưng cộng đồng người bệnh đã chia sẻ niềm vui với chúng tôi”. Quá trình khám phá thuốc đòi hòi một nỗ lực dài hạn, thử nghiệm các hiệu quả của hơn một triệu hợp chất vào những tế bào phổi người để nhận diện các loại thuốc ứng viên cho các pha thử nghiệm lâm sàng.
Hadida nói bà cảm thấy “rất phấn khích, vinh dự và ngạc nhiên” khi được trao giải thưởng, đồng thời cho biết thêm là giải thưởng phải được chia sẻ cho cả công ty, những người mắc chứng xơ nang và gia đình họ.
Những mối liên hệ di truyềnGiải thưởng thứ hai về khoa học sự sống đã được trao cho khám phá độc lập của hai gene liên quan đến rủi ro phát triển bệnh Parkinson:GBA1, do nhà di truyền học Ellen Sidransky tại NHGRI phát hiện ra, vàLRRK2do nhà gene học thần kinh Andrew Singleton tại Viện nghiên cứu Lão khoa quốc gia Mỹ ở Bethesda và nhà khoa học thần kinh Thomas Gasser tại ĐH Tübingen, Đức.
Sidransky miêu tả cảm giác “não như bị thổi bay” sau khi biết mình được trao giải, bởi bà không định nghiên cứu về bệnh Parkinson. Vốn là một bác sĩ nhi khoa, bà chuyển sang tìm hiểu về chứng rối loạn di truyền hiếm gặp gây ra bệnh Gaucher, trong đó các thành phần chất béo tích tụ trong vô số cơ quan trong cơ thể người do một đột biến trong geneGBA1. Khi nói với người mang đột biến gene này, bà nhận ra là có nhiều người có liên quan đến căn bệnh Parkinson, điều này cho phép bà kết nối các điểm lại với nhau. “Tôi muốn là một người cổ vũ cho nghiên cứu về các căn bệnh hiếm gặp”, Sidransky nói. “Đây là một ví dụ tốt cho thấy một nghiên cứu như vậy có thể dẫn đến những cái nhìn rộng lớn hơn cho một cộng đồng lớn hơn”.
Njideka Okubadejo, một nhà thần kinh học tại ĐH Lagos ở Nigeria, hào hứng với giải thưởng. Okubadejo, Singleton, những người dẫn dắt chương trình Di truyền của The Global Parkinson, và những người khác đã nhận diện được một nhân tố mang tính nguy cơ di truyền mới cho bệnh Parkinson trong geneGBA1ở người có tổ tiên là người châu Phi và hiếm khi thấy ở những hậu duệ châu Âu. “Bước tiếp theo là tìm ra một cơ chế sinh học khiến gene này gây ra bệnh”, Okubadejo nói. “Sau đó có thể tạo ra cách giảm thiểu khả năng xuất hiện bệnh này”.
Một phần ba giải khoa học sự sống được trao cho nhà miễn dịch học Carl June tại ĐH Pennsylvania ở Philadelphia, và Michel Sadelain tại Trung tâm Ung thư Tưởng nhớ Sloan Kettering ở New York cho phát triển liệu pháp điều trị miễn dịch tế bào CAR-T cho bệnh ung thư bạch cầu bằng việc kích thích các tế bào miễn dịch T của chính bệnh nhân để ngắm đích và giết các tế bào ung thư. Liệu pháp này có thể dẫn đếnviệc làm thuyên giảm dài hạn một số bệnh ung thư khác.
Lý thuyết cho mọi thứNhững người thắng giải Breakthrough khác bao gồm John Cardy tại ĐH Oxford, Anh, và Alexander Zamolodchikov tại ĐH Stony Brook ở New York, những người giành giải vật lý cho công trình về ‘lý thuyết trường bảo giác’ – một tập hợp các lý thuyết toán học ứng dụng vào một phạm vi rộng lớn của các hiện tượng vật lý, từ nước sôi đến bề mặt của các lỗ đen. Trong phần lớn trường hợp, các phương trình này đều quá khó để có thể giải một cách chính xác nhưng Zamolodchikov đã khám phá ra một lời giải cho không gian 2D vào những năm 1980, và Cardy xây dựng lên những kết quả bằng việc đề xuất các kết quả này có thể được tổng quát hoa tới không gian 4Dvà bằng việc áp dụng các lý thuyết trường bảo giác để hiểu tốt hơn các chuyển pha trong vật liệu.
Các công thức toán học mà họ phát triển và các ý tưởng mà họ có đều đem lại những hiểu biết khoa học mới trong việc hiểu về các đặc trưng của các loại vật liệu khác nhau và cách chúng chuyển đổi giữa các trạng thái khác nhau cũng như việc dự đoán cách chúng hành xử trong những tình huống khác nhau, với những ứng dụng chạm đến rất nhiều nhánh của vật lý và toán học, từ lỗ đen đến siêu dẫn. “Các công thức này có thể giúp chúng ta hiểu về các quá trình động lực mà nó có thể dẫn đến những điều như rối lượng tử, vốn là điều quan trọng để phát triển máy tính lượng tử”, Cardy nói.
Ngoài giờ nghiên cứu, Cardy còn thích leo núi và vẽ tranh sơn dầu. Do đó, ông yêu thích việc nhận biết và đánh giá được vẻ đẹp nằm dưới tất cả những điều mình quan tâm, dù nó là vẻ đẹp của những ngọn núi hay các phương trình toán học. “Đó là một ý tưởng vô cùng quan trọng đối với tôi”, ông nói, ngụ ý về việc cần phải phát hiện những vẻ đẹp vốn có của tự nhiên và điều đó vô cùng có ích trong cuộc sống cũng như khoa học.
Cardy như “đi lên mặt trăng” khi biết mình nhận được giải thưởng này. Ông kể lại việc tìm hiểu về công trình của Zamolodchikov từ hai nhà khoa học Nga tại một hội thảo. “Thật khó có ai ở phương Tây lại hiểu rõ những gì họ đề cập đến,” Cardy nói. “Nhưng tôi đã được thuyết phục là tôi phải bắt đầu tìm hiểu về nó”.
“Cardy và Zamolodchikov thực sự là những người khổng lồ của lý thuyết trường bảo giác”, David Tong, một nhà vật lý tại trường ĐH Cambridge. “Những nhà vật lý trên thế giới đang nghiên cứu về những bài toán khác nhau một cách phi thường và họ tìm thấy một ngôn ngữ chung trong công trình của Cardy, Zamolodchikov và những người khác”.
Simon Brendle tại ĐH Columbia ở New York giành giải toán học Breakthrough cho những đóng góp về hình học riêng phần – một nghiên cứu về các mặt cắt, bề mặt và không gian. Giữa những thành công khác, Brendle đã chứng tỏ ‘phỏng đoán Lawson’ về bề mặt tối tiểu của một “hình cầu ba chiều’ là bề mặt của một hình cầu bốn chiều giả thuyết.
Giải Breakthrough do Yuri Milner, một tỉ phú Nga –Israel và Mark Zuckerberg của Meta, lập ra từ năm 2012.