Hai nhà khoa học tiên phong về vaccine mRNA nhận giải Breakthrough

Hai trong số năm giải thưởng Breakthrough năm nay dành cho các nhà khoa học có nghiên cứu liên quan đến COVID-19. Một giải thưởng được trao cho các nhà hóa sinh học đã khám phá ra cách đưa RNA thông tin (mRNA) vào tế bào, tạo ra một loại vaccine mới, vaccine mRNA. Một giải thưởng dành cho các nhà hóa học đã phát triển kỹ thuật giải trình tự thế hệ tiếp theo (NGS), được sử dụng để theo dõi nhanh chóng các biến thể của virus SARS-CoV-2. Các giải thưởng vừa được công bố vào ngày 9/9.

“Hai giải thưởng này dành cho các nghiên cứu có tác động đến mức nâng tầm giải Breakthrough. Họ đã cứu sống hàng triệu người," theo Yamuna Krishnan, nhà hóa sinh học tại Đại học Chicago, Illinois.

Vaccine COVID-19 được phát triển bởi Pfizer - BioNTech và Moderna cung cấp mRNA hướng dẫn các tế bào tạo ra protein gai của SARS-CoV-2, do đó, kích thích cơ thể tạo ra kháng thể. Nhưng trong nhiều thập kỷ, vaccine mRNA được coi là không khả thi, vì tiêm mRNA gây ra phản ứng miễn dịch không mong muốn dẫn đến phá vỡ mRNA. Katalin Karikó thuộcĐại học Pennsylvania (UPenn), Philadelphia, và là nhà nghiên cứu tại BioNTech ở Mainz, Đức, cùng Drew Weissman, cũng thuộc UPenn - đã chứng minh vào giữa những năm 2000 rằng hoán đổi một loại phân tử trong mRNA, được gọi là uridine, với một chất tương tự, được gọi là pseudouridine, cho phép vượt qua phản ứng miễn dịch này.

“Đây là một giải thưởng tuyệt vời và cực kỳ đúng lúc dành cho nghiên cứu đã giúp khởi đầu lĩnh vực vaccine mRNA," nhà sinh hóa học đoạt giải Nobel Jack Szostak tại Đại học Harvard, Cambridge, Massachusetts, cố vấn khoa học cho Moderna, nói. "Giải thưởng này cũng đặc biệt truyền cảm hứng bởi vì ngay từ đầu, không ai tin rằng nghiên cứu đó sẽ hữu ích."

Karikó nhớ lại sự hoài nghi xung quanh nghiên cứu của bà trong những năm 1990. Karikó gửi nhiều đề xuất xin tài trợ và đều bị từ chối, bao gồm cả đề xuất cho nghiên cứu năm 2005 vừa giành giải Breakthrough, khiến bà bị giáng chức và cắt lương. Karikó sẽ trao lại một phần tiền thưởng cho việc nghiên cứu các liệu pháp và vaccine mRNA trong tương lai, chẳng hạn như để điều trị ung thư. “Tôi rất vui khi trở thành một trong những người đã đóng góp vào loại vaccine này. Nhưng không thể tưởng tượng được đã phải có bao nhiêu tiến bộ trong nhiều lĩnh vực trong nhiều thập kỷ để tạo ra nó, tôi dành sự tôn trọng cho hàng trăm người liên quan," bà nói.

Shankar Balasubramanian và David Klenerman thuộc Đại học Cambridge, Vương quốc Anh, và Pascal Mayer thuộc công ty nghiên cứu Alphanosos ở Riom, Pháp, giành một giải Breakthrough vì vào giữa những năm 2000 đã phát minh ra kỹ thuậtcho phép ghi hình và đọc hàng tỷ đoạn DNA cùng lúc, tăng tốc độ giải trình tự 10 triệu lần. Balasubramanian nói: “Tôi đã rất choáng váng và vô cùng vinh dự khi chúng tôi giành giải."

Balasubramanian nhớ lại dự án bộ gen người vào những năm 1990, dựa trên giải trình tự Sanger - phương pháp giải trình tự gen ban đầu, giải trình tự từng đoạn DNA một. Nhưng Balasubramanian sớm nhận ra việc giải trình tự gen cần quy mô hơn, nhanh hơn và rẻ hơn thì mới có thể mang lại lợi ích cho việc chăm sóc sức khỏe.

Krishnan ví bước nhảy vọt từ giải trình tự Sanger sang giải trình tự thế hệ tiếp theo giống như bước nhảy từ máy bay của anh em nhà Wright sang máy bay Boeing. Việc giải trình tự nhanh và hiệu quả là rất cần thiết cho y học di truyền, và đã mang lại những tiến bộ cơ bản trong việc khám phá cấu trúc và động lực học của protein, trong công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR và trong sinh học RNA.

Giải thưởng Breakthrough trong lĩnh vực khoa học đời sống được trao cho nhà sinh học hóa học Jeffrey Kelly tại Viện Scripps Research ở La Jolla, California, vì đã tìm ra giai đoạn cuộn gập protein sai gây ra bệnh amyloidosis - bệnhảnh hưởng đến các cơ quan bao gồm tim và có thể gây thoái hóa thần kinh - và phát triển một phương pháp điều trị hiệu quả.

Giải thưởng Breakthrough trong Vật lý cơ bản được trao cho nhà vật lý quang học Hidetoshi Katori tại Đại học Tokyo và Jun Ye tại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ, Boulder, Colorado, vì đã phát minh ra đồng hồ mạng quang học - một thiết bị sai số chưa đến một giây trên 15 tỷ năm, cải thiện độ chính xác của các phép đo thời gian lên 10.000 lần.

Helen Margolis, nhà vật lý quang học tại Phòng thí nghiệm Vật lý Quốc gia ở Teddington, Vương quốc Anh, cho biết giải thưởng là “vô cùng xứng đáng”.

Đồng hồ caesium hiện đại trước đây dựa trên đo vi sóng phát ra khi các nguyên tử chuyển đổi giữa hai trạng thái năng lượng - một quá trình được kích hoạt bằng cách thả các cụm nguyên tử và bắn phá chúng bằng vi sóng. Thay vào đó, đồng hồ mạng quang học tấn công các nguyên tử stronti bằng ánh sáng quang học và đo ánh sáng quang học phát ra, có tần số cao hơn 100.000 lần so với tần số của vi sóng.

Đồng hồ mạng quang học cũng sử dụng tia laze để giữ yên hàng ngàn nguyên tử trong một cấu trúc mạng tinh thể, cho độ chính xác cao hơn nữa so với các cụm nguyên tử ngẫu nhiên.

Margolis cho biết, nhờ độ chính xác và độ ổn định ngày càng cao, “đồng hồ mạng tinh thể quang học có thể được sử dụng để thăm dò các hiệu ứng chưa từng thấy trước đây”. Năm 2020, Katori và các đồng nghiệp đã báo cáo sử dụng hai đồng hồ, một đồng hồ đặt dưới chân tháp Skytree của Tokyo và một đồng hồ đặt trên đỉnh tháp cao 450 mét, để tiến hành thử nghiệm trên mặt đất chính xác nhất từng có về thuyết tương đối rộng. Đồng hồ này cũng có thể giúp cải thiện khả năng phát hiện sớm các hoạt động địa chấn và núi lửa cũng như các phép đo chính xác về mực nước biển dâng.

Giải thưởng Breakthrough Toán học thuộc về Takuro Mochizuki tại Đại học Kyoto, vì đã mở rộng sự hiểu biết về các cấu trúc đại số được gọi là 'mô-đun holonomic D' - có liên quan đến một số loại phương trình vi phân.

Yuri Milner, tỷ phú người Israel gốc Nga, đã thành lập giải thưởng Breakthrough vào năm 2012. Hiện giải thưởng này được tài trợ bởi Milner và các doanh nhân Internet khác, bao gồm cả giám đốc điều hành Facebook Mark Zuckerberg.