Những nhà phát triển vaccine-mRNA: Ứng viên sáng giá cho giải Nobel tương lai?

Với sự phát triển nhanh chóng bất thường của vaccine-mRNA và đạt hiệu quả cao, chỉ khoảng một năm sau khi xuất hiện virus COVID-19 đầu tiên và đại dịch nhân loại đã có trong tay một công cụ hữu hiệu trong cuộc chiến chống đại dịch này.

Comirnaty, vaccine chống COVID-19 của nhà sản xuất công nghệ sinh học Biontech có trụ sở tại Mainz, là vaccine mRNA đầu tiên được công nhận cho phép sử dụng trên người sau các thử nghiệm lâm sàng với sự hợp tác của tập đoàn dược phẩm khổng lồ Pfizer của Mỹ. Kể từ đó, các nhà phát triển đã nhận được nhiều giải thưởng. Vậy có cơ hội đoạt giải Nobel trong tương lai?

Những nhà sáng lập Biontech, cặp vợ chồng bác sĩ Özlem Türeci và Uğur Şahin và nhà hóa sinh Katalin Karikó, người đã gia nhập công ty vào năm 2013, vừa mới được trao giải Paul Ehrlich và Ludwig Darmstaedter nổi tiếng - một trong những giải danh giá nhất cho các nghiên cứu cơ bản về y học ở Đức. Nhiều người trong số những người đoạt giải thưởng này, sau đó cũng thường nhận được giải Nobel.

Tuy nhiên, rất khó để các dự đoán về giải Nobel và việc lựa chọn là tuyệt mật. Theo di chúc của nhà phát minh thuốc nổ Alfred Nobel, trong đó có nguyên tắc các giải Nobel sẽ được trao cho những người "đã mang lại lợi ích lớn nhất cho nhân loại trong năm qua". Tuy nhiên, thường phải mất vài năm để xem xét tầm quan trọng của nghiên các cứu cơ bản - điều này cũng ứng với lịch sử công nghệ mRNA.

Trước tiên nhà sinh hóa Katalin Karikó, người thường xuyên đứng sau Türeci và Şahin, xuất hiện như một ứng cử viên hoàn hảo đối với ít nhất một phần của giải Nobel. Niềm tin vững chắc của bà vào tiềm năng của mRNA trong nhiều thập kỷ qua và sự hợp tác của nhà sinh hóa này với nhà miễn dịch học người Mỹ Drew Weissman từng đoạt giải Nobel, thậm chí còn ít được biết đến, bà là người đã đặt nền móng kỹ thuật và có ý nghĩa quyết định.

Cả hai công ty công nghệ sinh học Biontech và Moderna đều sử dụng một phương pháp do Karikó và Weissman nghiên cứu để phát triển vaccine - COVID-19 của họ nhằm ngăn chặn mRNA bị phân hủy trong cơ thể trước khi nó phát huy hiệu lực. Đây là cách doanh nghiệp đang sản xuất các loại vaccine hiệu quả nhất cho đến nay trong đại dịch. Các chế phẩm này bảo vệ chống lại các diễn biến bệnh COVID-19 nghiêm trọng với sự an toàn gần như tuyệt đối.

Về cơ bản, vaccine-mRNA hoạt động như sau: mRNA chuyển bản thiết kế di truyền của một protein virus thông thường vào tế bào của người. Chúng tạo ra protein của virus trong các nhà máy sản xuất protein dựa trên hướng dẫn của bản thiết kế, hệ thống miễn dịch phản ứng với loại protein này và tạo thành kháng thể. Nếu sau đó cơ thể tiếp xúc với mầm bệnh thực sự, nó sẽ nhận ra kẻ thù và chống trả quyết liệt.

Tuy nhiên, con đường đến với công nghệ này, thoạt nhìn có vẻ đơn giản, lại là một chặng đường dài. mRNA, còn được gọi là RNA thông tin, mãi đến năm 1960 mới được phát hiện - chậm mất 16 năm so với DNA là vật mang thông tin di truyền mà các nhà sinh học phân tử Francis Crick và James Watson, một trong số những người đã tham gia. Trước đó, họ đã giải mã được cấu trúc của DNA, nhờ đó họ đã nhận được giải Nobel Y học năm 1962. Những người phát hiện ra mRNA đầu tiên lại không được trao giải Nobel, có lẽ cũng vì ban đầu lợi ích của công nghệ này chưa được chính thức thừa nhân. Năm 1960, các chuyên gia lần đầu tiên phát hiện ra rằng mRNA trong vi khuẩn đóng vai trò như những người truyền tin để chuyển thông tin lưu trữ trong bộ gene đến các nhà máy sản xuất protein ở trong tế bào. Ở đó, các phân tử được đọc và các hướng dẫn di truyền được lưu trữ trong DNA được sử dụng để tạo ra các protein quan trọng đối với chức năng của các sinh vật tương ứng. Trong khi đó, hầu hết các chuyên gia liên quan đã chết - ngoài Watson, người gần đây thu hút sự chú ý chủ yếu qua các phát ngôn phân biệt chủng tộc - và do đó không còn đủ điều kiện nhận giải Nobel.

Bà Karikó người Hungary bắt đầu nghiên cứu vấn đề này từ những năm 1970 để biến kiến ​​thức thu được thành liệu pháp điều trị. Tại Đại học Szeged, lần đầu tiên bà cố gắng phân lập RNA, thứ mà lúc đó chưa thể sản xuất nhân tạo, và bà đã lấy bằng tiến sĩ trong lĩnh vực này. Ý tưởng: mRNA nhân tạo có thể được sử dụng để kích thích tế bào sản xuất các protein quan trọng bị thiếu trong một số bệnh. Tuy nhiên, ở thời điểm đó, chỉ một số ít người tin vào khả năng này.

Cuối cùng bà Karikó thậm chí còn bị sa thải khỏi Học viện Khoa học Hungary, nơi bà từng công tác sau khi tốt nghiệp đại học. Năm 1985, bà di cư đến Hoa Kỳ cùng chồng và hai con. Nhưng ngay cả ở đó, mRNA không được coi là một lĩnh vực có ý nghĩa trong tương lai. Mặc dù Karikó tìm được một công việc tại Đại học Pennsylvania vào năm 1989, nhưng bà không nhận được nhiều hỗ trợ tài chính để xúc tiến các dự án của mình.

Thay vì sử dụng RNA vào thời điểm đó, cộng đồng các nhà nghiên cứu lại dựa vào việc đưa DNA vào tế bào người như một phân tử ổn định hơn để sửa chữa các khiếm khuyết về di truyền. Rõ ràng là về mặt lý thuyết mRNA cũng có thể đóng vai trò như một chất mang thông tin, nhưng các phân tử này rất không ổn định và bị hệ thống miễn dịch phá vỡ trước khi chúng có thể được dịch mã thành protein. Đối với nhiều người, việc triển khai khái niệm này trong thực tế dường như không đáng giá.

Karikó không thể huy động đủ tài chính tại Đại học Pennsylvania, vào năm 1995, bà bị giáng chức khỏi chức vụ Trợ lý Nghiên cứu và chuyển sang vị trí “làm hợp đồng”. Tuy nhiên, bà vẫn kiên trì tiếp tục nghiên cứu, làm một việc mà phần lớn không được giới chuyên môn quan tâm. Bà vẫn tin mRNA có những ưu điểm nổi bật so với DNA, như một khuôn mẫu protein.

Khác với DNA người ta không cần "tuồn" mRNA vào nhân tế bào, để có thể đọc được và để phát huy khả năng của mình. Việc đưa các phân tử đến đúng các vị trí trong cơ thể dường như đơn giản hơn và kèm theo là sự hy vọng ít có các phản ứng phụ hơn. Ngay cả việc phân hủy nhanh các phân tử về cơ bản cũng được coi là một ưu thế.

Cùng cộng tác với Drew Weissman, nhà khoa học này làm việc tại University of Pennsylvania từ năm 1997, năm 2005 bà công bố một nghiên cứu có ý nghĩa quyết định trên tạp chí chuyên đề “Immunity”. Karikó và Weissman đã phát hiện, một thành phần nhất định của mRNA, chất Nukleosid Uridin, có thể dẫn đến phân hủy nhanh các phân tử trong cơ thể. Các nhà khoa học đã thay thế chất Uridin bằng một chất tương tự có tên là Pseudouridin.

Một số nhà khoa học, trong đó có sinh học tế bào Derrick Rossi, khi đó làm việc tại Đại học Harvard quan tâm đến phát hiện này và đã phát triển công nghệ này hơn nữa. Ông là một trong những người sáng lập công ty công nghệ sinh học Moderna vào năm 2010, nhưng đã rút lui khỏi mọi nhiệm vụ chính thức trước đại dịch. Trong khi đó hai nhà nghiên cứu Şahin và Türe cũng đã biết đến Karikó và mời bà tới làm việc tại Biontech từ năm 2013, công ty này ra đời năm năm 2008. Các thử nghiệm với chuột cuối cùng cho thấy mRNA đã thích nghi không còn bị phía người nhận từ chối nhanh chóng, do đó các tế bào tạo ra một lượng lớn protein, như mong muốn, dựa trên bản thiết kế đã giới thiệu. Lúc đầu nghiên cứu này ít được chú ý.

Cả Moderna và Biontech đều sử dụng phương pháp do Karikó và Weissman phát triển trong vaccine COVID-19 của họ để bảo vệ mRNA khỏi sự suy thoái nhanh chóng của hệ thống miễn dịch. Đây có lẽ là một trong những yếu tố quyết định cho sự thành công của họ trong lĩnh vực này.

Tuy nhiên cả Şahin và Türeci đã góp phần đưa mRNA áp dụng trong y học. Mục tiêu của họ là phát triển các liệu pháp điều trị cá nhân hóa đối với ung thư. Để tạo ra vaccine ổn định kích thích hệ thống miễn dịch tiêu diệt tế bào ung thư, họ đã tối ưu hóa các yếu tố mRNA riêng lẻ. Họ cũng phát minh ra các bao mỏng dính bằng chất béo chứa mRNA để đóng gói và vận chuyển một cách an toàn đưa đến đúng vị trí trong cơ thể.

Cả hai công nghệ đều mang lại lợi ích cho sự phát triển của vaccine COVID-19 vào năm 2020, cũng như cơ sở hạ tầng mà Şahin và Türeci đã xây dựng để nhanh chóng thích ứng vaccine mRNA với các mục tiêu mới, chẳng hạn như đối với virus.

Karikó, Weissman, Türeci, Şahin hoặc thậm chí là những người phát hiện ra mRNA - tất cả họ đều có vai trò quan trọng trên con đường tạo ra vaccine mRNA an toàn và hiệu quả. Karikó và Weissman đã đặt nền móng chính cho việc này. Tuy nhiên, không ai có thể nói chắc chắn liệu họ - và có thể là các chuyên gia có liên quan khác - có thực sự nhận được giải Nobel năm nay hay không. Tuần tới thế giới sẽ biết điều đó.