Bruce Ames sinh ra trong một gia đình có nền tảng giáo dục vững chắc tại New York, Mỹ vào ngày 16/12/1928. Cha của ông là một giáo viên hóa học và mẹ là thư ký tại một trường trung học ở địa phương. Do đam mê khoa học ngay từ nhỏ nên ông quyết định theo học chuyên ngành hóa học tại Đại học Cornell, sau đó ông bảo vệ thành công luận án tiến sĩ về lĩnh vực hóa sinh tại Viện Công nghệ California vào năm 1953. Công trình nghiên cứu của ông liên quan đến cách cơ thể tổng hợp axit amin histidinecả về mặt di truyền và sinh hóa.
Sau khi tốt nghiệp, Ames làm việc tại Viện Y tế Quốc gia Mỹ (NIH) trước khi chuyển đến Đại học California, Berkeley vào năm 1968 – nơi ông trải qua phần lớn sự nghiệp nghiên cứu.
Năm 1972, Ames bắt đầu tìm kiếm một phương pháp sàng lọc các hóa chất độc hại đối với sức khỏe con người trong môi trường, thực phẩm và thuốc. Vào thời điểm đó, các nhà khoa học chủ yếu thử nghiệm trên động vật để xác định hóa chất có khả năng gây ung thư hay không, nhưng cách làm này không chỉ tốn kém mà còn mất rất nhiều thời gian. Vì vậy, Ames mong muốn tìm ra một giải pháp nhanh hơn và tiết kiệm hơn. Cuối cùng, ông đã tìm thấy câu trả lời khi tiến hành thí nghiệm với vi khuẩn Salmonella.
Ames đã tạo ra một số chủng vi khuẩn Salmonella đột biến gene, khiến chúng mất đi khả năng tự tổng hợp histidine – một axit amin cần thiết cho quá trình sinh trưởng của vi khuẩn. Vi khuẩn Salmonella chỉ có thể phát triển bình thường nếu được cung cấp histidine từ môi trường bên ngoài, bởi vì chúng không còn khả năng tự sản xuất axit amin này.
Trong các thí nghiệm, Ames đã cho chủng vi khuẩn Salmonella tiếp xúc với những hóa chất khác nhau. Nếu một hóa chất có khả năng gây ung thư, nó sẽ tác động vào DNA của vi khuẩn và gây ra một đột biến mới, ngược lại với đột biến ban đầu – một hiện tượng được gọi là đột biến đảo ngược (reversion mutation) – giúp vi khuẩn có thể tự mình sản xuất histidine như trước. Những vi khuẩn này sẽ bắt đầu sinh trưởng, phát triển và tạo ra các đốm nhỏ gọi là “khuẩn lạc” trên đĩa nuôi cấy không chứa histidine.
Số lượng khuẩn lạc hình thành là chỉ số cho thấy mức độ độc tính của hóa chất thử nghiệm. Nếu một hóa chất gây ra nhiều đột biến đảo ngược, dẫn đến xuất hiện nhiều khuẩn lạc thì hóa chất đó có khả năng gây ung thư ở mức cao. Ngược lại, nếu số lượng khuẩn lạc rất ít hoặc không xuất hiện, hóa chất thử nghiệm là an toàn và ít có nguy cơ gây ung thư.
Sau này, giới khoa học gọi phương pháp của Ames là “Thử nghiệm Ames”. Các ưu điểm nổi bật của phương pháp này bao gồm: đơn giản, tiết kiệm thời gian và chi phí. Trong khi các thử nghiệm truyền thống trên động vật có thể kéo dài tới ba năm và tốn khoảng 100.000 USD cho mỗi con vật, Thử nghiệm Ames chỉ cần khoảng ba ngày để hoàn thành với chi phí vài trăm đô la cho mỗi lần thử nghiệm.
Ames yêu cầu sinh viên của mình tại Đại học California, Berkeley (Mỹ) mang đến trường các mẫu hóa chất bất kỳ mà họ muốn thử nghiệm. Tất cả các mẫu thử đều cho kết quả âm tính, ngoại trừ một mẫu lấy từ lọ thuốc nhuộm tóc mà một sinh viên mượn của bạn gái.
Ames đã cử một kỹ thuật viên phòng thí nghiệm tên là Edith Yamasaki đi mua tất cả các lọ thuốc nhuộm tóc ở cửa hàng địa phương. Sau khi làm vô số thí nghiệm, ông kết luận rằng loại thuốc nhuộm tóc này – với số lượng người Mỹ sử dụng vào thời điểm đó khoảng 20 triệu người – có thể làm tăng nguy cơ ung thư và dị tật bẩm sinh. Ông đã gửi cảnh báo tới các công ty sản xuất, buộc họ phải điều chỉnh công thức sản phẩm nhằm đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.
Năm 1973, Ames tiếp tục gây xôn xao dư luận khi ông phát hiện hóa chất Tris thường được dùng làm chất chống cháy trong đồ ngủ trẻ em gây ra đột biến gene. Ước tính có khoảng 45 triệu trẻ em mặc đồ ngủ chứa thành phần Tris vào thời điểm đó. Dựa trên kết quả nghiên cứu của Ames, các cơ quan quản lý đã cấm hoàn toàn Tris trong lĩnh vực sản xuất quần áo. Đây là minh chứng về hiệu quả của Thử nghiệm Ames trong việc bảo vệ người tiêu dùng tránh khỏi các chất hóa học có khả năng gây hại.
Thử nghiệm Ames không chỉ dừng lại ở các sản phẩm tiêu dùng mà còn đóng vai trò quan trọng trong ngành dược phẩm, đặc biệt là trong việc thử nghiệm lâm sàng giai đoạn đầu các loại thuốc tiềm năng. Các công ty dược phẩm đã sử dụng Thử nghiệm Ames để kiểm tra độc tính của những thành phần mới, giúp loại bỏ sớm các chất có nguy cơ gây ung thư và giảm thiểu rủi ro cho người sử dụng.
Thông thường, các nhà khoa học hoặc tổ chức sẽ đăng ký bằng sáng chế để bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ và thu lợi nhuận từ công trình nghiên cứu của mình. Tuy nhiên, Ames đã chọn cách chia sẻ rộng rãi chủng vi khuẩn Salmonella đột biến và phương pháp thử nghiệm của mình với các tổ chức chính phủ, trường đại học và doanh nghiệp.
Năm 1978, Ames hợp tác với nhà khoa học người Mỹ Lois Gold nhằm tạo ra một cơ sở dữ liệu công khai về tất cả các nghiên cứu trên thế giới liên quan đến phản ứng của động vật, chủ yếu là chuột, với các hóa chất. Một trong những phát hiện quan trọng của họ là các hợp chất tự nhiên có tỷ lệ gây ra ung thư tương tự các hợp chất nhân tạo. Điều này thách thức quan điểm trước đây cho rằng hóa chất tổng hợp luôn nguy hiểm hơn hợp chất tự nhiên.
Không chỉ nổi tiếng với các nghiên cứu mang tính đột phá, Ames còn là một thầy giáo vô cùng nhiệt huyết. Ông luôn tạo ra một môi trường học tập sôi nổi, khuyến khích sinh viên tìm hiểu và thực hiện các thí nghiệm sáng tạo. Đối với ông, khoa học không chỉ là nghề nghiệp mà còn là niềm đam mê, một con đường để khám phá những bí ẩn của tự nhiên và cải thiện cuộc sống con người.
Năm 2000, Ames nghỉ hưu tại Đại học California, Berkeley và chuyển phòng thí nghiệm của mình đến Viện nghiên cứu Bệnh viện nhi Oakland (CHORI), nơi ông thực hiện những nghiên cứu mới về tác động của các gốc tự do trong việc gây ra tổn thương DNA – nguyên nhân thúc đẩy tình trạng lão hóa, ung thư và nhiều căn bệnh khác.
Ông cũng khám phá ra vai trò của các vi chất dinh dưỡng và vitamin – bao gồm vitamin D – trong việc bảo vệ DNA tránh khỏi các tổn thương gây hại. Nghiên cứu của Ames cho thấy tầm quan trọng của chế độ ăn uống lành mạnh và đầy đủ dinh dưỡng để bảo vệ sức khỏe.
Trong suốt sự nghiệp, Ames được trao hơn 30 danh hiệu và giải thưởng quốc tế cho những đóng góp của mình, trong đó nổi bật nhất là Huy chương Khoa học Quốc gia Mỹ năm 1998 và giải thưởng của Quỹ Gairdner vào năm 1983.
Nguồn: UC Berkeley, The New York Times
Bài đăng KH&PT số 1319 (số 47/2024)