John Gurdon: người đặt nền móng cho kỹ thuật nhân bản vô tính

Những năm học tiểu học của Gurdon gắn với việc thu thập những con sâu bướm và nuôi chúng thành con ngài và bướm tại nhà. Gurdon mang theo những chiếc bình đựng sâu bướm khi được gửi đi học nội trú ở Trường Eton (England) vào năm 13 tuổi, mơ ước trở thành nhà khoa học. Nhưng ước mơ của thiếu niên nhanh chóng bị các giáo viên gay gắt vùi dập. Năm 1949, khi Gurdon là một cậu học sinh nội trú 16 tuổi, giáo viên gọi các nghiên cứu sinh học của ông là “thảm họa”, cho rằng hoài bão khoa học của ông thật “lố bịch”.

Trong 250 học sinh cùng khóa thì Gurdon xếp bét về sinh học. Ông cũng đội sổ trong các môn khoa học khác. Giáo viên khiển trách ông vì xé giấy tờ, hành vi kém và điểm số lẹt đẹt, chỉ đạt điểm 2/50 điểm.

Trái với nhận định của giáo viên, cậu học sinh ngày nào đã trở thành nhà khoa học lẫy lừng, là người đầu tiên nhân bản động vật: một con ếch, bằng cách dùng DNA lấy từ một con ếch trưởng thành. Đây là một điều mà trước đó không ai tin là có tính khả thi. Và công trình này đã mang lại cho ông giải Nobel Y-Sinh vào năm 2012.

Con đường đến với khoa học của Gurdon khá gập ghềnh. Lời nhận xét của giáo viên khiến ông bị cấm học tất cả môn khoa học ở trường và các giáo viên buộc ông tập trung vào tiếng Latin và Hy Lạp cổ đại, cha ông thì khuyến khích con trai làm việc trong lĩnh vực tài chính hoặc nhập ngũ. Nhưng căn bệnh viêm phế quản đã loại bỏ mọi khả năng theo đuổi nghiệp nhà binh của Gurdon.

Khi Gurdon tham gia kỳ thi tuyển sinh vào chương trình nghiên cứu nhân học cổ tại Đại học Oxford, ông trượt ngành này do thành tích học tập kém. Nhưng vào thời điểm đó, ĐH Oxford lại thiếu sinh viên hệ đóng tiền. Vậy nên, ông vẫn vào được trường với điều kiện đóng học phí và chuyển ngành. Nhờ cha mẹ tài trợ cho việc học thêm hai năm các môn khoa học mà ông mới có thể đỗ ngành động vật học.

Có thể nói, Gurdon thuộc về trường hợp nghề chọn người. Khi nộp đơn học tiến sĩ về côn trùng học, ông bị từ chối nhưng lại được nhận vào ngành phôi học – lĩnh vực mà sau ông sẽ góp phần biến đổi. Gurdon lấy bằng tiến sĩ năm 1960 và dành hai năm tiếp theo ở ĐH Caltech để làm nghiên cứu hậu tiến sĩ về thực khuẩn thể: những con virus ăn vi khuẩn. Ông thích làm việc với phôi và quay lại ĐH Oxford làm giảng viên động vật học vào năm 1962.

Vào thời điểm Gurdon còn ngồi trên ghế nhà trường, người ta chưa có nhiều hiểu biết về di truyền. Mãi tới năm 1961 thì các nhà khoa học mới phát hiện ra codon – yếu tố cơ bản của DNA, mã hóa cho từng loại protein. Và phải mãi tới những năm 1970 thì kỹ thuật giải trình tự gene thô sơ đầu tiên mới ra đời.

Trong những năm 1950, các nhà khoa học đã sử dụng kính hiển vi để quan sát các tế bào phôi phát triển tới thời điểm chúng biệt hóa thành cơ, dây thần kinh, xương và các khí quan. Nhiều người tin rằng mỗi loại mô chứa một bộ gene khác nhau. Câu hỏi trọng tâm về di truyền vào thời điểm đó là liệu DNA trong tất cả tế bào – da, quả tim, mắt, ruột non – có giống nhau hay không.

Cố vấn tiến sĩ của Gurdon khuyến khích ông nghiên cứu các thí nghiệm của nhà khoa học Robert Briggs và Thomas J. King Jr. – những người đã công bố kết quả về việc ghép nhân tế bào (một phần trong tế bào chứa DNA) thành công đầu tiên vào năm 1952. Họ hoàn thành việc này bằng cách tách nhân từ tế bào phôi ếch rồi tiêm chúng vào các quả trứng ếch đã lấy nhân ra.

Những quả trứng này phát triển thành con nòng nọc, xác nhận rằng tất cả tế bào phôi có thể tạo ra mọi loại mô. Tuy nhiên, trong thí nghiệm tương tự, trong đó dùng nhân tách từ các tế bào của ếch trưởng thành, thì trứng không phát triển thành nòng nọc, cho thấy DNA không chỉ thay đổi khi các tế bào biệt hóa thành các mô mới, mà còn mất khả năng tạo ra tất cả tế bào trong cơ thể.

Qua một loạt thí nghiệm, TS. Gurdon lặp lại được kết quả của nhóm Briggs và King nhưng dùng một loại ếch khác là Xenopus laevis – một loài ếch châu Phi trưởng thành nhanh chóng và có thể đẻ trứng thường xuyên hơn.

Để lấy DNA từ nòng nọc và đưa nó vào trứng ếch, ông tinh chỉnh thiết bị giúp chuyển nhân. Trong khi 36% quả trứng nhận nhân phôi phát triển thành ếch trưởng thành có khả năng sinh sản, thì 1,5% quả trứng lấy DNA từ nòng nọc phát triển – lần đầu tiên trong lịch sử DNA từ một tế bào biệt hóa dẫn đến động vật nhân bản sống. Năm 1997, chú cừu nhân bản vô tính Dolly ra đời theo phương pháp tương tự mà ông Gurdon đã áp dụng trên ếch.

Năm 1962, TS. Gurdon công bố bài báo mang tính đột phá “Adult Frogs Derived from the Nuclei of Single Somatic Cells” (tạm dịch: Ếch trưởng thành phát triển từ nhân của các tế bào soma đơn lẻ) trên tạp chí Embryology and Experimental Morphology. Phát hiện của ông vấp phải tranh cãi kịch liệt trong cộng đồng khoa học, nhất là từ Briggs và King – và thường bị coi là sai lầm thí nghiệm. Trong hơn một thập niên, TS. Gurdon xác minh các kết quả đã tuyên bố, thậm chí nhân bản ếch với nhân trưởng thành hơn từ da và cơ quan của ếch trưởng thành. Cuối cùng, ông chứng minh được rằng DNA trên khắp cơ thể đều giống nhau.

Nhờ hé lộ rằng mọi bộ phận trên cơ thể đều có cùng bộ gene, TS. Gurdon có tác động mạnh đến khoa học. Công trình của ông đặt nền móng cho việc nhân bản động vật có vú, là một trong những cuộc cách mạng y học vĩ đại nhất trong thế kỷ 21: tế bào gốc vạn năng cảm ứng – những tế bào biệt hóa (thường là tế bào da hoặc tế bào máu) được chuyển về trạng thái vạn năng, tức là chúng có thể phát triển thành bất kỳ bộ phận nào của cơ thể.

Những tế bào như vậy giờ đây thường được dùng để tạo ra những mô đặc thù trong môi trường nuôi cấy, như các tế bào gan, tim và thần kinh, nhằm nghiên cứu biểu hiện gene.

Ở tuổi 79, TS. Gurdon nhận được cuộc gọi thông báo ông đã đoạt giải Nobel cùng với nhà khoa học Nhật Bản Shinya Yamanaka trong khi vẫn miệt mài trong phòng thí nghiệm. Công trình đoạt giải của nhà khoa học Yamanaka được dựa trên nghiên cứu của TS. Gurdon về tái tổ chức gene để tạo ra tế bào gốc vạn năng cảm ứng.

Ngoài giải Nobel, TS. Gurdon được trao nhiều giải thưởng khác, trong đó có giải Wolf – giải thưởng quốc tế về khoa học của Israel, Giải Lasker – thường được gọi là giải Nobel của Mỹ. Ông còn được Nữ hoàng Elizabeth II phong tước hiệp sĩ vào năm 1995 cho những đóng góp khoa học quan trọng.

washingtonpost.com, nytimes.com