Khi thông tin biến thành vaccine

Từ lâu các nhà khoa học đã lập luận nếu chúng ta thiết kế được các mRNA tổng hợp - tức là RNA nhân tạo trong đó có thông tin do chúng ta cài vào để bảo tế bào sản xuất đúng loại protein chúng ta cần có, đây sẽ là một cuộc cách mạng trong sinh học vì lúc đó con người có thể bảo cơ thể sinh ra kháng thể để chống virus, các loại enzyme để đảo ngược một căn bệnh hiếm, hay các chất để chữa lành một mô tim bị tổn thương…

Từ một ý tưởng bị cho là viển vông

Trang STAT ngày 10-11 kể lại câu chuyện của nhà khoa học gốc Hungary Katalin Karikó, người đã bỏ hết thập niên 1990 để theo đuổi việc hiện thực hóa lý thuyết tuyệt vời nói trên. Thế nhưng đi đâu trình bày ý tưởng để xin tài trợ, từ tài trợ của nhà nước đến tài trợ tư nhân, bà đều bị từ chối vì ý tưởng làm ra mRNA nhân tạo quá viễn vông, quá xa rời thực tế lúc đó.

Cỗ máy tính phức tạp là cơ thể con người có một cơ chế chống vật ngoại lai rất hữu hiệu. Bất kỳ nỗ lực nào đưa mRNA tổng hợp vào đều bị cơ thể chặn lại, tiêu diệt, đào thải trước khi nó kịp đến tế bào để trao thông tin. Tệ hại hơn, quá trình chống lại vật ngoại lai như thế sản sinh phản ứng miễn dịch có thể gây hại cho cơ thể của người được điều trị bằng mRNA.

Đến năm 1995, lúc Karikó đã giảng dạy ở Đại học Pennsylvania được 6 năm, bà bị giáng bậc mặc dù trước đó đang trong lộ trình được phong làm giáo sư thực thụ. Không có tiền tài trợ, nghiên cứu bị đình trệ nên bà phải quay về điểm xuất phát, ở mức thấp nhất trong thang bậc nghiên cứu. Bà nhiều lần định bỏ cuộc nhưng vẫn kiên trì làm thí nghiệm tiếp nối thí nghiệm trong điều kiện khó khăn nhất.

Phải mười năm sau, Karikó và đồng sự lâu năm của bà là Drew Weissman, một nhà miễn dịch học đang dạy tại Đại học Penn, mới phát hiện ra một cách giải quyết gót chân Archilles của RNA thông tin. Một chuỗi RNA được hình thành từ 4 khối phân tử gọi là nucleoside và trong RNA nhân tạo, 1 trong 4 khối này không khớp như thể 1 bánh xe bị trật khớp với 3 bánh còn lại nên mới cảnh báo hệ miễn dịch là vật lạ. Cách giải quyết mà Karikó và Weissman chọn lựa là tạo ra một phiên bản RNA nhân tạo không có khối thứ 4 này để RNA thông tin có thể lẻn vào cơ thể đến tận tế bào đích mà không gây báo động cho hệ miễn dịch.

Phát hiện này, được miêu tả chi tiết trong một chuỗi các bài báo nghiên cứu xuất bản từ năm 2005 hầu như không được chú ý nhiều nhưng với bà Karikó và những nhà nghiên cứu khác, đây là kết quả chứng minh bao công sức họ đổ ra trong nhiều năm trước đó là không vô nghĩa, không viển vông chút nào. Và nó đã trở thành phát súng khởi động cho cuộc đua làm vaccine nhiều năm sau đó.

Ảnh: Reuters

Đến sự ra đời của Moderna và BioNTech

Dù nghiên cứu của Karikó và Weissman không tạo ra dư luận, ít được chú ý nhưng có hai nhân vật, một ở Mỹ, một ở nước ngoài quan tâm đến từng chi tiết.

Derrick Rossi đang làm nghiên cứu sau tiến sĩ về sinh học tế bào gốc tại Đại học Stanford vào năm 2005 khi ông đọc được nghiên cứu đầu tiên. Không những biết tầm quan trọng bứt phá của nghiên cứu này, ông còn nghĩ cả Karikó và Weissman xứng đáng nhận giải Nobel về hóa học cho công trình này.

Thế nhưng lúc bắt tay triển khai tiếp nghiên cứu về mRNA vào năm 2007 tại Đại học Harvard, Rossi chưa nghĩ gì về chuyện vaccine mà chỉ quan tâm đến nghiên cứu tế bào gốc. Rossi muốn dùng RNA thông tin đã biến đổi để lập trình lại tế bào người lớn, bảo chúng hoạt động như tế bào gốc ở phôi người. Điều này tránh được vấn đề đạo đức gây tranh cãi là phải lấy tế bào gốc từ các phôi thai bị bỏ.

Sau hơn một năm, nhóm của ông đã thành công, có thể tạo ra tế bào gốc như ý muốn. Rossi hào hứng kể về thành tựu này cho Timothy Springer, một giáo sư khác cũng tại Đại học Harvard. Thấy được tiềm năng của phát kiến này, Springer liên lạc với Robert Langer, một giáo sư tại Viện Công nghệ Massachusetts nhưng đồng thời là một doanh nhân thành đạt trong lãnh vực công nghệ sinh học, đã thương mại hóa nhiều phát minh, sáng chế trong ngành này.

Ba người họp với nhau vào một chiều tháng 5-2010, Langer nhanh chóng nhận ra công nghệ mà Rossi tìm ra không chỉ tạo ra tế bào gốc mà còn có thể dùng để bào chế thuốc mới, nhất là làm ra vaccine mới. Vài tháng sau đó, nhóm này, cùng với một số nhà đầu tư khởi nghiệp đã thành lập Moderna - một cái tên kết hợp giữa từ “modified” (chỉnh sửa) và RNA.

Đáng tiếc, doanh nghiệp khởi nghiệp thành công, dù chưa có sản phẩm nào cũng đã biến những nhà sáng lập thành triệu phú, nhưng tình bạn giữa những người này tan vỡ. Trong một bài trả lời phỏng vấn tờ Globe, Rossi cay đắng bảo Langer cứ lan truyền một huyền thoại rằng ông không thấy hết tiềm năng của mRNA cho đến khi gặp Langer. Rossi rời bỏ Moderna vào năm 2014.

Nhân vật thứ nhì ngoài Rossi quan tâm đến nghiên cứu mRNA mang tính đột phá của bà Karikó là vợ chồng ông Uğur Şahin và bà Özlem Türeci, đều là người gốc Thổ Nhĩ Kỳ ở Đức. Hai ông bà là bác sĩ, gặp nhau khi làm chung bệnh viện ở Saarland.

Hai người rất quan tâm đến liệu pháp miễn dịch vì họ cho rằng có thể huy động hệ miễn dịch của con người để chống lại ung thư. Đặc biệt họ nghiên cứu khả năng tạo ra các loại vaccine cá biệt hóa có thể dạy cho hệ miễn dịch của từng người cách chiến đấu chống lại tế bào ung thư. Mặc dù là nhà nghiên cứu, cả hai cũng là những doanh nhân, từng sáng lập các công ty công nghệ sinh học để phát triển các nghiên cứu của họ thành ứng dụng trong điều trị.

Với tiền đầu tư của một số nhà đầu tư mạo hiểm, họ thành lập BioNTech - sau này sẽ là đối tác của Pfizer; Şahin làm CEO còn Türeci làm bác sĩ trưởng. Cũng như Moderna, họ mua quyền sử dụng công nghệ do hai nhà nghiên cứu Karikó và Weissman công bố; rồi đến năm 2013 họ mời bà Karikó làm phó tổng giám đốc cao cấp để giám sát việc phát triển công nghệ mRNA.

Đồ họa: The Conversation

Cuộc đua làm vaccine Covid-19

Lúc dịch Covid-19 bùng phát ở Vũ Hán, Trung Quốc, các nhà khoa học nước này đã nhanh chóng giải trình tự con virus mới rồi đưa lên mạng vào ngày 10-1-2020. Do bởi vaccine chế tạo theo công nghệ mRNA không cần có trong tay con virus thật, họ chỉ cần bản đồ gene của nó nên ngay sau khi có thông tin công khai trên mạng, cả hai công ty nhảy vào cuộc.

Moderna và BioNTech đều tìm cách thiết kế một đoạn gene giả làm protein bề mặt của con virus. Đưa được thông tin này vào tế bào, cơ thể sẽ sản sinh kháng thể để chống lại. Bản đồ gene cho họ biết họ phải dùng hóa chất nào, sắp xếp theo trình tự ra sao… nhưng vaccine của hai công ty này khác nhau về cấu trúc hóa chất sử dụng, và khác nhau về cách họ đưa mRNA vào cơ thể dù cả hai đều cần chích hai mũi cách nhau từ 3 đến 4 tuần.

42 ngày sau khi trình tự gen của virus corona chủng mới được công bố, Moderna đã có lô vaccine đầu tiên, sẵn sàng để bắt đầu chuỗi thử nghiệm. Tuy nhiên người ta có vẻ không thích cách Moderna quảng bá vaccine đầy kịch tính như tình nguyện viên đầu tiên của Moderna là một nhà báo của hãng CNN, hay thông báo kết quả khả quan ban đầu rằng những người chích ngừa đều có kháng thể mặc dù quy mô lúc đó chỉ có 8 người. Các lãnh đạo hãng Moderna cũng bị chỉ trích vì liên tục bán cổ phiếu đúng ngày công bố thông tin tích cực về vaccine.

Với BioNTech, họ biết ngay họ chưa có kinh nghiệm và nguồn lực để triển khai việc thử nghiệm quy mô lớn trên người nên liên kết với hãng dược Pfizer vì hai bên từng hợp tác làm vaccine mRNA ngừa bệnh cúm mùa. Pfizer quyết định không nhận tài trợ từ Chính phủ Mỹ để khỏi chịu áp lực chính trị lên quá trình phát triển vaccine.

Kết quả đến nay như mọi người đã biết: vaccine của BioNTech và Pfizer được tuyên bố có hiệu quả đến 95%, còn của Moderna cũng không kém cạnh, hiệu quả đến 94%. Tuy nhiên vẫn còn nhiều nhà khoa học nghi ngờ việc vội vàng chủng ngừa cho hàng trăm triệu con người bằng một loại vaccine dùng công nghệ chưa từng có trước đó.

Một số hãng dược và công nghệ sinh học khác cũng đang phát triển vaccine dùng công nghệ mRNA nhưng chưa đạt kết quả như CureVac, một công ty sinh học của Đức và Translate Bio đang liên kết với hãng vaccine Sanofi Pasteur của Pháp. Để xem lịch sử sẽ ghi công BioNTech và Moderna như những nơi chặn đứng Covid-19 thành công hay không.■