Đón xuân Giáp Ngọ, chuyện những con “ngựa thồ hàng” độc đáo được kể sau đây có lẽ sẽ đem đến niềm vui cho nhiều người.
Giải Nobel y sinh học năm 2013 được trao cho ba nhà khoa học Mỹ: James E. Rothman, Randy W. Schekman và Thomas C. Siidhof, với công lao khám phá và giải mã được những bí ẩn về cách thức chuyển vận các chất sinh học trong các tế bào khắp cơ thể người. Để hiểu công trình của họ, cần đến một sự so sánh. Đó là xem có sự giống nhau hệ thống các chất sinh học di chuyển đến các tế bào y như sự chuyển vận của các con ngựa thồ hàng đến đúng nơi và đúng lúc.
Trước hết, ta cần biết cơ thể chúng ta hoạt động bình thường là nhờ có sự hoạt động của các chất sinh học như: nội tiết tố (hoóc-môn), các chất dẫn truyền thần kinh, các cytokin… Các chất này được sản xuất từ các loại tế bào khác nhau. Mỗi tế bào trong cơ thể chúng ta được ví như một nhà máy sản xuất và xuất khẩu các “hàng hóa” là các phân tử các chất sinh học vừa kể.
Trên đường phố có người tham gia giao thông, còn ở các mô, tế bào có các “túi tiết” (vesicles) tý hon đóng vai trò vận chuyển các chất sinh học đi khắp nơi để đến nơi cần đến. Các “túi tiết” có thể gọi ví von là “ngựa thồ hàng”. Vì đó thật sự là sinh vật hiểu được hệ thống giao thông trong tế bào, nhận biết và làm theo các tín hiệu hóa học trong tế bào đóng vai trò hướng dẫn giao thông (giống như đèn tín hiệu và các bảng giao thông ra hiệu cho người tham gia giao thông trên đường phố).
Cơ thể ta hoạt động tốt, ta cảm thấy tràn trề sinh lực vì các “ngựa thồ hàng” này làm việc miệt mài và tuân thủ đúng “luật giao thông”, đi đúng nơi về đúng chốn, giao hàng không chậm trễ. Tai nạn có thể xảy ra trên đường phố vì đèn giao thông bị hỏng và người tham gia giao thông không tuân thủ luật đi đường. Tương tự, trong cơ thể bệnh tật có thể phát sinh khi hệ thống giao thông trong tế bào bị rối loạn hay “ngựa thồ hàng” bị hư hoại. Hiểu được hệ thống giao thông trong tế bào tức sự chuyển vận các chất sinh học sẽ giúp ta có kiến thức cơ bản về cơ chế phát sinh bệnh tật cũng như cơ chế tác dụng của thuốc ở mức độ tế bào.
Xin đơn cử sự hình thành, chuyển vận và hoạt động của một chất sinh học là insulin (liên quan đến bệnh đái tháo đường - ĐTĐ) trong cơ thể để ta hiểu “ngựa thồ hàng” một cách cụ thể.
Insulin là một hoóc-môn có tác dụng trên tế bào của toàn cơ thể nhằm kích thích sự thu nạp, sử dụng và dự trữ glucose. Insulin điều hòa giúp cho đường huyết luôn ở mức ổn định. Nếu thiếu insulin sẽ bị bệnh ĐTĐ. Tùy theo tình trạng thiếu insulin, người ta phân biệt có 2 loại ĐTĐ: ĐTĐ týp 1 và ĐTĐ týp 2. Trong ĐTĐ týp 1 có sự thiếu insulin tuyệt đối do tế bào bêta (tế bào tiết ra insulin) của tuyến tụy bị quá trình tự miễn gây hủy hoại hoàn toàn. Còn trong ĐTĐ týp 2, có sự thiếu insulin do 3 bất thường: giảm tiết insulin, đề kháng insulin (do giảm tác dụng của insulin trên tế bào mô đích, đặc biệt là tế bào cơ) và tăng sản xuất glucose từ gan. Insulin được tổng hợp chủ yếu trong các tế bào bêta và được dự trữ chứa trong các hạt gọi là túi tiết. Khi có sự kích thích, các hạt sẽ được phóng thích ra khỏi tế bào giúp insulin hòa vào trong máu khuếch tán đi khắp nơi trong cơ thể. Glucose chính là chất kích thích mạnh nhất giúp sự tiết insulin từ tế bào bêta.
Nếu xem các hạt chứa insulin là “ngựa thồ insulin” thì khi ta ăn uống hấp thu đường glucose thì tế bào bêta được kích thích sản xuất “ngựa thồ insulin”. Các chú ngựa thồ này sẽ vận chuyển ra khỏi tế bào và theo máu đi khắp nơi để giúp hạ đường huyết. Đến mô gan, cơ, mỡ, “ngựa thồ insulin” sẽ dỡ hàng là insulin nhập cho các mô này để cho tác dụng sử dụng glucose như thế nào làm cho đường huyết ổn định. Nếu hoàn toàn không sinh ra được “ngựa thồ insulin” thì sẽ bị ĐTĐ týp 1, còn “ngựa thồ insulin” không sinh ra đủ hoặc chuyển vận kém, không am hiểu luật giao thông trong cơ thể thì sẽ ách tắc đưa đến ĐTĐ týp 2. Cơ chế bệnh sinh ĐTĐ là như thế. Còn thuốc trị ĐTĐ týp 1 thì phải dùng chính insulin để chữa trị, và ĐTĐ týp 2 phải dùng thuốc hoặc làm tăng sinh các chú “ngựa thồ insulin” (tức tăng tiết insulin) hoặc làm “ngựa thồ insulin” hoạt động tốt hơn (giảm sự đề kháng insulin).
Khoa học về sự sống thừa nhận hoạt động của mọi sinh vật được điều khiển bởi gen. Vì thế, người thứ nhất trong bộ ba đoạt giải Nobel là Randy Schekman, người Mỹ hiện là giáo sư Khoa Sinh học phân tử và tế bào, Trường Đại học California, và là nhà nghiên cứu tại Viện Y học Harvard Hughes, được kể công đầu tiên vì đã tìm ra một nhóm gen cần thiết cho hoạt động, vận chuyển các “ngựa thồ hàng”. Còn James Rothman, người Mỹ hiện là giáo sư Trưởng khoa Sinh học tế bào, Trường Đại học Yale, Mỹ, đã khám phá ra hệ thống protein hình thành các “túi tiết” tức “ngựa thồ hàng”, cho phép các “ngựa thồ hàng” hợp nhất với đích đến để chuyển giao hàng hóa. Người thứ ba là Thomas Sudhof, sinh ở Đức hiện là giáo sư Phân tử và Sinh lý tế bào tại Trường Đại học Stanford Mỹ, phát hiện được cơ chế mà nhờ đó các tín hiệu hướng dẫn cho các “ngựa thồ hàng” giải phóng “hàng hóa” đến đích với sự chính xác tuyệt vời.
PGS,TS. NGUYỄN HỮU ĐỨC
