Con đường chông gai của vaccine mRNA

Gần ba thập kỷ trước, Katalin Kariko gọi chồng và con gái 10 tuổi đến văn phòng ở ngoại ô Philadelphia để chia sẻ một ý tưởng khoa học thú vị.

Đó là loại vật liệu di truyền mỏng manh được gọi là RNA thông tin (mRNA). Phân tử này có nhiệm vụ hướng dẫn tế bào cách tạo ra protein. Niềm đam mê của Kariko với RNA đã kéo dài hơn một thập kỷ.

Khi ấy, bà nghĩ rằng mình đã tìm ra cách vượt qua trở ngại lớn, nhằm biến cơ chế sinh học căn bản thành công nghệ tiềm năng, có ý nghĩa y học lớn lao. mRNA nổi tiếng với đặc tính kém ổn định. Song bà Kariko đã phát hiện phương pháp ngăn nó bị hấp thụ và phân tách.

“Bà ấy trở nên phấn khích. Thành thật mà nói, hai bố con không hiểu những gì mẹ đang giải thích, nhưng chúng tôi vẫn cảm nhận được sự nồng nhiệt. Vì vậy, cả gia đình đều hào hứng”, con gái bà, Zsuzsanna “Susan” Francia, nhớ lại.

Sinh trưởng tại Kisujszallas, một thành phố nhỏ có khoảng 15.000 dân ở Hungary, Katalin Kariko là con của một người chủ cửa hàng bán thịt nhưng mong ước trở thành một nhà khoa học. Bà lấy bằng tiến sĩ ở Szeged – trường đại học tốt nhất tại Hungary, và làm việc như một nghiên cứu viên ở Trung tâm Nghiên cứu Sinh học của trường. Năm 1985, khi ngân sách nghiên cứu hạn hẹp, Kariko đi cùng chồng và đứa con hai tuổi đến Mỹ chỉ với 900 USD giấu trong tã lót con gái, sau khi được nhận công việc nghiên cứu ở đại học Temple Philadelphia.

Năm 2019, Covid-19 quét qua, những câu hỏi bà Kariko từng đặt ra như: “Làm sao tạo được phân tử mRNA trong phòng thí nghiệm?” và “Làm sao đưa mRNA ấy vào trong tế bào?” trở thành chủ đề y khoa nóng bỏng. Sự cống hiến quên mình của bà được coi là điều kỳ diệu, thể hiện tầm nhìn xa trông rộng. Công trình đã đặt tiền đề cho vaccine ngừa Covid-19 theo cơ chế mRNA của Pfizer và Moderna.

Bước đột phá với sự nghiệp của Kariko được đánh dấu bằng cuộc gặp tình cờ trong một tiệm photocopy gần 25 năm trước, với chuyên gia miễn dịch Drew Weissman. Hơn hai thập kỷ, Weissman và Kariko cùng làm việc tại phòng thí nghiệm để biến mRNA thành thuốc điều trị. Nếu DNA là “bản thiết kế” của sự sống thì mRNA là trình tự công việc để tạo nên sự sống. Cả hai tin rằng quá trình tự nhiên này nên được khai thác để cách mạng hóa vaccine và thuốc trị bệnh.

Katalin Kariko, giáo sư chuyên ngành hóa sinh – sinh học phân tử người Hungary. Ảnh: Washington Post

Con đường nghiên cứu của Weissman và Kariko không trải hoa hồng. Trở ngại đầu tiên nằm ở khoa học: RNA kích hoạt phản ứng viêm có hại. Đây là thách thức lớn đối với hai nhà khoa học, bởi họ đã kỳ vọng sử dụng công nghệ để điều trị các bệnh liên quan đến não bộ.

Nếu họ không thể tìm cách ngăn chặn tình trạng viêm, nghiên cứu có nguy cơ đi vào ngõ cụt. Đây là kiểu thất bại mà cả hai đã quen thuộc trong nhiều năm. Xen giữa các nghiên cứu thuốc, Weissman vẫn tò mò về tiềm năng biến RNA thành vaccine.

Đến năm 2005, Weissman và Kariko tìm ra phương pháp giải quyết tình trạng viêm, nâng cao tiềm năng điều trị của mRNA. Đó là điều chỉnh mã di truyền của nó. mRNA là mã di truyền biểu thị bằng 4 chữ cái C, G, A và U. Hai nhà khoa học phát hiện nếu sửa đổi về hóa học đối với U, mRNA không còn gây viêm nữa và tạo ra nhiều protein hơn.

Họ cho rằng đây là bước ngoặt của mọi thứ. Song khi ấy, những người cầm cân nảy mực trong giới khoa học như biên tập viên tạp chí, nhà đầu tư, nhà tài trợ còn nhiều nghi ngờ. Công trình vẫn không nhận được hồi âm. Khi họ gửi bản thảo bài báo khoa học đến các tập san lớn thì đều bị từ chối. Cuối cùng, tạp chí Immunity chấp nhận công bố bài báo song quá trình xuất bản mất nhiều thời gian.

“Điện thoại của chúng tôi chẳng bao giờ đổ chuông. Không ai quan tâm hết. Nhưng chúng tôi biết tiềm năng của nghiên cứu và không ngừng nỗ lực”, ông Weissman nói.

Nhiều năm liền, Kariko và Weissman cố gắng làm mọi cách để đẩy mạnh ý tưởng. Họ tìm kiếm nhà tài trợ, thành lập công ty để biến công nghệ này thành biện pháp cứu sinh.

Khi virus Zika bùng phát năm 2015-2016, Weissman bắt đầu nghiên cứu vaccine. Sản phẩm thành công trên khỉ, nhưng được gác lại dịch bệnh đã hạ nhiệt.

Covid-19 ập đến, vợ ông là Mary Ellen Weissman và con gái ông, Allison Weissman, tình nguyện thử nghiệm vaccine. Phòng thí nghiệm của ông được công ty BioNTech tài trợ. Weissman phát hiện vaccine Pfizer-BioNTech có hiệu quả rõ rệt với vợ.

Vào cuối 2020, vaccine Pfizer và Moderna sử dụng mRNA để đào tạo hệ miễn dịch cách nhận biết và ngăn chặn nCoV ra đời, tạo nên bước đột phá y học trên toàn cầu. Công nghệ của Weissman và Kariko nhanh chóng trở thành xu hướng khoa học chủ đạo.

Nhà khoa học Drew Weissman mô tả cách thức khiến phân tử mRNA hoạt động tại Đại học Pennsylvania. Ảnh: Washington Post

Đại dịch chỉ là sự khởi đầu, không phải kết thúc của câu chuyện khoa học.

Weissman muốn sử dụng vaccine mRNA thông tin để ngăn ngừa bệnh cúm, bệnh mụn rộp, HIV hoặc đại dịch từ virus corona tiếp theo. Ông nhìn thấy tiềm năng thậm chí còn lớn hơn trong tương lai: một phương pháp chữa thiếu máu hồng cầu hình liềm có thể cung cấp cho châu Phi, khác hoàn toàn với những loại thuốc và liệu pháp hiện tại.

Đến giờ, ông Weissman vẫn không quen thuộc với sự nổi tiếng đột ngột của mình. Nhiều tháng, những tấm bưu thiếp và thư từ khắp nơi đổ về, được đặt dưới cánh cửa văn phòng tầng 4 giản dị của ông tại Trường Y Perelman của Đại học Pennsylvania.

“Cảm ơn ông vì những nỗ lực nghiên cứu và sự kiên trì của mình”, một lá thư viết.

Weissman hoang mang trước tình cảm dồn dập, thậm chí nghi ngờ khi được hỏi xin chữ ký và chụp ảnh chung. Cộng sự của ông, bà Kariko cũng có trải nghiệm tương tự. Vài tháng qua, bà và ông Weissman giành nhiều giải thưởng khoa học, được coi là ứng viên sáng giá cho giải Nobel Y Sinh 2021.

Song Kariko có góc nhìn khác biệt về thành công và thất bại. Bà coi những năm tháng không tiền tài, danh vọng, những lần đem thí nghiệm thất bại về nhà hoặc cất giữ vật dụng khoa học trong lọ dưa muối là trải nghiệm cần thiết. Kariko không làm việc cho sự thành công của bất cứ ai, bà làm việc cho lý tưởng của riêng mình.