Con đường chông gai của WI-38

Lời tòa soạn: The Vaccine Race (Cuộc đua vắc xin) được nhiều tờ báo hàng đầu Mỹ bình chọn là một trong những cuốn sách về khoa học hay nhất trong năm 2017. Nó là câu chuyện về sự đấu tranh của một nhà khoa học trước những giới hạn của luật pháp, khuôn khổ của đạo đức, sự hẹp hòi của đồng nghiệp để có thể đưa những nghiên cứu của mình phục vụ nhiều nhất cho đời sống. Bài báo dưới đây, được đăng trên Nature cách đây bốn năm của nhà báo Meredith Wadman, là sự tóm tắt con đường đầy chông gai ấy.

Leonard Hayflick, năm 1982, đang xem xét những tế bào WI-38 mà ông tách từ phổi của bào thai bị nạo bỏ. Những tế bào này được dùng để sản xuất vaccine sử dụng trên toàn thế giới.

Năm 1962, Leonard Hayflick đã tạo ra một dòng tế bào (cell strain) từ một bào thai bị nạo bỏ. Hơn 50 năm sau, WI-38 vẫn là một tế bào nguồn rất quan trọng nhưng lại gây ra nhiều tranh cãi.

Sự việc bắt đầu khi năm 1962, tại một bệnh viện ở Thụy Điển, một người phụ nữ mang thai bốn tháng đã yêu cầu được phá thai hợp pháp.

Thai nhi – nữ, dài 20 cm , được gói trong một tấm vải xanh vô trùng – và chuyển đến Viện Karolinska ở tây bắc Stockholm. Ở đó, phổi thai nhi được cắt, giữ trong đá lạnh và chuyển lên một chuyến bay xuyên Đại Tây Dương. Vài ngày sau, Leonard Hayflick, một nhà sinh vật học trẻ đầy hoài bão tại Viện Giải phẫu và Sinh học Wistar ở Philadelphia, Pennsylvania (Mỹ), đã mở chiếc hộp này ra.

Sử dụng dao phẫu thuật, Hayflick cắt lát phổi thành từng mẩu nhỏ với kích thước của một ngón tay – sau đó đặt vào chai nuôi cấy có chứa hỗn dịch các enzyme và phân tách chúng thành các tế bào riêng rẽ. Các tế bào này tiếp tục được chuyển vào một số chai thủy tinh dẹt đã bổ sung môi trường dinh dưỡng và đặt trong phòng ủ 37°C. Các tế bào bắt đầu phân chia.

Và như thế, WI-38 ra đời, một dòng tế bào được cho là đã cứu sống nhiều mạng người hơn bất kỳ tế bào nào khác do các nhà khoa học tạo ra. Nhiều dòng tế bào thực nghiệm đã có được vào thời điểm đó, như dòng tế bào HeLa nổi tiếng, được nhân lên từ tế bào ung thư (dòng tế bào HeLa được đặt tên theo người phụ nữ đã hiến nó, Henrietta Lacks). Tế bào WI-38 là tế bào người “bình thường” đầu tiên có thể nhân lên với số lượng không giới hạn sử dụng cho các nhà khoa học và sản xuất ở quy mô công nghiệp từ đó mở ra các hướng nghiên cứu tế bào bình thường ở người cho đến ngày nay.

Trong những năm 1960 và 1970, những vắc xin sử dụng tế bào WI-38 đã tạo ra miễn dịch cho hàng trăm triệu người đối với các bệnh rubella, dại, adenovirus, bại liệt, sởi, thủy đậu và bệnh Zona, đồng thời giúp cho các nhà dịch tễ học tìm ra các căn nguyên vi rút gây bùng phát dịch bệnh. Nhưng trong 40 năm qua, các nhà hoạt động chống phá thai đã phản đối việc sử dụng WI-38 và vắc xin được phát triển từ tế bào này vì nguồn gốc của tế bào là từ mô bào thai. Alta Charo, giáo sư luật tại Trường Luật trường Đại học Wisconsin ở Madison nói: “Hiện vẫn có nhiều người từ chối sử dụng các vắc xin vì nguồn gốc của chúng từ mô bào thai”.

Tìm kiếm các tế bào

Khi Hayflick mở chiếc bào thai đông băng được gửi từ Thụy Điển vào năm 1962, ông đang làm việc tại Viện Wistar, một viện nghiên cứu được điều hành bởi Hilary Koprowski – nhà nghiên cứu tiên phong về vắc xin bại liệt. Hayflick được giao để điều hành phòng thí nghiệm nuôi cấy tế bào và cung cấp tế bào cho các nhà nghiên cứu khác. Nhưng Hayflick cũng đã bắt đầu các nghiên cứu xem một số bệnh ung thư ở người có thể do virut gây ra hay không. Để làm điều đó, ông cần một tế bào nguồn chưa từng có trước đó: Tế bào bào thai, ông nghĩ, đây là một ứng viên lý tưởng vì chúng ít bị phơi nhiễm với virus so với tế bào ở người trưởng thành.

Hayflick đã phát triển 25 dòng tế bào bào thai khác nhau, được đánh số từ WI-1 đến WI-25. Nhưng vài tháng sau khi dự án bắt đầu, ông phát hiện ra một điều gì đó khác lạ.Thường các tế bào trong môi trường nuôi cấy, được giữ đúng cách, sẽ phân chia mãi mãi, nhưng những dòng tế bào ở các lần cấy chuyển cuối cùng của ông đã phân chia chậm hơn rồi dừng lại hẳn.

Năm 1961, Hayflick và đồng nghiệp Paul Moorhead xuất bản một bài báo mà sau đó trở thành một trong những ấn phẩm được trích dẫn nhiều nhất trong sinh học. Với tiêu đề “Cấy chuyển liên tục các dòng tế bào lưỡng bội người” (The serial cultivation of human diploid cell strains), bài báo cho thấy các tế bào bào thai bình thường ngừng nhân lên sau khoảng 50 lần nhân đôi. Bài báo đưa ra một lĩnh vực mới: nghiên cứu về lão hóa tế bào. Và mức tối đa tế bào có thể phân chia- mà sau này phát hiện được ở cả tế bào người trưởng thành còn sớm hơn nhiều – được gọi là ‘giới hạn Hayflick’.

Hayflick và Moorhead cũng cho thấy các tế bào bào thai vẫn tiếp tục sống sót nhiều tháng sau khi được bảo quản trong tủ đông và khi rã đông, các tế bào này còn ‘nhớ’ được bao nhiêu lần chúng đã nhân lên và sẽ tiếp tục cho đến đúng thời điểm phải dừng lại. Các tác giả viết: “Điều rõ ràng là, các tế bào được đông băng tại mỗi đời cấy chuyển, hoặc sau một số đời cấy chuyển, có thể tiếp tục tạo ra các tế bào cần thiết ở bất cứ thời điểm nào và với số lượng không hạn chế”. Hơn nữa, các tế bào của Hayflick và Moorhead dễ bị lây nhiễm bởi nhiều loại virus ở người, do vậy đây là phương tiện hoàn hảo để nhân nuôi virus cho sản xuất vắc xin.

Hayflick quyết định phân tách ra một dòng tế bào bào thai mà ông hy vọng sẽ trở thành một nguồn nguyên liệu sẵn có cho các phòng thí nghiệm và là vật liệu đê sản xuất vắc xin ở quy mô công nghiệp. Vào tháng 2 năm 1962, ông có được sự trợ giúp từ Viện Ung thư Quốc gia cho phép Viện Wistar phối hợp cùng Hayflick trong một hợp đồng để “sản xuất, xác định đặc tính, lưu trữ và nghiên cứu các dòng tế bào lưỡng bội người người và phân phối các dòng tế bào này cho tất cả các nhà nghiên cứu có năng lực”.

Dòng tế bào thành công

Hayflick cuối cùng cũng đã đưa WI-38 đến với các nhà khoa học trên toàn thế giới: ông thường xuyên mang theo các ống nitrogen lỏng có chứa WI-38 trong những chuyến công tác ra nước ngoài và tận tay giao tế bào này cho các đồng nghiệp tại London, Moscow, Leningrad và Belgrade. Các nhà khoa học khao khát có được tế bào này một phần vì đây là mô hình có giá thành rẻ và đa dạng trong nghiên cứu sinh học cơ bản về các tế bào bình thường của con người – và ngay sau đó các bài báo được công bố đã đưa ra nhiều kết quả nghiên cứu từ  quá trình hô hấp của tế bào đến các phân tử chất béo trong cấu tạo của chúng.

WI-38 được ứng dụng khá nhiều trong ngành virus học. Năm 1967, tế bào này đã trở thành một công cụ quan trọng của Tổ chức Y tế thế giới (WHO) trong việc giám sát các virus gây ra các bệnh nhiễm trùng đường hô hấp dưới ở trẻ em trên toàn thế giới.

Hayflick cũng cung cấp rộng rãi WI-38 cho nhiều nhà sản xuất vắc xin tiềm năng. Một trong số đó là Stanley Plotkin, một nhà khoa học của Viện Wistar và cũng là một bác sĩ đã thấy ngay được những ảnh hưởng của dịch bệnh rubella lan tràn ở Anh và Mỹ vào đầu những năm 1960. Plotkin đã nuôi cấy virus rubella trên WI-38 ở nhiệt độ 30oC, thấp hơn nhiệt độ cơ thể, tạo ra một loại virus suy yếu nhưng vẫn có khả năng kích thích hệ miễn dịch đủ để bảo vệ phòng ngừa các bệnh nhiễm trùng sau này. Các thử nghiệm cho thấy vắc-xin của ông tạo ra miễn dịch chống lại vi rút rubella tốt hơn các sản phẩm cạnh tranh và vắc xin đã được cấp phép tại châu Âu vào năm 1970 và tại Hoa Kỳ vào năm 1979.

Vắcxin phòng rubella chỉ là một trong số nhiều loại vắc xin được tạo ra nhờ WI-38. Vào những năm 1960, vắc-xin sởi trên tế bào WI-38 đã được cấp phép ở Liên Xô cũ và Koprowski cũng đã phát triển vắc-xin dại trên tế bào này. Vào đầu những năm 1970, công ty dược phẩm Wyeth (nay thuộc về Hãng Pfizer) đã cho ra đời vắc xin adenovirus đường uống và Hãng Pfizer đã sản xuất ra vắcxin phòng bại liệt. Hiện tế bào này đang được Hãng Merck sử dụng để sản xuất vắcxin phòng bệnh thủy đậu và bệnh Zona thần kinh.

Cảm giác bị ruồng bỏ

Mặc dù là tác giả của một bài báo mang tính đột phá và việc sử dụng ngày càng rộng rãi của WI-38, nhưng Hayflick lại luôn cảm thấy mình như một công dân hạng hai tại Viện Wistar. Ông chưa bao giờ được đề cử là một thành viên chính thức, và ông tin rằng Koprowski, luôn coi ông như một kỹ thuật viên hơn là một nhà khoa học.

Hayflick cảm thấy bị bỏ rơi khi Koprowski hứa cung cấp WI-38 cho nhà sản xuất thuốc Burroughs Wellcome của Anh (một trong những công ty đã sáp nhập vào GlaxoSmithKline), cùng với công nghệ nuôi cấy tế bào của Hayflick để sản xuất vắc-xin bại liệt, chỉ nhằm đổi lấy tiền bản quyền cho viện. Hayflick nói rằng ông đã sốc khi Koprowski có ý định kiếm lời từ WI-38 cho viện mà không cho Hayflick biết.

Hayflick đã tìm được một công việc mới – giáo sư về vi sinh học y học tại Đại học Stanford ở California, từ tháng 7 năm 1968. Vào tháng Giêng năm đó, ông đã gặp để thảo luận về số phận của 370 ống WI-38 còn lại với với Koprowski và các đại diện từ Viện sức khoẻ Hoa Kỳ (NIH) và Trung tâm chủng giống Hoa Kỳ (ATCC), sau đó tại Rockville, Maryland, một tổ chức phi lợi nhuận chuyên cung cấp các tế bào để nuôi cấy. Mọi người đồng ý cho Hayflick mang 10 ống tế bào WI-38 đến Stanford, và 10 ống sẽ được giữ lại tại Viện Wistar. Phần còn lại sẽ là tài sản của viện ung thư thuộc NIH và sẽ được chuyển giao cho ATCC, và chính họ sẽ nắm quyền phân phối từ thời điểm đó. Hayflick bị áp lực khi buộc phải ký kết kế hoạch đó. Ông nghĩ rằng thật bất công khi các công ty, và Viện Wistar, đã thu lợi từ các tế bào mà ông đã tạo ra.

Sau cuộc họp đó, Hayflick đã thực hiện một chuyến đi lặng lẽ đến tầng hầm của Viện Wistar và mang theo tất cả các ống WI-38, cùng hai đứa con của mình, lái xe đến California. “Tôi vừa bỏ trốn với các tế bào,” Hayflick nói với một nụ cười nhạt.

Tới Stanford, Hayflick bắt đầu tính phí những tế bào nuôi cấy từ WI-38 mà ông đã gửi cho hàng trăm nhà khoa học có nhu cầu. Phí của ông là 15 USD – tương đương với số tiền do ATCC chi cho việc vận chuyển tế bào – và ông ta đã nạp số tiền thu được vào một tài khoản mà ông gọi là “Quỹ Nuôi Cấy Tế bào”. Đến tháng 5 năm 1975, ông đã thu được hơn 66.000 USD.

Hayflick đã rất quyết tâm giữ số tiền trong một tài khoản riêng cho đến khi một cơ quan pháp luật độc lập có thể xác định ai sở hữu các tế bào này. Mùa xuân năm 1975, khi ông được phỏng vấn tại NIH như một ứng viên để điều hành Viện Quốc gia mới nghiên cứu về lão hoá , NIH đã quyết định chuyển vụ việc sang Phòng Phân tích và Khảo sát Quản lý, bộ phận chuyên điều tra các cáo buộc về các sai phạm trong quản lý các quỹ của NIH. Họ gửi ba kiểm toán tới phòng thí nghiệm Stanford của Hayflick, nơi họ đã dành nhiều ngày để xem xét các ghi chép và đánh giá hàng trữ lượng WI-38.

Báo cáo của họ được công bố vào tháng 3 năm 1976,và nội dung của nó sớm xuất hiện trên tờ Khoa học (Science) và trên trang nhất của The New York Times. Hayflick nói: “Trong vòng 24 giờ sự nghiệp của tôi đã rơi xuống vực thẳm khi bản báo cáo nói rằng Hayflick đã bán “tài sản của Chính phủ Hoa Kỳ”; các ống WI-38 không được giữ gìn cẩn thận; và một số ống đã bị nhiễm vi khuẩn. Hayflick rất bất bình với báo cáo. Ông nói rằng không có phán quyết nào trao cho chính phủ quyền sở hữu đối với WI-38. Ông đã giữ các khoản tiền nhận được từ việc bán WI-38 trong một tài khoản riêng cho đến khi quyền sở hữu có thể được xác định, và không có bằng chứng nào về việc giữ gìn các ống chứa tế bào trong điều kiện không kiểm soát.

Hayflick kiện lại NIH. Ông lập luận rằng cơ quan này đã vi phạm Đạo luật Bảo mật năm 1974 bằng cách công khai tên của ông và các cáo buộc chống lại ông theo FOIA mà không bao gồm quyền bác bỏ của ông. Lúc đó, Hayflick cũng đang phải đối mặt với một cuộc điều tra hình sự: Đại học Stanford đã cảnh báo các công tố viên địa phương rằng trường hợp này có thể là một hành vi trộm cắp tài sản của chính phủ. Trong khi đó, một số nhà sản xuất vắc-xin lo ngại rằng sẽ không có đủ nguồn cung cấp WI-38 để đáp ứng nhu cầu trong tương lai và chuyển sang một dòng tế bào bào thai thay thế: MRC-5.

Hayflick từ nhiệm tại Stanford vào tháng 2 năm 1976 và sau đó trở thành một trong những người thất nghiệp xếp hàng để nhận 104 USD một tuần. Không chỉ thất nghiệp, ông đã không còn sở hữu các tế bào mà ông viết trong  tạp chí Science “giống như những đứa con của mình”. Năm trước đó, NIH đã lấy các tế bào từ phòng thí nghiệm của ông trong khi ông đang tham dự một cuộc họp.

Thời thế đổi thay

Vài tháng sau, Hayflick tìm được một công việc tại Bệnh viện Nhi Đồng Oakland, Vịnh San Francisco, và tìm cách tiếp tục nghiên cứu về lão hóa. Và sau một cuộc chiến dai dẳng với NIH, vào mùa hè năm 1981, Bộ Tư pháp đã viết thư cho các luật sư của Hayflick, đề nghị giải quyết vụ kiện ra tòa và thỏa thuận cuối cùng cho phép Hayflick và con cháu của ông sở hữu 6 ống WI-38. Chính phủ sẽ sở hữu 19 ống tế bào mà họ đang giữ. Hayflick cũng được giữ lại số tiền thu được từ việc bán WI-38, mà vào thời điểm đó đã tăng lên khoảng 90.000 USD cả lãi. Ông ta đã chi tiêu toàn bộ, và thậm chí là nhiều hơn nữa, để trả cho các luật sư của ông; ông cho biết đã không bao giờ có lợi về tài chính từ WI-38.

Trong khi đó, các nhà khoa học, tiếp tục được hưởng lợi từ các tế bào WI-38 trong nghiên cứu. Vào giữa những năm 1980, nhờ các phương cách mới mang tính cách mạng trong sinh học phân tử, WI-38 đã giúp họ khám phá mọi thứ từ sự biểu hiện gene trong bệnh ung thư bạch cầu ở người cho đến yếu tố hoại tử khối u (tumour necrosis factor – TNF) nhân bản, một protein điều hòa miễn dịch quan trọng.

Nhưng những tranh chấp xung quanh các tế bào này lại quay trở lại. Tháng 7 năm 1973, Hayflick nhận được một cuộc gọi từ một nhân viên y tế cao cấp của NASA. Skylab 3 đã cất cánh vài giờ trước đó từ Trung tâm Không gian Kennedy ở Florida để lên Trạm Vũ trụ. Bác sĩ của NASA đang gặp rắc rối với những người biểu tình chống việc nạo phá thai nhằm phản đối việc mang tế bào WI-38 để sử dụng phát hiện những ảnh hưởng của tình trạng không trọng lực đối với sự phát triển và cấu trúc của tế bào. Chỉ khi Hayflick giải thích rằng các tế bào lấy từ một bào thai được nạo bỏ một cách hợp pháp ở Thụy Điển, bác sĩ mới có thể giải quyết vụ việc – nhưng mối quan ngại về WI-38 của những người chống nạo phá thai vẫn kéo dài đến tận ngày nay.

Năm 2003, Debi Vinnedge, giám đốc điều hành của Children of God for Life, một nhóm có trụ sở tại Largo, Florida, phản đối việc sử dụng WI-38 trong sản xuất vắc xin. Cô đã viết cho Vatican yêu cầu có một quan điểm chính thức về việc liệu người Công giáo có thể tiếp nhận vắc xin được tạo ra từ các tế bào thai nhi bị hủy bỏ. Khi bức thư của Vantican kết luận rằng nếu không có sự thay thế nào khác thì cha mẹ có thể tiêm phòng vắc-xin sử dụng tế bào WI-38 và MRC-5 một cách “hợp pháp” để tránh những nguy cơ nghiêm trọng đối với con cái họ và toàn thể cộng đồng.

Hayflick lập luận rằng có ít nhất bốn nhóm đối tượng có quyền sở hữu WI-38 hoặc bất kỳ mẫu nuôi cấy tế bào từ người nào: những người hiến mô, các nhà khoa học đưa lại các kết quả giá trị khi sử dụng tế bào, tổ chức nơi các nhà khoa học làm việc và cơ quan tài trợ cho dự án. “Giống như tôi”, ông nói thêm, “hàng trăm nhà khoa học khác đã đạt được các thành công trong sự nghiệp nhờ sử dụng WI-38 và các mẫu nuôi cấy tế bào ở người khác vì vậy tất cả chúng ta đều phải có một món nợ về mặt đạo đức với những người hiến mô.”

Bây giờ 85 tuổi và được coi là một trong những cây đại thụ của ngành nghiên cứu về lão hóa, Hayflick giữ những ống WI-38 trong garage nhà ông ở California trong rất nhiều năm. Nhưng rồi vào năm 2007, ông tặng chúng cho Viện Coriell ở Camden, New Jersey, nơi ông tin tưởng sẽ giữ cho chúng an toàn.  

Cuối cùng, ông nói, cho đi các tế bào cũng không gây “chấn động” lớn nào, chỉ như là việc 5 đứa con đẻ của ông bắt đầu cuộc sống tự lập: “Đã đến lúc những đứa ‘con của tôi’ – bây giờ đã trưởng thành – nên được rời khỏi nhà”.

Hạnh Duyên dịch
Đỗ Tuấn Đạt, Công ty TNHH MTV Vắcxin và Sinh phẩm số 1 VABIOTECH hiệu đính

Nguồn bài và ảnh: https://www.nature.com/news/medical-research-cell-division-1.13273