Nobel Hóa học cho khám phá cơ chế sửa chữa DNA của tế bào
Mỗi người trong số ba nhà khoa học được vinh danh tại giải Nobel Hóa học năm nay đã khám phá được một cơ chế sửa chữa các tổn thương của DNA, qua đó đặt nền tảng cho các nghiên cứu trong lĩnh vực sửa chữa DNA của các tế bào, một trong những vấn đề căn bản nhất của khoa học sự sống.
Ngày 7/10, Ủy ban Nobel đã công bố quyết định trao giải Nobel Hóa học 2015 cho ba nhà khoa học Tomas Lindahl, Paul Modrich và Aziz Sancar với các nghiên cứu của họ về cơ chế sửa chữa DNA trong tế bào. Giải thưởng trị giá 960.000 USD sẽ chia đều cho ba ông.
Tại lễ công bố giải thưởng nói trên, Thư ký thường trực Viện Khoa học Hoàng gia Thụy Điển nói: “Công trình của họ đã cung cấp những kiến thức căn bản về cách thức hoạt động của tế bào sống, và có thể được sử dụng để phát triển các phương pháp chữa trị ung thư mới.”
Thông cáo báo chí của Ủy ban Nobel Hóa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển cũng nêu rõ:
“Mỗi ngày, bộ gene di truyền của chúng ta lại bị hư hại vì tia cực tím, các gốc tự do và những tác nhân khác. Nhưng ngay cả khi không chịu sự tác động từ bên ngoài như thế, một phân tử DNA đã rất không ổn định”… “Hoạt động phân chia tế bào diễn ra mỗi ngày có thể gây ra các khiếm khuyết và tạo nên thay đổi trong bộ gene của một tế bào”. “Lý do để vật chất di truyền của chúng ta không biến thành một đống hỗn độn là bởi sự tồn tại của nhiều hệ thống cấp phân tử, thường xuyên giám sát và sửa chữa gene di truyền.”
Việc đi sâu nghiên cứu các tổn thương của DNA và cơ chế tự sửa chữa của nó có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với việc tìm hiểu nguồn gốc của bệnh tật, hạ thấp tỷ lệ phát bệnh của một số bệnh di truyền, giảm mức độ tổn thương và đột biến của DNA. Thậm chí trong tương lai, chúng ta có thể sẽ tiến hành điều trị gene định hướng cho bệnh nhân mắc bệnh di truyền. Cơ chế sửa chữa DNA có thể giúp cho việc kiểm tra gene và giải quyết các khó khăn trong chẩn đoán sớm và ngăn ngừa ung thư.
Giới khoa học cho rằng việc nghiên cứu cơ chế sửa DNA của tế bào có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với sự sống và lẽ ra các nghiên cứu của Tomas Lindahl, Paul Modrich và Aziz Sancar đã phải được trao giải Nobel từ lâu. Sự muộn màng đó được giải thích là do có quá nhiều người cùng nghiên cứu đề tài này.
Tiến sĩ Tomas Lindahl sinh năm 1938 tại Thụy Điển, hiện đang làm việc tại Viện Francis Crick và Phòng Thí nghiệm Clare Hall (Anh Quốc). Sau khi James Watson và Francis Crick khám phá ra cấu trúc xoắn kép của DNA, tức Deoxyribo Nucleic Acid, vào năm 1953, giới khoa học đều cho rằng DNA là một kết cấu cố định không đổi. Mãi đến đầu thập niên 1970, Lindahl đã phát hiện ra thực tế không phải như vậy, DNA có thể bị tổn thương khi chịu tác động của tia cực tím, gốc tự do và các tác động bên ngoài khác. Lindahl là người đầu tiên khám phá ra hiện tượng DNA bị tổn thương và chứng minh rằng sự suy thoái, tan rã của DNA với một tốc độ nào đó sẽ khiến cho sự sống trên Trái đất không thể phát triển được. Quan điểm ấy đã dẫn ông tới khám phá cơ chế tu sửa cắt bỏ gốc kiềm (base excision repair mechanism) của tế bào. DNA là phân tử duy nhất trong tế bào có thể tự chữa lành sau khi bị tổn thương. Chính vì thế mà các vật chất di truyền trong cơ thể chúng ta mới tránh khỏi bị tan rã và duy trì được trạng thái ổn định của sự sống. Các nghiên cứu tiếp sau cho thấy sự già hóa cơ thể, bệnh ung thư và nhiều bệnh quan trọng khác đều có liên quan với sự mất ổn định của bộ gene.
Tiến sĩ Paul Modrich sinh năm 1946 tại Mỹ, là giáo sư sinh hóa Trường Y khoa thuộc ĐH Duke, hiện nghiên cứu ở Viện Y học Howard Hughes, Mỹ. Ông được trao giải nhờ đã khám phá cơ chế sửa sai gốc kiềm (base mispairing repair mechanism). Cơ chế này có thể giảm tần số lỗi tới 1.000 lần khi DNA tự sao chép trong quá trình phân bào. Nếu cơ chế quan trọng này trục trặc thì sẽ dẫn đến sự xuất hiện các u bướu – cơ chế phát bệnh thường thấy nhất của bệnh ung thư trực tràng có tính di truyền (HNPCC).
Tiến sĩ y khoa Aziz Sancar sinh năm 1946 ở Thổ Nhĩ Kỳ, có hai quốc tịch Mỹ và Thổ, hiện làm việc tại ĐH North Carolina (UNC, Mỹ). Sancar đã lập bản đồ cơ chế cắt sửa nucleotide (nucleotide excision repair mechanism) mà các tế bào dùng để chữa lành các tổn thương do tia cực tím gây ra với DNA. Những người có khuyết tật bẩm sinh trong cơ chế sửa chữa này khi phơi nắng sẽ có thể bị ung thư da. Tế bào cũng dùng cơ chế đó để chữa lành tổn thương gây ra bởi hóa chất. Các nghiên cứu của ông từng nhận nhiều giải thưởng quan trọng như NIH MERIT Award 1995, NSF Presidential Young Investigator Award 1984.
Sancar nói: nghiên cứu cơ chế tu sửa DNA rất quan trọng đối với việc phòng ngừa và điều trị các bệnh ung thư và ngay từ đầu ông đã hy vọng nghiên cứu của mình sẽ được ứng dụng trong y học. Nhóm nghiên cứu của ông hiện vẫn tiếp tục đi theo hướng này. Mới đây, họ đã phát triển một công nghệ có thể nâng cao trình độ nghiên cứu lên tới bộ gene của toàn nhân loại. Sancar dự kiến phải sau 5-10 năm nữa các kết quả nghiên cứu hiện nay mới có thể áp dụng vào lĩnh vực y dược. Lâu nay ông vẫn tin rằng nếu nghiên cứu của mình được tặng giải Nobel thì đó sẽ là Nobel Y học, bởi thế sau khi biết tin Nobel Y học 2015 đã được trao cho bà Đồ U U, ông nghĩ rằng thế là mình đã hết hy vọng. Sancar nói, hóa học là nền tảng của các nghiên cứu sinh hóa, có lẽ vì các nghiên cứu của ông bao quát cả hai lĩnh vực hóa học và y dược sinh học nên Ủy ban Nobel đã quyết định tặng ông giải Nobel Hóa học.
Sancar nghiên cứu sinh hóa đã 35 năm nay và theo ông, các thí nghiệm sinh hóa có tỷ lệ thất bại rất cao, thường là 80-90%. Từ năm 1982, ông bắt đầu nghiên cứu cơ chế tu sửa DNA tại UNC. Phòng Thí nghiệm của ông có 12 người, trong đó có bốn người châu Á. Sancar cho biết ông sẽ trao số tiền thưởng của giải Nobel này cho quỹ từ thiện của ông, một quỹ chuyên giúp các học sinh Thổ Nhĩ Kỳ sang Mỹ học tập và nghiên cứu.
Tại lễ công bố giải thưởng nói trên, Thư ký thường trực Viện Khoa học Hoàng gia Thụy Điển nói: “Công trình của họ đã cung cấp những kiến thức căn bản về cách thức hoạt động của tế bào sống, và có thể được sử dụng để phát triển các phương pháp chữa trị ung thư mới.”
Thông cáo báo chí của Ủy ban Nobel Hóa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển cũng nêu rõ:
“Mỗi ngày, bộ gene di truyền của chúng ta lại bị hư hại vì tia cực tím, các gốc tự do và những tác nhân khác. Nhưng ngay cả khi không chịu sự tác động từ bên ngoài như thế, một phân tử DNA đã rất không ổn định”… “Hoạt động phân chia tế bào diễn ra mỗi ngày có thể gây ra các khiếm khuyết và tạo nên thay đổi trong bộ gene của một tế bào”. “Lý do để vật chất di truyền của chúng ta không biến thành một đống hỗn độn là bởi sự tồn tại của nhiều hệ thống cấp phân tử, thường xuyên giám sát và sửa chữa gene di truyền.”
Việc đi sâu nghiên cứu các tổn thương của DNA và cơ chế tự sửa chữa của nó có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với việc tìm hiểu nguồn gốc của bệnh tật, hạ thấp tỷ lệ phát bệnh của một số bệnh di truyền, giảm mức độ tổn thương và đột biến của DNA. Thậm chí trong tương lai, chúng ta có thể sẽ tiến hành điều trị gene định hướng cho bệnh nhân mắc bệnh di truyền. Cơ chế sửa chữa DNA có thể giúp cho việc kiểm tra gene và giải quyết các khó khăn trong chẩn đoán sớm và ngăn ngừa ung thư.
Giới khoa học cho rằng việc nghiên cứu cơ chế sửa DNA của tế bào có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với sự sống và lẽ ra các nghiên cứu của Tomas Lindahl, Paul Modrich và Aziz Sancar đã phải được trao giải Nobel từ lâu. Sự muộn màng đó được giải thích là do có quá nhiều người cùng nghiên cứu đề tài này.
Tiến sĩ Tomas Lindahl sinh năm 1938 tại Thụy Điển, hiện đang làm việc tại Viện Francis Crick và Phòng Thí nghiệm Clare Hall (Anh Quốc). Sau khi James Watson và Francis Crick khám phá ra cấu trúc xoắn kép của DNA, tức Deoxyribo Nucleic Acid, vào năm 1953, giới khoa học đều cho rằng DNA là một kết cấu cố định không đổi. Mãi đến đầu thập niên 1970, Lindahl đã phát hiện ra thực tế không phải như vậy, DNA có thể bị tổn thương khi chịu tác động của tia cực tím, gốc tự do và các tác động bên ngoài khác. Lindahl là người đầu tiên khám phá ra hiện tượng DNA bị tổn thương và chứng minh rằng sự suy thoái, tan rã của DNA với một tốc độ nào đó sẽ khiến cho sự sống trên Trái đất không thể phát triển được. Quan điểm ấy đã dẫn ông tới khám phá cơ chế tu sửa cắt bỏ gốc kiềm (base excision repair mechanism) của tế bào. DNA là phân tử duy nhất trong tế bào có thể tự chữa lành sau khi bị tổn thương. Chính vì thế mà các vật chất di truyền trong cơ thể chúng ta mới tránh khỏi bị tan rã và duy trì được trạng thái ổn định của sự sống. Các nghiên cứu tiếp sau cho thấy sự già hóa cơ thể, bệnh ung thư và nhiều bệnh quan trọng khác đều có liên quan với sự mất ổn định của bộ gene.
Tiến sĩ Paul Modrich sinh năm 1946 tại Mỹ, là giáo sư sinh hóa Trường Y khoa thuộc ĐH Duke, hiện nghiên cứu ở Viện Y học Howard Hughes, Mỹ. Ông được trao giải nhờ đã khám phá cơ chế sửa sai gốc kiềm (base mispairing repair mechanism). Cơ chế này có thể giảm tần số lỗi tới 1.000 lần khi DNA tự sao chép trong quá trình phân bào. Nếu cơ chế quan trọng này trục trặc thì sẽ dẫn đến sự xuất hiện các u bướu – cơ chế phát bệnh thường thấy nhất của bệnh ung thư trực tràng có tính di truyền (HNPCC).
Tiến sĩ y khoa Aziz Sancar sinh năm 1946 ở Thổ Nhĩ Kỳ, có hai quốc tịch Mỹ và Thổ, hiện làm việc tại ĐH North Carolina (UNC, Mỹ). Sancar đã lập bản đồ cơ chế cắt sửa nucleotide (nucleotide excision repair mechanism) mà các tế bào dùng để chữa lành các tổn thương do tia cực tím gây ra với DNA. Những người có khuyết tật bẩm sinh trong cơ chế sửa chữa này khi phơi nắng sẽ có thể bị ung thư da. Tế bào cũng dùng cơ chế đó để chữa lành tổn thương gây ra bởi hóa chất. Các nghiên cứu của ông từng nhận nhiều giải thưởng quan trọng như NIH MERIT Award 1995, NSF Presidential Young Investigator Award 1984.
Sancar nói: nghiên cứu cơ chế tu sửa DNA rất quan trọng đối với việc phòng ngừa và điều trị các bệnh ung thư và ngay từ đầu ông đã hy vọng nghiên cứu của mình sẽ được ứng dụng trong y học. Nhóm nghiên cứu của ông hiện vẫn tiếp tục đi theo hướng này. Mới đây, họ đã phát triển một công nghệ có thể nâng cao trình độ nghiên cứu lên tới bộ gene của toàn nhân loại. Sancar dự kiến phải sau 5-10 năm nữa các kết quả nghiên cứu hiện nay mới có thể áp dụng vào lĩnh vực y dược. Lâu nay ông vẫn tin rằng nếu nghiên cứu của mình được tặng giải Nobel thì đó sẽ là Nobel Y học, bởi thế sau khi biết tin Nobel Y học 2015 đã được trao cho bà Đồ U U, ông nghĩ rằng thế là mình đã hết hy vọng. Sancar nói, hóa học là nền tảng của các nghiên cứu sinh hóa, có lẽ vì các nghiên cứu của ông bao quát cả hai lĩnh vực hóa học và y dược sinh học nên Ủy ban Nobel đã quyết định tặng ông giải Nobel Hóa học.
Sancar nghiên cứu sinh hóa đã 35 năm nay và theo ông, các thí nghiệm sinh hóa có tỷ lệ thất bại rất cao, thường là 80-90%. Từ năm 1982, ông bắt đầu nghiên cứu cơ chế tu sửa DNA tại UNC. Phòng Thí nghiệm của ông có 12 người, trong đó có bốn người châu Á. Sancar cho biết ông sẽ trao số tiền thưởng của giải Nobel này cho quỹ từ thiện của ông, một quỹ chuyên giúp các học sinh Thổ Nhĩ Kỳ sang Mỹ học tập và nghiên cứu.
Nguồn:
– http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2015/ The Nobel Prize in Chemistry 2015
– http://www.biodiscover.com/news/politics/122333.html#jtss-tsina
诺贝尔化学奖花落DNA修复，三名科学奖荣获殊荣
– http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2015/10/328257.shtm
诺贝尔化学奖得主桑卡：我以为自己会得医学奖
Tác giả
(Visited 11 times, 1 visits today)