Chân dung các nhà khoa học được trao giải thưởng Breakthrough hạng mục Khoa học sự sống năm 2026.
Tìm lại ánh sáng cho bệnh nhân mù bẩm sinh
Nên duyên nhờ một lần cùng thực hành giải phẫu bộ não tại Trường Y Harvard, vợ chồng bác sĩ Jean Bennett và bác sĩ nhãn khoa Albert Maguire đã cùng nhau tìm kiếm phương pháp điều trị bệnh mù bẩm sinh Leber (một loại bệnh thoái hóa võng mạc hiếm gặp do di truyền).
Vào những năm 1980, các nhà khoa học đã biết căn bệnh này liên quan đến những lỗi ở gen RPE65, nhưng vẫn chưa có công cụ hiệu quả để can thiệp. Dẫu vậy, bác sĩ Bennett vẫn quyết tâm theo đuổi hướng điều trị bệnh này. "Cái hay của tuổi trẻ là ta đã ngây thơ không hề biết mình đang phải đối mặt với những chướng ngại lớn đến nhường nào", bà nhớ lại.
Dù điều kiện còn thiếu thốn, hai người vẫn bắt đầu hành trình nghiên cứu. Đầu những năm 1990, các nhà khoa học tìm ra một gen liên quan đến một dạng thoái hóa võng mạc, mở ra hướng đi rõ ràng hơn cho họ. Họ thử dùng adenovirus (một loại virus gây cảm lạnh) đã được chỉnh sửa để đưa phiên bản bình thường của gen vào võng mạc chuột. Ban đầu, kết quả khá hứa hẹn vì gen đã tới đúng nơi cần đến. Nhưng hiệu quả không kéo dài, trong khi bệnh võng mạc đòi hỏi một phương pháp có thể tồn tại lâu trong tế bào.
Để khắc phục điểm yếu đó, họ chuyển sang dùng AAV, một loại virus khác đã được chỉnh sửa và có thể tồn tại lâu hơn trong tế bào võng mạc - một thay đổi rất quan trọng. Cùng lúc, họ cũng nhận ra chuột không phải mô hình tốt nhất để đánh giá khả năng phục hồi thị lực. So với chuột, mắt chó gần với mắt người hơn về kích thước và cấu trúc, ngoài ra hành vi của chó khi bị suy giảm thị lực cũng dễ quan sát hơn. Năm 1999, nhóm nghiên cứu chứng minh được rằng AAV có thể được đưa thành công vào võng mạc chó, tạo nền tảng cho những bước tiếp theo.
Bước ngoặt mang tính quyết định đã đến khi giới nghiên cứu xác định được gen RPE65 chính là thủ phạm gây nên một dạng thoái hóa võng mạc bẩm sinh dẫn đến mù lòa ở trẻ nhỏ. Điều đặc biệt là căn bệnh này cũng xuất hiện trên loài chó. May mắn thay, nhóm nghiên cứu đã tìm được ba chú chó con mang đúng đột biến gen tương tự ở người. Với họ, đây chính là mô hình thử nghiệm lý tưởng, bởi biểu hiện bệnh ở chó tương đồng rất giống với triệu chứng lâm sàng ở người.
Jean Bennett và Albert Maguire đã nhận nuôi hai trong số những chú chó mà họ đã chữa trị thành công chứng mù bẩm sinh. Ảnh: Penn Medicine
Sử dụng công nghệ virus AAV tái tổ hợp, nhóm nghiên cứu đã đưa phiên bản gen RPE65 bình thường (không đột biến) vào võng mạc của những chú chó này và đã phục hồi được thị lực cho chúng.
Song từ thành công ở động vật đến điều trị cho người vẫn là một khoảng cách rất lớn. Trong những năm tiếp theo, họ tiếp tục chứng minh rằng cách đưa liệu pháp gen vào võng mạc bằng phẫu thuật là an toàn, không gây hại và có thể cho hiệu quả lâu dài. Kỹ thuật phẫu thuật này do chính bác sĩ Maguire phát triển. Chỉ khi kết quả trên chó đã đủ thuyết phục, nhóm nghiên cứu mới sẵn sàng thử nghiệm trên người.
Dẫu vậy, bác sĩ Maguire vẫn dè dặt. Ông từng chứng kiến nhiều bệnh nhân ôm hy vọng vào các phương pháp mới để rồi cuối cùng lại thất vọng. Vì thế, ông không dễ tin ngay dù những thử nghiệm đầu tiên trên người đã cho thấy tín hiệu tích cực - liệu pháp an toàn và giúp cải thiện thị lực ở một mức nhất định, trong đó trẻ em đáp ứng tốt hơn người lớn. Khoảnh khắc khiến bác sĩ Maguire thực sự tin rằng mình đã làm được, là khi ông dùng ánh sáng để kiểm tra phản xạ đồng tử và nhận thấy chỉ con ngươi của mắt được điều trị co lại. Đó là dấu hiệu cho thấy con mắt ấy thật sự đã lấy lại khả năng cảm nhận ánh sáng.
Một bệnh nhân đã nghẹn ngào mô tả khoảnh khắc lần đầu tiên được nhìn thấy gương mặt con mình, thấy từng đường vân gỗ trên đồ đạc hay những nhành cây khẽ lay động trong gió. Nhiều bệnh nhân khác cũng chia sẻ những cải thiện rõ rệt, làm thay đổi hoàn toàn cuộc đời họ.
"Tôi đã rất đỗi xúc động," bác sĩ Bennett chia sẻ. "Đó là một trong những khoảnh khắc ‘Eureka’ kỳ diệu vượt xa mọi sự tưởng tượng."
Bác sĩ Jean Bennett, bác sĩ Albert Maguire và bác sĩ Katherine High tại lễ trao giải Breakthrough 2026. Ảnh: Children's Hospital of Philadelphia Linkedin
Để biến kết quả nghiên cứu thành một phương pháp điều trị có thể dùng cho bệnh nhân, ông bà đã hợp tác với bác sĩ Katherine High, một chuyên gia về liệu pháp gen, sản xuất thuốc và các thủ tục phê duyệt để tiếp tục thử nghiệm, xin phê duyệt liệu pháp này. Cả ba hiện đều làm việc cho Đại học Pennsylvania.
Kết quả cuối cùng, sau hơn 30 năm nghiên cứu, Luxturna, liệu pháp gen điều trị mù do đột biến RPE65, đã được FDA phê duyệt vào năm 2017. Đây là một cột mốc lớn, không chỉ với bệnh võng mạc di truyền mà còn với cả lĩnh vực y học gen.
"Đến nay, gần như toàn bộ bệnh nhân tại Mỹ mang đột biến RPE65 và đủ điều kiện điều trị đã được tiếp cận liệu pháp này, và ngày càng có thêm người bệnh trên khắp thế giới được hưởng lợi. Nhiều bệnh nhân được chữa từ hơn một thập kỷ trước, nay thị lực vẫn ổn", ban tổ chức giải thưởng Breakthrough viết trong thông cáo trao giải. "Công trình còn chứng minh rằng liệu pháp gen có thể được triển khai an toàn và hiệu quả ngoài thực tế, từ đó mở đường cho cả quy trình phê duyệt lẫn công nghệ sản xuất của nhiều liệu pháp điều trị bệnh di truyền khác".
Liệu pháp gen điều trị bệnh hồng cầu hình liềm và tan máu bẩm sinh
Hơn 30 năm về trước, từ một phòng thí nghiệm ở Đại học Oxford, Swee Lay Thein bắt đầu đi tìm lời giải cho một câu hỏi quan trọng: vì sao những người mắc tan máu bẩm sinh (beta-thalassaemia), căn bệnh gây thiếu máu mạn tính, lại có biểu hiện bệnh nặng nhẹ khác nhau.
TS. Swee Lay Thein và TS. Stuart Orkin tại sự kiện thảo luận bàn tròn do Giải thưởng Shaw tổ chức. Cả hai đã cùng nhận giải thưởng này, hạng mục Khoa học sự sống, vào năm 2024. Ảnh: The Shaw Prize Foundation
Để tìm lời giải, bà lấy mẫu máu các bệnh nhân ở Anh cùng người thân của họ để phân tích. Khi ấy, giới khoa học đã biết rằng những người vẫn còn tạo được hemoglobin bào thai - loại hemoglobin thường chỉ xuất hiện khi còn trong bụng mẹ - thì thường có biểu hiện bệnh nhẹ hơn. Thein tin rằng phía sau sự khác biệt đó phải là dấu vết của di truyền.
Bà quyết định nghiên cứu một đại gia đình có các thành viên sống rải rác từ châu Âu sang châu Phi. TS. Thein đã trực tiếp tới Malawi để gặp họ và thu thập mẫu máu, cuối cùng có trong tay dữ liệu của 270 người. Từ đó, bà xác định được một biến thể gen trên nhiễm sắc thể 6q liên quan đến khả năng duy trì hemoglobin bào thai. Nhưng niềm vui ấy chưa trọn vẹn, bởi không phải ai có mức hemoglobin bào thai cao cũng mang biến thể này. Điều đó cho thấy bức tranh di truyền phía sau căn bệnh phức tạp hơn nhiều so với dự đoán ban đầu.
Những nghiên cứu tiếp theo, trong đó có so sánh giữa các cặp song sinh, càng củng cố niềm tin của TS. Thein rằng di truyền giữ vai trò then chốt trong sự khác biệt ấy. Năm 2000, bà chuyển tới King’s College London, bắt đầu điều trị cho các bệnh nhân hồng cầu hình liềm gây thiếu máu và tắc mạch - một bệnh di truyền khác có nhiều điểm tương đồng với bệnh tan máu bẩm sinh, đặc biệt là vai trò của hemoglobin bào thai. Tận dụng các công cụ phân tích gen hiện đại đang nổi lên khi đó, Thein cuối cùng xác định được BCL11A là một gen quan trọng kiểm soát việc cơ thể có tiếp tục sản sinh hemoglobin bào thai hay không. Phát hiện này về sau được TS. Stuart Orkin và cộng sự tại Trường Y Harvard phát triển sâu hơn, mở đường cho Casgevy - liệu pháp gen đột phá trong điều trị tan máu bẩm sinh và bệnh hồng cầu hình liềm.
Tuy vậy, TS. Thein - hiện làm việc tại Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ (NIH) - vẫn trăn trở với việc liệu pháp gen hiện vẫn còn ngoài tầm với của rất nhiều người đang cần nó nhất. Vì thế, bà đang tập trung phát triển các loại thuốc uống cho bệnh hồng cầu hình liềm, đồng thời tiếp tục tìm hiểu những biến thể gen của căn bệnh này ở các nhóm dân cư khác nhau, bởi sự khác biệt về hemoglobin bào thai không giải thích được toàn bộ mức độ nặng nhẹ của bệnh.
TS. Swee Lay Thein (thứ hai từ trái sang) và các đồng nghiệp tại phòng thí nghiệm của NIH. Ảnh: NIH
Bà kể rằng khi lần đầu nhận được cuộc gọi từ ban tổ chức Giải thưởng Breakthrough, bà đã phớt lờ vì tưởng đó là cuộc gọi lừa đảo. Chỉ đến khi một thành viên của ban tổ chức gửi email đề nghị bà nghe máy, bà mới gọi lại. "Tôi ngỡ ngàng, thậm chí một lúc lâu sau tôi vẫn chưa thể tin nổi," bà kể.
Hành trình này sẽ không dừng lại. "Đây vẫn chưa phải là phép màu có thể xóa sổ hoàn toàn căn bệnh, ít nhất là đối với thế hệ bệnh nhân hiện tại," TS. Orkin chia sẻ cảm xúc. "Trong thâm tâm tôi, thành tựu này mới chỉ là bước chân đầu tiên trên một hành trình dài. Bởi mục tiêu cuối cùng là giảm bớt gánh nặng bệnh tật cho cộng đồng, và để chạm tới đích đến đó, chúng ta cần những liệu pháp tối giản, dễ tiếp cận và tiện lợi hơn với người bệnh."
Giải mã bí ẩn bệnh xơ cứng teo cơ một bên và sa sút trí tuệ trán-thái dương
Giải thưởng Breakthrough thứ ba của hạng mục Khoa học sự sống đã dành cho một phát hiện quan trọng trong lĩnh vực bệnh thoái hóa thần kinh. Suốt nhiều thập kỷ, các bác sĩ thường xem bệnh xơ cứng teo cơ một bên (ALS) và sa sút trí tuệ trán-thái dương (FTD - nguyên nhân đứng thứ hai gây sa sút trí tuệ khởi phát sớm) là hai căn bệnh tách biệt không mấy liên quan đến nhau. Một bệnh làm suy yếu dần khả năng vận động, bệnh kia làm ảnh hưởng đến trí nhớ và hành vi. Dần dà, các bác sĩ đã sớm nhận ra một điều lạ, trong một số gia đình, hai căn bệnh này lại xuất hiện song song, như thể có một sợi dây liên kết vô hình.
Hai nhà khoa học Rosa Rademakers (Đại học Antwerp, Bỉ) và Bryan Traynor (Viện Lão hóa Quốc gia Mỹ) đã độc lập giải mã bí ẩn kéo dài hàng chục năm này, khi phát hiện nguyên nhân di truyền phổ biến nhất của cả ALS và FTD. Trong nhiều năm, họ thu thập dữ liệu từ các gia đình có cả hai bệnh cùng xuất hiện, rồi dần lần ra manh mối di truyền chung. Năm 2011, hai nhóm nghiên cứu của họ gần như đồng thời xác định được một đột biến ở gen C9orf72 - dạng đột biến lặp lại, trong đó cùng một chuỗi ADN sáu ký tự bị lặp lại hàng trăm đến hàng nghìn lần ở người bệnh.
TS. Rosa Rademakers (trái) và TS. Bryan Traynor đã độc lập tiến hành các nghiên cứu và gần như đồng thời xác định được một đột biến ở gen C9orf72. Ảnh: UAntwerpen và NIH
Phát hiện này được xem là một bước ngoặt lớn, giải thích được khoảng một phần ba các trường hợp bệnh có tính di truyền trong các gia đình ở châu Âu, và hơn 5% các ca xuất hiện đơn lẻ, không có người thân mắc bệnh. Quan trọng hơn, nó giúp làm sáng tỏ cơ chế bệnh sinh, cho thấy vai trò của các phân tử RNA và protein độc hại trong tế bào thần kinh. Đồng thời, phát hiện này cũng đặt ALS và FTD - vốn từng được xem là hai bệnh riêng biệt - lên cùng một phổ bệnh, với những yếu tố nguy cơ và cơ chế phân tử chung.
Từ đó, việc xét nghiệm di truyền cho các gia đình có nguy cơ trở nên khả thi, đồng thời mở ra những hướng đi mới để phát triển phương pháp điều trị. Dù hiện vẫn chưa có cách chữa khỏi bệnh ALS và FTD, song việc xác định được vai trò của C9orf72 đã biến chúng từ những căn bệnh bí ẩn thành những tình trạng có cơ sở sinh học rõ ràng - và quan trọng hơn, có những mục tiêu điều trị đầy hứa hẹn, với ít nhất hai liệu pháp đang được thử nghiệm lâm sàng.
Được ví như "Oscar của ngành khoa học", Giải thưởng Breakthrough tôn vinh những thành tựu đột phá trong ba lĩnh vực - khoa học sự sống, vật lý cơ bản và toán học. Đây là một trong những giải thưởng có giá trị cao nhất trong khoa học, khoảng 3 triệu USD mỗi giải, hơn cả giải Nobel.
Năm nay, ở hạng mục Toán học, Giải thưởng Breakthrough vinh danh công trình về phương trình tiến hóa phi tuyến - công cụ giúp mô tả cách những hệ thống phức tạp thay đổi theo thời gian.
Giải thưởng ở hạng mục Vật lý được trao cho các nghiên cứu về lực tương tác gắn kết các hạt nhân nguyên tử, cùng những nỗ lực kéo dài nhiều thập kỷ nhằm đo lường chính xác hạt muon - "người họ hàng" nặng hơn của electron.
Anh Thư tổng hợp
---
Nguồn:
Breakthrough Prize Announces 2026 Laureates, Breakthrough Prize.
https://breakthroughprize.org/News/98
Penn Medicine, Children’s Hospital of Philadelphia team awarded Breakthrough Prize for developing gene therapy for inherited blindness, Penn Medicine.
https://www.pennmedicine.org/news/penn-chop-team-awarded-breakthrough-prize-for-blindness-gene-therapy
Gene Therapy Pioneers Win 2026 Breakthrough Prize, The Scientist.
https://www.the-scientist.com/gene-therapy-pioneers-win-2026-breakthrough-prize-74376
‘Oscar of science’ awarded to team behind gene therapy that restores lost vision, The Guardian.
https://www.theguardian.com/science/2026/apr/19/the-oscar-of-science-awarded-to-scientists-behind-genetic-treatment-that-restores-lost-vision-win