Trung tâm JOHN INNES: Khám phá sự đa dạng của tự nhiên

Trung tâm John Innes nằm trong tổng thể Công viên nghiên cứu Norwich (Norwich Research Park), liên kết chặt chẽ với các viện, trường đại học, và công ty công nghệ sinh học. (ảnh: HexCam)

Từ cây trồng đến khoa học thực vật và vi sinh vật

Trung tâm được thành lập năm 1910 ở ngoại ô London với tên gọi ban đầu là Viện cây trồng John Innes (John Innes Horticultural Institute) theo tên của vị thương gia đã để lại vùng đất làm trụ sở Viện. Ngay từ khi ra đời, Viện đã tập hợp được những người giỏi dưới sự dẫn dắt của William Bateson – viện trưởng đầu tiên và là người đặt ra thuật ngữ “genetics” trong tiếng Anh để chỉ ngành di truyền học từ những năm 1905–1906, trước cả lúc thuật ngữ “gene” được dùng để gọi đơn vị di truyền.

Di truyền học sơ khai được thực hiện chủ yếu trên thực vật. Do đó Viện là nơi lý tưởng để nghiên cứu di truyền kết hợp với phát triển cây trồng. Trong thập niên 1930, nơi đây đã tối ưu hoá các công thức “phân hữu cơ John Innes” (“John Innes compost”) áp dụng rất thành công trong trồng trọt, công bố rộng rãi (không đăng ký bản quyền) và được công chúng Anh sử dụng cho đến ngày nay.

Sau Thế chiến II, Viện dời trụ sở đến Bayfordbury, đổi tên thành Viện John Innes (John Innes Institute), tập trung nghiên cứu di truyền học theo những cách thức mới như sinh hóa, sinh học tế bào chứ không chỉ bằng thực vật học cổ điển. Tên tuổi nổi bật của Viện thời kỳ này là John B.S. Haldane, người đóng góp đáng kể vào Thuyết tính toán động học enzyme, và Thuyết tiến hóa định lượng bằng khái niệm tần số gene thay đổi – có thể xem là nỗ lực đáng kể thống nhất thuyết tiến hóa bằng chọn lọc tự nhiên của Darwin với di truyền học Mendel. Viện cũng được coi là một trong những nơi khai sinh ngành di truyền học sinh hóa với loạt công trình xác định con đường sinh tổng hợp sắc tố hoa của Rose Scott-Moncrieff, được George Beadle và Edward Tatum coi là một trong những tiền đề cho lý thuyết “một gene – một enzyme” được giải Nobel Sinh y 1958 của họ.

Năm 1967, Viện dời về thành phố Norwich, cách London 150 km về hướng đông bắc để liên kết với Đại học Đông Anglia (University of East Anglia) theo xu hướng kết nối viện nghiên cứu với trường đại học ở Anh lúc đó. Cuộc chuyển dời này làm thay đổi gần như hoàn toàn phạm vi nghiên cứu cũng như cách thức hoạt động vì chỉ có một ít nhân viên từ địa điểm cũ theo đến Norwich. Sinh học phân tử được tăng cường khi viện trưởng mới lúc đó là Roy Markham mang theo phòng thí nghiệm virus của mình từ Cambridge. Markham còn đem đến viễn cảnh về một cơ quan khoa học không chỉ nghiên cứu mà còn mạnh về trao đổi học thuật với một không gian làm việc thoải mái. Ngoài phòng thí nghiệm, ông cho xây dựng một giảng đường lớn, cùng một khu vực giải trí có quán bar và hồ bơi cho nhân viên.

Công tác nghiên cứu thực vật và vi sinh vật tại Viện tiếp tục được phát triển mạnh mẽ với nhiều thành tựu lớn. Đáng kể là nghiên cứu của David Hopwood – người mở ra lĩnh vực nghiên cứu di truyền học vi khuẩn Streptomyces, và Michael Bevan – một trong những người tiên phong dùng vi khuẩn cộng sinh Agrobacterium để chuyển gene vào thực vật. Đây cũng là những nhà nghiên cứu đóng vai trò quan trọng trong các dự án giải trình tự bộ gene của Streptomyces và cây mô hình Arabidopsis thaliana.

GS Sir David Hopwood, được coi là cây đại thụ trong giới nghiên cứu Streptomyces trên thế giới. Ông hay nói đùa là “Tôi vẫn chưa chết đâu” vì nhiều người nghĩ rằng tên tuổi tiên phong như thế chắc đã qua đời tuy trên thực tế ông vẫn làm việc tại Trung tâm John Innes. (chân dung do họa sĩ Malca Schotten vẽ).

Năm 1994, Viện được đổi tên thành Trung tâm John Innes sau khi sáp nhập thêm một phần của Viện lai tạo thực vật Cambridge và Trạm nghiên cứu cố định nitrogen của Hội đồng nghiên cứu nông nghiệp và thực phẩm Anh (AFRC). Với sự mở rộng lĩnh vực nghiên cứu đáng kể này, Trung tâm John Innes tiếp tục giữ vai trò nghiên cứu và đào tạo hàng đầu ở Anh và thế giới.

Mô hình tổ chức hoạt động đáng tham khảo

Thành tựu khoa học của Trung tâm John Innes xuất phát từ năng lực của các cá nhân làm việc ở đây cũng như ngân sách nghiên cứu khá dồi dào của Anh. Song cách thức tổ chức thực hiện nghiên cứu, đào tạo, kết nối cộng đồng, và thương mại hóa sản phẩm cũng đóng góp quyết định vào sự phát triển này.

Trung tâm chịu sự giám sát độc lập và đánh giá tác động bài bản. Hội đồng công nghệ sinh học & khoa học sinh học Anh quốc (BBSRC) và Quỹ John Innes (JIF) là cơ quan cung cấp kinh phí nghiên cứu chính, đồng thời chịu trách nhiệm bổ nhiệm những người có kinh nghiệm và uy tín trong quản lý, nghiên cứu khoa học, và kinh doanh vào Hội đồng quản trị Trung tâm John Innes.

Cùng với BBSRC và JIF, Hội đồng quản trị bổ nhiệm giám đốc và Ban tư vấn khoa học và tầm ảnh hưởng có nhiệm vụ đánh giá các chương trình khoa học, tìm kiếm những cơ hội và định hướng phát triển khoa học mới cho Trung tâm. Điều đáng lưu ý là tất cả các thành viên của hội đồng quản trị lẫn ban tư vấn này đều không phải là người từ Trung tâm John Innes.

Một số nghiên cứu gần đây tại Trung tâm John Innes đã được giới thiệu trên tạp chí Tia Sáng: (1) nghiên cứu sinh học phát triển thực vật bằng kỹ thuật chụp cắt lớp hình chiếu quang học (doi: 10.1038/d41586-018-01075-5); (2) sản xuất vaccine bại liệt bằng thực vật (doi: 10.1038/s41467-017-00090-w); (3) chứng minh những bước cuối cùng trong sinh tổng hợp hợp chất vinblastine chống ung thư ở cây dừa cạn (doi: 10.1126/science.aat4100); và (4) cùng với Viện Earlham (tên cũ là “Trung tâm phân tích bộ gene” – TGAC) hợp tác với Viện Di truyền nông nghiệp (Viện KH nông nghiệp Việt Nam) giải trình tự một số giống lúa ở Việt Nam (http://www.riceagi.org.vn/phenotype/home/index.php#).

Tác động của nghiên cứu từ Trung tâm cũng được đánh giá bằng đơn vị tư vấn bên ngoài. Báo cáo độc lập của công ty tư vấn nghiên cứu và chiến lược Brookdale Consulting năm 2013 cho thấy giá trị do Trung tâm tạo ra cho nước Anh trong 10 năm là 12 bảng từ 1 bảng được đầu tư. Ví dụ đơn cử là nghiên cứu lúa mì từ Trung tâm đóng góp cho nước Anh là 400 triệu bảng/năm. Ngoài việc có công bố khoa học trên các tạp chí uy tín với cơ chế bình duyệt – phản biện độc lập, đánh giá tác động đến kinh tế – xã hội như trên giúp lãnh đạo Trung tâm điều chỉnh chiến lược phát triển của mình.

Định hướng nghiên cứu bám theo chiến lược nghiên cứu chung của nước Anh. Với tư cách cơ quan cấp kinh phí nghiên cứu cấp quốc gia, BBSRC không chỉ tài trợ cho Trung tâm John Innes mà còn nhiều viện nghiên cứu chiến lược khác trên khắp nước Anh nhằm phục vụ các mục tiêu lớn là an ninh lương thực, chăm sóc sức khỏe cho con người, và ứng dụng công nghệ sinh học công nghiệp. Từ đó, hoạt động nghiên cứu cốt lõi tại Trung tâm John Innes được tổ chức thành bốn chương trình chiến lược là (1) tạo lúa mì cho tương lai, (2) gene trong môi trường, (3) phân tử từ tự nhiên, và (4) bảo vệ thực vật. Ngoài bốn chương trình nghiên cứu chiến lược trên, Trung tâm John Innes còn một đơn vị lưu trữ dài hạn hạt giống các loại cây trồng.

Các nhóm nghiên cứu độc lập do các trưởng dự án (project leader) đứng đầu là đơn vị tổ chức khoa học cơ bản giống như ở một trường đại học nghiên cứu. Cũng như các giáo sư ở trường đại học, những trưởng dự án này lãnh đạo công việc của nhóm với quyền tự do học thuật rất cao tuy vẫn nằm trong tổng thể các chiến lược nghiên cứu kể trên. Hoạt động của các nhóm nghiên cứu được cung cấp một phần kinh phí (nhất là giai đoạn ban đầu) từ Trung tâm, nhưng phần lớn là nhờ khả năng của các trưởng dự án xin tài trợ nghiên cứu trực tiếp từ BBSRC (khoảng 50%), Hội đồng nghiên cứu Châu Âu (ERC), và nhiều nguồn khác.

Không chỉ nghiên cứu, Trung tâm John Innes còn huấn luyện thế hệ các nhà nghiên cứu độc lập kế tiếp, đào tạo sinh viên bậc tiến sĩ thông qua liên kết với Đại học Đông Anglia, và làm địa điểm đón nhận người đến thực tập hay trao đổi học thuật (từ học sinh trung học đến giáo sư). Rất nhiều sinh viên và nghiên cứu sinh sau tiến sĩ do Trung tâm đào tạo tiếp tục con đường nghiên cứu ở các viện, trường khắp thế giới. Đơn cử như nhóm nghiên cứu sinh hóa các hợp chất tự nhiên từ thực vật của GS Sarah O’Connor trong 5 năm qua đã có 6 nghiên cứu sinh sau tiến sĩ được bổ nhiệm làm trưởng nhóm nghiên cứu độc lập tại các viện nghiên cứu và trường đại học ở Đan Mạch, Đức, Trung Quốc, Canada, và Anh.

Trung tâm tọa lạc ở địa điểm thuận lợi cho kết nối khoa học và thương mại hóa sản phẩm. Trong tổng thể Công viên nghiên cứu Norwich (NRP), ngoài Đại học Đông Anglia, Trung tâm John Innes còn liên kết nghiên cứu với ba cơ sở nghiên cứu xung quanh là Viện Earlham (chuyên về sinh tin học và sinh học tổng hợp), Phòng thí nghiệm Sainsbury (chuyên về sinh học cây trồng và sinh học tổng hợp), và Viện Quadram (chuyên về thực phẩm và sinh học đường ruột ở người). Cách bố trí này không chỉ tạo thuận lợi trong liên kết nghiên cứu cơ bản mà còn thúc đẩy ứng dụng vào thực tiễn và thương mại hóa sản phẩm nghiên cứu.

Nhiều kết quả nghiên cứu từ phòng thí nghiệm có khả năng ứng dụng tốt được tiếp tục phát triển thành thương phẩm và dùng để thu hút đầu tư vào nghiên cứu thông qua các công ty công nghệ sinh học. Nghiên cứu của Trung tâm đã cho ra đời Ispiralis – công ty chuyên cung cấp enzyme có hoạt tính trên DNA, Novacta Biosystems và Procarta Biosystems – chuyên về kháng sinh bằng DNA, Norfolk Plant Sciences (chung với Phòng thí nghiệm Sainsbury) – thương mại hóa sản phẩm cây trồng giàu dinh dưỡng và các chất có hoạt tính sinh học, Leaf Expression Systems – dùng thực vật để sản xuất sinh phẩm, và Iceni Diagnostics (chung với Đại học Đông Anglia) – chuyên về phân tích hóa học các hợp chất carbohydrate. Tất cả đều được bố trí trong NRP.

Liên kết với cộng đồng là công việc thường xuyên. Những sự kiện giao lưu khoa học với công chúng như Lễ hội khoa học Norwich (Norwich Science Festival), Ngày hội vui cùng thực vật (Fascination of Plants Day), các buổi giao lưu tại các trường phổ thông, v.v… đều được Trung tâm tham gia tích cực. Hàng năm, Trung tâm đều có chương trình cho học sinh phổ thông đến thực hiện đề tài khoa học. Không dừng lại ở đó, từ năm 2005, Trung tâm đã hỗ trợ thành lập Quỹ khoa học, nghệ thuật, sáng tác (SAW Trust) do GS Anne Osbourn đứng đầu. Tổ chức này điều phối các hoạt động kết hợp văn thơ, hội họa với khoa học để khuyến khích sự sáng tạo của trẻ em cũng như sự quan tâm của công chúng đối với khoa học. Những hoạt động này giúp Trung tâm gắn kết hơn với cộng đồng dân cư địa phương, và truyền tải tốt hơn thông tin khoa học đến với người ngoài chuyên môn.

Một số người Việt đang làm việc tại Trung tâm John Innes. Trái: TS Lê Bá Khánh Tùng dẫn đầu nhóm nghiên cứu độc lập về cấu trúc nhiễm sắc thể và điều hòa di truyền biểu sinh ở vi khuẩn Streptomyces và Caulobacter. Nghiên cứu của TS Tùng, TS Trần Thị Ngát và cộng sự kể từ lúc nghiên cứu hậu tiến sĩ tại Học viện công nghệ Massachusetts (Mỹ) đến nay đã được đăng trên nhiều tạp chí hàng đầu như Science (doi: 10.1126/science.1242059), Nucleic Acid Research (doi: 10.1093/nar/gkx/1192), và Cell Reports (doi: 10.1016/j.celrep.2017.08.026). Phải: TS. Đặng Thị Thu Thủy, nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ thuộc nhóm nghiên cứu các hợp chất tự nhiên thực vật của GS Sarah O’Connor. Công bố mới nhất về sinh vật tổng hợp alkaloid cây ba gạc hoa đỏ (Rauwolfia serpentina) của TS Thủy được chọn đăng trên bìa số 8, tập 14 của tạp chí Nature Chemical Biology (doi: 10.1038/s41589-018-0078-4).

Trung tâm John Innes luôn tạo bầu không khí làm việc cởi mở, bình đẳng và hỗ trợ đến mức tối đa những công việc ngoài chuyên môn. Trung tâm đề cao sự đa dạng của lực lượng lao động. Trong số khoảng 400 người đang làm việc tại đây, người Anh chiếm chưa đến 40%, còn lại đến từ 33 quốc gia khác, trong đó có Việt Nam. Không chỉ về quốc tịch, Trung tâm John Innes là đơn vị đầu tiên ở Anh được giải vàng Athena SWAN của tổ chức Đơn vị thử thách bình đẳng (ECU) vì đạt được những tiêu chuẩn cao nhất về bình đẳng giới. Khi những rào cản phi chuyên môn do bất bình đẳng được giảm đi thì khả năng đóng góp của tất cả mọi người đều tăng lên.

Trung tâm còn có một đội ngũ các kỹ thuật viên hỗ trợ việc chuẩn bị đồ dùng thí nghiệm, hóa chất thiết bị cơ bản cho tất cả các nhóm nghiên cứu. Thủ tục hành chính hầu hết được chuẩn hóa và hỗ trợ từng bước. Một ví dụ điển hình là bộ phận tài chính quản trị của Trung tâm tư vấn cho các giáo sư kinh nghiệm lâu năm đến những người mới trong giai đoạn đầu của sự nghiệp nghiên cứu cách đề xuất kinh phí một cách chi tiết, sát thực tế đến mức tối đa trong hồ sơ đề tài khoa học các cấp. Tất cả vì mục tiêu giúp người làm nghiên cứu dành gần như toàn bộ thời gian cho công việc chuyên môn sâu.

Mở rộng tầm ảnh hưởng toàn cầu

Không chỉ thu hút người bên ngoài và tiến hành những hoạt động hợp tác thông thường, Trung tâm John Innes còn phát triển những đơn vị hợp tác nghiên cứu thường trực, tận dụng được lợi thế của cả khoa học Anh lẫn nước đối tác.

Trung Quốc là nước nhanh chóng kết nối khoa học với Trung tâm John Innes, một phần nhờ vào đội ngũ hàng trăm người đã và đang làm nghiên cứu từ nước này tại đây. Những liên kết mới vừa đóng góp quan trọng, vừa tận dụng được vị thế đang lên của khoa học Trung Quốc. Năm 2014, Trung tâm John Innes và Viện khoa học Trung Quốc đã phối hợp thành lập Trung tâm khoa học thực vật và vi sinh vật (CEPAMS). Với cơ sở ở Bắc Kinh và Thượng Hải, CEPAMS hoạt động vì mục tiêu nâng cao chất lượng cây trồng và sản xuất các hợp chất có giá trị cao từ thực vật và vi sinh vật. Một năm sau đó, Trung tâm John Innes cũng thành lập một liên minh nghiên cứu vì an ninh lương thực toàn cầu với Viện Khoa học nông nghiệp Trung Quốc. Các chương trình liên kết này do BBSRC, Quỹ Nghiên cứu thách thức toàn cầu (GCRF) của Anh và đối tác Trung Quốc đồng tài trợ.

Từ kinh nghiệm trong nghiên cứu cố định đạm của mình, Trung tâm John Innes đã tham gia thiết lập những cơ sở tập trung vào lĩnh vực này ở Ấn Độ và Brazil. Năm 2016, Trung tâm cố định nitrogen Ấn–Anh (IUNFC) và Trung tâm nâng cao hiệu quả sử dụng nitrogen ở lúa mì Ấn–Anh (INEW) do 5 cơ quan nghiên cứu ở Anh trong đó có Trung tâm John Innes cùng nhiều viện, trường ở Ấn Độ hợp tác thành lập. Một trung tâm tương tự với tên gọi Trung tâm cố định nitrogen Anh–Brazil (UBNFC) cũng được thành lập với sự tham gia của 4 viện trường ở Anh, trong đó có Trung tâm John Innes, và 5 cơ quan nghiên cứu của Brazil. Những trung tâm mới này hoạt động như một mạng lưới nghiên cứu liên kết chặt chẽ thay vì một cơ sở nghiên cứu có địa điểm tập trung cố định. Nguồn kinh phí đến từ BBSRC, Quỹ Newton của Hội đồng Anh, và cơ quan cấp kinh phí nghiên cứu thường xuyên của Ấn Độ (Bộ Khoa học và công nghệ) và Brazil (Hội đồng quốc gia các quỹ nghiên cứu – CONFAP).

Trung tâm John Innes cũng tham gia nâng cao năng lực nghiên cứu ở châu Phi nhằm hướng tới hiện thực hóa mục tiêu phát triển thiên niên kỷ của Liên Hiệp Quốc về an ninh lương thực. Từ những hợp tác ban đầu, Trung tâm đã thành lập Liên minh thúc đẩy cải thiện cây trồng ở châu Phi (ACACIA) năm 2017, liên kết với Viện nghiên cứu gia súc quốc tế (ILRI) ở Kenya và tổ chức Phụ nữ châu Phi trong nghiên cứu và phát triển nông nghiệp (AWARD) thu hút các nhà nghiên cứu từ Trung tâm John Innes và 16 nước châu Phi. Các dự án của ACACIA do GCRF và BBSRC cấp kinh phí.
***
Những thành tựu của Trung tâm John Innes đương nhiên không thể tách rời khỏi lợi thế chung của nền kinh tế phát triển và khoa học tiên tiến ở Anh. Nhưng cho dù đây là kết quả do chính sách và văn hóa làm khoa học của Anh hay từ những sáng kiến riêng của Trung tâm John Innes thì chúng đều là những bài học quý về tổ chức hoạt động khoa học, ví dụ như thường xuyên đánh giá độc lập về các kế hoạch, dự án nghiên cứu…, có chiến lược phát triển cùng với các viện trường liên quan, chuẩn hóa và hỗ trợ tối đa những công việc ngoài chuyên môn, khuyến khích chất xám từ bên ngoài v.v… có thể được xem xét áp dụng trong điều kiện Việt Nam.

Ngoài mô hình tổ chức hoạt động, những lĩnh vực nghiên cứu của Trung tâm John Innes cũng là những điểm đáng quan tâm đối với Việt Nam. Trung tâm đã có một số liên hệ khoa học với Việt Nam như nghiên cứu án phân tích bộ gene cây lúa với Viện Di truyền nông nghiệp. Người viết bài này cũng biết đến một số hợp tác đơn lẻ sơ khởi như kết hợp nuôi cấy mô tế bào các loại thực vật có hoạt chất sinh học giá trị ở Việt Nam với nghiên cứu sinh hóa phân tử của loại cây đó tại Trung tâm John Innes. Thực tế cho thấy những liên kết này còn có thể mở rộng hơn nữa, mà mô hình hợp tác giữa Trung tâm John Innes với Trung Quốc, Ấn Độ, Brazil, và Kenya ở trên là những ví dụ tốt. Những đơn vị hợp tác này tập trung chủ yếu vào nâng cao chất lượng cây trồng và sản xuất các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học, vốn là những lĩnh vực Việt Nam vừa có nhu cầu, vừa có tiềm năng đáng kể, đồng thời cũng có khả năng được những cơ quan như BBSRC hay Quỹ Newton hỗ trợ. Nghiên cứu sinh bậc tiến sĩ và sau tiến sĩ từ Việt Nam cũng có thể được đào tạo theo các chương trình hợp tác như trên hoặc hoàn toàn độc lập.

Với kinh nghiệm nghiên cứu và hợp tác quốc tế của mình, Trung tâm John Innes có thể là một ưu tiên trong lựa chọn đối tác của khoa học Việt Nam. Sự hiện diện ban đầu tuy còn ít ỏi của những người làm nghiên cứu gốc Việt tại Trung tâm cũng là bước đệm cho liên kết tiềm năng trong tương lai với quê nhà.
———-
* (Trung tâm John Innes, Norwich, Anh)
“Khám phá sự đa dạng của tự nhiên” (“Unlocking nature’s diversity”) là tôn chỉ hoạt động của Trung tâm John Innes.

Nguồn:
– Viện sinh học Norwich (Norwich BioScience Institutes) trong Công viên nghiên cứu Norwich (Norwich Research Park) với đầy đủ thông tin về Trung tâm John Innes, Phòng thí nghiệm Sainsbury, Viện Earlham, và Viện Quadram: https://www.nbi.ac.uk/default.asp
– “Rose Scott-Moncrieff và bình minh của di truyền học sinh hóa”. Bài viết của GS Cathie Martin trên tạp chí Biochemical Journal (2016): http://www.biochemist.org/bio/03802/0048/038020048.pdf
– Thông tin về GS Sir David Hopwood trên trang web của Hội hoàng gia (cơ quan tương được viện hàn lâm quốc gia ở Anh): https://royalsociety.org/people/david-hopwood-11642/
– “Tầm ảnh hưởng của Trung tâm John Innes”. Báo cáo của công ty tư vấn độc lập Brookdale Consulting (2013): https://www.jic.ac.uk/media/cms_page_media/256/JIC%20Economic%20Impact%20Report%202013.pdf
– Trung tâm John Innes trên trang web của giải thưởng Athena SWAN (2017): https://www.ecu.ac.uk/news/first-research-institute-gold-award-for-gender-equality/
– Quỹ khoa học, nghệ thuật, và sáng tác (Science, Art, and Writing Trust): http://www.sawtrust.org/
– Các cơ sở, mạng lưới nghiên cứu do Trung tâm John Innes thành lập với các đối tác quốc tế: Trung tâm khoa học thực vật và vi sinh vật (CEPAMS: https://www.cepams.org/), Trung tâm cố định nitrogen Ấn–Anh (IUNFC: https://iunfc.org/), Trung tâm nâng cao hiệu quả sử dụng nitrogen ở lúa mì Ấn–Anh (INEW: http://www.cerealsdb.uk.net/cerealgenomics/INEW/index.html), Trung tâm cố định nitrogen Anh–Brasil (UBNFC: http://ubnfc.org/), và Liên minh thúc đẩy cải thiện cây trồng ở Châu Phi (ACACIA: https://acaciaafrica.org/).