Người trả lời được tại sao kháng thể đa dạng

Susumu Tonegawa chào đời ngày 5/9/1939 tại thành phố Nagoya (Nhật Bản). Cha ông, Tsutomu Tonegawa, là kỹ sư làm việc cho một công ty dệt may, thường xuyên phải chuyển đến các thị trấn công nghiệp khác nhau vài năm một lần, vì vậy gia đình ông không bao giờ ổn định ở một nơi. Mẹ ông, Miyoko Masuko, là người nội trợ.

Cha mẹ của Susumu muốn con cái được hưởng nền giáo dục tốt nhất nên gửi ông đến một trường ở thủ đô Tokyo, nơi ông bắt đầu quan tâm đến hóa học. Học xong trung học, ông theo đuổi ngành hóa học tại Đại học Kyoto và nhanh chóng bị thu hút bởi lĩnh vực sinh học phân tử đang phát triển. Ông bắt đầu chương trình nghiên cứu sau đại học tại Viện Nghiên cứu virus của trường, nhưng chỉ sau hai tháng, người hướng dẫn ông là giáo sư Itaru Watanabe, khuyên ông nộp đơn vào Đại học California San Diego (UCSD) của Hoa Kỳ, nơi có các chương trình sinh học phân tử tiên tiến hơn.

Tiến sĩ Tonegawa trong phòng thí nghiệm của ông tại Viện Công nghệ Massachusetts vào cuối những năm 1980. Ảnh: Getty Images

Nghe lời khuyên, Tonegawa đến UCSD nghiên cứu và tìm hiểu làm thế nào mà một loại virus có tên phage lambda kiểm soát quá trình phiên mã gen. Sau khi nhận bằng tiến sĩ năm 1968, ông tiếp tục làm nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ. Tuy nhiên, do thị thực Hoa Kỳ hết hạn, ông phải chuyển đến làm việc tại Viện Miễn dịch học Basel mới thành lập ở Thụy Sĩ.

Vào thời điểm đó, Tonegawa không có nhiều kiến thức về miễn dịch học, nhưng ông nhanh chóng bị cuốn hút bởi một câu hỏi đã tồn tại hơn 100 năm về “sự đa dạng kháng thể”, đó là làm thế nào mà hệ miễn dịch của con người có thể tạo ra hàng trăm triệu kháng thể từ một tập hợp gen tương đối nhỏ với khoảng 20.000 gen. Chính nhờ sự đa dạng kháng thể này mà hệ miễn dịch nhận biết được vô số tác nhân gây bệnh, bao gồm cả những tác nhân mà nó chưa từng gặp. 

Cùng với các đồng nghiệp ở Basel, Tonegawa nhận ra rằng mỗi protein kháng thể không được mã hóa bởi một gen riêng biệt, thay vào đó các gen cho các thành phần khác nhau của kháng thể có thể được kết hợp ngẫu nhiên để tạo ra vô số tổ hợp.

Năm 1976, ông công bố bài báo khoa học đầu tiên trong một loạt các bài báo có ảnh hưởng về những phát hiện của mình. Ông tiếp tục phát triển nghiên cứu, làm việc với các nhà khoa học khác tại phòng thí nghiệm Basel, và năm 1987 trở thành nhà khoa học Nhật Bản đầu tiên đoạt giải Nobel Y học nhờ “phát hiện ra nguyên tắc di truyền tạo ra sự đa dạng kháng thể”.

Khi công bố giải thưởng, Ủy ban Nobel nhấn mạnh phát hiện của Tonegawa đã mang lại nhiều ứng dụng bao gồm việc làm cho vắc-xin hiệu quả hơn, phát triển các liệu pháp miễn dịch và tìm ra cách chống lại các bệnh tự miễn xảy ra khi kháng thể bắt đầu tấn công các tế bào khỏe mạnh.

Từ kháng thể đến dấu ấn ký ức

Đầu những năm 1980, sau những khám phá đột phá về kháng thể, Tonegawa cảm thấy thôi thúc muốn chuyển sang những hướng nghiên cứu mới. Năm 1981, ông quay lại Hoa Kỳ, nhận lời làm giáo sư tại Trung tâm Nghiên cứu ung thư của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT). Tại đây, ông bắt đầu nghiên cứu về tế bào T và đóng góp vào sự hiểu biết của nhân loại về cách tế bào T có thể tạo ra nhiều loại thụ thể tế bào T khác nhau.

Tiến sĩ Tonegawa nhận giải Nobel năm 1987 từ Vua Carl XVI Gustaf của Thụy Điển. Ảnh: AP

Trong thời gian làm việc tại đây, ông cũng bắt đầu nghiên cứu thần kinh học. Sau này, khi trả lời phỏng vấn báo chí, Tonegawa cho biết mình tìm kiếm những lĩnh vực nghiên cứu mới để duy trì sự hứng thú trong công việc. Năm 1994, Tonegawa tập trung tìm hiểu cách thức lưu trữ ký ức trong não bộ.

Trong vòng hai thập kỷ, phòng thí nghiệm của Tonegawa đã có được những khám phá quan trọng trong lĩnh vực nghiên cứu trí nhớ. Năm 2013, ông và đồng nghiệp báo cáo rằng họ đã xác định được engram trong vùng hồi hải mã của não. Những engram này bao gồm ký ức về các trải nghiệm được lưu trữ trong các nhóm tế bào của hồi hải mã. Engram mã hóa các yếu tố bao gồm đối tượng, không gian và thời gian, liên kết với một trải nghiệm cụ thể.

Vào thời điểm đó, các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng có thể cấy ghép “ký ức giả” vào chuột bằng cách sử dụng phương pháp quang di truyền học để kích hoạt lại một engram hiện có trong khi động vật hình thành ký ức mới. Điều này khiến chuột liên kết một vị trí mới với ký ức về một sự kiện có thật đã xảy ra ở một vị trí khác. Các nghiên cứu tiếp theo của Tonegawa cho thấy engram không chỉ giới hạn ở vùng hồi hải mã mà còn được lưu trữ trên một hệ thống phức tạp phân bố rộng rãi trải dài trên nhiều mạch não.

Những thí nghiệm thay đổi trí nhớ này cuối cùng đã trở nên hữu ích trong điều trị chứng rối loạn căng thẳng sau chấn thương (PTSD) và các bệnh thoái hóa não như Alzheimer thông qua việc sửa đổi hoặc thậm chí ngăn chặn những ký ức tiêu cực.

Ngoài Nobel Y học, Tonegawa còn nhận được nhiều giải thưởng khác, bao gồm Giải thưởng Albert và Mary Lasker cho Nghiên cứu cơ bản năm 1987, Giải Bristol-Myers cho Thành tựu xuất sắc trong nghiên cứu ung thư năm 1986 và Giải Thành tựu trọn đời David M. Bonner của Đại học California năm 2010. Ông cũng nổi tiếng vì đã đào tạo nhiều nhà khoa học hiện là những người dẫn đầu trong lĩnh vực khoa học thần kinh.

Ngày 11/7 vừa qua, Susumu Tonegawa qua đời ở tuổi 86. Về cuộc sống cá nhân, năm 1968 ông kết hôn với Kyoko Sakita, một nghệ sĩ gốm sứ. Hai người ly hôn vào đầu những năm 1980. Năm 1985, Tonegawa kết hôn lần hai với phóng viên truyền hình Nhật Bản Mayumi Yoshinari. Bà làm nghiên cứu sinh tại MIT, chuyên ngành khoa học nhận thức, trước khi trở thành một cây bút chuyên về khoa học. Hai người có một con gái và hai con trai.

Theo TSK số 709