Để có được thành công như vaccine Covid-19 Pfizer và Moderna ngày nay, các nhà nghiên cứu mRNA trải qua vô số thất bại, sự dè bỉu, và bị từ chối suốt nhiều thập kỷ.

Đó là năm 2004, sau nhiều lần “đập đi xây lại”, tiến sĩ Katalin Kariko tạo ra một bước đột phá và muốn nộp bằng sáng chế, sau hơn 20 năm kể từ khi bà bắt đầu nghiên cứu RNA thông tin (hay mRNA) – vật liệu di truyền có chức năng chuyển phát thông tin trong tế bào người, vận chuyển công thức từ ADN của con người đến phần tế bào tạo ra protein.

Tuy nhiên, để có thể nộp bằng sáng chế, Kariko cần thuyết phục một viên chức phụ trách về sở hữu trí tuệ tại Đại học Pennsylvania, nơi bà từng làm việc trong vai trò nhà nghiên cứu, theo Financial Times.

Cuộc họp của họ diễn ra không suôn sẻ. “Ông ấy không nhiệt tình lắm, ông liên tục hỏi ‘Nghiên cứu này giúp ích được gì?’. Tôi rất thất vọng vì ông ấy không nhận thấy được cái tốt của nó”, bà Kariko nhớ lại.

Khi chuẩn bị thừa nhận thất bại, bà chợt nhận thấy rằng vị viên chức kia bị hói. “Tôi nói: ‘mRNA sẽ rất tốt cho sự phát triển của tóc’. Đột nhiên, ông ấy đứng dậy hỏi ‘Thật không?’. Tôi đáp ‘Thật chứ. Nó có thể giúp ích’. Thế là ông nhiệt tình hẳn”. Cuối cuộc họp, ông đồng ý cho bà Kariko nộp bằng sáng chế.

Vào thời điểm ấy, đó là một chiến thắng hiếm có đối với tiến sĩ Kariko, người nghiên cứu về mRNA sửa đổi để mở đường cho vaccine Covid-19 được Pfizer/BioNTech và Moderna phát triển với tốc độ cực nhanh.

Giờ đây, Kariko được ca ngợi là một trong những nhà khoa học có công trong việc giúp thế giới đẩy lùi đại dịch.

Tuy nhiên, trong nhiều thập kỷ, nghiên cứu của bà bị hầu hết đồng nghiệp bác bỏ và xem như một trò lố. Bà thậm chí còn từng bị đặt biệt danh thiếu tôn trọng gắn với mRNA.Tiến sĩ Katalin Kariko.

Tiến sĩ Katalin Kariko. Ảnh: Euronews.

Cuộc đấu tranh của bà Kariko nhằm thuyết phục viên chức kể trên chỉ là một trong số những khó khăn mà bà và một số nhà khoa học cùng nghiên cứu về mRNA khác từng gặp phải trong nhiều thập kỷ.

Nếu không vượt qua chúng, các loại vaccine dựa trên công nghệ mRNA hiện nay, bao gồm vaccine Covid-19 của Moderna và Pfizer/BioNTech, rất có thể không bao giờ được phát triển.

Những người ủng hộ mRNA cho rằng vaccine Covid-19 chỉ là bước khởi đầu. Giờ đây, khi công nghệ này đã được chứng minh, họ nói rằng nó có thể được triển khai để điều trị vô số bệnh tật, từ ung thư, xơ nang đến HIV và các khuyết tật về tim.

Trở ngại khoa học trong 6 thập kỷ

Sự tồn tại của mRNA lần đầu tiên được hai nhà khoa học người Pháp, Jacques Monod và François Jacob, nêu ra vào năm 1961, một thập kỷ sau khi giới khoa học phát hiện ra ADN.

ADN là loại vật liệu chứa mã di truyền, phát ra tín hiệu chỉ đạo cơ thể sản xuất các protein cần thiết để cơ thể hoạt động khỏe mạnh.

Khám phá này dẫn đến một câu hỏi hóc búa mới. ADN nằm trong nhân tế bào, nhưng protein được tạo ra trong tế bào chất – một ngăn tế bào hoàn toàn khác biệt.

Monod và Jacob cho rằng phải có một phân tử trung gian bằng cách nào đó truyền thông tin đến “nhà máy” sản xuất protein của cơ thể. Họ gọi đó là “messenger” (người đưa tin), viết tắt là “m” trong mRNA.

Hàng loạt bệnh của con người có thể do đột biến ADN gây ra, bao gồm bệnh máu khó đông, Parkinson và có thể là Alzheimer.

Nếu các nhà khoa học có thể làm gián đoạn quá trình mang thông tin bị lỗi bằng cách đưa mRNA đã sửa chữa vào cơ thể, họ có thể ngăn chặn các bệnh liên quan.

Tuy nhiên, khác xa so với khoa học y tế không ngừng phát triển, sau sự phát hiện ra mRNA là quãng yên ắng kéo dài hơn 40 năm.

Tiến sĩ Kariko bắt đầu làm việc trên các phân tử mRNA vào những năm 1980 tại Trung tâm Nghiên cứu Sinh học Szeged ở quê hương Hungary. Bà hết tài trợ để theo đuổi công việc của mình và bắt đầu tìm kiếm một tổ chức học thuật mới để xin hỗ trợ.Tiến sĩ Drew Weissman (trái) được tiêm Covid-19.

Tiến sĩ Drew Weissman (trái) được tiêm Covid-19. Ảnh: Penn Medicine.

Năm 1985, bà rời Hungary và có được một công việc tại Đại học Temple ở Pennsylvania, Mỹ.

Tại đây, Kariko liên tục đứng trước bờ vực cạn kiệt tài trợ, nhưng không bao giờ mất niềm tin vào tiềm năng của mRNA.

Bà tin rằng một ngày nào đó, loại vật liệu di truyền này có thể được biến thành một liệu pháp chữa bệnh cho con người: Một loại thuốc hoặc một loại vaccine.

Phòng thí nghiệm của Kariko tại Đại học Pennsylvania, nơi bà chuyển đến vào năm 1989, nằm đối diện với trung tâm y tế. “Chúng tôi phải đưa khoa học của mình đến với bệnh nhân. Tôi chỉ qua cửa sổ và nói: ‘Chúng ta phải đưa công nghệ đến đó’”.

Năm 1997, bà Kariko bắt đầu làm việc với tiến sĩ Drew Weissman, một đồng nghiệp tại Đại học Pennsylvania, người đang nghiên cứu tế bào đuôi gai – loại tế bào đóng vai trò quan trọng trong hệ thống miễn dịch của cơ thể.

Ông Weissman nói: “Chúng tôi tiếp tục nói chuyện và quyết định thử thêm mRNA vào tế bào đuôi gai. Chúng tôi rất bất ngờ trước kết quả đạt được”.

Khi chèn mRNA vào tế bào đuôi gai, ông Weissman nhận thấy chúng gây ra phản ứng miễn dịch viêm, vì các tế bào nhận diện vật chất vừa được đưa vào là vật lạ và tăng cường phản ứng xấu.

Điều này khá khó hiểu vì cơ thể con người chứa đầy mRNA được sản xuất tự nhiên.

Đó cũng là một tin xấu cho Kariko, vì thí nghiệm cho thấy có khả năng bà sẽ không thể biến các phân tử mRNA thành một liệu pháp chữa bệnh cho con người.

Tuy nhiên, cũng qua thí nghiệm này, hai nhà khoa học hiểu ra lý do khiến việc nghiên cứu mRNA lại là một trở ngại khoa học trong nhiều thập kỷ.

Dẫu vậy, họ vẫn không từ bỏ việc nghiên cứu.

Bước đột phá

Năm 2005, sau khi làm việc cùng nhau trong 8 năm, hai nhà khoa học công bố một bước đột phá lớn, mà nếu không có bước này, vaccine Covid-19 mRNA sẽ không tồn tại.

Họ phát hiện ra rằng nếu thực hiện một số sửa đổi hóa học đối với mRNA, thì họ có thể cấy nó vào tế bào đuôi gai mà không gây ra phản ứng miễn dịch.

Trên thực tế, đây là một cách đánh lừa tế bào, khiến chúng nghĩ rằng các phân tử vừa được cấy vào được tạo ra bên trong cơ thể.

Điều này có nghĩa là về mặt lý thuyết, ít nhất mRNA có thể trở thành một liệu pháp chữa bệnh cho con người. Kariko thuật lại: “Điều này giống như giấc mơ thành hiện thực. ‘Ơn trời. Bây giờ chúng ta có thể sử dụng nó rồi’, tôi nói”.

Thế nhưng, sau khi hai nhà khoa học công bố phát hiện của mình, cái họ nhận được vẫn là những lời từ chối liên tiếp từ các nhà tài trợ và công ty dược.

Ông Weissman nói: “Vấn đề là chúng tôi không thể thuyết phục bất kỳ ai”.

Giấc mơ của Kariko và Weissman có thể sẽ không thành hiện thực nếu không có Derrick Rossi.Derrick Rossi, nhà khoa học tế bào gốc, đồng sáng lập nên Moderna vào năm 2010.

Derrick Rossi, nhà khoa học tế bào gốc, đồng sáng lập nên Moderna vào năm 2010. Ảnh: University of Toronto.

Ông Derrick Rossi chưa bao giờ nghe nói về hai tiến sĩ Kariko và Weissman, những người “hoàn toàn không phải là nhà khoa học nổi tiếng”, ông nói.

Năm 2008, ông đang là phó giáo sư tại Trường Y Harvard và cố gắng sử dụng mRNA để tạo ra tế bào gốc.

Ông Rossi được truyền cảm hứng từ Shinya Yamanaka, nhà khoa học Nhật Bản đã chứng minh rằng có thể biến bất kỳ tế bào nào trong cơ thể người thành trạng thái giống như tế bào gốc.

Khám phá của Yamanaka đã mang về cho ông giải Nobel. Tuy nhiên, có một vấn đề khiến nghiên cứu này khó có thể áp dụng vào y khoa. Các gene mà ông chèn vào cuối cùng bị hút trở lại vào ADN, điều này được coi là sự kiện đột biến của tế bào, làm tăng nguy cơ phát triển ung thư.

Rossi mong muốn tái tạo thành tựu của nhà khoa học Nhật Bản bằng cách sử dụng mRNA để lập trình lại các tế bào da người, khiến chúng có thể hoạt động như tế bào gốc.

Ông nói: “mRNA không tích hợp vào ADN. Nó không quay ngược trở lại ADN và vĩnh viễn thay đổi bất cứ thứ gì về mặt di truyền”.

Rossi bắt đầu bằng cách chuyển protein huỳnh quang xanh lục (tạo nên ánh sáng xanh ở sứa) thành mRNA trước khi đưa nó vào tế bào thí nghiệm. Nếu các tế bào sáng lên, thí nghiệm thành công.

Tuy nhiên, “tế bào phản ứng như thể có virus xâm nhập, chúng đang tự giết chết mình”, ông nói.

Khi Rossi đang tìm kiếm giải pháp, ông đã xem được bài báo về nghiên cứu của Kariko và Weissman từ năm 2005. Ông đặc biệt chú ý đoạn văn: “Những hiểu biết sâu sắc thu được từ nghiên cứu này có thể đưa ra các định hướng trong tương lai trong việc thiết kế mRNA trị liệu”.

Rossi nói sau khi thực hiện các sửa đổi hóa học đối với mRNA như Kariko và Weissman đã làm, ông lặp lại thí nghiệm. Lúc này các tế bào phát sáng màu xanh lục.

Đưa khoa học mRNA đến tay bệnh nhân

Phát hiện của Rossi được công bố vào năm 2010 và được hoan nghênh nhiệt liệt. Tuy nhiên, để biến khám phá của mình thành ứng dụng y học, Rossi cần vốn, rất nhiều vốn.

Điều này có nghĩa là ông cần một công ty tư nhân có khả năng huy động vốn từ nhà đầu tư.

Rossi nhanh chóng tin tưởng vào Bob Langer, kỹ sư hóa học tại Viện Công nghệ Massachusetts và là người có tiếng trong thế giới công nghệ sinh học.

“Rossi cho tôi xem một bản thuyết trình và nói rằng anh ấy muốn thành lập một công ty, và tôi nghĩ ‘Trời ạ, điều này thật tuyệt’”, Langer nhớ lại.

Sau đó, Langer giới thiệu Rossi với Noubar Afeyan, một nhà đầu tư mạo hiểm, người đã thành lập một công ty để thương mại hóa khoa học về mRNA và tế bào gốc vào năm 2010. Tên của công ty là Moderna.Vaccine Covid-19 được phát triển theo công nghệ mRNA cho hiệu quả cao và dường như không gây ra tác dụng phụ nguy hiểm.

Vaccine Covid-19 được phát triển theo công nghệ mRNA cho hiệu quả cao và dường như không gây ra tác dụng phụ nguy hiểm. Ảnh: Penn Medecine.

Moderna và BioNTech đã hợp tác với nhau và cùng tài trợ cho phòng thí nghiệm của tiến sĩ Weissman.

Các thử nghiệm lâm sàng về vaccine mRNA được tiến hành, nhằm chế tạo nhiều loại vaccine mới chống lại virus cytomegalo hay virus Zika, và hiện nay là virus corona.

Moderna đã thử nghiệm loại vaccine mRNA đầu tiên trên người vào năm 2015, lần thứ hai vào năm 2016, và sau đó là chín lần khác từ năm 2016 đến năm 2019. Vào thời điểm đại dịch Covid-19 xảy ra, họ đã biết rằng công nghệ của họ có hiệu quả.

Một phần nhờ vào thành công của Moderna, tiềm năng của vaccine mRNA cũng thu hút được sự chú ý của các hãng dược lớn.

Năm 2018, Pfizer ký một thỏa thuận hợp tác trị giá 425 triệu USD với BioNTech, một tập đoàn của Đức. Vào thời điểm đó, BioNTech chủ yếu tập trung sử dụng mRNA để phát triển các loại thuốc điều trị ung thư được tiêm trực tiếp vào khối u.

Tiến sĩ Kariko, hiện làm việc tại BioNTech, nhớ lại rằng giám đốc điều hành Ugur Sahin cũng cảm thấy có trách nhiệm nghiên cứu vaccine ngừa bệnh truyền nhiễm bằng cách sử dụng mRNA, nhưng lo lắng rằng chúng sẽ không có lãi.

Tuy nhiên, ông đã đưa ra quyết định sáng suốt.

“Ông ấy nói với tôi vào năm 2015 rằng ‘Kati, chúng ta có nghĩa vụ đạo đức là phải phát triển vaccine phòng bệnh truyền nhiễm. Sẽ lỗ, nhưng đó là nghĩa vụ đạo đức’”, Kariko nói.

(Nguồn: zing)