Nobel Hóa học 2018: Nghiên cứu mở đường về protein

Ba nhà khoa học hôm 3/10 đoạt giải Nobel Hóa học 2018 vì các công trình trong khai thác sự tiến hóa để sản xuất enzyme và kháng thể mới.

Giải quyết các vấn đề hóa học

Một nửa của giải thưởng trị giá 1 triệu USD thuộc về nhà khoa học nữ Frances H. Arnold ở Viện Công nghệ California (Mỹ). Nửa còn lại chia đều cho 2 ông George P. Smith, Trường ĐH Missouri (Mỹ) và Gregory P. Winter, làm việc tại Phòng Thí nghiệm Sinh học Phân tử MRC (Anh).

Tại buổi công bố giải thưởng, Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển đánh giá giải Nobel Hóa học năm nay được "tạo cảm hứng từ sức mạnh của tiến hóa và sử dụng cùng các nguyên tắc - biến đổi và chọn lọc gien - để phát triển các protein giúp giải quyết những vấn đề hóa học của nhân loại".

Bà Arnold được vinh danh vì nghiên cứu định hướng tiến hóa của enzyme - loại protein đẩy nhanh phản ứng hóa học. Cụ thể, nhà khoa học này đã đưa các đột biến di truyền ngẫu nhiên vào các enzyme, rồi xem đột biến gây ra tác động gì. 

Tiếp đó, bà chọn lọc các trường hợp đột biến đặc biệt tỏ ra hữu ích, chẳng hạn cho phép enzyme hoạt động trong các dung môi mà thông thường chúng không hoạt động được. Quá trình đó có thể lặp đi lặp lại với thêm những đột biến gien nữa được đưa vào các enzyme chọn lọc. 

Công trình của nhà khoa học kiêm kỹ sư 62 tuổi đã giúp loại bỏ việc sử dụng nhiều chất xúc tác độc hại và dẫn tới việc cung cấp enzyme cho tất cả lĩnh vực, trong đó có phát triển nhiên liệu sinh học và phát triển dược phẩm.

Trong khi đó, 2 chuyên gia Winter và Smith được vinh danh vì nghiên cứu về "hiển thị trên thể thực khuẩn (phage display) của peptide và kháng thể". Thể thực khuẩn là một virus có thể lây nhiễm vi khuẩn và "lừa" chúng tái tạo virus. 

Ông Smith phát hiện có thể sửa lại vật chất gien của một thể thực khuẩn để thay đổi các phân tử bám bên ngoài nó. Phát hiện này có thể hữu ích. Chẳng hạn, nếu không biết protein nào do gien cụ thể nào phát triển, có thể đặt gien vào một thể thực khuẩn và protein bí ẩn sẽ xuất hiện trên bề mặt và từ đó có thể xác định được nó. 

Điều này cũng có nghĩa là các nhà khoa học có thể đưa một loạt gien chưa biết vào các thể thực khuẩn và xem có gien phát triển thành những protein đã được biết tới, cho phép họ xác định các loại gien chịu trách nhiệm tương ứng các loại protein nào.

"Điều điên rồ"

Phương pháp tiếp cận này cũng mở ra cánh cửa cho các nhà khoa học thiết kế các thể thực khuẩn mang protein đặc biệt để khám phá xem chúng có thể tương tác thế nào với các mục tiêu cụ thể. Công trình trên dẫn đến sự ra đời của các loại thuốc mới và làm thay đổi y học, cung cấp các phương pháp điều trị nhiều loại bệnh, từ ung thư tới các bệnh tự miễn dịch.

Theo tờ The Guardian, bà Arnold là phụ nữ thứ 5 được trao giải Nobel Hóa học trong lịch sử. Trước đó, nhà khoa học nữ gần đây nhất được vinh danh giải thưởng này là bà Ada E. Yonath cho nghiên cứu về cấu trúc ribosome: cấu trúc sản xuất protein bên trong tế bào. 

Chia sẻ về quá trình làm việc với biến đổi protein, bà Arnold từng nói vào năm 2014: "Hai mươi năm trước, việc này bị xem là điều điên rồ. Các nhà khoa học không làm. Các quý ông không làm. Nhưng vì tôi là một kỹ sư và không phải là quý ông nên tôi chẳng có vấn đề gì với việc đó".

Theo giải thích của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, giải thưởng năm nay được trao cho "một cuộc cách mạng dựa trên tiến hóa" và dành cho những nhà khoa học đã áp dụng "các nguyên tắc của Darwin trong ống nghiệm". 

Bên cạnh đó, bà Carol Robinson, Chủ tịch Hội Hóa học Hoàng gia Anh, hôm 3/10 nhận định giải Nobel Hóa học năm nay đã nhấn mạnh sự đóng góp to lớn của hóa học vào nhiều lĩnh vực trong cuộc sống chúng ta, bao gồm dược phẩm, chất tẩy rửa, xúc tác xanh, nhiên liệu sinh học và nghiên cứu của những nhà khoa học vừa được vinh danh đang thay đổi cả nền y học. 

THU HẰNG