Nhà khoa học Nhật Bản giành giải Nobel Y học cho nghiên cứu “tự thực” ở tế bào

Theo công bố của Quỹ Nobel, quá trình kỳ lạ này ít được biết cho đến khi có “các thí nghiệm rực rỡ” của Ohsumi trong những năm đầu thập kỷ 90. Trong các thí nghiệm này, nhà khoa học sinh ra ở Kukuoka, Nhật Bản đã xác định các gen trong tế bào nấm men là rất quan trọng đối với quá trình tự thực, nó cho thấy cơ chế ẩn sau quá trình lên men và các cơ chế tương tự đã được sử dụng trong tế bào của người.

Những khám phá của Ohsumi đã dẫn đến một hiểu biết mới về cách các tế bào tự tái chế chính mình, và tiết lộ về việc tự thực đóng vai trò chủ chốt trong các quá trình sinh lý khác, chẳng hạn như các phản ứng của tế bào khi bị nhiễm trùng hoặc đói.

Phát hiện này có thể bắt nguồn từ những năm 1950, khi các nhà khoa học phát hiện ra một khoang chuyên biệt - hay còn gọi là bào quan nằm trong tế bào - và tiêu hóa protein, tinh bột và chất béo. Sau đó các nhà nghiên cứu đã tìm thấy và hết sức kinh ngạc khi thỉnh thoảng tìm thấy toàn bộ các bào quan khác trong những bào quan chuyên biệt này, được gọi là 1 lisosome.

Tuy nhiên, vẫn còn một bí ẩn đó là làm cách nào mà tế bào đã loại bỏ và tái chế các phức hợp protein lớn hơn và làm phân hủy các bào quan. Và đó chính là thí nghiệm và Ohsumi đã nghiên cứu.

Năm 2012, giáo sư Ohsumi đã phát biểu với Tạp chí về Sinh học tế bào: “Không bào chỉ được cho là một thùng rác trong tế bào, và không có nhiều người quan tâm đến chức năng sinh lý của nó. Vì vậy, tôi nghĩ rằng sẽ thật tốt nếu nghiên cứu về sự vận chuyển trong không bào, bởi vì tôi sẽ không có nhiều đối thủ cạnh tranh”. (Ngoài ra, ông cũng nói rằng sự tiến bộ ở phòng thí nghiệm nơi ông làm việc cũng thúc đẩy nghiên cứu này).

Ohsumi đã rất hứng thú với những hiểu biết về tự thực trong đối nhân của lisosome ở người, gọi là không bào. Nấm men thường được sử dụng như là một mô hình cho các tế bào của người, nhưng nấm men quá nhỏ bé. Vì vậy ông đã tìm ra một cách để thực sự nhìn thấy các hoạt động bên trong tế bào nấm men.

Theo tuyên bố của Quỹ Nobel, “Ohsumi lý luận rằng nếu ông có thể làm gián đoạn quá trình thoái hóa trong không bào trong khi quá trình tự thực đang diễn ra, thì các túi tự thực (autophagosome) sẽ tích lại bên trong không bào và sẽ trở thành nhìn thấy được dưới kính hiển vi”.

Bằng việc nuôi cấy nấm men đã bị biến đổi thành thiếu các enzyme sử dụng để phân hủy trong không bào, trong khi đồng thời bỏ đói các tế bào để kích hoạt quá trình tự thực, Ohsumi đã có thể quan sát các không bào chứa đầy những túi nhỏ không bị phân hủy. Ông đã chứng minh rằng quá trình tự thực xảy ra trong tế bào nấm men và đã xác định các gen tham gia vào quá trình này.

Nhờ có nghiên cứu của Ohsumi và những người tiếp bước ông, hiện nay chúng ta đã biết rằng tự thực kiểm soát các chức năng sinh lý quan trọng. Tự thực có thể nhanh chóng cung cấp nhiên liệu cho các đơn vị năng lượng và xây dựng để tái tạo các thành phần của tế bào. Tự thực cũng có thể loại bỏ các vi khuẩn và virus xâm nhập vào tế bào; góp phần vào sự phát triển của phôi và biệt hóa tế bào. Các tế bào cũng sử dụng cơ chế tự thực để loại bỏ các protein và bào quan bị hư hỏng – đây là một cơ chế kiểm soát chất lượng rất quan trọng để đối phó với những hậu quả tiêu cực của quá trình lão hóa.

Còn về lý do tại sao ông đã bước vào linh vực này, Ohsumi đã chịu ảnh hưởng từ cha mình, ông cho biết: “Có lẽ tôi đã chịu ảnh hưởng từ cha tôi, ông là một giáo sư ngành kỹ thuật tại Đại học Kyushu. Trong quá trình trưởng thành, tôi đã quen với cuộc sống đầy tính học thuật. Tuy nhiên, trong khi cha tôi làm việc trong lĩnh vực về công nghiệp, tôi lại rất hứng thú với các ngành khoa học tự nhiên”.

Ohsumi sẽ nhận khoản tiền thưởng cho giải Nobel năm nay là khoảng 937.000 USD.

Anh Thư (Tổng hợp)