Khám phá về đồng hồ sinh học được trao giải Nobel Y học 2017

Ba nhà khoa học được vinh danh là Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash và Michael W. Young. Cả ba đã phối hợp nghiên cứu khám phá cơ chế phân tử kiểm soát nhịp sinh học (còn gọi là đồng hồ sinh học của cơ thể con người. Đây là một phát minh có hàm lượng chất xám cao, giúp khoa học hiểu sâu thêm cơ chế vận hành đồng hồ sinh học. Nói ngắn hơn, giúp con người hiểu rõ hơn vì sao các loài sinh vật, cây cối, động vật lẫn con người đều có nhịp sinh học để thích nghi với quá trình tiến hóa diễn ra trên trái đất.

Sử dụng ruồi giấm cho thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đề tài đã phân lập một gen kiểm soát nhịp sinh học. Gen này mã hóa một protein tích tụ trong tế bào vào ban đêm, sau đó tự phân hủy trong ngày. Chưa hết, các nhà khoa học còn xác định các thành phần protein bổ sung cho cơ chế nói trên, đây chính là cơ chế kiểm soát các hoạt động của đồng hồ bên trong tế bào. Nhờ khám phá trên cho thấy, đồng hồ sinh học có chức năng rất quan trọng đối với các sinh vật đa bào, trong đó có con người.

Ba nhà khoa học đoạt giải Nobel Y học 2017: Michael W. Young (phải), Jeffrey C. Hall (trái) và Michael Rosbash.

Với độ chính xác tuyệt vời, đồng hồ bên trong cơ thể con người thích ứng về mặt sinh lý với các thời điểm khác nhau. Nó làm nhiệm vụ điều chỉnh các chức năng quan trọng như hành vi, hormone, giấc ngủ, thân nhiệt và sự trao đổi chất của cơ thể. Sức khỏe của con người bị ảnh hưởng khi có sự “vênh” nhau tạm thời với môi trường tác động bởi đồng hồ sinh học bên trong. Ví dụ, khi chúng ta đi du lịch qua các múi giờ khác nhau thường phát sinh hiện tượng Jet lag (mệt mỏi xảy ra sau một chuyến bay dài xuyên qua nhiều vĩ tuyến theo hướng từ Đông sang Tây hoặc ngược lại). Cũng có những dấu hiệu cho thấy sự lệch lạc mãn tính giữa lối sống thiếu khoa học và nhịp sinh học dẫn đến nhiều chứng bệnh nan y.

Để xác định gen của đồng hồ sinh học, từ năm 1984, Jeffrey Hall và Michael Rosbash đã hợp tác với Michael Young nghiên cứu cô lập thành công gen của từng chu kỳ. Và phát hiện thấy PER, protein được mã hoá theo từng chu kỳ, tích tụ trong tế bào vào ban đêm và thoái hoá dần vào ban  ngày. Do đó, mức protein PER dao động trong chu kỳ 24 giờ, đồng bộ với nhịp sinh học của cơ thể. Mục tiêu tiếp theo, Jeffrey Hall và Michael Rosbash đã tiến hành nghiên cứu để hiểu quá trình dao động tuần hoàn và khả năng tồn tại của chúng. Kết quả phát hiện thấy protein PER kích hoạt hoạt động của gen theo từng chu kỳ thông qua một vòng lặp phản hồi ức chế. Protein PER có thể ngăn sự tổng hợp của chính nó nên kiểm soát được nhịp độ hằng ngày theo một cơ chế liên tục.

Năm 1994 Michael Young phát hiện ra một gen đồng hồ sinh học thứ hai, mã hóa protein TIM cần cho một nhịp sinh học bình thường. Trong công trình của mình, Michael đã chỉ ra rằng khi TIM liên kết với PER, cả hai protein này đều đi vào nhân tế bào, nơi chúng làm nhiệm vụ phong bế các hoạt động của gen theo chu kỳ để đóng vòng phản hồi một cách ức chế. Chưa hết, Michael Young còn xác định được một gen khác nữa, mã hóa protein DBT làm trì hoãn việc tích tụ protein PER. Điều này giúp người ta hiểu sâu thêm về sự dao động mà đồng hồ sinh học điều chỉnh cho phù hợp hơn với chu kỳ 24 giờ trong ngày.

Nghiên cứu của ba nhà khoa học cho thấy tất cả các sinh vật đa bào, kể cả con người, đều sử dụng một cơ chế tương tự để kiểm soát nhịp sinh học, đặc biệt có một tỷ lệ lớn gen trong cơ thể được điều chỉnh bởi đồng hồ sinh học. Nó mở đường cho nhiều lĩnh vực nghiên cứu, đặc biệt là nghiên cứu y sinh phục vụ chữa bệnh cho con người trong tương lai.

Theo thông tin của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, Jeffrey C. Hall sinh năm 1945 tại New York, Mỹ hiện công tác tại Đại học Maine. Michael Rosbash sinh năm 1944 tại Kansas City, Mỹ; là giảng viên tại Đại học Brandeis,Massachusetts. Michael W. Young sinh năm 1949 tại Miami, Mỹ; là giảng viên tại Đại học Rockefeller ở New York.

Cả ba nhà khoa học nói trên sẽ chia chung giải thưởng gồm một huy chương vàng, một giấy chứng nhận và số tiền thưởng trị giá 8 triệu kronor Thụy Điển (tương đương trên 22 tỷ đồng).

Duy Hùng

(Dịch từ Nobelprize.org/Guardian-10/2017)