Ba nghiên cứu thông minh

Thứ Sáu, 25-09-2020, 20:55
Minh họa: LÊ TRÍ DŨNG

“BÓP HỌNG” TẾ BÀO UNG THƯ

Khi đọc về phát minh trong lĩnh vực sinh học, y khoa, điều thích nhất là thấy các nhà khoa học như những đứa trẻ láu lỉnh tìm cách nương theo hoặc lách luật của ông bố tạo hóa vĩ đại. Ông bố ấy không chỉ tạo ra những đứa con ngoan mà còn cả những đứa con hư. Các nhà khoa học phải chiến đấu với những đứa con hư ấy.

Trong bệnh ung thư chẳng hạn. Tế bào lành là con ngoan, tế bào ác là con hư. Khoa học làm ra được thuốc điều trị ung thư, trời lại làm ra tiếp các tế bào kháng thuốc. Khoa học lại phải tìm cách cách trị các tế bào này, quyết không để ung thư tái phát.

Các nhà nghiên cứu của Đại học Harvard mới đây đã thấy: Ở những tế bào ung thư kháng thuốc có một sự thay đổi tạm thời về cách sử dụng chất dinh dưỡng, khiến chúng sống sót được sau khi đã bị thuốc đánh cho tơi tả.

Thường sau hóa trị, các tế bào ung thư kháng thuốc còn lại rất ít, đến nỗi khó mà phát hiện ra. Để lần được chúng và theo dõi sự biến chuyển của chúng, các nhà nghiên cứu dùng một con chuột bị ung thư máu, cho gắn các protein phát huỳnh quang lên các tế bào ung thư như một kiểu “dán nhãn”, khiến các tế bào này sáng lóa lên, đi đâu, làm gì đều không thoát khỏi mắt ta.

Họ thấy sau khi sống sót, các tế bào ung thư còn lại đã ma mãnh biến glutamine - vốn là một nguồn năng lượng cần thiết cho cơ thể - thành nguồn nguyên liệu sản xuất nhân tế bào ung thư mới. Sự thay đổi này chỉ diễn ra trong một giai đoạn ngắn, “và nếu ta quan sát trễ khi ung thư đã chuyển sang tái phát hẳn rồi thì sẽ không thấy những thay đổi này nữa,” trưởng đội nghiên cứu Nick van Gastel nói. Theo ông, đây là một phản ứng vơ vét tạm thời của các tế bào ung thư còn sống sau cơn đại hồng thủy thuốc. Nếu ta nhắm vào khâu này, lúc các tế bào ung thư đang cực kỳ thoi thóp mỏng manh, thì chỉ cần xác định cho đúng thời điểm, đánh một liều chặn lại không cho tế bào ung thư “dĩ công vi tư” gom góp glutamine sản xuất nhân mới là chúng sẽ bị loại ngay, cơ hội tái phát sẽ giảm đi đáng kể.

Hiện tại nghiên cứu trên mới ở bước chuột. Nhưng với sự cạnh tranh giữa các hãng dược ngày càng gay gắt, những viên thuốc đầy hy vọng hẳn sẽ xuất hiện sớm trong một ngày gần đây.

MỘT LỚP ÁO CHO LÒNG RUỘT

Trong hệ tiêu hóa, ruột non là phần dài nhất. Lót hết lòng ruột là một lớp màng tế bào mềm mại vừa giúp hấp thu chất dinh dưỡng trong thức ăn vừa ngăn vi khuẩn và các chất gây hại đi vào cơ thể. Ruột non cũng là nơi hấp thụ thuốc, nhưng do nhiều thuốc chưa tới được ruột non đã bị acid dạ dày phân hủy nên thỉnh thoảng ta thấy có những viên được mặc thêm một lớp bao nang để vượt qua “ải” dạ dày.

Lớp lót lòng ruột đôi khi có thể hư hại do tổn thương, viêm nhiễm… từ đó dẫn tới hoặc kém hấp thu dinh dưỡng, hoặc để lọt các chất có hại trong thực phẩm, hoặc khiến việc uống thuốc của ta không còn tác dụng mấy. Nhưng con người mà, cái gì của thiên nhiên hoạt động phập phù thì ta nghĩ tới ngay một giải pháp nhân tạo. Ta đã có thủy tinh thể, van tim và sụn khớp nhân tạo, thế thì sao lại không làm ra lớp lót lòng ruột nhân tạo chứ!

Một bài viết đăng trên trang của Viện Sức khỏe Quốc gia (Hoa Kỳ) cho biết, các nhà nghiên cứu của trường MIT (Mỹ) đã chọn polydopamine làm chất liệu chính để dệt lớp lót nhân tạo ấy. Như trong trò chơi xếp hình, những mảnh polydopamine nhỏ có thể gắn với nhau để tạo nên một mảng polydopamine lớn và dinh dính trải lấy lòng ruột. Khó khăn ở chỗ muốn thực hiện quy trình này thì cần có oxy, mà trong lòng ruột thì lấy đâu ra nhiều oxy?

Để giải quyết câu hỏi hóc búa này, người ta thấy trong lòng ruột non có rất nhiều men catalase. Men này có khả năng tạo ra oxy từ… oxy già, là thứ mà các cô y tá hay dùng để rửa vết thương. Nhưng một lần nữa, lòng ruột chứ có phải trạm y tế đâu mà có oxy già!

Các nhà nghiên cứu bèn đi đường vòng: họ đưa vào ruột một lượng polydopamine trộn thêm ít oxy già. Tại đây, men catalase đợi sẵn, nhận được oxy già là đập ra ngay để có oxy; lấy oxy đó cho các polydomanine thực hiện việc gắn vào nhau tạo thành lớp lót nhân tạo.

Lớp lót này có tác dụng thật ngoạn mục: nó giúp ruột phân giải sữa tốt gấp 20 lần (tức có thể dùng cho những người cứ uống sữa vào là tiêu chảy), nó tạo một hàng rào giúp ruột bớt hấp thu đường (tức có thể dùng cho những người tiểu đường type 2 và béo phì). Quan trọng nhất: nó giúp thuốc uống vào lưu lại lâu hơn trong lòng ruột và hấp thu tốt hơn, đến nỗi khi điều trị sán cho chú lợn làm thí nghiệm, các nhà khoa học chỉ cần dùng một liều duy nhất thay vì ba lần một ngày.

Vấn đề hiện nay là lớp lót nhân tạo ấy mới chỉ được thí nghiệm trên lợn, và chất liệu để dệt lớp lót ấy là polydomanine với oxy già vẫn phải đưa qua ngả nội soi để tránh ải acid của dạ dày. Trong tương lai, các nhà khoa học tin rằng họ sẽ chế được một viên bao chứa hai chất kia, ung dung tiến vào ruột non là sẽ tự bung ra, hợp lực cùng men catalase và dệt nhanh thành một lớp lót cho lòng ruột.

Tới khi đó, những người vốn không uống được sữa có thể thưởng thức nhiều loại sữa tươi, người tiểu đường và béo phì có thể ăn chút bánh ngọt, và người hay phải uống thuốc có thể cả ngày chỉ cần uống vài viên thay vì cả vốc to.

ÁO CHO NGƯỜI VÀO NƠI NGUY HIỂM

Khi xem phim Sherlock Holmes, có người rất tức khi thấy thám tử Holmes cứ liều mạng vào nơi nguy hiểm mà không chịu mặc áo chống đạn. Nhưng có người nói, mặc áo chống đạn vào thì nặng lắm, làm sao Holmes lãng tử di chuyển nổi, vả lại áo chống đạn cũng chỉ bảo vệ được thân trên còn phần thân dưới và hai tay vẫn lòi ra, vô ích.

Từ lâu, câu hỏi hóc búa với các nhà thiết kế vẫn là: làm sao có được thứ trang bị bảo vệ được toàn thân, vừa chống được nhiệt vừa chống được đạn? Muốn chống được đạn thì chất liệu phải thật chắc, thế thì không chống được nhiệt. Muốn chống được nhiệt thì chất liệu phải xốp, thế lại không chống được đạn. Kết quả là ngày nay hầu hết các trang bị bảo hộ đều gồm nhiều lớp với nhiều chất liệu khác nhau, mặc vào hết sức nặng nề, khiến cho một chiến sĩ khi bị thương vào chân hay tay thôi thì cũng không còn sức đâu mà cử động.

Nay các nhà nghiên cứu của Đại học Harvard phối hợp cùng một tổ chức của quân đội Hoa Kỳ đã làm ra một chất liệu sợi nano đa chức năng, vừa chống được nhiệt vừa chống được đạn; không chỉ dùng cho quân đội mà có thể dùng cho nhà du hành vũ trụ, lính cứu hỏa…, tức những người làm việc trong môi trường ngặt nghèo.

Để đạt được mục tiêu thiết thực này, các nhà nghiên cứu phải tìm ra điểm gặp nhau giữa hai loại chất liệu, xem xét kỹ cấu tạo phân tử của từng loại rồi cho ra một sản phẩm “lai”.

Thường để chống lại lực, ta dùng kim loại hoặc gốm, có cấu trúc phân tử cực ngay ngắn giúp tản bớt năng lượng của một cú đập trực tiếp từ đạn, từ đá… Để chống lại nhiệt, ta dùng chất liệu có cấu trúc xốp, lộn xộn hơn, khiến việc truyền nhiệt thành gập ghềnh. Tuy nhiên làm sao để có một chất liệu vừa chống được lực lại vừa chống được nhiệt, ấy mới khó.

“Ý tưởng của chúng tôi là dùng chất polymer Kevlar (đã có trên thị trường áo chống đạn) để dệt nên một loại sợi có cấu trúc dài, ngay ngắn, xen kẽ là lỗ chỗ tổ ong. Sợi dài để chống lại tác động cơ học còn các lỗ tổ ong giúp bớt tản nhiệt,” trưởng nhóm nghiên cứu nói.

Để sản xuất loại sợi này, nhóm nghiên cứu chế ra một thiết bị quay phản lực có tên là iRJS. Đầu tiên, họ nạp một dung dịch polymer vào bình chứa, dùng một lực ly tâm bắn nó qua một khe nhỏ trong lúc thiết bị này quay nhanh. Chất polymer khi được thoát ra khỏi bình hệt như kẻ được tự do, bèn duỗi dài thẳng tắp, nhưng ngay lập tức bị cuốn vào một luồng chất lỏng xoảy tít khiến nó đông lại luôn thành sợi rắn.

Chưa hết, bằng cách điều chỉnh độ nhớt của dung dịch polymer, các nhà nghiên cứu còn quay được các vi sợi dài thẳng tắp này thành những tấm tổ ong lỗ chỗ, vừa đủ ngăn nắp để chống đạn nhưng cũng vừa đủ lộn xộn để chống nhiệt. Trong vòng 10 phút, nhóm nghiên cứu “đảm đang” ấy dệt được một tấm sợi 10cm x 30cm.

Làm ra rồi, giờ phải thử. Đội nghiên cứu của Harvard nhờ bên quân đội bắn đạn thử vào tấm vật liệu và thấy tác dụng chống đạn không thua gì những tấm chống đạn đã có trên thị trường. Khi thử tác dụng chống nhiệt, họ thấy vật liệu mới này tốt gấp 20 lần! Thách thức tiếp theo của đội là biến phát minh này thành sản phẩm thực sự. Nhưng việc đầu tiên là nhanh chóng nộp ngay đơn xin cấp bằng sáng chế, trong lúc ấy tích cực tìm đầu ra.

MẠCH NHA (tổng hợp và dịch)