40 năm khoa học – công nghệ TP.HCM: Công nghệ tế bào gốc – giấc mơ và hiện thực

Vào lúc 6 giờ 45 phút ngày 21/12/2007, một sự kiện được ghi nhận vào lịch sử khoa học Việt Nam: bầy cá ngựa vằn trong Phòng thí nghiệm tế bào gốc, Đại học quốc gia TP.HCM (ĐHQG-HCM) đã phát sáng dưới ánh đèn huỳnh quang. Ánh sáng của con cá được tạo ra từ gen GFP có khả năng phát sáng được lấy từ sứa, kết hợp với các hạt kim loại vàng nghiền nhỏ, được chuyển vào phôi trứng cá bằng phương pháp bắn gen. Với thành tựu này, ThS. Phan Kim Ngọc cùng các cộng sự của mình đã ghi tên Việt Nam vào nhóm ít các nước có thể chuyển gen động vật.

Hiện thực hóa giấc mơ của loài người

Công nghệ chuyển gen là đỉnh cao của công nghệ sinh học, và càng khó đối với chuyển gen động vật. Mỗi động vật có bộ gen riêng. Công nghệ chuyển gen là thay đổi bộ gen nhằm sửa chữa gen hỏng hoặc tạo ra động vật mang bộ gen mong muốn. Để đi đến thành công, Phòng thí nghiệm bắt đầu thực hiện nghiên cứu này từ trước đó 3 năm. Họ chọn gen phát sáng của sứa để chuyển vào cho cá vì đây là gen có tính đặc thù, có thể thấy rõ bằng mắt thường là gen đã chuyển được hay chưa mà không cần qua bước kiểm tra phức tạp. Ngoài ra, gen phát sáng còn được xem là gen “thông báo” (reporter gene), nếu đưa gen này vào được thì khi chuyển gen khác, có thể dùng nó để thông báo kết quả chuyển các gen kèm theo.

Đầu tiên, nhóm nghiên cứu tách lấy gen phát sáng GFP (Green Fluorescent Protein) từ con sứa, rồi thao tác gen để có được đầu này đầu kia nhằm gắn plasmid (chất gắn gen) vào đó. Tiếp theo, tìm cách đưa đoạn gen trên vào tế bào trứng đã thụ tinh của cá. Sau đó gây sốc để mở toang bộ gen tế bào này; làm như vậy để khi tế bào gắn lại bộ gen, nó sẽ gắn “nhầm” đoạn gen phát sáng của sứa mà mình mong muốn. Tất cả được thực hiện với kính hiển vi vi thao tác, trong những điều kiện khắt khe về độ thẩm thấu, ánh sáng, nhiệt độ, điều kiện vô trùng… Khi trứng nở, cá con phát sáng. Thử nghiệm trên nhiều loại cá, nhóm nghiên cứu thành công với cá ngựa vằn (tên thông thường là Zebra fish, tên khoa học là Danio rerio). Các nhà khoa học đã canh suốt mấy đêm liền trước khi cá nở. Vào lúc 6 giờ 45 phút sáng 21/12/2007, có 12 trứng nở, tất cả mọi người hết sức mừng rỡ khi nhìn thấy rõ ràng qua kính hiển vi huỳnh quang hàng loạt đốm sáng xanh rất đẹp trên những con cá chuyển gen ra đời đầu tiên. Sau đó tất cả những trứng đã nở, con nào cũng phát sáng, có nghĩa là hội nhập gen đối với con sống đạt 100%.

Nhận thấy đây là một công nghệ quan trọng, ĐHQG-HCM đã mạnh dạn đầu tư nguồn kinh phí ban đầu lên đến 40 tỷ đồng để thành lập Phòng thí nghiệm nghiên cứu và ứng dụng tế bào gốc năm 2007. Đến nay, những nhà nghiên cứu của Phòng đã cho thấy sự đầu tư ấy không hề phí phạm, họ đã thực hiện những công trình nghiên cứu chuẩn, sâu, phát triển công nghệ ứng dụng tế bào gốc trong y học, dược học, mỹ phẩm, nông nghiệp… Phòng thí nghiệm hiện đang đẩy mạnh nghiên cứu ung thư, là hướng nghiên cứu chủ đạo, đồng thời nghiên cứu điều trị các bệnh khác như tiểu đường, thiếu máu tim cục bộ, thực hiện tái tạo giác mạc mắt, thụ tinh nhân tạo trên người, tạo vật liệu trị phỏng…

Đầu năm 2014, được sự hỗ trợ của NXB Springer, Phòng thí nghiệm đã phát hành tạp chí bằng tiếng Anh, với tên “Biomedical Research and Therapy” (ISSN: 2198 – 4093) với hình thức Open Access, mỗi tháng một số. Phòng thí nghiệm tiếp tục phát hành tạp chí chuyên đề về tế bào gốc với tên “Progress in Stem Cell” (ISSN 2199 – 4633) cũng với hình thức Open Access, 3 tháng 1 số. Đến nay, Phòng thí nghiệm nghiên cứu và ứng dụng tế bào gốc đã công bố hơn 50 công trình trên các tạp chí, sách quốc tế; đã nộp đăng ký 5 sáng chế, giải pháp hữu ích.

Những người làm nên kỳ tích

Tiếp cận và chinh phục chân trời khoa học mới này là một tập thể nghiên cứu còn rất trẻ làm việc dưới hướng dẫn của ThS. Phan Kim Ngọc. Suốt gần 20 năm qua, ông hiếm có một ngày nghỉ ngơi, hết giờ lên lớp lại “giam mình” trong phòng thí nghiệm từ sáng sớm đến tối khuya. Những căn bệnh từ thời chiến khiến cơ thể suy nhược nặng vẫn không làm mòn đi ý chí của nhà khoa học đã từng là chiến sĩ chiến đấu trên khắp các chiến trường. Bước vào lĩnh vực công nghệ cao là thử thách rất lớn đối với một đất nước chỉ mới thoát khỏi chiến tranh chưa lâu, những thành công của nhà khoa học trở về từ chiến trường cùng cộng sự của ông cho chúng ta niềm tin rằng đi sau chưa hẳn đã muộn.

“Trong nghiên cứu khoa học, hãy tin vào thế hệ trẻ. Họ có thể làm được điều mà thế hệ đi trước không làm được. Điều đó có nghĩa là người thầy cần có trách nhiệm và tạo điều kiện cho các bạn làm việc”, ThS. Phan Kim Ngọc luôn tin tưởng những cộng sự trẻ của mình như thế, và họ đã cùng ông khẳng định thêm uy tín của Phòng thí nghiệm.

Năm 2007, đề tài tái tạo giác mạc mắt từ tế bào gốc do Phòng thí nghiệm kết hợp với Trường ĐH y Phạm Ngọc Thạch và Bệnh viện mắt TP.HCM thực hiện được bình chọn là 1 trong 10 sự kiện khoa học công nghệ quốc gia. Năm 2008, đề tài tạo tinh trùng chuột từ tế bào mầm sinh dục tiếp tục được bình chọn là 1 trong 10 sự kiện khoa học công nghệ quốc gia. Năm 2009, Phòng thí nghiệm đoạt Giải thưởng sáng tạo khoa học kỹ thuật TP.HCM với đề tài tạo bò sữa từ tế bào trứng đông lạnh.

Việt Nam chỉ mới đặt chân lên xa lộ tế bào gốc chưa lâu, điều kiện nhân lực và tài lực còn kém xa các nước phát triển, nhưng các nhà khoa học trong nước đã gặt hái được những thành tựu không nhỏ trong điều kiện nghiên cứu còn giới hạn.