Quyển Sách của Đời Sống

Tác giả:

Chúng ta hẳn còn nhớ những ngày còn nhỏ, trong bài học vỡ lòng, thầy cô thường bắt học 24 mẫu tự, từ A đến Y. Sau khi nhẵn mặt các mẫu tự rồi, là đến phần ghép các mẫu tự lại thành chữ, như anh, em, cha, mẹ. Muốn chuyển đạt ý tưởng, các chữ được xếp chung lại với nhau thành câu. Và để có thể trình bày mọi đề tài một cách khúc triết, ta cần biết cách sắp xếp các câu theo thứ tự.

Nếu chúng ta dựa theo 24 mẫu tự để đọc và hiểu các bài trong sách học, thì các khoa học gia cũng đang giúp ta đọc “quyển sách đời sống” của chính chúng ta, với 4 mẫu tự mà thôi. Bốn mẫu tự thôi à? Nhằm mục đích trả lời câu hỏi kỳ lạ này, ta hãy duyệt lại những căn bản về di truyền học (genetics). Không cần phải là khoa học gia, ta cũng nhận thức được, trong gia đình có nhiều điểm như khuôn mặt, màu mắt, giọng nói, bệnh tật, lưu truyền từ đời này qua đời khác. Tất cả những tính chất di truyền này đều nằm trong những di thể (genes). Vậy di thể là gì?

Di thể

Cơ thể được cấu tạo bởi hàng tỷ tế bào. Nhiều tế bào cùng nhiệm vụ họp thành mô như mô da, mô phổi, mô gan, … Các mô có nhiệm vụ liên hệ họp thành hệ, như hệ thần kinh gồm óc, và các dây thần kinh; hệ tim-mạch gồm tim, và các mạch máu, v.v.. Trong mỗi tế bào có nhân tế bào (nucleus), một cơ cấu phức tạp. Nhân này tàng trữ tất cả những ám hiệu (code) cần thiết cho sự sống và lưu truyền của nòi giống con người. Những ám hiệu này nằm trong khoảng vài chục ngàn di thể. Đơn vị căn bản của di thể là cuộn deoxyribonucleic acid DNA (DNA coil). DNA giống 2 chuỗi dây dài cuốn lại với nhau và được cấu tạo bởi 4 hóa chất chính gọi là “gốc” (base): adenine (A), cytosine (C), guanine (G) và thymidine (T), cùng một số thành phần hóa học khác. Thứ tự sắp xếp của các gốc A, C, G, T dọc theo cuộn DNA gọi là chuỗi DNA (DNA sequence).

Tại sao ta cần biết thứ tự sắp xếp này? Muốn đọc được “quyển sách của đời sống”, các khoa học gia phải biết thứ tự sắp xếp của 4 gốc chính (bases) trên dọc theo cuộn DNA. Vì thứ tự này chính là chìa khóa giúp chúng ta tìm hiểu các ám hiệu di truyền của mỗi cơ thể. Mỗi ám hiệu, với thứ tự sắp xếp A, C, G, T riêng biệt của nó, định rõ một tính chất di truyền đặc thù của mỗi cá nhân, như: màu mắt, mũi cao hay thấp, lóng tay dài hay ngắn, tạng người mập hay gầy, v.v.. Tương tự như ba mẫu tự a, n, h họp thành hai chữ “anh” và “nhà” hoàn toàn khác nghĩa nhau. Các đặc thù này khi hợp lại với nhau tạo nên một cơ thể rất đặc biệt, có thể nói là độc nhất vô nhị trong vũ trụ. Nói tóm lại, trong mỗi di thể có tàng trữ những chỉ thị rất chính xác để cơ thể theo đó mà phát triển. Chữ họp thành câu và tổng số các câu kết hợp thành truyện. Người đọc cần phải thông thứ tự của những chữ thì mới hiểu được nghĩa của từng câu. Chữ tương ứng với các base A, C, G, T, còn câu là di thể. Truyện, chính là nguyên cả hệ di thể, hay bộ di thể (genome).

Di thể có nhiều cỡ khác nhau. Nhỏ có vài ngàn gốc và khổng lồ có vài triệu gốc. Những di thể kết tụ thành nhiễm sắc thể (chromosome). Khi quan sát qua kính hiển vi, các thể này được nhuộm bằng chất hóa học và có màu sắc khác nhau. Mỗi tế bào con người chúng ta có 22 cặp nhiễm sắc thể và 1 cặp nhiễm sắc thể định giống đàn ông hay đàn bà. Đàn bà có cặp nhiễm sắc thể định giống XX và đàn ông có cặp nhiễm sắc thể định giống XY. Mỗi cặp nhiễm sắc thể được thành lập bằng hai phần, một phần từ người mẹ và một phần từ người cha. Các di thể hợp thành hệ di thể (còn gọi bộ di thể).

Protein

Nhận được mặt chữ chưa đủ để đọc sách. Phải hiểu nghĩa các từ ngữ mới thấu triệt ý của tác giả. Đây mới chính là một thách thức lớn lao cho cộng đồng khoa học. Sau khi truy được hết thứ tự sắp xếp trên toàn hệ di thể, công việc kế tiếp là tìm hiểu ý nghĩa của các ám hiệu này. Đã có lệnh thì phải có thi hành. Cơ chế thi hành lệnh từ di thể đưa ra đều qua sự thành lập của protein.

Protein là một chất hóa học liên quan trực tiếp đến sự hoạt động hàng ngày của cơ thể. Qua sự biểu hiện (expression) của di thể, protein được sản xuất. Hầu hết mọi hoạt động của cơ thể đều nằm dưới quyền điều khiển của khoảng 100.000 loại protein. Chẳng hạn, một protein tên là insulin không để cho lượng đường trong máu lên quá cao, một tình trạng nguy hiểm đến tính mạng nếu không chữa trị cấp thời. Một protein khác, thyroxin, điều hòa nhịp tim; thiếu thyroxin tim đập yếu đi gây khó thở, phù thũng. Hemoglobin, một protein khác, có nhiệm vụ chuyên chở dưỡng khí đến các tế bào; không có dưỡng khí, mọi tế bào, mô sẽ chết. Bình thường tế bào máu đỏ có hình tròn, nhưng ở bệnh thiếu máu “sickle cell anemia”, tế bào máu có hình lưỡi liềm. Vì hình dạng này mà máu lưu thông không được đều trong huyết quản và người bệnh bị thiếu máu, đau khớp xương; lý do: ở người bình thường, ám hiệu cho hemoglobin trên di thể là một chuỗi dài của các gốc và trên đó có một khúc ngắn theo thứ tự GAG, trong khi cùng ám hiệu đó trên người bệnh lại là GTG. Chỉ cần sự thay đổi của 1 gốc thôi mà có thể đưa đến sự biến dạng của hồng huyết cầu, và do đó thay đổi từ trạng thái bình thường qua bệnh tật. Ví dụ trên cho thấy sự liên hệ chặt chẽ giữa thứ tự sắp xếp của các gốc và chức năng của protein. Nói khác đi, qua tác dụng của protein, hệ di thể điều khiển và kiểm soát hầu hết các khía cạnh của đời sống chúng ta, từ hình thái đến cá tính. Hệ di thể của một người tương tự như cẩm nang cho người đọc biết hết những đặc tính cá nhân.

Dự án nghiên cứu hệ di thể

Năm 1990, nhận thấy tầm quan trọng và ảnh hưởng trên nhiều lãnh vực của hệ di thể, chính phủ Hoa Kỳ, với sự hợp tác của nhiều quốc gia trên thế giới, đề xướng dự án nghiên cứu hệ di thể trong cơ thể con người (Human Genome Project, viết tắt HGP). Chương trình được tài trợ bởi chính quyền các quốc gia hợp tác và các cơ quan từ thiện. Ngân sách dự chi lên tới 3 tỷ mỹ kim trong vòng 15 năm.

Dự án có những mục tiêu chính sau đây:

1. Nhận diện toàn bộ các di thể trong con người.

2. Xác định chuỗi DNA, tức thứ tự sắp xếp các gốc trên DNA của các di thể.

3. So sánh hệ di thể người với hệ di thể của các sinh vật khác như chuột, nấm, giun đất, vi trùng.

4. Nghiên cứu những vấn đề liên quan đến đạo đức, xã hội và luật pháp.

Dựa vào đà phát triển mạnh của kỹ thuật điện toán, sự tìm hiểu thứ tự sắp xếp các gốc tiến hành nhanh chóng. Craig Venter, Ph.D, Chủ tịch công ty Celera Genomics, một trong những tổ chức cộng tác trong dự án, kể lại là 15 năm trước, phải mất hết 1 năm mới tìm ra thứ tự sắp xếp của 1 di thể. Vào năm 2000, Celera Genomics mất có 9 tháng để truy tìm được hết thứ tự sắp xếp của cả hệ di thể con người. Tháng 2 năm 2001, “Quyển sách của Đời sống” (Book Of Life) được công bố.

Sau đây là những điểm quan trọng. Con người có khoảng 30.000-35.000 di thể, có gấp đôi số di thể ở ruồi hay giun đất. Trước đây, người ta dự đoán con số này lên tới 100.000. Tuy nhiên, cơ thể con người có hiệu năng cao vì mỗi di thể trung bình điều khiển sự sản xuất của 3 protein chứ không phải 1 như đã nghĩ trước đây. Chỉ khoảng 1.5% của hệ di thể là có liên quan đến việc sản xuất các loại protein cần thiết cho sự hoạt động của cơ thể.

Tại sao lại phải hiểu thêm về di thể của sinh vật khác người? So sánh các hệ di thể sẽ giúp ta hiểu tiến trình thay đổi qua các thời đại của những sinh vật trên trái đất. Và nhờ vậy mà ta biết được những yếu tố cần thiết giúp nòi giống sinh tồn trong chu trình tiến hóa. Chẳng hạn như người có một số di thể, khoảng 300, mà ta không tìm thấy ở chuột. Ta chưa rõ nguyên do của sự khác biệt này. Quân khủng bố từng dùng vi trùng gây bệnh than anthrax, Bacillus anthracis, để giết người và gây rối loạn, hoang mang khắp thế giới và đặc biệt tại Hoa Kỳ. Trong trận chiến chống khủng bố sinh học, sự hiểu biết hệ di thể của B. anthracis rất quan trọng và hiện nay tiến trình sắp xếp thứ tự DNA của vi trùng này sắp sửa thành tựu. B. anthracis giết bệnh nhân qua độc tố của chúng. Một số di thể của chúng chuyên điều khiển công việc sản xuất các độc tố này và một số di thể khác lo việc cấu tạo vỏ bọc ngoài che chở vi trùng. Vỏ này rất lợi hại, chống lại sức đề kháng của cơ thể con người. Giải được ám hiệu DNA của vi trùng bệnh than sẽ giúp các khoa học gia ngăn chặn sự xâm nhập của độc tố và điều chế những thuốc chủng ngừa.

Di thể trị liệu

Ảnh hưởng của dự án nghiên cứu hệ di thể con người lan tràn trên nhiều lãnh vực. Trong khuôn khổ bài này, ta chỉ điểm qua hai bình diện: trị liệu và xã hội.

Công việc truy tầm vị trí, cấu tạo và nhiệm vụ của từng di thể đang có ảnh hưởng trực tiếp đến di thể trị liệu (gene therapy). Đây là một phương pháp mới được áp dụng trong khoảng hơn 10 năm nay trong việc chữa trị một số bệnh do di thể gây ra như ung thư, bệnh di truyền. Căn bản của lối chữa trị này là nếu bệnh tình do sự hoạt động bất thường của một di thể thì ta tìm cách thay thế di thể đó bằng một di thể tương tự nhưng bình thường. Giống như ta thay một bộ phận hư trong xe ô tô để xe chạy an toàn trên xa lộ vậy.

Từ trước đến nay, mọi người bệnh cùng một loại bệnh thường được chữa trị giống nhau, cùng một loại thuốc. Có người khỏi có người không. Biết rõ hệ di thể của người bệnh sẽ giúp các bác sĩ dùng thuốc chính xác hơn. Thường thì mỗi di thể chỉ có 1 bản sao (copy). Trong trường hợp ung thư, đôi khi có sự hiện diện của nhiều bản sao, thay vì 1, của cùng một di thể. Trạng thái này được gọi là di thể khuếch đại (gene amplification). Công việc điều trị các ung thư có di thể khuếch đại thường rất khó khăn. Tuy nhiên, khi áp dụng di thể trị liệu (gene therapy), người ta nghiệm thấy, trong trường hợp ung thư vú chẳng hạn, kết quả tương đối khả quan hơn trước. Một loại thuốc mới, Herceptin, đã được dùng trong trường hợp ung thư vú có trạng thái khuếch đại của một di thể có tên HER. Với ám hiệu xuất phát từ HER, một loại protein được sản xuất khiến cho tế bào ung thư dễ lan tràn qua các cơ quan khác như óc, xương, phổi. Herceptin ngăn chặn tác dụng của protein này.

Ta hãy dùng một ví dụ khác liên quan đến ung thư phổi. Loại ung thư này phần đông do thuốc lá gây ra. Trong cơ thể có di thể tên “p53” chuyên ngăn ngừa sự xuất hiện và phát triển của ung thư. Người ta nhận thấy di thể “p53” của những người bệnh ung thư phổi thường bị biến dạng (mutation). Khi bị biến dạng như vậy, di thể “p53” không còn hoạt động bình thường nữa khiến cho ung thư tự do lộng hành. Hiện nay các khoa học gia đang thử một số phương pháp nhằm đưa loại di thể “p53” bình thường vào các tế bào ung thư để thay thế loại di thể “p53” đã biến dạng, và hy vọng sẽ chữa khỏi ung thư phổi.

Di thể trị liệu vẫn còn đang trong thời kỳ phôi thai. Những bước đầu bao giờ cũng gặp nhiều trở ngại. Vào năm 1999, tại trung tâm y khoa thuộc viện đại học Pensylvania ở Philadelphia, một người 18 tuổi bị đau gan bẩm sinh. Bác sĩ áp dụng di thể trị liệu để chữa nhưng chỉ trong vòng 4 ngày, tất cả những cơ quan như óc, thận, tim, gan đều bị hủy khiến cho người bệnh chết.

Ảnh hưởng xã hội

Y khoa dựa trên di thể học giúp chúng ta phát giác những người có khuynh hướng sẽ phát bệnh trước khi triệu chứng xuất hiện. Do đó, những người trong gia đình có quyến thuộc qua nhiều thế hệ bị các bệnh ung thư như ung thư vú, buồng trứng, ruột, thường được bác sĩ khuyên nên đi thử nghiệm xem trong hệ di thể của họ có di thể nào biến dạng hay không.

Ta hãy lấy thí dụ ung thư vú, một loại ung thư thường thấy nhất ở phái nữ tại Hoa Kỳ. Khoảng 5% phụ nữ bị ung thư vú có biến dạng ở di thể tên BRCA. Bà N. chẳng hạn, cỡ tuổi 30, thấy mẹ và 2 người cô bên mẹ đều bị ung thư vú vào lứa tuổi ngoài 40. Đương nhiên bà N sẽ đặt câu hỏi: khi nào đến lượt mình đây? Bà quyết định muốn biết mình có di thể BRCA biến dạng không. Giả sử thử nghiệm cho thấy di thể BRCA quả thực biến dạng, bà có thể sẽ lo âu vì sợ mình sau bị ung thư, và thêm vào đó, lo lắng về tình trạng bảo hiểm sức khỏe, công ăn việc làm (không biết công ty nơi đang làm có tìm cách sa thải, nếu biết trong tương lai bà có thể sẽ bị ung thư). Tuy nhiên, có biến dạng di thể không có nghĩa là bà N. sau sẽ bị ung thư 100%, vì ngoài sự biến dạng của di thể BRCA, cần có thêm một số thay đổi khác trên hệ di thể, ung thư vú mới xuất hiện. Dẫu sao, kết quả sẽ khiến bà N. không chểnh mảng trong việc truy tầm ung thư vú sớm như tự khám vú hàng tháng, chụp hình quang tuyến vú hàng năm. Có trường hợp, người trong hoàn cảnh như bà N. sẽ quyết định nhờ bác sĩ cắt bỏ luôn cả hai vú để tránh ung thư sau này. Ngược lại, nếu kết quả thử nghiệm bình thường, bà N. sẽ cảm thấy yên tâm hơn.

Cho đến nay, chưa một khảo cứu nào cho thấy có sự liên hệ giữa thử nghiệm di thể (gene testing) và xác suất tử vong. Vì vậy các bác sĩ chưa đồng nhất khuyên trong những trường hợp nào cần đi thử nghiệm di thể. Hiện nay quyết định này hoàn toàn tùy thuộc vào cá nhân người bệnh và bác sĩ điều trị.

Một vấn đề then chốt khác là bảo mật. Để việc thử nghiệm di thể được hoàn hảo, ta cần khảo sát nhiều người trong dòng họ. Sự kiện này có thể sẽ đưa tới tình trạng căng thẳng, bất hòa vì chưa chắc người trong họ đều sốt sắng muốn thử nghiệm. Không có luật nào bắt họ cả. Ngoài ra, ngoài cá nhân người bệnh và bác sĩ điều trị, ai có thẩm quyền biết kết quả thử nghiệm di thể? Cơ quan công quyền liên bang, tiểu bang? Hãng bảo hiểm sức khỏe? Công ty trước khi mướn nhân viên? James Watson, người cùng Francis Crick khám phá dạng cấu tạo của DNA, đã phát biểu như sau trong một buổi hội thảo về khía cạnh luân lý của di thể học vào năm 1989: “Chúng ta phải trấn an quần chúng và giải thích cho họ hiểu là DNA thuộc quyền sở hữu của từng cá nhân và không một ai khác có thể lấy được. Các sắc luật sẽ được ban hành để bảo đảm vấn đề này”.

Kết luận

Giải ám hiệu DNA, một trong những thành quả của dự án nghiên cứu di thể (Human Genome Project), mới chỉ là bước đầu trong sự tìm hiểu tận tường về chính cơ thể chúng ta và thế giới chung quanh. Những phát giác mới đã, đang và sẽ khiến chúng ta phải đương đầu với nhiều vấn đề trên các lãnh vực khác nhau như y tế, luân lý, … Với thời gian, vào những thập niên tới đây, qua nhiều thảo luận, có lẽ các giải đáp sẽ lần lượt xuất hiện. Eric Lander, Giám đốc viện nghiên cứu Whitehead ở New York, trong dịp ra mắt cuốn “Quyển sách của Đời sống” (Book of Life) vào tháng 2 năm 2001, đã không ngoa khi ông tuyên bố: “Chúng ta cần một thời gian dài mới thấu hiểu được tất cả những bí mật của hệ di thể”.

Bác sĩ Nguyễn Đình Phúc

Thảo luận cho bài: "Quyển Sách của Đời Sống"