Cuộc đời là những chuyến đi … dài

Grew up and be educated in VN, be engaged in science in Europe, now exploring a "modern American dream"

Một số bằng chứng của thuyết tiến hoá (evolution)

Posted by Huy Q. Dinh on October 10, 2016

Trên diễn đàn khoa học người Việt (iVanet) có những tranh luận sôi nổi về việc Chúa (God) tạo ra sự sống trên trái đất hay là thuyết tiến hoá của Darwin đúng. Dưới đây tôi đưa ra những bằng chứng khoa học (scientific evidences) mà theo tôi nó ủng hộ thuyết tiến hoá (theory of evolution) dựa trên chọn lọc tự nhiên (natural selection) của Darwin là cách giải thích đúng đắn nhất cho sự hình thành và phát sinh của sự sống bao gồm con người chúng ta trên trái đất này. Ít nhất chúng ta cũng có thể khẳng định rằng tiến hoá có những bằng chứng cụ thể mà không bất kỳ nhà thờ hay tôn giáo nào có thể có được để giải thích về lý thuyết Chúa sinh ra muôn loài mà họ tuyên truyền. Với tôi, tiến hoá là cách tốt nhất (nếu không là duy nhất) để giải thích sự xuất hiện của muôn loài trên trái đất, và đây là cách tốt nhất để giải thích cho trẻ con về “chuyện cổ tích loài người” mà tôi đang “sáng tác” cho Alex …🙂

1. Bằng chứng từ các hoá thạch (fossil record)
Thế kỷ 17, Nicolas Steno, nhà khoa học người Đan Mạch đang làm việc ở thành phố Florence, quê hương của thiên tài người Ý Leonard da Vinci, đã nhận ra điểm giống nhau (similarities) giữa răng cá mập (shark teeth) và hòn đá có hình cái lưỡi hình tam giác (tongue stones) được khám phá từ các nhà tự nhiên học những năm đầu tiên sau Công nguyên. Steno là người đầu tiên cho rằng những mảnh đá này bắt nguồn từ một sinh vật đã từng sống trên trái đất, điều mà da Vinci vĩ đại phỏng đoán từ trước (trong trường hợp nay là răng của một con cá mập), ông thuyết phục mọi người bẳng những bản vẽ so sánh của mình, tuy nhiên bản thân ông cũng băn khoăn là làm sao răng của một con cá mập lại biến thành và gắn chặt ở trong những tảng đá. Steno cho rằng răng cá mập bao gồm những thành phần bé tí (thời đó gọi là corpuscles, sau này gọi là phân tử “molecules”), nhửng phân tử của răng cá mập theo thời gian được thay bằng những phân tử vô cơ (mineral) có ở trong đất đá mặc dù vẫn giữ hình trạng nguyên vẹn. Nhưng làm sao điều này xảy ra? Steno cho rằng đất đá và các hợp chất vô cơ vốn là chất lỏng, qua thời gian (hơn 4.5 tỷ năm tuổi của Trái Đất) có nhiều lớp đất đá hình thành và giữ xương động vật (như răng con cá mập) ở giữa và bằng chứng sinh động nhất là ông tìm ra lớp trên cùng là trẻ nhất và lớp dưới cùng là nhiều tuổi nhất khi nghiên cứu các đồi núi ở miền Trung Bắc nước Ý. Như vậy Steno chỉ cho chúng ta thấy là trên trái đất hiện tại vẫn lưu giữ các bằng chứng kiểu hình của các loài sinh vật sống trên Trái Đất.
Phải đến thế kỷ 19, Mary Ann Mantell, nhà tự nhiên học người Anh cùng chồng của mình khám phá ra hoá thạch của loài khủng long Iguanodon, lần đầu tiên chỉ ra bằng chứng rằng những hoá thạch tìm thấy hiện tại có thể đến từ những loài đã từng sống trên Trái Đất và đã bị tuyệt chủng từ lâu (như khủng long).
Ngành khảo cổ học (Archaeology) là một trong những nghành khoa học đầy hấp dẫn tuy khó khăn và chỉ giành cho những người thực sự đam mê khám phá và mạo hiểm, sau này tiếp tục tìm ra nhiều bằng chứng từ những hoá thạch giúp chúng ta vẽ lại bản đồ sinh vật thế giới từ những năm xa xưa và phần nào hiểu được lịch sự kỳ vĩ của mẹ Trái Đất.

Tham khảo
http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/0_0_0/lines_02
2. Mã di truyền chung và các đặc điểm chung về mặt di truyền
Khám phá cấu trúc DNA của Watson và Crick năm 1953 (Giải Nobel Y học 1962) và sự phát triển của công nghệ giải mã hệ gene do Sanger (giải Nobel Hoá học 1980) đã giúp khoa học cuối thể kỷ 19 đầu thế kỷ 20 tìm ra được hệ gene của chúng ta (Home Sapiens) giống loài tinh tinh chimpanzee tới 96% [2.1], loài mèo tới 90% [2.2], loài bò tới 80% [2.3] và loài chuột tới 75% và loài người chúng ta giống nhau khoảng hơn 99% cho đến 99.9% hệ gene, hay thậm chí 100% như các trường hợp sinh đôi. Tại sao những con số so sánh này lại cho phép các nhà khoa học khẳng định loài người chúng ta và các sinh vật khác có cùng tổ tiên từ nhiều triệu năm về trước?

Hãy quay vòng bánh xe lịch sử khoa học về khám phá DNA và mã di truyền:

– thế kỷ 17, các nhà khoa học ở châu Âu phát hiện ra tế bào (cell) từ kính hiển vi từ các loài sinh vật không nhân (Protozoa) cho đến các loài sinh vật phức tạp khác.
– Thể kỷ 19 (năm 1843), Gregor Mendel, một tu sĩ giáo viên người Áo ở Brno (nay là một tính của CH Séc) làm thí nghiệm mà chúng ta học ở trường phổ thông với loài đậu và những đặc điểm riêng của chúng trong vòng 8 năm và phát hiện ra luật di truyền giải thích tại sao những cây đậu con lại thừa hưởng những đặc tính khác nhau từ những cây đậu bố mẹ, ông bà. Mặc dù chỉ sau khi Mendel mất nhiều năm người ta mới thực hiện lại nhiều thí nghiệm khẳng định những phát hiện của ông, Mendel vẫn được coi là cha đẻ của nghành di truyền học Genetics.
– Năm 1869, nhà khoa học người Thuỵ Sĩ Frederich Miescher phát hiện ra hợp chất hoá học DNA từ tế bào máu trắng (white blood cells) khi ông làm việc ở ĐH Tuebingen ở Đức và cho rằng chúng có thể liên quan đến vật chất di truyền (heredity).
– Oswald Avery vào năm 1944 đã lần đầu tiên chỉ ra rằng DNA chính là vật chất di truyền bởi thí nghiệm nổi tiếng với loài khuẩn pneumonia, các phân tử di truyền (inheritance molecule, thuật ngữ do Frederick Griffith đề xuất năm 1928 với thí nghiệm truyền khuẩn virus và không có virus vào loài chuột). Avery và cộng sự thử mọi khả năng và phát hiện ra chỉ khi huỷ diệt DNA thì các phân tử di truyền này mới dừng lại.
– Năm 1953, Watson, Crick và Franklin phát hiện ra cấu trúc xoắn kép của phân tử DNA, và đưa ra lý thuyết giải thích tại sao DNA có thể tạo ra các bản copy của chính nó, từ đó giúp tế bào sinh sôi nảy nở, cơ sở của việc hình thành sự sống của con người hiện tại từ duy nhất 1 tế bào trứng ở trong bụng mẹ.
– Tuy nhiên protein mới là hợp chất quyết định việc chân tay mắt mũi chúng ta trông như thế nào. Năm 1961, Marshall Nirenberg xác định thành công chuỗi codon của 64 đơn vị amino acids của protein (3 trong 4 bases DNA (Adenine, Cytosine, Guanine, Thymine)) tạo ra 1 amino acid), ông được trao giải Nobel năm 1968 cho những phát hiện về mã di truyền (genetic code) này.

Như vậy DNA chính là vật chất di truyền mà ông bà để lại cho cha mẹ và cha mẹ để lại cho chúng ta, DNA có ở trong tế bào và giải mã và so sánh DNA (chúng ta có trên dưới 3 tỷ ký tự DNA) là tiền đề để chúng ta biết được chúng ta và các loài sinh vật trên Trái Đất giống và khác nhau ra sao, và từ bao giờ. Nhờ có DNA mà Svante Paboo ở Viện tiến hoá Leipzig ở Đức và các cộng sự đã giải mã các xương của các loài sinh vật gần với chúng ta nhất (không phải vượn, không phải khỉ mà là hai loài có tên là Neandertal và Denisovan đã tuyệt chủng.

851px-spreading_homo_sapiens_la-svg

Gỉa thuyết “Out of Africa” dựa trên các bằng chứng khoa học khẳng định con người hiện tại xuất phát từ châu Phi khoảng hơn 200 nghìn năm về trước). Nguồn: Wikipedia

 

Loài người hiện tại không tiến hoá từ loài khỉ hay vượn hiện tại nào cả mà chúng ta và loại khỉ, vượn có cùng tổ tiên (đã bị tuyệt chủng) mà khoa học dự đoán là cách đây đã 5-7 triệu năm.

[2.1] http://www.nature.com/nature/journal/v437/n7055/full/nature04072.html
[2.2] http://genome.cshlp.org/content/17/11/1675.full
http://www.nature.com/articles/nature11128
[2.3] http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/324/5926/522
[2.4] http://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.1000112

3. Các bằng chứng khác:

Các đặc tính chung về bào thai (embryos)
Các bằng chứng khoa học cho thấy bào thai của loài lợn có những đặc điểm giống với bào thai của loài người chúng ta, điều này chỉ có giải thích có lý nhất nếu lợn và chúng ta đã từng có chung tổ tiên và khoa học xếp chúng ta và loài lợn là động vật có vú (mamalians).

Tham khảo: https://www.goshen.edu/academics/biology/pigbook/human-pig-comparisons/

Vi khuẩn và thuốc kháng sinh
Chúng ta bị sốt, và uống thuốc kháng sinh (antibiotic) với nhiệm vụ tiêu diệt vi khuẩn, thuốc kháng sinh có tác dụng rất tốt, đa số vi khuẩn bị tiêu diệt tuy nhiên một bài tế bào còn sót lại do quá trình biến dị (mutation) xẩy ra ngẫu nhiên. Chúng sinh sôi nảy nở ở thế hệ tiếp theo và gây ra hiện tượng “nhờn thuốc kháng sinh” (antibiotic resistance) mà ta thường thấy. Điều này chính là do tiến hoá và chọn lọc tự nhiên (chất kháng sinh tiêu diệt các vi khuẩn yếu và chọn (select) các vi khuẩn thích hợp với chúng.

http://emerald.tufts.edu/med/apua/about_issue/about_antibioticres.shtml

Posted in 1. Vì sao lại thế? | Leave a Comment »

Ung thư – nó chẳng quan tâm bạn là ai? (8) – Ung thư cuống họng (Esophageal Cancer) ở người châu Á (phần 1)

Posted by Huy Q. Dinh on October 4, 2016

Ung thư cuống họng gây ra khoảng 400 nghìn cái chết mỗi năm [1], thông thường chia làm hai loại : Adenocarcinoma và Squamous cell carcinoma (ESCC) [2]. Loại thứ nhất phổ biến ở Hoa Kỳ, trong khi loại thứ hai chủ yếu xảy ra với chủng tộc người Đông Á (đặc biệt là những người bị virus HPV). Sau khi nghiên cứu dữ liệu hệ gene từ tổ chức nghiên cứu hệ gene ung thư của Hoa Kỳ (TCGA, [3]), tôi nhận thấy họ chỉ có khoảng 200 bệnh nhân, trong đó có 97 bệnh nhân ESCC (điều đặc biệt với tôi là trong 97 bệnh  nhân này thì gần một nửa là người gốc Việt (birth country)). Ngoài ra hiện tại có 3 nước châu Á nghiên cứu mạnh về loại ung thư đặc biệt này: Singapore [4,5], Trung Quốc [5] và Nhật Bản[6], rõ ràng đây là bệnh của người châu Á và Việt Nam khó có thể đứng ngoài danh sách, vì vậy theo tôi chúng ta cần đẩy mạnh nghiên cứu về loại ung thư này.

 

Một vài con số thống kê  và nhân tố gây bệnh

Theo [2], năm 2016, có 16,910 ca bệnh ESCC mới (chiếm 1% trong tổng số các ca bệnh ung thư thống kê được), và đáng sợ có tới 15,690 bệnh nhân chết vì ESCC trong năm nay, chiếm 2.6% số ca tử vong vì ung thư. Cũng theo thống kê của trang này, có 18.4% bệnh nhân sống sót sau 5 năm phát hiện ra bệnh.

bb6c0e0d-3f21-4438-95fd-eee6a25a4eaa

Trang web của Mayoclinic [7] đưa ra các nguyên nhân chính gây nguy cơ nhiễm bệnh ESCC như uống rượu, hút thuốc lá, béo phì, … Trang web của tổ chức ung thư Hoa Kỳ [8] cho thêm một số số liệu như : 75% ca bệnh xảy ra với bệnh nhân hơn 55 tuổi, nam giới có nguy cơ 3 lần so với phụ nữ
Nghiên cứu hệ gene ESCC

Năm 2014, Hai công trình song song của Singapore và Trung Quốc [4] trên tạp chí Nature Genetics với phương pháp giải mã trình tự hệ gene (Next Generation Sequencing) trên exome (phần hệ gene sản xuất ra protein) công bố các gene mà biến dị của nó xảy ra thường xuyên ở bệnh nhân ESCC là TP53, NOTCH1, PIK3A, CDKN2A, CCND1, FAT1 với khoảng 20 bệnh nhân ở mỗi công trình. Trong đó mỗi hệ gene ung thư ESCC thường chứa hàng trăm biến dị gene.  Năm 2015, Trung Quốc [5,9], Nhật Bản [6] công bố thêm trên dưới 100 bệnh nhân với những phát hiện tương tự, cộng thêm nhiều loại biên dị gene khác được tìm ra. Đăc biệt công trình mới nhất của người Nhật [6] trên 144 bệnh nhân tìm ra có ba loại bệnh nhân ESCC (Cluster 1, 2, 3) trong đó nhóm 1 và 2 thường là những người uống rượu, nhóm 1 chủ yếu với biến dị (mutation) của gene ZNF750 và PIK3CA.

132885ee-eab0-4d44-8e3a-c889f3cd63d8
Những phát hiện về di truyền này giúp các công ty dược và các bệnh viên phát triển các phương pháp giữa bệnh giúp tìm loại bỏ các ảnh hưởng do các biến dị gene này gây ra. Tuy nhiên tỷ lệ thành công vẫn rất thấp, với nhiều nguyên nhân trong đó có một nguyên nhân phổ biến  là phương pháp thường được áp dụng đầu tiên, phẫu thuật (surgery), không loại bỏ hết được các tế bào ung thư. Đã có bằng chứng từ năm 2012 [10], công trình công bố trên tạp chí số 1 nghành Y New England Journal of Medicine của Viện nghiên cứu ung thư Anh quốc chỉ ra sau khi họ phân tích từng phần nhỏ của bướu ung thư (tumor) thận, họ nhận ra mỗi một phần có một loại biến dị gene khác nhau, điều này khiến cho các phương pháp truyền thống như hoá trị hay phẫu thuật không loại bỏ được hết các tế bào ung thư chứa biến dị di truyền, khiến điều trị dẫn đến thất bại. Ở bài sau, tôi sẽ điểm qua một trong những nghiên cứu mới nhất của chúng tôi về vấn đề này trong bệnh ung thư thực quản của người Á châu ESCC.
(còn nữa)
Tham khảo

Posted in Khoa học thường thức | Leave a Comment »

Nobel Y học 2016: vinh danh người Nhật tìm ra cơ chế ‘tái chế tế bào’ (cellular recycle)

Posted by Huy Q. Dinh on October 3, 2016

Hôm nay, Viện nghiên cứu Karolinska ở Thuỵ Điển trao giải Nobel Y học 2016 cho nhà khoa học người Nhật Yashinori Ohsumi bởi những khám phá của ông về cơ chế tự đào thải và tái chế của tế bào (autophagy).

329298cc-1571-4979-aa79-c72802f5805e

Tại sao giải Nobel?

Theo thông cáo báo chí [1], autophagy, cơ chế đào thải và tái chế (degrading and recycling) các thành phần tế bào, xuất phát từ hai từ trong tiếng Hy Lạp auto- (nghĩa là tự bản thân, self) và phagein- (nghĩ là ăn – eat), thuật ngữ được phát triển bởi nhà khoa học người Bỉ Christian de Duve từ những năm 50-60s thế kỷ trước. Tại sao nó quan trọng? Theo giải thích đơn giản của tờ NYTimes [2], cơ chế này là vô cùng quan trọng cho quá trình hoạt động của tế bào sống như tiêu diệt các virus và vi khuẩn tấn công, loại bỏ các thành phần bị hỏng hóc (damaged). Quá trình này cũng được cho là có liên quan tại sao chúng ta bị ung thư, các bệnh truyền nhiễm, bệnh miễn dịch và thần kinh (neurodegenerative disorders), và lão hoá (aging). Những khám phá đạt giải Nobel năm nay giúp chúng ta hiểu được một trong những cơ chế quan trọng giúp tế bào khoẻ mạnh hay bị bệnh tật, ví dụ như những genes mà Ohsumi phát hiện nếu bị đột biến, nguy cơ chúng ta bị ung thư sẽ rất cao.

Thí nghiệm dẫn đến các khám phá
(nhiều thuật ngữ sinh học người viết không tìm được tiếng Việt tương đương)
Giữa những năm 50s thế kỷ trước, các nhà khoa học phát hiện ra một bộ phận của tế bào gọi là “lysosome” hoạt động như một trạm đào thải các thành phần tế bào (công trình giúp de Duve đạt giải Nobel Y học 1974), nơi mà sau đó được tìm ra có thể chứa cả một lượng lớn các thành phần tế bào thay thậm chí toàn bộ organelle (nơi chứa các enzymes có nhiệm vụ chuyển hoá (digest) proteins, carbohydrate và lipids (những hợp chất cần thiết để duy trì sự sống của tế bào). Giải Nobel Hoá học năm 2004 trao giải cho những khám phá về cơ chế từ đào thải của proteins (proteasome), tuy nhiên cơ chế này chỉ giải thích được việc từng protein một bị tự huỷ chứ không giải thích được autophagy, hay nói cách khác làm thế nào tế bào có thể loại bỏ được các hợp chất protein phức tạp và thậm chí toàn bộ organelles.
Genes nào liên quan cho cơ chế này và vai trò của chúng ra sao trong qúa trình phát triển của tế bào khoẻ mạnh và tế bào bệnh tật. Tất cả chỉ được làm rõ với những thí nghiệm mang tính cách mạng (breakthrough) của Ohsumi, tóm tắt như sau:
– Năm 1992, nhóm của Ohsumi công bố trên tạp chí JCB [3] thí nghiệm trên loài nấm men (yeast, thường sử dụng để lên men bánh mì) chứng minh sự tồn tại của autophagy trên loại sinh vật mẫu này. Để đi đến kết luật này là không đơn giản bởi các tế bào nấm men rất nhỏ và cấu trúc bên trong của chúng rất khó để phân biệt qua kính hiển vi, Ohsumi đã rất thông minh khi tạo ra các biến dị của nấm men bỏ đi các enzymes chịu trách nhiệm cho quá trình phân huỷ một thành phần quan trọng (gọi là vacuole, tương như như lysosome trong tế bào người vậy), đồng thời ông bỏ đói các tế bào này để kích thích autophagy. Kết quả thật là kỳ diệu, chỉ trong vòng vài giờ, ông quan sát thấy các “vacuole” xuất hiện ở các autophagosomes chưa bị phân huỷ. Điều này chứng minh autophagy tồn tại ở loài nấm men, ông khai sinh ra một hướng đi mới trong sinh học phân tử và là cảm hứng cho các nghiên cứu trên người và bệnh tật sau này như tờ NYTimes ghi nhận [2].
– Năm 1993, chỉ sau một năm, Ohsumi công bố những genes đầu tiên chịu trách nhiệm cho quá trình autophagy này (FEBS Letters 1993).
– Năm 1998 và 2000, nhóm của ông công bố các công trình về cấu trúc và cơ chế của proteins chịu trách nhiệm cho autophagy trên tạp chí lừng danh Nature.

Ohsumi là ai?
Ông nhận bằng tiến sĩ năm 1974 tại trường ĐH Tokyo với một luận án không mấy ấn tượng và khó khăn trong việc tìm công việc ổn định (theo [2]). Ông được giới thiệu đi làm postdoc tại ĐH Rockefeller (Hoa Kỳ) đầu tiên với chuột và sau đó chuyển qua nấm men (yeast), mô hình giúp ông khám phá ra cơ chế hoạt động của autophagy. Sau khi trở về từ Mỹ, ông có một chân giáo sư (junior professor) ở ĐH Tokyo và ở tuổi 43 ông thực hiện (theo [2], ông làm việc với máy hiển vi và hàng trăm quan sát với loài nấm men) thành công những thí nghiệm khám phá ra cơ chế đào thải của tế bào, giúp ông thắng giải Nobel hôm nay. Một kiểu mẫu người Nhật, cần cù, tỷ mỉ và thành công!

[1] https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2016/press.html
[2] http://www.nytimes.com/2016/10/04/science/yoshinori-ohsumi-nobel-prize-medicine.html
[3] Takeshige, K., Baba, M., Tsuboi, S., Noda, T. and Ohsumi, Y. (1992). Autophagy in yeast demonstrated with proteinase-deficient mutants and conditions for its induction. Journal of Cell Biology 119, 301-311

Posted in 0. Điểm tin khoa học, Uncategorized | 5 Comments »

Cafe sáng CN (6)

Posted by Huy Q. Dinh on August 21, 2016

Thêm thành công của sinh học nhân tạo (synthetic biology) 
Nhóm của GM Church ở trường Y Harvard  đã thành công trong việc tạo ra một sinh vật mới từ con trùng E. coli, sinh vật mới giảm từ 64 codon (wiki tiếng Việt: mã di truyền )  của E.coli xuống 57, dẫn đến việc chỉ còn 90% chức năng (function) của hệ gene được giữ lại. Tuy các con trùng mới này hầu như không sống được lâu, đây là một bước tiến lớn trong nỗ lực xây dựng sự sống nhân tạo khởi đầu từ JC Venter và GM Church.

Biến đổi gene người của 60 nghìn người
Dự án ExAC (Exome Aggregation Consortium) vừa cho công bố bản đồ biến đổi gene lớn nhất từ trước đến nay (60 nghìn người) trên Nature với hơn 70% là những biến đổi hiếm (rare variants), hiện tại chưa được chứng minh là có liên hệ với bệnh tật nào trên người. Đây là một kho tàng quý giá cho những ai nghiên cứu về các bệnh di truyền.

Thêm bằng chứng trong cuộc chiến bằng sáng chế kỹ thuật chỉnh sửa hệ gene CRISPR/Cas
Một cựu nghiên cứu sinh sau tiến sĩ của viện nghiên cứu Broad cho rằng nhóm của Feng Zhang nhờ đọc bài báo của Doudna và Charpentier mới thực hiện thành công CRISPR trong động vật có nhân, chứ không phải họ thành công trước như nhóm này luôn công bố. Tuy nhiên anh này chỉ nói ra điều này trong một email xin việc tại nhóm của bà Doudna sau khi không có vị trí ở MIT. Cuộc chiến tỷ đô còn tiếp tục nóng hổi.

Posted in 0. Điểm tin khoa học | Leave a Comment »

Cafe sáng CN (5)

Posted by Huy Q. Dinh on August 14, 2016

Lấy mỡ nó rán nó – dùng tế bào ung thư để tiêu diệt tế bào ung thư
Tế bào ung thư tuần hoàn (tạm dịch từ Circulating cancer cells)  là loại tế bào ung thư lẫn vào mạch máu của người bệnh và di chuyển trong quá trình tuần hoàn máu (circulation). Các nhà khoa học tìm ra nó có thể là nguồn gốc của các tế bào ung thư mới và nó có thể di chuyển về vị trí ban đầu của nó. Các nhà khoa học ở ĐH New Mexico vừa công bố thành công một thí nghiệm trên tạp chí PNAS trên chuột và phát hiện ra các tế bào ung thư này khi được cấy vào chuột (đã mang tế bào ung thư) và thấy giảm hơn hẳn so với chuột khoẻ mạnh. Đây quả là một thí nghiệm “thinking out of the box” bởi ít ai giả thuyết rằng tế bào ung thư lại có tác dụng ngăn chặn ung thư.

 

Tin cực ngắn:
Dữ liệu hệ gene sẽ dần đạt đến con số người sử dụng FB.
Các nhà khoa học tìm ra bằng chứng hoàn chỉnh tại sao DNA là thông tin di truyền chứ không phải RNA
Tóm tắt về tình hình phát triển hiện tại của kỹ thuật chỉnh sửa hệ gen CISPRS: http://www.nature.com/news/beyond-crispr-a-guide-to-the-many-other-ways-to-edit-a-genome-1.20388

Posted in 0. Điểm tin khoa học | Leave a Comment »

Điểm sách:  I Wish I’d Made You Angry Earlier – Max F. Perutz

Posted by Huy Q. Dinh on August 12, 2016

Tôi làm PhD ở trường ĐH tổng hợp Viên, viện nghiên cứu sinh học phân tử mang tên nhà khoa học người Áo Max F. Perutz (giải Nobel hoá học năm 1962 cho nghiên cứu giãi mã cấu trúc protein hemoglobin). Ông là tác giả của câu nói nổi tiếng “In science, the truth always win” mà tôi luôn lấy làm tâm niệm sống và làm việc. Dù là người Áo nhưng Perutz nổi tiếng va thành danh tại ĐH Cambridge, Anh quốc (ông chuyển qua làm việc để tránh chế độ Nazism) nơi ông lãnh đạo một trong những nhóm nghiên cứu sinh học phân tử đầu tiên trên thế giới, bao gồm cả Watson và Crick, những người khám phá ra cấu trúc xoắn kép DNA. Cuốn sách “I wish I’d made you angry earlier” là tổng hợp nhiều bài viết ngắn (essays) của Perutz vê khoa học, về cuộc sống. Nó thể hiện góc nhìn của ông, một trong những thiên tài khiêm tốn nhất trong giới khoa học.
Giải mã sự sống – DNA và protein
Perutz kể lại là ông sang Cambridge làm về cấu trúc sinh học phân tử với mục đích khám phá bí ẩn của sự sống và thời điểm đó ông và nhiều người khác tin là nằm ở protein chứ không phải ở DNA (chương The second secret of life). Ông cũng mô tả sơ qua vai trò của Watson và Crick trong khám phá thế kỷ cấu trúc DNA. (chương How the secret of life was discovered) trong đó Crick như là một giáo viên uyên bác đầy kiến thức (vật lý) và Watson như một cậu học trò đầy tò mò và thông minh, có điểm chung là cả hai đều thành công trong khám phá ở những thời điểm mà người ngoài nghĩ là họ đang chơi bời. Perutz cung nói về ảnh hưởng của Avery (người có lẽ là đáng tiếc nhất nhất trong những người không được trao giải Nobel) trong thí nghiệm nổi tiếng Avery-MacLeod-McCarty chứng minh DNA chứ không phải protein mang thông tin di truyền.
IMG_2625

Đoạn trích Perutz mô tả về Watson và Crick

Phương pháp phân tích X-ray được phát minh như thế nào

Chương “How WL. Bragg invented X-ray analysis” được Perutz bắt đầu với việc mô tả WL. Bragg, người cùng cha mình phát minh ra phương pháp sử dụng tia X-ray để phân tích cấu trúc phân tử, như là cha đẻ về khoa học của ông. Trong bài viết này, ông mô tả Sir Bragg nhận ra bước sóng (wavelength) ở tia X-ray theo đúng thứ tự về khoảng cách giữa các nguyên tử (atoms) ở trong tinh thể/phân tử (crystal), như vậy X-ray có thể là phương pháp tốt nhất để khám phá cấu trúc của các phân tử. Lịch sử chứng minh X-ray đã được sử dụng để khám phá cấu trúc của DNA và protein, và là một trong những phương pháp sinh học phân tử khó nhất.

I wish I’d made you angry earlier 
Trong chương này, Perutz vẽ lại quá trình ông khám phá ra cấu trúc protein đầu tiên hemoglobin (ông chọn protein này vì nó dễ nhất để xây dựng cấu trúc bằng những hình ảnh phân tử từ X-ray crystallography).  Đó là câu nói mà boss của ông (Sir WL. Bragg, người trẻ nhất được giải Nobel cho phương pháp X-ray crystallography) nói với ông khi ông khám phá ra cấu trúc xoắn alpha đầu tiên của protein (công trình giúp ông thắng giải Nobel năm 1962).
Darwin đã đúng
Perutz mô tả điều làm Darwin, cha đẻ thuyết chọn lọc tự nhiên (natural selection), vĩ đại chính là việc thuyết tiến hoá ông mô tả trong cuốn “Nguồn gốc muôn loài” đã ngày càng trở lên đúng mặc dù Darwin dự đoán nó gần 2 thế kỷ trước (Chương “Darwin was right”). Ngày nay sau nhiều bằng chứng và nghiên cứu về di truyền, nó là học thuyết đúng đắn nhất giải thích sự sống trên thế giới và tại sao chúng ta lại giống con vượn về hình thức mà không giống cây cam.

Posted in Điểm sách | Leave a Comment »

Điểm sách: The Emperor of All Maladies – Siddhartha Mukherjee

Posted by Huy Q. Dinh on August 9, 2016

Tôi là một con nghiện sách, thời ở VN có gì tôi đọc nấy , nhưng giờ thì chẳng có thời gian tôi chủ yếu đọc sách về khoa học và trẻ con, tủ sách của tôi (90% là lôi từ hiệu sách cũ về) có hơn nửa là tôi chỉ đọc vài trang, nhưng có quyển nào là tôi nhớ quyển đó và vì sao mình mua nó. “Chúa tể các loại bệnh tật” có lẽ là một trong số ít sách gần đây mang lại nhiều cảm xúc cho tôi, cuốn sách như một tập hợp các câu chuyện từ nhiều nhân vật, bác sĩ, bệnh nhân, nhà khoa học, chính trị gia … xoay quanh căn bệnh đáng sợ nhất hiện nay, ung thư. Bác sĩ giáo sư ĐH Columbia Mukherjee đã thực hiện một công việc có lẽ là công phu nhất trong các cuốn sách về lịch sử y học, tâm huyết của ông đã vẽ lại lịch sử của căn bệnh ung thư suốt từ thời cổ đại cho đến hiện nay. Cuốn sách được giải thưởng Pulitzer (được coi là giải Nobel/Oscar giành cho Báo chí) năm 2011, là một trong những cuốn sách tôi có lẽ không bao giờ đọc hết, cho dù có chương tôi đọc tới 10 lần, nó luôn nằm trên bàn làm việc mà lúc có thời gian tôi lại giở ra đọc vài trang, có lẽ cứ như vậy cho đến rất lâu nữa.

Căn bệnh không thể chữa
Nhờ cuốn sách mà tôi biết được tài liệu cổ nhất mô tả bệnh ung thư là từ năm 1600 trước công nguyên, theo mô tả trong tài liệu khảo cổ học có vẽ như là bệnh ung thư vú, và điểm đáng sợ nhất là khi mô tả về phương pháp chữa bệnh, nó ghi đơn giản một từ lạnh lùng “Không” (Treatment: None). Thật khó có thể tin được là với sự phát triển của loài người, y học và công nghệ, đến giờ chúng ta vẫn chưa thể vượt qua được cái vạch đáng sợ “5 năm sống sót” cho hầu hết các loại ung thư.
Nhờ cuốn sách mà tôi học được qua lịch sử của nghành chữa trị bệnh ung thư kể từ khi nhà nghiên cứu người Đức Rudolph Virchow mô tả là “căn bệnh tế bào” (cellular disease), ngắn gọn là một tế bào trong hàng tỷ tế bào phát triển không bình thường và từ đó phá huỷ sự sống cho đến thời điểm hiện tại khi các nhà khoa học và bác sĩ đã có nhiều bước tiến vượt bực trong nỗ lực tìm hiểu ung thư và cách chữa trị nó.
Đọc cuốn sách bạn sẽ rùng mình bởi những con số thống kê (có thể xem qua phim của PBS) về sự chết chóc của căn bệnh ung thư, và những tuyệt vọng trong cuộc chiến không ngừng nghỉ với nỗ lực của toàn bộ thế giới tiến bộ nhắm biến căn bệnh này có thể chữa trị được. Bạn có thể tìm thấy hình ảnh của mình, hình ảnh của bạn mình, gia đình mình trong từng câu chuyện nhỏ mà tác giả đã kỳ công sưu tập và kể lại.

Những khoảng khắc Eurekas và những hy vọng
Đó là bác sĩ Sidney Farber với cuộc cách mạng trong kỹ thuật hoá trị (chemotherapy) và cuộc chiến giành lại sự sống cho những đứa trẻ không may mắn bị ung thư máu (leukemia).

Đó là thời điểm năm 1971 khi tổng thống Mỹ Nixon (người ra lệnh ném bom Hà Nội một năm sau đó) ký công lệnh National Cancer Act tài trợ 1.5 tỷ Mỹ kim cho nghiên cứu ung thư trong vòng 3 năm, kể từ đó Ung thư luôn chiếm phần lớn nhất trong ngân sách giành cho nghiên cứu của chính phủ Hoa Kỳ. Thành quả là nỗ lực to lớn vận động hành lang của bác sĩ Farber và gia đình Lasker (người tài trợ cho giải thưởng lớn về y học mang tên Lasker).

Đó là thời điểm khi nghiên cứu về gene/di truyền (genetics) tạo nên ảnh hưởng với những tên tuổi vĩ đại như Weinberg, Varmus, Vogelstein và những nhà nghiên cứu khác lần đầu tiên đạt được những thành quả trong nghiên cứu genetics của bệnh ung thư. Đó là giáo sư Robert Weinberg của ĐH MIT với phát hiện gene gây ung thư Ras và gene chống ung thư Rb, giáo sư Harold Varmus (Giải Nobel y học năm 1989 với khám phá loại gene ung thư proto-oncogenes – ảnh hưởng từ các biến dị di truyền gây ung thư khi còn ở ĐH California ở San Francisco, cựu giám đốc Viện nghiên cứu ung thư quốc gia Hoa Kỳ NCI trong nhiệm kỳ TT Obama), giáo sư Vogelstein của ĐH Johns Hopkins, người tiên phong trong lĩnh vực nghiên cứu hệ gene ung thư với thí nghiệm chứng minh gene chống ung thư p53 vào năm 1989 và những thành quả trong biến dị (mutation) gây ra ung thư và sự tiến hoá của tế bào ung thư (tumor evolution).

Đó là thời điểm mà bệnh nhân của chính tác gỉa đã chiến thắng căn bệnh ung thư (điều mà chính ông không tin tưởng khi bắt đầu viết cuốn sách).

Thật khó có thể thống kê đầy đủ hết về những sự kiện diễn ra hàng trăm năm của bệnh ung thư, nhưng có lẽ sử dụng cuốn sách này bạn sẽ hầu như không bỏ sót những sự kiện quan trọng nhất có ảnh hưởng đến nghiên cứu và chữa trị ung thư, mà nỗ lực lớn nhất là từ chính  phủ Mỹ với dự án Cancer Moonshot.

IMG_2618

Chữ ký của tác giả cuốn sách mà tôi may mắn có được trong một lần ông ghé thăm USC

 

Về tác giả cuốn sách
Siddhartha Makherjee là một trong những thiên tài viết lách trong giới nghiên cứu, sau thành công của “The emperor of all maladies”, ông viết tiếp cuốn “The Laws of Medicines” và gần đây nhất là “The Gene: An intimate History” mà tôi đang đọc.

Posted in Điểm sách | Leave a Comment »

Điểm sách: What is Life? Erwin Schrödinger, 1944

Posted by Huy Q. Dinh on July 25, 2016

Nhà vật lý thiên tài người Áo Erwin Schrödinger (1887-1961), giải Nobel Vật lý năm 1933 cùng Paul Dirac về về những khám phá trong lý thuyết nguyên tử (atomic theory), là một trong số ít các nhà vật lý (có thể kể thêm Richard Feynman của Caltech) có ảnh hưởng to lớn đến khoa học bên ngoài vật lý. Bài này tôi muốn điểm qua cuốn sách ngắn những có ảnh hưởng sâu rộng đến nghành khoa học sự sống (Life Sciences) và những thiên tài đi tiên phong trong cách mạng sinh học phân tử như Francis Crick (trích Double Helix) hay J. Craig Venter. Cuốn sách viết lại từ một loại bài giảng đại chúng (public lectures) của ông trước đó một năm tại Đại học Trinity ở Dublin, với một câu hỏi ba từ What is life? (“Sự sống là gì?”). Cuốn sách có link PDF miễn phí, có thể là sách gối đầu đọc đi đọc lại không biết chánchán dường cho bất kỳ ai tò mò về giải mã sự sống và di truyền.

Bài giảng ở Dublin 1943
Schrödinger chuyển đến thủ đô Dublin ở Ireland (UK) từ năm 1939 để chống lại chế độ Nazis ở nước Áo, ở đây ông giúp thành lập Viện nghiên cứu cao cấp Dublin và bài giảng đại chúng của ông tháng 2 năm 1943 có tựa đề “What is Life? The Physical Aspect of the Living Cell” (tạm dịch: Sự sống là gì? Tế bào sống từ cái nhìn vật lý) được JC Venter chọn là thời điểm mà ngành sinh học hiện đại (modern biological science) ra đời (trích Life at Speed of Light). Trước 400 khán giả, Schrödinger tập trung vào câu hỏi có lẽ là quan trọng bậc nhất thời đó “Làm sao giải thích các sự kiện xảy ra ở một thời gian và không gian nhất định trong một sinh vật sống bởi vật lý và hoá học?”.

Ảnh hưởng của “What is life”
Cuốn sách ngắn của Schrödinger có sức ảnh hưởng lớn đến khoa học thời đó (và có lẽ cả bây giờ) bởi sự đơn giản của nó, xuyên suốt cuốn sách là những giả thuyết và lập luật về tính di truyền (heredity) và câu hỏi làm sao các sinh vật sống tồn tại trên trái đất trật tự và theo đúng quy luật như vậy. Schrödinger đã dự đoán sự sống có lẽ tuân theo các định luật vật lý (chương 1, phần “THE WORKING OF AN ORGANISM REQUIRES EXACT PHYSICAL LAWS”), và ông cho rằng nhiễm sắc thể (chromsome) phải chứa đựng một mật mã gì đó (chương 2: phần THE HEREDITARY CODE-SCRIPT). Chịu ảnh hưởng bởi những câu hỏi và lập luận của Schrödinger, Francis Crick, người được coi là cha đẻ của ngành sinh học phân tử hiện tại, đã cùng James Watson suy nghĩ và khám phá ra cấu trúc xoắn kép của DNA. Cũng ảnh hưởng đó, JC Venter thừa nhận nó giúp ông đi sâu vào nghiên cứu hệ gene và sự sống nhân tạo.

was_ist_leben_28129-og

Hình ảnh bản gốc cuốn sách: nguồn Wikipedia

Posted in Điểm sách | Leave a Comment »

Cafe sáng CN (4)

Posted by Huy Q. Dinh on July 24, 2016

Hệ gen 10 nghìn người
Năm 2015, ĐHQGHN công bố dữ liệu hệ gen có độ bao phủ (coverage) cao (30x) lần đầu tiên cho một gia đình Việt gồm bố, mẹ, con trai [1] và tìm ra những biến đổi chỉ có ở người Việt, tuy nhiên bài báo không có một thí nghiệm kiểm chứng (validation) nào cho những phát hiện mới này (hiện tại cũng chưa có công bố nào follow-up những phát hiện quan trọng này). Craig Venter, một cựu binh chiến tranh Việt Nam, người chiến thắng (không chính thức) trong cuộc đua giải mã hệ gen người đầu thế kỷ 21, và cộng sự vừa công bố bản nháp (preprint, có lẽ sẽ nhanh chóng công bố chính thức trên tạp chí danh tiếng Science như Venter thường làm) tập hợp hệ gen của hơn 10 nghìn người với coverage từ 30-40x [2]. Có lẽ đây là cơ hội tốt cho nhóm của ĐHQG kiểm chứng lại và phát triển thêm những phát hiện của họ như một small exercise, các bạn sinh viên có thể xin dữ liệu của ĐHQG để làm bài tập trong khi chờ thông tin về truy cập dữ liệu của nhóm Venter.
Những phát hiện mới (findings) từ hệ gen 10 nghìn người (tóm tắt ở [3])
– Tìm ra hơn 150 triệu biến đổi (variants) trong đó hơn một nửa là chưa từng xuất hiện trong các cơ sở dữ liệu hiện tại.
– Trung bình có khoảng 8,579 biến đổi mới (noval variants) cho 1 cá thể.
– Các tác giả cũng phát hiện ra họ có thể tự tin về 84% hệ gene ở mỗi người mà họ giải mã trình tự (sequence), trong đó có hơn 95% là có liên quan đến bệnh tật.

 

Trung Quốc sẽ thử nghiệm kỹ thuật chỉnh sửa gene để điều trị ung thư phổi tháng sau
Trong khi thử nghiệm CRISPR ở Mỹ còn chờ FDA duyệt và phải đến cuối năm mới bắt đầu tiến hành, Trung Quốc sẽ bắt đầu trước một bước ngay từ tháng 8. Cụ thể các nhà khoa học Trung Quốc sẽ thực hiện trên các bệnh nhân ung thư phổi (lung cancer) mà các phương pháp điều trị hiện tại như hoá trị, xạ trị, phẫu thuật đều bó tay. Theo kế hoạch họ định chỉnh sửa gene PD-1 và các tế bào của hệ miễn dịch để tấn công lại tế bào ung thư. Một kế hoạch tham vọng và hy vọng sẽ có những kết quả  sáng sủa.

Posted in 0. Điểm tin khoa học | Leave a Comment »

Điểm sách: J. Craig Venter – A life decoded – My genome: My life

Posted by Huy Q. Dinh on July 22, 2016

Nói đến hệ gen người và cuộc chiến giải mã nó [1], không thể không nhắc đến một cái tên J. Craig Venter. Năm 2000 khi Venter, Collins (giám đốc NIH) và tổng thống Bill Clinton công bố một trong những thành quả vĩ đại nhất của loài người trong khoa học (giải mã hệ gene người), ít người biết đến có một cuộc chiến ngầm và khốc liệt trên con đường chông gai nhưng đầy thú vị dẫn đến công bố lịch sử tại Nhà trắng. Hãy thử google cái tên JC Venter để biết được con người tài ba và thú vị này, người mà không vì những cuộc chiến chống lại nhiều tên tuổi có tiếng trong khoa học và ý định ban đầu chỉ định cung cấp hệ gene cho những người trả tiền cho dịch vụ của nó, có lẽ đã thắng giải Nobel Y học hay hoá học. Venter có lẽ là nhà khoa học giàu có nhất theo Kevin Davis, tác  giả cuốn sách nổi tiếng về cuộc đua giải mã hệ gene [1] ( ông sáng lập và sở hữu vài ba công ty biotech lớn trên thế giới, có hẳn một viện nghiên cứu mang tên mình đặt ở một trong những thành phố biển đẹp nhất nước Mỹ, San Diego), người hiếm hoi có đủ điều kiện để làm những điều mà đa số khoa học gia trên thế giới chỉ dám mơ ước. Một trong những thành tựu mới nhất của ông là công bố hệ gene của hơn 10 nghìn người, gấp 10 lần con số mà dự án đa quốc gia 1000Genome công bố vài năm trước. Trong bài viết này tôi muốn giới thiệu cuốn sách ông viết năm 2007, với cái tên rất đẹp “Giải mã một cuộc đời – Hệ gene của tôi – Cuộc đời của tôi” (tạm dịch) [2].

Chiến tranh Việt Nam và Venter
Khi đọc tiểu sử Venter trên báo chí, hai cái tên Việt Nam hầu như lần nào cũng được nhắc đến. Việt Nam, cụ thể là thành phố Đà Nẵng là một trong những nơi làm thay đổi suy nghĩ và cuộc đời Venter. Người cựu binh của hải quân Hoa Kỳ đóng quân tại thành phố miền trung Việt Nam đã chứng kiến sự chết chóc vô nghĩa của một cuộc chiến, ông gọi các bệnh viện quân sự sau sự kiện Mậu thân 1968 là Univerisity of Death (chương 2). Ở nơi đây ông đã hiểu thêm về ý nghĩa của cuộc sống (có lẽ do ở quá gần cái sống và cái chết), để sau khi trở về từ VN ông ghi danh học trường Y của ĐH California ở San Diego và bắt đầu sự nghiệp nghiên cứu mà những gì sau này đã trở thành lịch sử. Ngày Memorial Day năm nay, Venter nói lên sự tưởng nhớ của mình đến hơn 50 nghìn người Mỹ hy sinh ở VN trong Twitter chính thức của mình, tuy nhiên không hiểu ông có lưu ý là có trên dưới 100 lần người Việt Nam cùng chung số phận.

Venter và cuộc chiến giải mã hệ gene người
Venter “tuyên chiến” sẽ giải mã hệ gene người tốn ít tiền hơn và nhanh hơn nhiều lần nỗ lực 3 tỷ Mỹ kim của Viện sức khỏe quốc gia Hoa Kỳ (NIH, nơi ông gọi là “thiên đường khoa học và địa ngục hành chính”, chương 5 nguyên văn “Scientific Heaven, Bureaucratic hell”) và Viện Sanger của Anh quốc sau khi hàng loạt đề cương nghiên cứu (proposal) sử dụng các kỹ thuật giải mã “EST sequencing” (chương 7) và “Shotgun sequencing” (chương 9) bị James Watson, Francis Collins và các quan chức NIH từ chối tài trợ. Venter và cộng sự với kỹ thuật giải mã hệ gene của mình đã chiến thắng nỗ lực của chính phủ Mỹ và Anh (public effort) với việc thành công trong bản nháp hệ gene đầu tiên chỉ trong vòng 9 tháng, tuy nhiên ông đồng ý tham gia công bố lịch sử năm 2000 mà chi tiết được mô tả ở chương 15.

Một cuốn sách rất đáng đọc, chứa nhiều bài học về một trong những con người gây tranh cãi những quan trọng bậc nhất trong lịch sử giải mã hệ gene người.

IMG_2575

Bìa cuốn sách tôi vừa đọc xong, bà xã mượn giùm ở thư viện công gần nhà, có rất nhiều người đọc trước đó.

Venter chú thích rất nhiều genes có liên quan đến sức khoẻ của chính mình, như một bằng chứng sinh động nhất cho tựa đề cuốn sách. Ông là người đầu tiên công bố hệ gene của chính mình vào chính năm ông xuất bản cuốn sách này (2007, bài báo trên PLoS Biology [3]).

Tham khảo

[1] https://www.amazon.com/Sequence-Inside-Race-Human-Genome/dp/0753813165/

[2] https://www.amazon.com/Life-Decoded-My-Genome/dp/0143114182/

[3] http://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.0050254

Posted in Điểm sách | Leave a Comment »