GS. Đinh Xuân Anh Tuấn x VLU: Cơ chế phân tử cảm biến Oxy trong các bệnh hô hấp, tim mạch và ung thư qua giải Nobel Y Sinh năm 2019

Trong khuôn khổ chuyến thăm và làm việc cùng giảng viên, sinh viên Khoa Y Trường Đại học Văn Lang, GS. Đinh Xuân Anh Tuấn - Nguyên Hiệu trưởng Viện Trường Y khoa, Đại học Paris Descartes, Pháp đã chia sẻ về “Cơ chế phân tử cảm biến Oxy trong các bệnh hô hấp, tim mạch và ung thư qua giải Nobel Y Sinh năm 2019”.

Với phong cách dẫn giảng thú vị và gần gũi, Giáo sư mở đầu bằng những quan điểm về sự xuất hiện của nguyên tố oxy trong quá trình hình thành sự sống trên Trái đất. Oxy được Michael Sendivogius phân lập trước năm 1604. Tuy nhiên, giới khoa học thường tin rằng nguyên tố này được phát hiện độc lập bởi Carl Wilhelm Scheele vào năm 1773 hoặc sớm hơn và Joseph Priestley vào năm 1774. Tuy nhiên, Priestley không công nhận oxy là một nguyên tố hóa học. Tên gọi oxy được đặt ra vào năm 1777 bởi Antoine Lavoisier, người đầu tiên công nhận oxy như một nguyên tố hóa học và mô tả chính xác vai trò của oxy trong quá trình cháy.

Nhiều chất hữu cơ chính trong cơ thể sống được cấu trúc từ các nguyên tử oxy, chẳng hạn như protein, acid nucleic, carbohydrate và chất béo. Oxy cũng là thành phần vô cơ trong cấu trúc của vỏ, răng và xương động vật. Phần lớn khối lượng của các sinh vật sống là oxy nằm trong cấu trúc của nước - vốn là thành phần chính của các dạng sống. Trong tự nhiên, oxy tự do được sinh ra từ việc phân giải nước trong quá trình quang hợp dưới tác động của ánh sáng. Theo một vài ước tính, tảo lục và cyanobacteria trong các môi trường biển cung cấp khoảng 70% oxy tự do được tạo ra trên Trái Đất và phần còn lại là từ thực vật trên đất liền.

Phân tử oxy cần thiết cho việc hô hấp của tế bào trong tất cả các sinh vật hiếu khí. Oxy được sử dụng trong ty thể để giúp tạo ra adenosine triphosphate (ATP) trong quá trình phosphoryl hóa theo Otto Warburg - giải Nobel năm 1931. Ở động vật có xương sống và con người, oxy khuếch tán qua các màng trong phế nang của phổi và đi vào các tế bào hồng cầu. 

Năm 1878, Paul Bert - nhà khoa học người Pháp lần đầu mô tả những biểu hiện bất thường về tim mạch gây ra bởi tình trạng thiếu oxy. Ông cũng là người chỉ ra rằng số lượng hồng cầu gia tăng khi gặp tình trạng thiếu oxy kéo dài, hay gặp ở người sống ở nơi độ cao lớn so với mực nước biển.

Theo Giáo sư Đinh Xuân Anh Tuấn, các khám phá về vai trò oxy trong cơ thể được các nhà khoa học nghiên cứu trong nhiều năm suốt thế kỷ 20, 21. Trước đây, người ta đã biết rằng khi cơ thể không đủ oxy sẽ làm tăng hormone erythropoietin (EPO) để thúc đẩy việc sản xuất hồng cầu - những tế bào vận chuyển oxy của cơ thể. Nhưng không ai biết cơ chế nào kích hoạt phản ứng này.

Năm 2019, giải Nobel chia đều cho ba nhà khoa học Peter Ratcliffe thuộc Viện Francis Crick tại London (Anh), William G Kaelin thuộc Đại học Harvard (Mỹ) và Gregg L Semenza thuộc Đại học Hopkins (Mỹ). Họ phát hiện ra rằng cơ chế cảm nhận oxy xuất hiện trong gần như mọi tế bào, không chỉ ở tế bào thận nơi sản sinh EPO. Khi mức oxy trong máu thấp, còn gọi là hypoxia, một loại phức hợp protein gọi là tác nhân cảm ứng hypoxia (HIF) sẽ tăng lên.

Trong các điều kiện thông thường, HIF biến mất rất nhanh nhưng lại được duy trì trong môi trường thiếu oxy. Quan trọng là phức hợp này gắn với một phần DNA gần gene điều khiển EPO. Các nghiên cứu của họ cho thấy khi mức oxy cao, tế bào chứa rất ít HIF. Nhưng khi mức oxy thấp, lượng HIF tăng lên để gắn vào ADN có thể kết nối và điều chỉnh gene EPO cũng như các gene khác có phần ADN gắn kết với HIF.

Sức ảnh hưởng của khám phá này rất lớn bởi phản ứng của cơ thể với sự thay đổi mức oxy liên quan đến nhiều thứ, từ việc tập thể dục cho đến sự phát triển của phôi thai. Khám phá này cũng liên quan đến một số căn bệnh khiến bệnh nhân có ít EPO hơn và thiếu máu trầm trọng. Trong ung thư, các khối u thường sử dụng cơ chế liên quan đến oxy để kích thích sự phát triển các mạch máu mới, một lĩnh vực đang được các nhà khoa học nghiên cứu. Đồng thời, cơ chế thích ứng của tế bào với các mức oxy cũng giải thích việc các loài động vật có thể sinh sống tại nhiều khu vực có độ cao khác nhau.

GS. Đinh Xuân Anh Tuấn là Trưởng khoa Khoa Sinh bệnh học – Thăm dò chức năng tim mạch và hô hấp của Đại học Cochin (Paris, Pháp), từng là Tổng Biên tập của Tạp chí Hô hấp Châu Âu. Chia sẻ cùng cộng đồng giảng viên, sinh viên Khoa Y Trường Đại học Văn Lang, giáo sư đã truyền nguồn cảm hứng, tình yêu khoa học đến giảng viên, sinh viên ngành Y khoa, đồng thời đề cao giá trị của những phát hiện được ghi nhận tại giải Nobel, hướng tới những đóng góp tích cực vào chăm sóc sức khỏe con người. Giáo sư khẳng định, với triết lý giáo dục của Trường Đại học Văn Lang và định hướng đào tạo ngành Y khoa, hứa hẹn sẽ có những thế hệ người học đam mê khoa học và cống hiến cho ngành Y tế.

Sinh viên Trần Thanh Tiến – Khóa 28, ngành Y khoa chia sẻ “GS. Đinh Xuân Anh Tuấn trình bày một chủ đề rất lớn trong Y học với những khái niệm, hình minh họa gần gũi và dễ hiểu. Qua đó, em và các bạn có thể dễ dàng tiếp cận những thành tựu vĩ đại của khoa học và liên hệ thực tế tới những căn bệnh đang là vấn đề sức khỏe toàn cầu. Giáo sư đã truyền cho chúng em cảm hứng tích cực, động lực học tập, trau dồi ngoại ngữ chuyên ngành, suy nghĩ hướng về chăm sóc sức khỏe con người. ”

Sinh viên Phan Xuân Trọng Yên – Khóa 29, ngành Y khoa cảm nhận: “Thông qua bài giảng của Giáo sư, chúng em nhận thấy những kiến thức về Sinh lý học trở nên thật thú vị và hấp dẫn. Bên cạnh hướng dẫn chuyên môn, Giáo sư chia sẻ về chương trình đào tạo ngành Y khoa tại Pháp, giúp chúng em có góc nhìn đa chiều hơn về bối cảnh Y khoa trên thế giới và hào hứng mong chờ những cơ hội được giao lưu với các bạn đồng nghiệp nước ngoài trong tương lai dưới sự kết nối từ Giáo sư.”

Phan Thành Công (giảng viên Khoa Y)
Hình ảnh: Trung Quân - Đăng Anh