Ba cuộc đời, một giải Nobel

Đằng sau giải Nobel Y sinh 2026 là câu chuyện cảm hứng về một cựu chủ quán cà phê, bác sĩ tâm thần mê viết lách cùng nhà nghiên cứu tảo đơn bào kiên trì.

Giải Nobel Y sinh 2026 vinh danh ba nhà khoa học Karl Deisseroth, Peter Hegemann và Georg Nagel với những khám phá đột phá về quang di truyền học.

Quang di truyền học (optogenetics) là công nghệ kết hợp quang học (sử dụng ánh sáng) và di truyền học (thay đổi gene) để điều khiển hoạt động của các tế bào thần kinh.

Ba nhà khoa học, dù có những con đường sự nghiệp khác nhau, cuối cùng đều gặp nhau ở một mục tiêu chung là sử dụng ánh sáng như một công cụ để thấu hiểu sự sống và tìm kiếm phương pháp chữa bệnh, Huxiu nhận định.

Georg Nagel: Từ "Café Chaos" đến Nobel

Sinh năm 1953 tại miền Nam nước Đức, từ năm 5 tuổi, Georg Nagel phải chịu đựng căn bệnh viêm xương mạn tính và trải qua nhiều ca phẫu thuật. Ngày nhỏ, khi các em đi trượt tuyết, Nagel chỉ ở nhà miệt mài với những bộ dụng cụ thí nghiệm, từ đó nhen nhóm tình yêu khoa học.

Sau khi tốt nghiệp cử nhân sinh học tại Đại học Konstanz, nhận thấy bản thân chưa sẵn sàng làm nghiên cứu sinh, ông sang Thụy Sĩ dạy học, rồi cùng bạn mở quán cà phê mang tên "Café Chaos" tại Đức. Sau khi căn bệnh thuở nhỏ được phẫu thuật dứt điểm, ông nhận lời mời của người thầy cũ đến Viện Sinh lý học Lý sinh Max Planck ở Frankfurt để nghiên cứu cách thức ion di chuyển qua màng tế bào.

Tại đây, ông gặp Peter Hegemann - người cũng vừa ủy ban Nobel xướng tên. Với kinh nghiệm thực nghiệm vững chắc, Nagel thực hiện thí nghiệm mang tính bước ngoặt là cấy gene từ loài tảo xanh vào tế bào trứng ếch. Khi chiếu sáng, các tế bào này tạo ra dòng điện, từ đó ông cùng Hegemann đã chứng minh sự tồn tại và xác định được loại protein nhạy sáng quan trọng, đặt nền móng cho lĩnh vực quang di truyền học.

Karl Deisseroth: Bác sĩ tâm thần với tâm hồn nhà văn

Karl Deisseroth, sinh năm 1971 tại Mỹ, lớn lên trong môi trường học thuật và sớm bộc lộ niềm đam mê với văn chương và sách khoa học. Ông tốt nghiệp loại xuất sắc chuyên ngành Sinh hóa tại Harvard, sau đó tiếp tục hoàn thành song song bằng Bác sĩ Y khoa và Tiến sĩ Thần kinh học tại Stanford.

Trong quá trình thực tập, Deisseroth từng có ý định trở thành bác sĩ phẫu thuật thần kinh, nhưng cuộc gặp gỡ với một bệnh nhân trong thời gian luân khoa tâm thần thay đổi định hướng của ông. Nhận thấy những bí ẩn sâu sắc của bệnh tâm thần và nhu cầu cần được giúp đỡ của bệnh nhân, ông quyết tâm tìm hiểu về cơ chế hoạt động của bộ não khi gặp trục trặc, hay những điều chi phối cảm xúc con người.

Sau chương trình nội trú tâm thần tại Stanford, năm 2004 ông thành lập phòng thí nghiệm riêng và cùng các cộng sự công bố nghiên cứu quan trọng, chứng minh rằng ánh sáng xanh có thể kích hoạt các tế bào thần kinh phát xung điện với độ chính xác đến từng miligiây.

Ước mơ viết lách không ngừng cháy trong ông. Năm 2021, Deisseroth xuất bản cuốn "Projections: A Story of Human Emotions", một tác phẩm kết hợp giữa văn chương, khoa học và trải nghiệm cá nhân để khám phá cảm xúc và hành vi con người. Cuốn sách không chỉ thể hiện những quan sát lâm sàng sâu sắc của một bác sĩ tâm thần mà còn mang đậm tính nhân văn y học.

Ông chia sẻ bản thảo cuốn sách được hoàn thành trong khoảng 5 năm (2015-2020), thường được viết vào đêm khuya sau khi con cái ngủ, xen kẽ với công việc hàng ngày của một người cha. Đối với ông, công việc điều trị lâm sàng giúp ông tiếp cận trực tiếp với những vấn đề cảm xúc của bệnh nhân; nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho phép ông đào sâu cơ chế tế bào; còn văn học là phương tiện để ông chia sẻ những khám phá về thế giới nội tâm phức tạp của con người.

Peter Hegemann: Giải mã bí ẩn của tảo đơn bào

Peter Hegemann, sinh năm 1954 tại Đức, dù xuất thân từ gia đình có truyền thống y khoa, lại chọn theo đuổi ngành hóa học. Ông bị cuốn hút bởi một câu hỏi tưởng chừng đơn giản: Vì sao loài tảo đơn bào Chlamydomonas có thể bơi về phía ánh sáng? Sau khi hoàn thành chương trình hóa học tại Đại học Münster và Munich (1975-1980), ông nhận bằng tiến sĩ năm 1984 tại Viện Sinh hóa Max Planck dưới sự hướng dẫn của Dieter Oesterhelt.

Thời điểm đó, Hegemann nghiên cứu một protein nhạy sáng vận chuyển ion clorua, nhưng câu hỏi về cách các sinh vật chuyển hóa ánh sáng thành tín hiệu sinh học vẫn luôn thôi thúc ông. Đối tượng chính khơi gợi sự tò mò của ông là tảo Chlamydomonas, loài sinh vật đơn bào có khả năng định hướng bơi về phía ánh sáng để quang hợp với tốc độ phản ứng cực nhanh.

Từ đó, ông nghi ngờ về sự tồn tại của một loại protein có thể trực tiếp mở kênh ion dưới tác động của ánh sáng. Sự kiên trì trong nghiên cứu cùng sự hợp tác chiến lược với Georg Nagel giúp ông khẳng định giả thuyết này. Về sau, các protein nhạy sáng tương tự trở thành công cụ đắc lực để các nhà khoa học khám phá những hoạt động phức tạp của não bộ.

Ứng dụng và tiềm năng của quang di truyền học

Từ những quan sát ban đầu trên loài tảo đơn bào Chlamydomonas, quang di truyền học phát triển vượt bậc. Công nghệ này không chỉ giúp các nhà khoa học đưa gene protein nhạy sáng vào tế bào thần kinh, biến ánh sáng thành "công tắc" để điều khiển hoạt động não bộ, mà còn mở ra những khả năng nghiên cứu sâu hơn về các cơ chế phức tạp như ký ức, cảm giác đau hay các hành vi cảm xúc.

Một trong những ứng dụng đầy hứa hẹn của quang di truyền học là phục hồi thị lực. Năm 2021, tạp chí Nature Medicine công bố trường hợp một bệnh nhân bị mất thị lực do viêm võng mạc sắc tố (một bệnh phá hủy các tế bào thụ cảm ánh sáng trên võng mạc) phục hồi một phần khả năng nhìn sau điều trị. Nhóm nghiên cứu cấy gene tạo protein nhạy sáng vào các tế bào hạch võng mạc còn khỏe mạnh của bệnh nhân, giúp chúng có khả năng phản ứng với ánh sáng.

Bệnh nhân sau đó đeo một chiếc kính chuyên dụng, có chức năng chuyển đổi hình ảnh bên ngoài thành các kích thích ánh sáng phù hợp rồi chiếu lên võng mạc, kích hoạt các tế bào được biến đổi này truyền tín hiệu hình ảnh về não. Sau quá trình huấn luyện, bệnh nhân có thể nhận biết, định vị, đếm và chạm vào một số vật thể khi đeo kính.

Dù đây mới chỉ là sự phục hồi thị lực một phần, nhưng kết quả này mở ra một hướng đi mới đầy tiềm năng: liệu các tế bào võng mạc khác có thể đảm nhận chức năng cảm nhận ánh sáng khi các tế bào thụ cảm ban đầu bị tổn thương hay không?

Hành trình nghiên cứu này vẫn đang tiếp tục. Một nghiên cứu lâm sàng pha II (thử nghiệm trên một nhóm nhỏ bệnh nhân) vào năm 2025 chỉ ra sự cải thiện ở một số chỉ số thị giác sau điều trị trên 6 bệnh nhân mắc bệnh Stargardt.

Điểm đặc biệt của nghiên cứu này là protein nhạy sáng được sử dụng có thể hoạt động dưới ánh sáng tự nhiên, loại bỏ nhu cầu về kính chuyên dụng. Dù vậy, các nhà khoa học và giới y khoa vẫn nhấn mạnh sự cần thiết của các nghiên cứu đối chứng quy mô lớn hơn để xác nhận hiệu quả lâu dài, tính an toàn và xác định rõ nhóm bệnh nhân phù hợp trước khi áp dụng rộng rãi trong điều trị lâm sàng.

Từ những khám phá cơ bản về loài tảo đơn bào nhỏ bé, quang di truyền học mở ra một kỷ nguyên mới trong nghiên cứu khoa học thần kinh và y học. Các chuyên gia nhận định công nghệ này có thể mở ra hiểu biết sâu hơn về bộ não, đồng thời mang đến những cơ hội mới để phục hồi hoặc cải thiện các chức năng cơ thể bị tổn hại do bệnh tật.

Bình Minh (Theo Huxiu, Reuters )