Giải Nobel Hoá Học 2012 Góp Phần Làm Rõ Thuyết Thập Nhị Nhân Duyên

Những ai thấm nhuần triết lý nhà Phật đều biết “Thập nhị nhân duyên”. Thập nhị nhân duyên là chuỗi 12 giai đoạn cụ thể hoá thuyết Duyên khởi nhằm lý giải sự hình thành và phát triển của nghiệp, của đời sống, nhất là của khổ. Đạo Phật ra đời nhằm để diệt khổ. Vì thế, “Thập nhị nhân duyên” trước hết vạch ra tiến trình của sự diệt khổ, nhưng đồng thời lại nêu rõ sự hình thành của con người và thế giới. Thập nhị nhân duyên là mười hai giai đoạn làm nên một đời của con người, giai đoạn này làm tiền đề cho giai đoạn sau, giai đoạn này sinh thì giai đoạn kia sinh, giai đoạn này diệt thì giai đoạn kia diệt, các giai đoạn nối tiếp nhau tạo vòng sinh tử. Đó là vô minh sinh Hành, Hành sinh Thức, Thức sinh Danh sắc, Danh sắc sinh Lục nhập, Lục nhập sinh Xúc, Xúc sinh Thọ, Thọ sinh Ái, Ái sinh Thủ, Thủ sinh Hữu, Hữu sinh Sinh, Sinh sinh Lão tử. Xin lướt qua nội dung chủ yếu của chuỗi duyên khởi này. Vô minh là sự cảm nhận và hiểu biết sai lầm. Vô minh dẫn đến Hành là hành động tạo tác. Vì Hành mà Thức sinh khởi, đó là tâm thức làm nền tảng cho một đời sống mới. Danh sắc là kết quả của Thức, là thân thể và đó cũng là bào thai được tạo ra trong bụng mẹ. Danh sắc sinh ra Lục nhập là sáu chỗ vào, tức các giác quan và trí não. Lục nhập tiếp xúc với thế giới bên ngoài để sinh Xúc là cảm giác, cảm xúc, khả năng suy nghĩ. Thông qua Xúc, con người cảm nhận đó là Thọ. Vì Thọ, con người sinh ra yêu thích ưa muốn, đó là Ái. Vì có Ái, con người tìm cách chiếm hữu, đó là Thủ. Với Thủ, Hữu được sinh ra, đó là toàn bộ sự tồn tại. Với Hữu, một con người lại được sinh ra đời, đó là Sinh; và sau cùng, vì có Sinh nên có già và chết, đó là Lão Tử. Riêng giai đoạn “Lục nhập sinh Xúc”, tức khi con người tiếp xúc với môi trường bên ngoài và có những cảm xúc như thương yêu, sợ hãi đã được giải mã làm rõ qua các công trình nghiên cứu khoa học mà đỉnh cao là công trình của hai nhà khoa học vừa đoạt giải Nobel Hoá học 2012. Xin điểm lại “Lục nhập sinh Xúc” theo khoa học như sau.

Giải Nobel Hoá học 2012 đã thuộc về hai nhà khoa học Mỹ Robert Lefkowitz (69 tuổi) và Brian Kibilka (57 tuổi) cho các nghiên cứu về “Các thụ thể bắt cặp protein G” (G protein – coupled receptors: GPCR). Công trình của hai nhà khoa học này đặt nền tảng trên hoá học giải thích cách nào GPCR hoạt động trong cơ thể con người, nhờ đó giải mã các chuỗi phản ứng hoá học tạo cảm giác, xúc cảm của con người. Công trình có liên quan mật thiết đến lĩnh vực y dược, đặc biệt thúc đẩy sự nghiên cứu phát triển các dược phẩm.

Để hiểu rõ GPCR là gì, ta cần biết khái niệm “thụ thể” và protein G” là gì.

Thụ thể dịch từ thuật ngữ “receptor” là “nơi tiếp nhận” ở bất cứ nơi nào trong cơ thể ta đối với một chất sinh học hay một loại thuốc, để khi chất sinh học đó hay loại thuốc đó gắn vào thì sẽ gây ra một hiệu ứng. Như mạch máu có các thụ thể mà chất sinh học là adrenalin gắn vào sẽ gây co mạch hay thuốc trị bệnh tăng huyết áp gắn vào sẽ gây giãn mạch làm hạ huyết áp. Vai trò của thụ thể thường được xét ở quy mô tế bào. Cơ thể chúng ta được xem là một hệ tương tác được điều chỉnh hết sức tinh vi của hàng tỷ tế bào. Mỗi tế bào có nhiều thụ thể thường định vị ở màng tế bào cho phép nó cảm nhận, trao đổi với môi trường bên ngoài. Vai trò sinh học của các thụ thể nằm ở màng tế bào đã được nêu lên từ đầu thế kỷ 19. Và ngày nay người ta đã chứng minh sự tồn tại của các thụ thể ở bề mặt tế bào gắn với các chất sinh học như những chất dẫn truyền thần kinh, hormon, các khoáng nguyên… Hầu hết các thụ thể có cấu tạo protein và có các ái lực gắn kết với thuốc đưa từ bên ngoài vào cơ thể. Cho nên, thụ thể đã trở thành vấn đề trọng tâm khi nghiên cứu cơ chế tác động của thuốc. Người ta thường ví thụ thể giống như ổ khoá, chất sinh học trong cơ thể giống như chìa khoá thật, còn thuốc là chìa khoá giả. Khi thuốc gắn vào thụ thể giống như chìa khoá thật tra vào ổ khoá làm mở ổ khoá gây nên tác dụng nào đó. Còn thuốc gắn vào thụ thể ở màng tế bào thường cho đến hai tác dụng: đối kháng (antagonist) và chủ vận ( còn gọi là đồng vận, agonist). Thuốc có tác dụng đối kháng ở thụ thể có nghĩa là thuốc khoá lấy thụ thể, không cho chất sinh học gắn vào thụ thể để không sinh ra một hiệu ứng nào đó. Thí dụ, màng tế bào viền ở dạ dày có thụ thể H2, khi chất sinh học là histamin gắn vào thụ thể H2 làm tế bào viền tiết ra acid dịch vị, nhưng khi dùng thuốc gọi là thuốc đối kháng thụ thể H2 (như cimetidin, ranitidin…) thuốc sẽ khoá thụ thể H2, acid dịch vị không được tiết ra nữa sẽ giúp trị viêm loét dạ dày do có sự tăng tiết nhiều acid dịch vị gây viêm. Còn thuốc chủ vận thể có ngĩa thuốc gắn vào thụ thể và kích thích gây ra hiệu ứng giống như chất sinh học đã gắn vào. Như thuốc chủ vận thụ thể B2 (terbutalin, albuterol) gắn chọn lọc thụ thể B2 ở tế bào cơ trơn phế quản để kích thích sinh ra hiệu ứng giãn phế quản, do vậy được dùng làm thuốc trị hen suyễn.

Kế tiếp là protein G là gì? Protein G được hai nhà khoa học Alfred G. Gilman và Martin Rodbell tìm ra và giải thích vai trò của chúng trong quá trình truyền tin bên trong tế bào, và nhờ đó được trao giải Nobel Y học 1994. Trong các nghiên cứu về tác dụng của chất sinh học adrenalin, Gilman và Robert nhận thấy adrenalin khi gắn thụ thể B không trực tiếp sinh ra hiệu ứng liền, như làm tăng nhịp tim, mà lại kích thích các chất gọi là protein G. Protein G khi đó mới kích thích enzym có tên adenyl cyclase, chất này lại hoạt hoá chất sinh học là AMP vòng, khi đó mới sinh ra tác dụng của tác dụng của adrenalin là tăng nhịp đập tim. Như vậy, protein G được xem là chất trung gian rất quan trọng giúp truyền dẫn các tín hiệu hoá học sau mỗi sự gắn kết giữa chất sinh học còn gọi là ligand (như adrenalin vừa kể) với thụ thể (như thụ thể B ở cơ tim) thành phức hợp ligand – thụ thể và đưa vào bên trong tế bào dẫn đến hiệu ứng (tăng nhịp tim). Hoạt động của protein G là phân giải guanosin triphosphat (GTP) biến thành guanosin diphosphat (GPD). Protein G nằm trong tế bào và rồi hoạt động bằng cách truyền tín hiệu (tín hiệu chính là sự biến GTP thành GPD) vào bên trong tế bào để tế bào gây ra hiệu ứng nào đó. Những nghiên cứu tiếp theo đã giúp tìm ra loại thuốc ức chế bêta như propranolol) dùng để kiểm soát chứng rối loạn nhịp tim và huyết áp cao, thuộc loại thuốc phổ biến trong điều trị bệnh tim mạch hiện giờ.

Bằng cách nào mà protein G nhận được tín hiệu của ligand – thụ thể và truyền qua màng tế bào để vào bên trong tế bào. Đây là câu hỏi được đặt ra vào giữa thập niên 1960 và người ta đặt giả thuyết là có các thụ thể nhờ đó mà protein G được hoạt hoá. Các thụ thể đó được đặt tên GPCR. Khi đó người ta chỉ lờ mờ biết sự tồn tại GPCR và chưa có khái niệm gì về hoạt động của chúng. Lepkowitz và Kobilka đã thực hiện các nghiên cứu và đạt được những khám phá quan trọng về GPCR vào giữa thập niên 1980. Họ chụp được ảnh của GPCR tại đúng thời khắc nó kích hoạt bởi chất sinh ho5cadrenalin và gửi tín hiệu vào bên trong tế bào. Nhờ thế, quá trình truyền tin từ bên ngoài vào bên trong tế bào được hiểu rõ hoàn toàn. Vai trò hoạt động sinh lý của GPCR cũng được xác định như: cảm nhận ánh sáng của thị giác, cảm nhận mùi vị, hoạt động của các chất dẫn truyền thần kinh, hormon, và là căn cứ giải thích cảm xúc của con người. Như khi con người gặp điều gì đó gây ra sợ hãi thì tuyến yên bắt đầu tiết ra các hormon và giải phóng vào các mạch máu, kích hoạt tuyến thượng thận. Tuyến này bắt đầu tiết ra cortisol, adrenalin và noradrenalin để báo động. Các thụ thể GPCR ở các tế bào cơ, mạch máu, tim, gan, phổi liền nhận các chất sinh học vừa kể để phản ứng tức thì, thế là xuất hiện nỗi sợ hãi với những biểu hiện tim đập nhanh, da mặt tái mét, thở hổn hển, tăng huyết áp, chân sẵn sàng chạy… Điều cần nhấn mạnh là biểu hiện về GPCR đã thiết lập nền tảng cho việc nghiên cứu phát triển các loại dược phẩm. Khoảng 50% dược phẩm đang thông dụng hiện nay đã dùng đích ngắm là GPCR và được dùng trị rất nhiều loại bệnh khác nhau.

Việc tìm ra các thụ thể và vai trò của chúng trong việc truyền tin không chỉ mang lại lợi ích to lớn trong việc chăm sóc sức khoẻ con người, mà còn giúp con người hiểu rõ hơn về nguồn gốc và cơ chế phát sinh cảm giác, sau đó là cảm xúc của bản thân mình. Cho rằng giải Nobel 2012 góp phần làm rõ thuyết “Thập nhị nhân duyên”, ở chỗ giải thích được “Lục nhập sinh Xúc” là vì thế.