Trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học hiện đại, sự giao thoa giữa hóa học và sinh học đã mang lại một số bước đột phá mang tính biến đổi. Đi đầu trong sự “hội tụ” này là nữ GS Carolyn Bertozzi, người đã đặt nền móng cho thuật ngữ "hóa học sinh trực giao”.
Với sự nghiệp nổi bật kéo dài nhiều thập kỷ, công trình tiên phong của GS Bertozzi đã cách mạng hóa sự hiểu biết của con người về các hệ thống sinh học và mở ra một kỷ nguyên mới về chẩn đoán và phân phối thuốc đến trúng mục tiêu.
Người phụ nữ vượt qua định kiến giới
Carolyn Bertozzi sinh năm 1966, tại thành phố Boston, bang Massachusetts (Mỹ) trong một gia đình giàu truyền thống khoa học. Bà là con thứ hai trong gia đình có ba cô gái. Cha là giáo sư, nhà vật lý hạt nhân tại Viện Công nghệ danh tiếng Massachusetts (MIT), mẹ là thư ký khoa Vật lý của MIT.
Chị gái của Carolyn là một giáo sư, được đánh giá là “thiên tài toán học” và đang giảng dạy tại ĐH Duke. Em gái bà là nhà tâm lý học.
Carolyn đã bộc lộ trí tuệ và năng khiếu thể thao nổi bật ngay từ khi còn nhỏ. Tuy nhiên, bà nhận thấy bóng đá và tập thể dục quá tốn thời gian nên đã bỏ thể thao để tập trung cho việc học, theo dữ liệu của Viện Nghiên cứu Lịch sử Khoa học Mỹ.
Cuộc hành trình của Carolyn bắt đầu tại ĐH Harvard vào năm 1984, nơi bà mài giũa kỹ năng phân tích, phát triển niềm đam mê sâu sắc với hóa học.
Carolyn bắt đầu theo học chuyên ngành sinh học nhưng đến năm thứ hai, bà đã theo học một lớp hóa học hữu cơ, môn học mà bà yêu thích, mặc dù vẫn tiếp tục học các lớp sinh học.
Bà đứng đầu lớp và tốt nghiệp loại xuất sắc, nhưng khoa Hóa học của Harvard vào thời điểm đó chỉ dành cho nam giới. Do đó, Carolyn đã đến làm việc cho người thầy dạy lớp hữu cơ vật lý của bà tại một phòng thí nghiệm của khoa Hóa sinh trong suốt mùa hè.
Thầy giáo rất ấn tượng với kiến thức và kỹ năng của Carolyn đến nỗi ông yêu cầu bà viết một luận văn tốt nghiệp. Sau đó, ông đã nộp luận văn này và nhận được một số tiền đáng kể.
Thầy thuyết phục Carolyn theo học cao học tại ĐH California ở Berkeley. Tại đây, bà tiếp tục tham gia phòng thí nghiệm hóa học hữu cơ sinh học của Mark Bednarski để nghiên cứu về carbohydrate. Carolyn thấy Bednarski rất nhiệt tình nên bà đã viết một số đề xuất tài trợ cho phòng thí nghiệm của ông.
Bà đã viết luận án tiến sĩ về tổng hợp các chất tương tự carbohydrate cho các ứng dụng sinh học. Để ngoài tai những lời khuyên của các nhà hóa học khác, Carolyn đến làm việc trong phòng thí nghiệm sinh học tế bào của Steven Rosen tại ĐH California, San Francisco, và lấy bằng tiến sĩ nghiên cứu vai trò của carbohydrate trong tình trạng viêm và kết dính bạch cầu.
Sau đó, Carolyn nhận chức trợ lý giáo sư tại ĐH California ở Berkeley và thành lập phòng thí nghiệm của riêng mình, đồng thành lập công ty y dược tư nhân, Thios Pharmaceuticals, Inc vào năm 2001.
Carolyn sau đó làm việc tại ĐH Stanford (Mỹ) nhằm mục đích quan sát sự tiến hóa của một số phân tử nhất định trên bề mặt tế bào ung thư. Nhờ những khám phá của bà, hiện ít nhất 2 công ty - trong đó có 1 công ty do bà đồng sáng lập - đang phát triển các phương pháp cải tiến để điều trị căn bệnh này.
Đặt nền móng cho “hóa học nhấp chuột"
“Khoảng năm 2000, Carolyn Bertozzi bắt đầu sử dụng “hóa học nhấp chuột” trong cơ thể sống. Bà đã phát triển các phản ứng trực giao sinh học diễn ra bên trong các sinh vật sống mà không làm gián đoạn quá trình hóa học bình thường của tế bào.
Những phản ứng này hiện được sử dụng để khám phá tế bào, theo dõi các quá trình sinh học và cải thiện mục tiêu của dược phẩm trị ung thư.”, Quỹ Nobel đánh giá về đóng góp của Carolyn khi trao cho bà giải Nobel Hóa học vào năm 2022.
Hóa học nhấp chuột (click chemistry) là loại phản ứng phân tử nhỏ tương hợp sinh học thường được sử dụng trong liên hợp sinh học, cho phép kết hợp các cơ chất được lựa chọn với các phân tử sinh học cụ thể.
Nguyên lý về cách các khối phân tử có thể gắn kết nhanh chóng với nhau có thể mang lại lợi ích về phát triển ngành dược phẩm và y học, trong đó có điều trị ung thư trúng đích.
Những đóng góp của GS Carolyn cho lĩnh vực hóa học trực giao sinh học thực sự mang tính cách mạng. Lĩnh vực này đã tìm cách tạo ra các phản ứng hóa học xảy ra có chọn lọc trong các hệ thống sinh học mà không làm xáo trộn các quá trình sinh hóa bản địa.
Bằng cách khám phá ra các phản ứng trực giao với môi trường phức tạp của các phân tử sinh học, Carolyn đã mở ra những con đường mới cho việc nghiên cứu và điều khiển các phân tử sinh học trong cơ thể.
Bên cạnh đó, một trong những cống hiến sâu sắc nhất trong công trình của Carolyn nằm ở lĩnh vực phân phối thuốc có mục tiêu. Các liệu pháp điều trị bằng thuốc truyền thống thường thiếu tính đặc hiệu, dẫn đến tác dụng phụ và hiệu quả không tối ưu.
Thông qua nghiên cứu tiên phong của mình, GS Carolyn đã giới thiệu một sự thay đổi mô hình, cho phép phát triển các loại thuốc có thể hướng chính xác đến các mục tiêu đã định trong cơ thể. Bước đột phá này có ý nghĩa sâu rộng đối với lĩnh vực y học, báo trước một kỷ nguyên mới về chăm sóc cá nhân hóa, lấy bệnh nhân làm trung tâm.
Ngoài việc phân phối thuốc theo mục tiêu, những đổi mới của Carolyn đã làm thay đổi các kỹ thuật chẩn đoán. Nghiên cứu của bà đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các xét nghiệm có độ nhạy và độ đặc hiệu cao, cho phép phát hiện và theo dõi sớm bệnh tật.
Từ các dấu hiệu ung thư đến các tác nhân truyền nhiễm, những đóng góp của Carolyn đã nâng cao khả năng của con người trong việc giải mã nền tảng phân tử của các tình trạng khác nhau.
Ngoài những mục tiêu theo đuổi khoa học của mình, Carolyn Bertozzi còn là người ủng cho sự đa dạng trong các ngành khoa học. Bà đã tích cực ủng hộ các sáng kiến nhằm tạo cơ hội cho các nhóm ít được đại diện trong giới học thuật và nghiên cứu.
Bà cũng góp phần nuôi dưỡng thế hệ các nhà khoa học tiếp theo, không chỉ truyền đạt kiến thức mà còn cam kết mạnh mẽ về thực hành khoa học có đạo đức và toàn diện.
Tử Huy
.svg){kind=icon}
