Các nhà khoa học và kỹ thuật viên da đen, nhiều trong số họ là phụ nữ, đã sử dụng tế bào của một phụ nữ da đen để giúp cứu sống hàng triệu người dân Mỹ mà đa phần là người da trắng. Và họ đã làm điều đó trong khuôn viên của cùng một trường đại học – ở cùng một thời điểm – mà các nhân viên liên bang đang tiến hành những nghiên cứu đầy tai tiếng về căn bệnh giang mai.

Ban đầu Trung tâm Tuskegee chỉ cung cấp tế bào HeLa cho các phòng thí nghiệm xét nghiệm bại liệt. Nhưng khi thấy rõ rằng không có nguy cơ bị thiếu hụt HeLa, họ bắt đầu gửi các tế bào đến bất kỳ nhà khoa học nào muốn mua chúng, với giá 10 đô mỗi lọ, chưa tính phí vận chuyển hàng không. Khi các nhà nghiên cứu muốn tìm hiểu về cách các tế bào phản ứng với một loại hóa chất hoặc môi trường nhất định nào đó, hay cách chúng sản sinh một loại protein, họ sẽ tìm đến các tế bào của Henrietta. Lý do họ dùng HeLa là vì, dù là tế bào ung thư, chúng vẫn có những đặc điểm cơ bản của các tế bào thường: Chúng sản xuất protein và tương tác với nhau như những tế bào bình thường, chúng phân chia và sản sinh năng lượng, chúng biểu hiện và điều hòa các gen. Vì nhạy cảm với sự lây nhiễm nên các tế bào HeLa đã trở thành một công cụ tối ưu cho việc tổng hợp và nghiên cứu bất cứ thứ gì trong nuôi cấy, từ các vi khuẩn và hoocmon cho đến protein và đặc biệt là virus.

Các virus sinh sản bằng việc truyền một phần vật chất di truyền sang tế bào chủ, tái lập trình tế bào chủ để nó sản sinh ra thêm nhiều virus mới, chứ bản thân virus không thể tự sinh sản được. Khi xét đến sự nhân lên của virus – bên cạnh nhiều yếu tố khác – việc HeLa là một tế bào ung thư ác tính khiến nó càng trở nên hữu dụng hơn. Các tế bào HeLa tăng sinh nhanh hơn tế bào thường, bởi vậy chúng cho kết quả nhanh hơn. HeLa như một con ngựa thồ: nó khỏe mạnh, rẻ tiền, và có ở khắp nơi.

Những năm đầu thập niên 1950, các nhà khoa học chỉ mới đang bắt đầu biết nhiều hơn về virus, nên khi các tế bào của Henrietta được đưa đến các phòng thí nghiệm khắp cả nước, họ đã bắt đầu cho chúng tiếp xúc với đủ loại virus khác nhau – từ herpes, sởi, quai bị, đậu gà, đến viêm não ngựa – để nghiên cứu cách virus xâm nhập vào các tế bào, sinh sôi, và lan truyền.

Những tế bào của Henrietta đã giúp cho ngành nghiên cứu virus còn non trẻ khởi sắc hơn. Những năm sau khi Henrietta mất, bằng việc sử dụng những ống nghiệm đầu tiên chứa tế bào HeLa, các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đã tạo ra được một số tiến bộ khoa học quan trọng trong một thời gian ngắn. Đầu tiên, một nhóm các nhà nghiên cứu đã sử dụng HeLa để phát triển phương pháp làm đông lạnh tế bào mà không làm tổn thương hay thay đổi chúng. Điều này đã giúp việc vận chuyển các tế bào đi khắp thế giới trở nên khả thi – các tế bào đông lạnh được chuyển đi bằng phương pháp đã được chuẩn hóa dùng trong vận chuyển thực phẩm hay tinh trùng để lai giống gia súc. Nó cũng đồng nghĩa với việc các nhà nghiên cứu có thể trữ tế bào giữa các thí nghiệm mà không cần phải lo lắng về việc cho chúng ăn hay giữ cho chúng không bị nhiễm khuẩn. Nhưng điều khiến các nhà khoa học phấn khích nhất là việc đông lạnh tế bào đã giúp họ có thể làm ngưng tế bào ở những giai đoạn phát triển khác nhau.

Làm đông lạnh một tế bào cũng giống như việc bấm nút “tạm dừng”: phân chia tế bào, trao đổi chất, và mọi quá trình khác chỉ đơn giản ngừng lại, rồi lại sẽ tiếp tục sau khi được rã đông, như thể bạn vừa bấm lại nút “chạy”. Giờ đây các nhà khoa học đã có thể tạm ngưng tế bào ở nhiều giai đoạn khác nhau trong một thí nghiệm để so sánh xem những tế bào này phản ứng như thế nào với một loại thuốc sau một tuần, rồi hai tuần, rồi sáu tuần sau khi tiếp xúc với loại thuốc đó. Họ có thể so sánh các tế bào giống hệt nhau ở nhiều thời điểm khác nhau để nghiên cứu cách chúng thay đổi qua thời gian. Và bằng việc làm đông lạnh tế bào ở các giai đoạn khác nhau, họ tin rằng mình có thể nhìn thấy thời điểm một tế bào bình thường trở nên ác tính, một hiện tượng họ gọi là sự chuyển dạng ngẫu nhiên.

Làm đông lạnh tế bào chỉ là tiến bộ bước đầu trong nhiều tiến bộ vượt bậc mà HeLa đã mang lại cho ngành nuôi cấy tế bào. Một trong những thành tựu lớn nhất là sự chuẩn hóa ngành này, một việc ở thời điểm đó còn khá ngổn ngang. Gey và các đồng nghiệp của ông đã than phiền rằng họ mất quá nhiều thời gian để pha môi trường nuôi cấy và giữ cho các tế bào sinh tồn. Nhưng trên hết, họ lo lắng rằng vì mỗi người dùng những thành phần môi trường, công thức, tế bào, và kỹ thuật nuôi cấy khác nhau, chẳng mấy ai biết về phương pháp của đồng nghiệp, nên rất khó, nếu không muốn nói là bất khả thi, để lặp lại các thí nghiệm của nhau. Và khả năng tái lặp thí nghiệm là một phần không thể thiếu trong khoa học: không một phát minh nào được coi là có giá trị trừ phi những người khác lặp lại công trình ấy và cũng làm ra kết quả y hệt. Họ lo lắng rằng không có sự chuẩn hóa các nguyên liệu và phương pháp thì ngành nuôi cấy tế bào sẽ mãi trì trệ.

Gey và một vài đồng nghiệp khác đã tổ chức một hội đồng để pháp triển các phương pháp nhằm “đơn giản và chuẩn hóa kỹ thuật nuôi cấy tế bào”. Họ đồng thời cũng thuyết phục hai công ty cung ứng vật tư sinh học mới thành lập là Liên hiệp Vi sinh học và Phòng Thí nghiệm Difco bắt đầu sản xuất và bán các nguyên vật liệu để làm môi trường nuôi cấy, rồi dạy họ các kỹ thuật cần thiết để làm vậy. Các công ty này đã bắt đầu bán các thành phần của môi trường, nhưng các nhà nuôi cấy tế bào vẫn phải tự mình điều chế, và mỗi người lại dùng một công thức và nguyên liệu khác nhau.

Việc chuẩn hóa đã không khả thi cho đến khi xảy ra một số sự kiện: đầu tiên, Tuskegee bắt đầu sản xuất HeLa hàng loạt; thứ hai, một nhà nghiên cứu tên Harry Eagle ở Viện Y tế Quốc gia (NIH) đã sử dụng HeLa để phát triển môi trường nuôi cấy chuẩn đầu tiên, nó có thể được pha chế với thể tích lớn và vận chuyển đến nơi cần thiết, sẵn sàng để sử dụng; và thứ ba, Egle, Gey, cùng một vài người khác đã dùng HeLa để xác định loại nút ống nghiệm và loại vật liệu thủy tinh nào ít độc hại nhất với các tế bào.

Chỉ khi đó, lần đầu tiên các nhà nghiên cứu khắp thế giới mới có thể làm việc với cùng một loại tế bào, nuôi cấy trong cùng một loại môi trường, sử dụng cùng một loại thiết bị, và tất cả những thứ đó đều có thể mua và được vận chuyển đến phòng thí nghiệm của họ. Không lâu sau, họ thậm chí đã có thể làm việc với các dòng tế bào nhân bản vô tính đầu tiên, một điều mà họ đã muốn làm suốt nhiều năm.

Ngày nay, khi chúng ta nghe đến từ nhân bản vô tính, chúng ta hình dung đến việc các nhà nghiên cứu tạo ra những động vật sống hoàn chỉnh – như Dolly, con cừu được nhân bản vô tính nổi tiếng – sử dụng DNA từ một cá thể. Nhưng ở đây chúng ta mới chỉ nói tới việc nhân bản vô tính các tế bào đơn lẻ – các tế bào của Henrietta.

Để hiểu tại sao nhân bản vô tính tế bào lại quan trọng, bạn cần biết hai điều: Đầu tiên, HeLa đã không phát triển từ một trong những tế bào của Henrietta. Nó phát triển từ một mẩu khối u của bà, gồm nhiều tế bào khác nhau. Thứ hai, các tế bào khác nhau thường phản ứng khác nhau, ngay cả khi chúng được lấy từ cùng một nguồn, có nghĩa là một số tế bào phát triển nhanh hơn các tế bào khác, một số sản sinh ra nhiều virus bại liệt hơn, và một số đề kháng với các loại thuốc kháng sinh nhất định. Với HeLa, một nhóm các nhà nghiên cứu ở Colorado đã tạo ra các dòng tế bào nhân bản vô tính đầu tiên – mỗi dòng tế bào xuất phát từ một tế bào gốc riêng lẻ, với những đặc điểm riêng biệt từ tế bào gốc ban đầu đó. Không lâu sau, ngành khoa học không chỉ có HeLa, mà còn có hàng trăm, rồi hàng nghìn dòng tế bào nhân bản vô tính khác.

Công nghệ nhân bản vô tính và nuôi cấy tế bào sử dụng HeLa đã mở đường cho nhiều tiến bộ khoa học về sau như phân tách tế bào gốc, nhân bản vô tính động vật và thụ tinh nhân tạo. Đồng thời, với vai trò một tế bào người chuẩn tại hầu hết các phòng thí nghiệm, HeLa đã được sử dụng trong các nghiên cứu mở đường cho sự tiến bộ của ngành di truyền học người.

Đã từ lâu các nhà nghiên cứu vẫn luôn tin rằng tế bào người chứa 48 nhiễm sắc thể, các chuỗi DNA bên trong tế bào chứa toàn bộ thông tin di truyền của chúng ta. Nhưng các nhiễm sắc thể thường không nằm tách rời nhau, nên không thể đếm chính xác số lượng nhiễm sắc thể. Rồi, năm 1953, một nhà di truyền học ở Texas đã vô tình trộn nhầm một dung dịch với HeLa và một vài loại tế bào khác. Hóa ra sai lầm đó lại là một may mắn. Các nhiễm sắc thể trong các tế bào phình lên và tản ra, và lần đầu tiên, các nhà khoa học đã có thể nhìn thấy chúng một cách rõ ràng. Khám phá tình cờ đó là một trong những tiến bộ đầu tiên giúp hai nhà nghiên cứu ở Tây Ban Nha và Thụy Điển khám phá ra rằng tế bào người bình thường có 46 nhiễm sắc thể.

Một khi các nhà khoa học đã biết tế bào người phải có bao nhiêu nhiễm sắc thể, họ có thể nhận biết nếu một bệnh nhân có nhiều hơn hay ít hơn con số nhiễm sắc thể đó, nhờ vậy mà việc chẩn đoán các bệnh di truyền trở nên khả thi. Không lâu sau đó các nhà nghiên cứu khắp thế giới đã bắt đầu xác định được những bệnh rối loạn nhiễm sắc thể, khám phá ra rằng các bệnh nhân mắc hội chứng Down có thêm một nhiễm sắc thể số 21, các bệnh nhân mắc hội chứng Klinefelter có thêm một nhiễm sắc thể giới tính, và các bệnh nhân mắc hội chứng Turner thiếu toàn bộ hoặc thiếu một phần của một nhiễm sắc thể giới tính.

Với tất cả các tiến bộ trong ngành, nhu cầu sử dụng HeLa ngày càng nhiều, và Tuskegee không đủ lớn để cung ứng. Chủ sở hữu của Liên hiệp Vi sinh học – một quân nhân tên Samuel Reader – chẳng biết gì về khoa học, nhưng đối tác kinh doanh của ông là Monroe Vincent – một nhà nuôi cấy tế bào – lại hiểu rất rõ tiềm năng của thị trường này. Rất nhiều các nhà khoa học cần tế bào, nhưng rất ít người có thời gian hay khả năng để nuôi cấy tế bào với số lượng đủ lớn. Họ chỉ muốn mua chúng. Vì vậy, Reader và Vincent đã cùng nhau sử dụng các tế bào HeLa như một bước đệm để thành lập trung tâm phân phối tế bào vì lợi nhuận đầu tiên với quy mô công nghiệp.

Tất cả đều bắt đầu bằng thứ mà Reader trìu mến gọi là Nhà máy Tế bào của mình. Ở Bethesda, Maryland, giữa một nhà kho trống từng là nhà máy Fritos, ông đã cho xây một căn phòng bao quanh bằng kính, bên trong phòng có hàng trăm giá đựng ống nghiệm được gắn trên một băng chuyền. Bên ngoài căn phòng kính, ông thiết kế tương tự như của Tuskegee, với các bể chứa môi trường nuôi cấy, nhưng lớn hơn rất nhiều. Khi tế bào đã sẵn sàng để được gửi đi, ông ấy sẽ rung một hồi chuông lớn và tất cả các nhân viên trong tòa nhà, bao gồm cả thủ thư sẽ dừng những việc họ đang làm, rửa tay sạch sẽ, lấy mũ và áo choàng, rồi xếp hàng ở băng chuyền. Một số người cho tế bào vào ống nghiệm, số khác đậy nắp cao su, dán kín, hoặc xếp chúng vào tủ ấm tạm thời để chờ được đóng gói và chuyển đi.

Các khách hàng lớn nhất của Liên hiệp Vi sinh học là những phòng thí nghiệm như NIH, nơi đặt mua hàng triệu tế bào HeLa theo một lịch trình cố định. Nhưng các nhà khoa học trên khắp thế giới cũng có thể gọi đến để đặt hàng, với không đến 50 đô, và Liên hiệp Vi sinh học sẽ chuyển các lọ chứa tế bào HeLa đến cho họ chỉ sau một đêm. Reader ký hợp đồng với một vài hãng máy bay lớn, và bất cứ khi nào có đơn hàng, ông sẽ cử một nhân viên vận chuyển đưa các tế bào đến để bắt kịp chuyến bay sớm nhất, rồi các tế bào sẽ được tiếp nhận tại sân bay và đưa đến các phòng thí nghiệm bằng taxi. Dần dần, ngành công nghiệp hàng tỷ đô buôn bán nguyên liệu sinh học con người được ra đời.

Reader đã tuyển những chuyên viên hàng đầu trong ngành để cho ông biết những sản phẩm nào đang có nhu cầu cao nhất, và chỉ cho ông cách tạo ra chúng. Một trong số các nhà khoa học đã tham vấn cho Reader là Leonard Hayflick, người được cho là chuyên gia nuôi cấy tế bào nổi tiếng thời kỳ đầu còn sống đến ngày nay. Khi tôi trao đổi với ông, ông đã nói: “Liên hiệp Vi sinh học và Sam Reader là một cuộc cách mạng không thể bàn cãi trong ngành, và tôi không phải người dùng từ cách mạng một cách bừa bãi”.

Khi việc kinh doanh của Reader lớn dần, nhu cầu tế bào từ Tuskegee tuột dốc. Không lâu sau, NFIP đã đóng cửa trung tâm sản xuất HeLa của họ vì những nơi như Liên hiệp Vi sinh học giờ đây đã cung ứng cho các nhà khoa học lượng tế bào họ cần. Và không lâu sau, HeLa không còn là loại tế bào duy nhất được mua và bán: với môi trường nuôi cấy và thiết bị được chuẩn hóa, nuôi cấy tế bào trở nên dễ dàng hơn, và các nhà nghiên cứu bắt đầu nuôi đủ loại nuôi tế bào. Tuy nhiên không có loại tế bào nào được nuôi với số lượng lớn như HeLa.

Khi Chiến tranh Lạnh leo thang, một số nhà khoa học đã cho tế bào của Henrietta tiếp xúc với những liều phóng xạ cực lớn để nghiên cứu xem các bom nguyên tử phá hủy tế bào như thế nào và tìm cách chữa lành những tổn thương đó. Các nhà khoa học khác đã đặt HeLa vào những chiếc máy ly tâm đặc biệt xoay nhanh đến nỗi áp lực bên trong cao hơn trọng lực 100.000 lần, để xem chuyện gì sẽ xảy ra với tế bào người trong môi trường khắc nghiệt như ở dưới biển sâu hay trong những chuyến du hành vũ trụ.

Tiềm năng dường như vô hạn. Có thời điểm, giám đốc giáo dục y tế của Hội Cơ Đốc Dành cho Phụ nữ trẻ (YWCA) đã nghe tin về nuôi cấy mô và đã viết một lá thư gửi nhóm các nhà nghiên cứu, nói rằng bà hy vọng họ có thể dùng chúng để giúp các phụ nữ lớn tuổi hơn của YWCA. Bà viết: “Những người phụ nữ này đã than phiền rằng da ở mặt và cổ của họ ngày càng lộ rõ dấu vết của thời gian. Tôi nghĩ, nếu các ngài đã biết cách giữ cho mô tế bào sinh tồn thì phải có cách tương tự để làm cho nguồn tế bào dự trữ trong cơ thể đi đến các vùng cổ và mặt”.

HeLa đã không thể trao trả tuổi xuân cho cổ của những người phụ nữ này, nhưng các công ty dược phẩm và mỹ phẩm khắp nước Mỹ lẫn châu Âu đã sớm sử dụng HeLa thay vì sử dụng động vật, để thử nghiệm xem liệu các sản phẩm và dược phẩm mới có gây tổn thương cho tế bào hay không. Các nhà nghiên cứu đã cắt đôi các tế bào HeLa để chứng minh rằng các tế bào có thể tiếp tục sinh tồn sau khi nhân của chúng đã bị loại bỏ và sử dụng HeLa để phát triển các phương pháp tiêm các chất vào tế bào mà không phá hủy chúng. Họ dùng HeLa để kiểm tra những ảnh hưởng của các steroit, thuốc hóa trị, hoocmon, vitamin, và áp lực môi trường; họ lây nhiễm tế bào với lao, salmonela[1], và các loại vi khuẩn gây viêm âm đạo.

Do yêu cầu của chính phủ Mỹ, năm 1953, Gey đã mang các tế bào HeLa đến Viễn Đông để nghiên cứu bệnh sốt xuất huyết, căn bệnh đang giết hàng loạt binh lính Mỹ. Tại Hopkins, ông đã tiêm HeLa vào chuột đồng để xem chúng có thể gây ung thư hay không. Tuy nhiên, phần lớn thời gian ông đã cố gắng không tập trung vào HeLa nữa. Thay vào đó, ông tìm cách nuôi các tế bào thường và các tế bào ung thư lấy từ cùng một bệnh nhân, để ông có thể so sánh chúng với nhau. Nhưng dường như Gey vẫn không ngừng bị các nhà khoa học khác hỏi về HeLa và nuôi cấy tế bào. Các nhà nghiên cứu tìm đến phòng thí nghiệm của ông vài lần mỗi tuần để học hỏi kỹ thuật nuôi cấy, và ông thường phải đến các phòng thí nghiệm trên khắp thế giới để giúp họ thiết lập cơ sở vật chất cho nuôi cấy tế bào.

Nhiều đồng nghiệp đã thúc giục Gey phải đăng tải các bài nghiên cứu để được công nhận những thành tựu của mình, nhưng ông luôn nói mình quá bận rộn. Ở nhà ông thường thức trắng đêm để làm việc. Ông đăng ký xin ra hạn đề tài, thường xuyên mất vài tháng trời để trả lời thư, và có thời điểm ông tiếp tục trả lương cho một nhân viên đã qua đời suốt ba tháng trước khi có người nhận ra. Mary và Margaret phải mất một năm không ngừng nhắc nhở thì George mới chịu viết bài về nuôi cấy HeLa – cuối cùng, ông đã viết một bản tóm tắt ngắn cho một hội thảo, và Margaret đã nộp nó để được xuất bản. Sau đó, bà thường xuyên viết và nộp các bài nghiên cứu thay ông.

Đến giữa thập niên 1950, khi ngày càng nhiều các nhà nghiên cứu bắt tay vào nuôi cấy tế bào, Gey bắt đầu mệt mỏi. Ông đã viết thư cho bạn bè và các đồng nghiệp: “Phải có người đứng ra tuyên bố, ít nhất vào thời điểm hiện tại, rằng: ‘Cả thế giới đã trở nên điên cuồng vì nuôi cấy tế bào và các tiềm năng của nó’. Tôi hy vọng rằng một số chuyện rùm beng về nuôi cấy tế bào này ít nhất cũng có vài điểm tốt, giúp được một số người... Nhưng trên hết, tôi hy vọng mọi thứ sẽ ổn định hơn”.

Gey đã cảm thấy có chút bực bội vì sự ồn ào quanh HeLa. Sau cùng thì vẫn còn nhiều tế bào khác để nghiên cứu, bao gồm một số tế bào mà chính ông đã phát triển: AFi và D-I Re, mỗi tế bào đều được đặt theo tên của bệnh nhân mà nó bắt nguồn. Ông thường giới thiệu chúng với các nhà nghiên cứu, nhưng chúng khó nuôi cấy hơn nên không thể phổ biến như HeLa. Gey cảm thấy nhẹ nhõm vì các công ty đã đứng ra phân phối HeLa để ông không cần phải nuôi cấy chúng cho các nhà khoa học khác nữa, nhưng ông không thích một thực tế là các tế bào HeLa giờ đây đã hoàn toàn vượt ra khỏi sự kiểm soát của ông.

Từ khi nhà máy sản xuất HeLa ở Tuskegee ra đời, Gey đã không ngừng viết những lá thư gửi các nhà khoa học khác, cố gắng để giới hạn cách họ sử dụng các tế bào của Henrietta. Có lần, ông đã viết thư gửi người bạn lâu năm đồng thời là một đồng nghiệp của ông – Charles Pomerat – than phiền về việc các nhà khoa học khác, bao gồm một số người ở phòng thí nghiệm của Pomerat, đang sử dụng HeLa cho các nghiên cứu mà Gey là người “có khả năng làm tốt nhất” và thậm chí một số nghiên cứu đã được Gey hoàn thành, nhưng chưa công bố. Pomerat hồi âm:

Về sự... phản đối của cậu trước việc chủng HeLa được sử dụng rộng rãi, tôi không hiểu cậu có thể hy vọng ngăn chặn được điều này bằng cách nào khi chính cậu là người đã phát tán chủng tế bào rộng rãi đến mức giờ đây nó có thể được mua bán một cách công khai. Việc này chẳng khác gì yêu cầu người ta không được thí nghiệm trên chuột hamster nữa! Tôi hiểu cậu công khai HeLa vì lòng tốt và bởi thế cậu cảm thấy bứt rứt khi tất cả mọi người đều muốn nhúng tay vào.

Pomerate đã khuyên rằng Gey nên hoàn thành nghiên cứu về HeLa của mình trước khi “phát tán [HeLa] với công chúng, vì một khi đã công bố, nó sẽ trở thành tài sản khoa học chung”.

Nhưng Gey đã không làm điều đó. Và một khi HeLa đã trở thành “tài sản khoa học chung”, người ta bắt đầu thắc mắc về người phụ nữ đằng sau các tế bào này.

❀ ❀ ❀

[1] Một loại vi khuẩn độc gây thương hàn, phó thương hàn, nhiễm trùng máu và ngộ độc thực phẩm.