18

Đến những năm 1960, các nhà khoa học đùa rằng các tế bào HeLa khỏe đến mức chúng có thể sống sót trong các ống thoát nước hoặc trên tay nắm cửa. Chúng có mặt ở khắp nơi. Người bình thường cũng có thể nuôi cấy HeLa ở nhà bằng cách sử dụng các chỉ dẫn từ bài báo bạn-tự-làm (do-it-yourself ) trên tạp chí Scientific American. Không những thế, cả các nhà khoa học Mỹ và Nga đều đã tìm được cách nuôi cấy HeLa trong vũ trụ.

Các tế bào của Henrietta đã có mặt trên vệ tinh thứ hai được phóng lên quỹ đạo trong chương trình không gian của Nga năm 1960. Ngay sau đó, NASA đã phóng vài lọ HeLa vào vũ trụ theo vệ tinh Người Thám Hiểm XVIII. Nhờ những nghiên cứu trên động vật trong môi trường mô phỏng không trọng lực, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng du hành vũ trụ có thể gây ra những thay đổi tim mạch, thoái hóa xương và cơ, giảm lượng hồng cầu. Và họ cũng biết rằng mức độ phóng xạ ở bên ngoài tầng ô-zôn cao hơn bên trong. Nhưng họ không biết những điều đó sẽ ảnh hưởng thế nào đến cơ thể con người: Liệu nó có làm thay đổi hay giết chết các tế bào?

Khi những người đầu tiên bay vào vũ trụ, HeLa đã đi cùng để các nhà nghiên cứu có thể tìm hiểu những ảnh hưởng của việc du hành không gian lên các tế bào, cùng nhu cầu dinh dưỡng của chúng khi ở đó, và cách các tế bào ung thư ác tính lẫn tế bào thường phản ứng khác nhau như thế nào trong môi trường không trọng lực. Những gì họ phát hiện rất đáng kinh ngạc: hết lần này đến lần khác, các tế bào thường phát triển bình thường khi ở trong quỹ đạo, nhưng HeLa lại trở nên mạnh hơn, phân chia nhanh hơn sau mỗi chuyến du hành.

Và HeLa không phải là các tế bào duy nhất có biểu hiện bất thường. Từ đầu thập niên, các nhà nghiên cứu đã nhận thấy hai điều về mọi tế bào nuôi cấy. Đầu tiên, có vẻ như mọi tế bào bình thường được nuôi cấy cuối cùng cũng sẽ chết hoặc chuyển dạng ngẫu nhiên thành ác tính. Hiện tượng này rất lý thú đối với những nhà nghiên cứu đang tìm hiểu cơ chế phát triển của ung thư, vì nó là dấu hiệu cho biết họ có thể sẽ tìm được thời khắc một tế bào thường trở thành ác tính. Nhưng đây lại là điều đáng quan ngại đối với những người đang tìm cách sử dụng nuôi cấy tế bào để phát triển các phương pháp trị liệu y học mới.

George Hyatt, một bác sĩ trong Hải quân đang cộng tác với Viện Ung thư Quốc gia, đã trực tiếp trải nghiệm hiện tượng này. Ông đã nuôi cấy các tế bào da người để điều trị cho những người lính bị bỏng nặng, rồi ông tạo ra một vết thương hở trên cánh tay của viên sĩ quan trẻ và bôi các tế bào lên đó, hy vọng chúng sẽ phát triển và tạo thành lớp da mới. Nếu thành công, có nghĩa các bác sĩ sẽ có thể sử dụng kỹ thuật cấy ghép tế bào da để điều trị các vết thương trên chiến trường. Các tế bào đã phát triển, nhưng khi Hyatt kiểm tra sinh thiết vài tuần sau đó, chúng đã biến thành các tế bào ung thư ác tính. Ông đã hoảng hốt loại bỏ các tế bào và từ đó không tìm cách cấy ghép tế bào da nữa.

Một điều bất thường khác về nuôi cấy tế bào mà các nhà khoa học đã nhận ra là một khi các tế bào chuyển dạng thành ác tính, chúng có những biểu hiện giống nhau: phân chia giống nhau và sản sinh ra những loại protein và enzyme giống nhau, mặc dù trước khi trở thành ác tính chúng đã sản sinh ra những loại khác nhau. Lewis Coriell – một chuyên gia nuôi cấy tế bào có tiếng – đã nghĩ rằng ông có lời giải thích cho hiện tượng này. Ông cho đăng một bài nghiên cứu nói rằng: có lẽ các tế bào “chuyển dạng” đã biểu hiện giống nhau không phải vì chúng đã trở thành ác tính, mà vì chúng bị nhiễm phải một thứ nào đó – nhiều khả năng là một loại virus hoặc vi khuẩn – đã khiến chúng có những phản ứng tương tự nhau. Bên cạnh đó, ông cũng đã chỉ ra một khả năng mà các nhà nghiên cứu khác đã không nghĩ đến: dường như tất cả các tế bào chuyển dạng đều có biểu hiện tương tự HeLa, có nghĩa HeLa chính là yếu tố lây nhiễm.

Không lâu sau khi bài báo của ông được đăng, Coriell và một số chuyên gia nuôi cấy mô hàng đầu khác đã triệu tập một cuộc họp khẩn cấp để bàn về tình trạng của ngành, mà họ lo ngại rằng đang trở thành một thảm họa. Như một nhà nghiên cứu đã nhận xét, họ đã thành thục các kỹ thuật nuôi cấy tế bào và đơn giản hóa chúng đến mức “đến một tay nghiệp dư cũng có thể nuôi cấy tế bào”.

Những năm gần đây, bằng việc sử dụng các mẫu mô từ chính bản thân, gia đình và bệnh nhân của mình, các nhà nghiên cứu đã có thể nuôi cấy đủ loại tế bào một cách dễ dàng đến kinh ngạc – từ tế bào ung thư tuyến tiền liệt, ruột thừa, bao quy đầu, hay thậm chí là giác mạc. Họ đã sử dụng thư viện tế bào ngày càng lớn ấy để có được những phát hiện mang tính lịch sử: rằng thuốc lá là nguyên nhân của bệnh ung thư phổi; tia X và một số hóa chất nhất định đã làm tế bào thường chuyển dạng thành tế bào ác tính như thế nào; tại sao các tế bào thường lại ngừng phân chia trong khi tế bào ác tính lại không. Và Viện Ung thư Quốc gia đã sử dụng đủ loại tế bào, bao gồm HeLa, để thử nghiệm 30.000 loại hóa chất và các chất chiết xuất từ thực vật, mở đường cho nhiều loại thuốc hóa trị có hiệu quả và được sử dụng rộng rãi ngày nay, bao gồm Vincristine và Taxol.

Mặc dù đang tiến hành những nghiên cứu rất quan trọng, nhiều nhà khoa học vẫn có vẻ bất cẩn trong quá trình nuôi cấy tế bào. Ít người ghi chép đầy đủ về nguồn gốc của tế bào: chúng được lấy từ người hiến tặng nào. Và thậm chí nếu có ghi nhãn các tế bào này, nhiều người cũng ghi nhầm. Đối với các nhà khoa học đang làm những nghiên cứu mà không đòi hỏi phải sử dụng dòng tế bào chuyên biệt, như kiểm tra ảnh hưởng của phóng xạ lên DNA, việc không biết loại tế bào mà họ đang sử dụng có thể không ảnh hưởng đến kết quả của nghiên cứu. Nhưng trong những nghiên cứu đòi hỏi phải sử dụng một dòng tế bào cụ thể thì việc các tế bào đã bị lây nhiễm hoặc bị gắn sai nhãn sẽ làm cho kết quả của nghiên cứu đó không còn giá trị. Các chuyên gia nuôi cấy tế bào, những người đã triệu tập cuộc họp, nói rằng sự chuẩn xác là yếu tố căn bản trong khoa học, và các nhà nghiên cứu nên biết họ đang sử dụng loại tế bào nào, và liệu chúng có bị lây nhiễm hay không.

Theo Robert Stevenson, một trong các nhà nghiên cứu tham dự cuộc họp, mục đích của họ là giữ cho ngành khỏi “rơi vào một đống hỗn độn”. Họ đã khuyến khích các nhà nghiên cứu sử dụng những phương pháp bảo vệ, như dùng tủ cấy có cài đặt hệ thống hút gió để hút không khí và các chất có khả năng gây nhiễm qua hệ thống lọc. Và họ đề nghị NIH thiết lập một bộ sưu tập các tế bào: một ngân hàng trung ương nơi tất cả các tế bào được xét nghiệm, phân loại, và lưu trữ dưới sự kiểm soát nghiêm ngặt nhất, sử dụng các kỹ thuật vô trùng tân tiến nhất. NIH đã đồng ý và thành lập Hội đồng Tập hợp Tế bào Nuôi cấy gồm các chuyên gia nuôi cấy tế bào, bao gồm William Scherer, Lew Coriell, và Robert Stevenson. Nhiệm vụ của họ là thành lập một ngân hàng tế bào liên bang phi lợi nhuận nằm trong Ngân hàng Chủng chuẩn Hoa Kỳ (American Type Culture Collection – ATCC), một tổ chức đang cung cấp và kiểm soát độ thuần chủng của vi khuẩn, nấm, và các loại virus từ năm 1925, nhưng chưa có tế bào nuôi cấy.

Các nhà nghiên cứu trong Hội đồng Tập hợp đã đặt mục tiêu sẽ tạo ra một kho Fort Knox[1] gồm những tế bào tinh khiết, chưa bị nhiễm. Họ vận chuyển tế bào trong những chiếc vali được khóa kín và lập nên một danh sách các tiêu chuẩn mà mọi tế bào phải hội đủ trước khi được đưa lưu trữ trong ngân hàng này: mỗi tế bào phải được kiểm tra cặn kẽ để chắc chắn là chúng chưa bị nhiễm và phải được lấy trực tiếp từ nguồn.

Tế bào đầu tiên trong bộ sưu tập của ATCC là tế bào L, dòng tế bào chuột bất tử được nuôi cấy bởi Wilton Earle. Với tế bào thứ hai, hội đồng đã liên lạc với Gey để xin một mẫu từ tế bào HeLa gốc. Nhưng Gey đã đưa tất cả các tế bào HeLa gốc cho những nhà nghiên cứu khác và không giữ lại một tế bào nào cho mình. Cuối cùng ông đã tìm lại được một số tế bào HeLa gốc ở phòng thí nghiệm của William Scherer, người đã sử dụng HeLa cho nghiên cứu bại liệt của mình.

Ban đầu hội đồng chỉ có thể xét nghiệm tình trạng nhiễm khuẩn và virus ở các mẫu tế bào, nhưng không lâu sau, một số thành viên của hội đồng đã phát triển một xét nghiệm để kiểm tra sự lây nhiễm chéo, từ đó họ có thể biết được rằng liệu các tế bào đã được dán nhãn đúng, hay thực ra là của một loài khác. Họ nhanh chóng phát hiện ra rằng trong 10 dòng tế bào được cho là của chín loài khác nhau – gồm chó, lợn, và vịt – thì chín dòng tế bào là từ linh trưởng. Họ nhanh chóng dán nhãn mới cho các dòng tế bào đó và có vẻ như tình hình đã được kiểm soát mà không bị điều tiếng gì.

Hóa ra, giới truyền thông đang tập trung sự chú ý vào một mẩu tin khác có liên quan đến HeLa mà cũng lý thú chẳng khác gì tim gà bất tử của Alexis Carrel. Tất cả đều được bắt đầu bằng giao phối tế bào.

Năm 1960, các nhà nghiên cứu người Pháp đã phát hiện ra rằng những tế bào bị lây nhiễm bởi một số loại virus nhất định trong nuôi cấy sẽ dính vào nhau và đôi lúc còn hợp nhất. Khi hợp nhất, các vật chất di truyền từ hai tế bào sẽ gộp lại, như khi tinh trùng gặp trứng. Thuật ngữ chuyên ngành cho quá trình này gọi là dung hợp tế bào sôma, nhưng một số nhà nghiên cứu gọi nó là “giao phối tế bào”. Nó khác với sự dung hợp giữa tinh-trùng-và-trứng ở nhiều điểm quan trọng: các tế bào sôma là tế bào sinh dưỡng trong cơ thể, như tế bào da, và sự kết hợp của chúng sẽ tạo ra các tế bào con cứ sau vài giờ. Nhưng có lẽ điều quan trọng nhất là, sự giao phối tế bào hoàn toàn được kiểm soát bởi các nhà nghiên cứu.

Xét về mặt di truyền, con người không phải là những đối tượng thích hợp cho nghiên cứu. Chúng ta giao hợp với bất kỳ ai chúng ta thích và chúng ta không thích bị các nhà khoa học nói phải giao hợp với ai. Và không như thực vật hay chuột, chúng ta phải mất hàng thập niên để sinh đủ số lượng con cái cho các nhà nghiên cứu tập hợp đủ dữ liệu có ý nghĩa. Từ giữa thế kỷ 19, các nhà khoa học đã nghiên cứu gen di truyền bằng cách lai giống động vật và thực vật theo nhiều cách riêng biệt – lai đậu hạt nhăn với đậu hạt trơn, chuột nâu với chuột trắng, rồi lai con cái của chúng với nhau để xem các tính trạng di truyền được chuyển từ thế hệ này sang thế hệ khác như thế nào. Nhưng họ không thể nghiên cứu gen di truyền của con người theo cách đó. Giao phối tế bào đã giải quyết vấn đề này, vì nó đồng nghĩa với việc các nhà nghiên cứu có thể kết hợp tế bào với bất kỳ tính trạng nào họ muốn để tìm hiểu cách các tính trạng đó được truyền cho thế hệ sau như thế nào.

Năm 1965, hai nhà khoa học người Anh, Harry Harris và John Watkins, đã nâng tầm giao phối tế bào lên một mức quan trọng khác. Họ dung hợp tế bào HeLa với tế bào chuột và tạo ra tế bào lai người- động vật đầu tiên – các tế bào lai mang trong mình một nửa lượng DNA từ Henrietta và một nửa lượng DNA từ chuột. Bằng cách đó, họ có thể nghiên cứu chức năng của các loại gen và cách thức hoạt động của chúng.

Ngoài lai HeLa-chuột, Harris cũng đã dung hợp HeLa với các tế bào gà đã mất khả năng phân chia. Ông nghĩ rằng khi các tế bào gà ấy dung hợp với HeLa, một thứ gì đó trong HeLa sẽ khiến chúng hoạt động trở lại. Ông đã đúng. Ông không biết thực chất nó diễn ra như thế nào, nhưng phát hiện của ông đã chứng minh rằng trong tế bào có các nhân tố có khả năng điều hòa gen. Và nếu các nhà khoa học có thể tìm ra cách vô hiệu hóa các gen bệnh, họ có thể tạo ra một liệu pháp gen.

Không lâu sau nghiên cứu HeLa-gà của Harris, hai nhà nghiên cứu ở Đại học New York đã phát hiện ra rằng theo thời gian các tế bào lai người-chuột sẽ mất đi nhiễm sắc thể người của chúng, chỉ còn lại nhiễm sắc thể chuột. Điều này cho phép các nhà khoa học lập biểu đồ gen trên các nhiễm sắc thể bằng việc theo dõi thứ tự biến mất của các tính trạng di truyền. Nếu một nhiễm sắc thể biến mất và một loại enzyme cụ thể nào đó không được tạo ra nữa thì họ sẽ biết loại gen mã hóa cho enzyme đó hẳn phải nằm trong nhiễm sắc thể vừa biến mất ấy.

Các nhà nghiên cứu trên khắp Bắc Mỹ và châu Âu đã bắt đầu tiến hành dung hợp các tế bào và dùng chúng để lập biểu đồ tính trạng di truyền cho từng nhiễm sắc thể cụ thể, tạo ra những bước tiến đầu tiên cho biểu đồ gen người mà chúng ta đang có ngày hôm nay. Họ cũng dùng những thể lai tạo này để tạo ra những kháng thể đơn dòng đầu tiên, để tạo ra những loại protein đặc biệt mà sau này được dùng trong điều trị ung thư như Herceptin và để phân biệt các nhóm máu nhằm nâng cao độ an toàn khi truyền máu. Họ cũng dùng các tế bào lai để nghiên cứu vai trò của hệ miễn dịch trong cấy ghép nội tạng. Các thể lai tạo đã chứng minh rằng DNA từ hai cá thể riêng biệt, hay thậm chí là hai loài riêng biệt, có thể cùng tồn tại bên trong các tế bào mà không loại bỏ lẫn nhau, điều này có nghĩa là cơ chế loại bỏ các nội tạng cấy ghép phải bắt nguồn từ bên ngoài các tế bào.

Các nhà khoa học ngây ngất vì những thể lai này, nhưng khắp nước Mỹ và Anh, công chúng lại hoảng loạn khi giới truyền thông cho đăng hết bài báo giật gân này đến bài báo giật gân khác như:

❀ ❀ ❀

[1] Fort Knox là một trong những kho dự trữ vàng lớn nhất thế giới, được bảo vệ rất nghiêm ngặt, nằm bên cạnh căn cứ quân sự Fort Knox ở Bang Kentucky, Mỹ.