27

Hơn 30 năm sau cái chết của Henrietta, các nghiên cứu trên tế bào HeLa cuối cùng cũng giúp trả lời được câu hỏi: căn bệnh ung thư của bà bắt đầu hình thành như thế nào và tại sao các tế bào của bà lại không bao giờ chết. Năm 1984, một nhà virus học người Đức mang tên Harald zur Hausen đã phát hiện ra một chủng virus mới lây lan qua đường tình dục – chủng số 18 thuộc virus Papilloma ở người (Human Papilloma Virus), gọi tắt là HPV-18. Ông tin rằng HPV-18 và HPV-16, chủng mà ông đã phát hiện ra một năm trước đó, là nguyên nhân gây nên bệnh ung thư cổ tử cung. Các tế bào HeLa trong phòng thí nghiệm của ông cho kết quả dương tính với HPV-18, nhưng để có thể chắc chắn rằng các tế bào này chưa bị nhiễm virus từ môi trường nuôi cấy của phòng thí nghiệm, zur Hausen đã xin được xét nghiệm mẫu sinh thiết gốc ban đầu của Henrietta từ Hopkins. Mẫu sinh thiết gốc không chỉ cho kết quả dương tính mà nó còn cho thấy tế bào của Henrietta có chứa nhiều bản sao của HPV-18, mà hóa ra HPV-18 lại là một trong những chủng virus có độc lực mạnh nhất.

Có nhiều hơn một trăm chủng HPV tồn tại, trong đó có 13 chủng gây ung thư cổ tử cung, ung thư hậu môn, ung thư miệng, và ung thư dương vật. Ngày nay, khoảng 90% những người trưởng thành có quan hệ tình dục bị nhiễm ít nhất một chủng HPV trong đời. Trong thập niên 1980, bằng cách sử dụng HeLa và nhiều dòng tế bào khác, các nhà khoa học đã nghiên cứu sự lây nhiễm của HPV và cách virus này gây bệnh ung thư. Họ nhận ra rằng HPV chèn DNA của nó vào DNA của tế bào vật chủ, từ đó chúng sản xuất ra các protein gây bệnh ung thư. Họ cũng nhận ra rằng khi ức chế DNA của HPV, các tế bào ung thư cổ tử cung sẽ không còn ác tính nữa. Các phát hiện này đã dẫn đến sự ra đời của vắc-xin HPV, và cuối cùng mang lại cho zur Hausen một giải Nobel.

Nghiên cứu về HPV cuối cùng cũng giải mã được cách căn bệnh ung thư của Henrietta khởi phát: virus HPV chèn DNA của nó vào vai dài của nhiễm sắc thể số 11 và khiến gen kìm hãm khối u p53 của bà ngừng hoạt động. Điều các nhà khoa học vẫn chưa thể giải thích được là tại sao quá trình này lại tạo ra những tế bào độc hại đến vậy, cả khi ở ngoài lẫn trong cơ thể Henrietta, đặc biệt là khi các tế bào ung thư cổ tử cung thường là loại tế bào khó nuôi cấy nhất.

Khi tôi nói chuyện với Howard Jones, 50 năm sau khi ông tìm thấy khối u trên cổ tử cung của Henrietta, lúc này ông đã ngoài 90 và đã gặp hàng ngàn trường hợp mắc bệnh ung thư cổ tử cung. Nhưng khi tôi hỏi ông có còn nhớ Henrietta không, ông cười và nói: “Tôi sẽ không bao giờ quên khối u đó, vì nó không giống bất kỳ thứ gì tôi từng nhìn thấy”.

Tôi đã nói chuyện với nhiều nhà khoa học về HeLa, nhưng không một ai có thể giải thích được tại sao các tế bào của Henrietta lại phát triển mạnh mẽ đến vậy trong khi nhiều tế bào khác thậm chí còn không thể sống sót. Ngày nay, các nhà khoa học có thể tạo ra một loại tế bào bất tử bằng cách cho chúng tiếp xúc với một số loại virus hoặc hóa chất nhất định, nhưng rất ít tế bào tự trở thành bất tử như các tế bào của Henrietta.

Các thành viên trong gia đình Henrietta có những giả thiết riêng về việc tại sao các tế bào của bà lại phát triển mạnh mẽ đến vậy: chị gái Gladys của Henrietta chưa bao giờ tha thứ cho Henrietta vì đã chuyển đến Baltimore và bỏ cha của họ lại cho Gladys chăm sóc trong lúc ông ngày một già đi. Theo Gladys nghĩ, căn bệnh ung thư ấy là cách Chúa trừng phạt Henrietta vì đã bỏ nhà ra đi. Con trai của Gladys là Gary tin rằng mọi loại bệnh đều là cơn thịnh nộ của Chúa – là sự trừng phạt dành cho Adam vì đã ăn quả táo của Eve. Cootie nói đó là những linh hồn gây bệnh. Còn em họ Sadie của Henrietta không biết phải nghĩ gì.

“Ôi Chúa ơi”, Sadie đã từng nói với tôi. “Khi nghe nói đến các tế bào ấy, tôi đã nghĩ, hay là có một thứ gì đó đã sống trong người chị ấy? Nó làm tôi thấy sợ, vì chúng tôi thường dính lấy nhau như hình với bóng. Hennie và tôi chưa bao giờ lội xuống những chỗ nước bẩn ở Turner Station như những người khác, chúng tôi không đi biển hay gì cả, và chúng tôi cũng chẳng bao giờ ra ngoài mà không mặc quần lót, nên tôi không biết bằng cách nào mà có thứ lại lọt được vào người của Hennie. Nhưng nó đã. Có thứ gì đó đã sống trong người Hennie. Chị ấy đã chết, nhưng nó vẫn tiếp tục sống. Nó khiến tôi nghĩ rằng có thể một thứ gì đó đã rớt xuống từ vũ trụ, và chị ấy dẫm phải nó”.

Sadie bật cười khi nói ra điều này vì bà biết nó nghe thật điên rồ. “Nhưng ý nghĩ ấy đã hiện lên trong đầu tôi”, bà nói. “Tôi không hề nói điêu. Mọi thứ chỉ bất chợt hiện lên trong đầu, cô biết đấy. Bằng không làm sao cô có thể giải thích được tại sao các tế bào đó lại phát triển như vậy?”

Mỗi thập niên lại có những bước ngoặt trong nghiên cứu HeLa, và mối liên hệ giữa HPV và ung thư cổ tử cung chỉ là một trong số vài phát hiện quan trọng của thập niên 1980. Vào thời gian đầu của đại dịch AIDS, một nhóm các nhà nghiên cứu – bao gồm nhà sinh học phân tử Richard Axel, người sau này đạt một giải Nobel – đã cho lây nhiễm virus HIV vào tế bào HeLa. Thông thường, HIV chỉ có thể xâm nhập vào các tế bào máu, nhưng Axel đã chèn một chuỗi DNA đặc hiệu của tế bào máu vào các tế bào HeLa, khiến virus HIV có thể tấn công chúng. Từ đó, các nhà khoa học đã xác định được những yếu tố cần thiết để HIV có thể xâm nhập vào một tế bào – một bước tiến quan trọng trong việc tìm hiểu loại virus này và phương pháp ngăn chặn nó.

Nghiên cứu của Axel đã thu hút sự chú ý của Jeremy Rifkin, một tác giả và cũng là một nhà hoạt động xã hội tham gia tích cực vào cuộc tranh luận về việc liệu các nhà khoa học có nên biến đổi DNA hay không. Rifkin và nhiều người khác tin rằng bất kể sự tác động nào đến DNA, dù là trong môi trường phòng thí nghiệm được kiểm soát, cũng rất nguy hiểm vì nó có thể gây ra những đột biến di truyền và mở đường cho sự ra đời của “những đứa trẻ được thiết kế”. Vì không có luật lệ nào giới hạn kỹ thuật di truyền, Rifkin thường xuyên khởi kiện để ngăn chặn các kỹ thuật di truyền này bằng cách sử dụng bất kỳ điều luật nào có thể đem ra áp dụng được.

Năm 1987, ông đã đệ đơn lên tòa án liên bang nhằm ngăn chặn nghiên cứu của Axel với lập luận rằng nó vi phạm Luật Môi trường Quốc gia năm 1975, bởi nghiên cứu này chưa được chứng minh là an toàn với môi trường. Rifkin chỉ ra rằng, ai cũng biết HeLa là “một dòng tế bào dễ lây nhiễm và cực kỳ độc hại” có thể nhiễm sang môi trường nuôi cấy khác. Một khi Axel lây nhiễm HIV vào các tế bào HeLa, chúng có thể tấn công các tế bào khác, và khiến các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới có nguy cơ mắc phải HIV, đồng nghĩa với việc “gia tăng số lượng vật chủ của virus và khiến cho đại dịch AIDS ngày càng lan tràn hơn”.

Axel đã phản hồi bằng cách giải thích rằng các tế bào không thể phát triển ngoài môi trường nuôi cấy và có một sự khác biệt hoàn toàn giữa việc môi trường nuôi cấy bị nhiễm (culture contamination) với lây nhiễm HIV (HIV infection). TờScience đã đưa tin về vụ kiện, viết rằng: “Ngay cả Rifkin cũng phải thừa nhận rằng gộp hai sự kiện này với nhau nghe như cốt truyện của một bộ phim kinh dị hạng B hơn là một việc thường gặp ở các phòng thí nghiệm y sinh”. Cuối cùng vụ kiện đã bị bác bỏ, Axel tiếp tục sử dụng HeLa cho nghiên cứu về HIV, và viễn cảnh một bộ phim kinh dị của Rifkin đã không trở thành sự thực.

Nhưng trong thời gian đó, hai nhà khoa học đã phát triển một giả thiết về HeLa nghe còn giống khoa học viễn tưởng hơn bất kỳ thứ gì Rifkin từng nghĩ ra: họ nói HeLa đã không còn là con người nữa.

Các tế bào thay đổi khi sinh trưởng trong môi trường nuôi cấy, cũng giống như việc chúng thay đổi khi trong cơ thể con người. Chúng được tiếp xúc với hóa chất, ánh sáng mặt trời, và các môi trường khác nhau, tất cả đều có thể tạo ra những biến đổi trong DNA. Rồi chúng truyền những biến đổi đó cho thế hệ tế bào mới thông qua sự phân bào – một quá trình ngẫu nhiên mà thậm chí còn tạo ra nhiều biến đổi hơn nữa. Cũng như con người, chúng tiến hóa.

Tất cả những biến đổi này đã xảy ra với các tế bào của Henrietta khi chúng được đưa vào nuôi cấy. Và chúng đã truyền những biến đổi đó cho các tế bào con, tạo nên một “gia đình” những tế bào HeLa, sự khác nhau giữa những tế bào này cũng tương tự như sự khác nhau giữa những người anh chị em họ hàng đời thứ hai, ba, bốn – mặc dù có cùng tổ tiên chung.

Đến những năm đầu của thập niên 1990, mẫu cổ tử cung nhỏ của Henrietta mà Mary đặt vào nuôi cấy trong phòng thí nghiệm Gey đã tạo thành hàng nghìn tỉ tế bào khác – tất cả đều được biết đến dưới cái tên HeLa, nhưng có chút khác nhau, và khác với Henrietta. Vì thế, Leigh Van Valen, một nhà sinh vật học nghiên cứu sự tiến hóa làm việc ở Đại học Chicago đã viết: “Chúng tôi nghiêm túc cho rằng [các tế bào HeLa] đã trở thành một loài mới riêng biệt”.

Nhiều năm sau Van Valen giải thích quan điểm này rằng: “Các tế bào HeLa đã tiến hóa một cách độc lập với con người, và sự tiến hóa độc lập là bản chất của giống loài”. Vì có một loài cua đã được đặt tên là HeLa, nên các nhà nghiên cứu kiến nghị gọi loài tế bào HeLa mới là Helacyton gartleri, kết hợp của HeLa với cyton, tiếng Hy Lạp nghĩa là “tế bào”, và gartleri, để tưởng nhớ Stanley Gartler, người đã thả “quả bom HeLa” 25 năm trước.

Không ai phản đối ý kiến này, nhưng cũng không ai xúc tiến triển khai, nên các tế bào Henrietta tiếp tục được coi là con người. Nhưng thậm chí đến ngày nay một số nhà khoa học vẫn tranh cãi rằng: việc nói các tế bào HeLa có liên quan tới Henrietta là không đúng, vì các DNA của chúng không còn đồng nhất về mặt di truyền với bà nữa.

Robert Stevenson, một trong những nhà nghiên cứu đã dành phần lớn sự nghiệp của mình để giải quyết vấn đề lây nhiễm HeLa, đã cười khi nghe thấy luận điệu ấy. “Thật vớ vẩn”, ông ấy bảo với tôi. “Các nhà khoa học không muốn nghĩ rằng các tế bào HeLa là những phần nhỏ của Henrietta vì sẽ dễ dàng hơn để thực hiện nghiên cứu khi bạn tách biệt các nguyên liệu ra khỏi người cung cấp chúng. Nhưng nếu bây giờ bạn có thể lấy một mẫu từ cơ thể của Henrietta và phân tích DNA, bạn sẽ thấy chúng giống DNA trong các tế bào HeLa”.

Trong khoảng thời gian Van Valen đưa ra ý kiến rằng HeLa không còn là con người nữa, các nhà khoa học đã bắt đầu nghiên cứu để xem liệu các tế bào của Henrietta có nắm giữ chìa khóa để kéo dài tuổi thọ hay không – có thể thậm chí là sự bất tử – và những dòng tiêu đề lại giật tít là các nhà khoa học đã tìm được suối nguồn của tuổi trẻ.

Những năm đầu thế kỷ 20, các tế bào tim gà của Carrel đã chứng minh rằng tất cả các tế bào đều có tiềm năng trở thành bất tử. Nhưng các tế bào người bình thường – dù trong nuôi cấy hay trong cơ thể – không thể phân chia vô hạn như các tế bào ung thư. Chúng chỉ có phân chia một số lần nhất định, sau đó dừng lại và bắt đầu chết dần. Số lần chúng có thể phân chia là một con số cụ thể, gọi là Giới hạn Hayflick, đặt theo tên Leonard Hayflick, người đã công bố một nghiên cứu vào năm 1961 cho thấy các tế bào thông thường đạt giới hạn khi chúng đã nhân đôi khoảng 50 lần.

Sau nhiều năm bị nghi ngờ và phản biện bởi các nhà khoa học khác, nghiên cứu của Hayflick về giới hạn tế bào đã trở thành một trong những nghiên cứu được trích dẫn nhiều nhất trong ngành. Nó đã làm sáng tỏ: suốt nhiều thập niên các nhà khoa học đã tìm cách tạo ra những dòng tế bào bất tử bằng cách sử dụng các tế bào thường thay vì các tế bào ác tính, nhưng không thành công. Họ đã nghĩ rằng kỹ thuật của họ là nguyên nhân thất bại, trong khi vấn đề lại rất đơn giản là tuổi thọ của các tế bào bình thường đã được lập trình từ trước. Chỉ có những tế bào bị biến đổi bởi virus hay đột biến gen mới có tiềm năng trở thành bất tử.

Nhờ nghiên cứu về HeLa, các nhà khoa học đã biết rằng tế bào ung thư có thể phân chia vô hạn, và họ đã suy đoán suốt nhiều năm rằng bệnh ung thư sinh ra là do sai lệch trong cơ chế điều khiển sự chết của tế bào khi đạt đến giới hạn Hayflick. Họ cũng biết rằng có một chuỗi DNA ở các đầu mút của nhiễm sắc thể gọi là telomere sẽ ngắn lại từng chút một mỗi khi phân bào, như một chiếc đồng hồ đếm giờ. Khi các tế bào thường phát triển, telomere của chúng sẽ ngắn lại theo từng chu kỳ phân bào cho đến khi biến mất. Rồi các tế bào ngừng phân chia và chết. Quá trình này tương quan với tuổi của một người: càng già thì telomere càng ngắn, và các tế bào còn càng ít lần phân bào trước khi chúng chết.

Đến những năm đầu của thập niên 1990, một nhà khoa học ở Yale đã sử dụng HeLa để khám phá ra rằng các tế bào ung thư ở người chứa một enzyme gọi là telomerase có chức năng tái tạo lại telomere cho tế bào. Sự hiện diện của telomerase đồng nghĩa với việc các tế bào có thể tái tạo lại telomere liên tục. Điều này đã lý giải cho sự bất tử của HeLa: telomerase đã không ngừng lên dây cót cho chiếc đồng hồ ở cuối mỗi nhiễm sắc thể của Henrietta nên chúng không bao giờ già đi và không bao giờ chết. Chính sự bất tử này, và khả năng phát triển mạnh mẽ của các tế bào HeLa đã khiến cho chúng vượt trội hơn hầu hết các tế bào nuôi cấy khác – chúng sống lâu hơn và tăng sinh nhanh hơn bất kỳ đối thủ nào khác.