NHỮNG KHÁM PHÁ KHOA HỌC CỦA LOUIS PASTEUR VÀO THẾ KỶ 19 ĐÃ TẠO RA MỘT CUỘC CÁCH MẠNG TRONG Y HỌC VÀ NGÀY NAY VẪN TIẾP TỤC CỨU SỐNG HÀNG TRIỆU NGƯỜI
 |
| Louis Pasteur là người tiên phong trong lĩnh vực hóa học, vi sinh, miễn dịch học và vắc-xin học. Ảnh/DigitalVision Vectors qua Getty Images |
Một số khám phá khoa học vĩ đại nhất đã không mang về giải Nobel.
Louis Pasteur, sống
từ năm 1822 đến năm 1895, được cho là nhà vi trùng học nổi tiếng nhất thế giới. Ông
được công nhận rộng rãi với lý thuyết vi trùng gây bệnh và
việc phát minh ra quy trình thanh trùng – được đặt theo tên ông – để bảo quản
thực phẩm. Đáng chú ý, ông cũng đã phát triển vắc-xin bệnh dại, bệnh than và
có các đóng góp to lớn trong việc chống
lại bệnh dịch tả.
Nhưng
vì ông mất năm 1895, sáu năm trước khi giải Nobel đầu tiên được trao, nên trong
lý lịch của ông không có giải thưởng này. Nếu sống trong thời đại của các
giải Nobel, chắc chắn Pasteur hoàn toàn xứng đáng được trao thưởng cho
công trình của mình. Giải Nobel, trao thưởng trong các lĩnh vực khác
nhau, bao
gồm cả sinh lý học và y học, không được trao sau khi người đó đã qua đời.
Trong thời điểm hiện tại với các mối đe dọa đang diễn ra từ các bệnh truyền nhiễm mới nổi hoặc đang nổi lên, từ COVID-19 và bệnh bại liệt đến bệnh thủy đậu và bệnh dại, thật đáng kinh ngạc khi nhìn lại di sản của Pasteur. Những nỗ lực của ông đã thay đổi cơ bản cách mọi người nhìn nhận các bệnh truyền nhiễm và cách chống lại chúng bằng vắc-xin.
Tôi
đã làm việc trong các phòng
thí nghiệm y tế và y tế công cộng chuyên về vi-rút và các vi khuẩn
khác đồng thời đào tạo các nhà
khoa học trong phòng thí nghiệm y tế tương lai. Sự nghiệp của tôi bắt
đầu trong lĩnh vực vi-rút học là trực tiếp
tham dự việc phát hiện và giám sát bệnh dại cũng như các tác nhân lây
truyền từ động vật sang người, và phần lớn công việc này dựa trên công trình
tiên phong của Pasteur trong lĩnh vực vi sinh học, miễn dịch học và vắc-xin học.
 |
| Hình minh họa Louis Pasteur, bên phải, đang giám sát việc quản lý vắc-xin bệnh dại tại Viện Pasteur ở Paris năm 1886. Nguồn: Thư viện Quốc hội/Lưu trữ tạm thời qua Getty Images |
Trước tiên, là một nhà hóa học
Theo
đánh giá của tôi, đóng góp lớn nhất của Pasteur cho khoa học là những thành tựu
nổi bật của ông trong lĩnh vực vi sinh y học và miễn dịch học. Tuy nhiên,
câu chuyện của ông bắt đầu với hóa học.
Pasteur
nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của nhà hóa học
người Pháp Jean-Baptiste-André Dumas. Trong thời gian đó, ông bắt đầu
quan tâm đến nguồn gốc của sự sống và làm việc trong lĩnh vực ánh
sáng phân cực và tinh thể học.
Năm
1848, chỉ vài tháng sau khi nhận bằng tiến sĩ, trong khi đang nghiên cứu các
tính chất của tinh thể hình thành trong quá trình sản xuất rượu vang thì
Pasteur phát hiện ra rằng các tinh thể xuất
hiện ở các dạng ảnh
phản chiếu qua gương, một tính chất được gọi là bất
đối xứng [chirality*]. Khám phá này đã trở thành nền tảng của một phân
ngành hóa học được gọi là hóa
học lập thể, nghiên cứu về sự sắp xếp không gian của các nguyên tử trong
các phân tử. Tính bất đối xứng, hay tính có tay thuận [handedness] này của
các phân tử là một “giả thuyết
mang tính cách mạng” vào thời điểm đó.
Những
phát hiện này khiến Pasteur nghi ngờ điều mà sau này sẽ được chứng minh thông
qua sinh học phân tử: Tất cả các quá trình sống cuối cùng đều bắt nguồn từ sự sắp
xếp chính xác của các nguyên tử bên trong các phân tử sinh học.
Rượu
và bia – từ quá trình lên men đến lý thuyết vi trùng
Bia và rượu rất quan trọng đối với nền kinh tế của Pháp và Ý trong những năm 1800. Trong thời đại của Pasteur, chuyện các sản phẩm này bị hỏng khiến chúng đắng hơn hoặc gây nguy hiểm khi uống thường xảy ra. Vào thời điểm đó, khái niệm khoa học về "thuyết tự sinh" [spontaneous generation] cho rằng sự sống có thể phát sinh từ vật chất không sống, thứ được cho là thủ phạm làm hỏng rượu.
Trong
khi nhiều nhà khoa học cố gắng bác bỏ thuyết tự sinh, thì vào năm 1745, nhà
sinh vật học người Anh John
Turberville Needham tin rằng ông đã tạo ra một thí nghiệm hoàn hảo ủng
hộ cho thuyết này. Hầu hết các nhà khoa học tin rằng sức nóng giết chết sự
sống, vì vậy Needham đã tạo ra một thí nghiệm để chứng minh rằng vi sinh vật có
thể phát triển trên thực phẩm, ngay cả sau khi được đồ ăn đã được đun
sôi. Sau khi đun sôi nước dùng gà, ông đặt nó vào một cái bình, hâm nóng,
sau đó đậy kín và chờ đợi mà không nhận ra rằng không khí có thể tràn lại vào bên
trong trước khi bình được bịt kín. Sau một thời gian, vi sinh vật sinh sôi
nảy nở và Needham tuyên bố thắng cuộc.
Tuy
nhiên, thí nghiệm của ông có hai sai sót lớn. Thứ
nhất, thời gian đun sôi không đủ để tiêu diệt tất cả vi khuẩn. Và quan trọng
là, những chiếc bình của ông cho phép không khí chảy ngược vào trong, gây nhiễm
khuẩn.
Để
giải quyết cuộc chiến khoa học, Viện Hàn lâm Khoa học Pháp đã tài trợ một cuộc
thi để tìm ra thí nghiệm tốt nhất để chứng minh hoặc bác bỏ thuyết
tự sinh. Phản ứng của Pasteur trước cuộc thi là một loạt các thí nghiệm,
bao gồm cả một bài tiểu
luận đoạt giải năm 1861.
Pasteur
cho thấy một trong những thí nghiệm này “không thể bác bỏ và có tính quyết định”
bởi vì, không giống như Needham, sau khi khử trùng các mẫu cấy của mình, ông đã
giữ chúng không bị nhiễm khuẩn. Bằng cách sử dụng những chiếc bình cổ
thiên nga nổi tiếng hiện nay, với cổ bình dài hình chữ S, ông cho phép không
khí đi vào đồng thời ngăn các hạt rơi xuống nước dùng trong quá trình đun
nóng. Kết quả là, không có vi khuẩn sinh trưởng trong bình suốt một thời
gian dài. Điều này cho thấy, nếu không khí không được đưa trực tiếp vào dung
dịch đã đun sôi thì sẽ không có “vi sinh vật sống nào xuất hiện, thậm chí sau
nhiều tháng quan sát”. Tuy nhiên, điều quan trọng là nếu để bụi lọt vào,
vi sinh vật sống sẽ xuất hiện.
Thông
qua quá trình đó, Pasteur không chỉ bác bỏ thuyết tự sinh mà còn chứng minh rằng
vi sinh vật có ở khắp mọi nơi. Khi ông chỉ ra rằng thực phẩm và rượu bị hư
hỏng do nhiễm vi khuẩn vô hình chứ không phải do tự phát sinh, lý thuyết mầm bệnh hiện đại
đã ra đời.
Nguồn
gốc của tiêm chủng vào những năm 1800
Vào
những năm 1860, khi ngành công nghiệp tơ lụa đang bị tàn phá bởi hai căn bệnh
lây nhiễm
cho tằm, Pasteur đã phát triển một quy
trình thông minh để kiểm tra trứng tằm dưới kính hiển vi và bảo quản
những con giống khỏe mạnh. Giống như những nỗ lực với rượu vang, ông áp dụng
những quan sát của mình vào các phương pháp công nghiệp, và Pasteur đã trở
thành một anh hùng của nước
Pháp.
Ngay
cả khi sức khỏe
suy yếu do cơn đột quỵ nghiêm trọng khiến ông bị liệt một phần,
Pasteur vẫn tiếp tục công việc của mình. Năm 1878, ông đã thành công trong
việc xác định và nuôi cấy vi khuẩn gây bệnh dịch tả gà. Ông
nhận ra rằng các môi trường nuôi cấy vi khuẩn cũ không còn gây bệnh và những
con gà được tiêm phòng bằng các vi khuẩn được nuôi cấy có thể sống sót khi tiếp
xúc với các biến thể tự nhiên của loại vi khuẩn này. Và quan sát của ông rằng
những con gà sống sót sau khi mắc bệnh vẫn bài tiết vi khuẩn có hại đã giúp thiết
lập một khái niệm quan trọng mà giờ đây đã quá quen thuộc trong thời đại COVID-19 – “người lành mang mầm bệnh” dù không
có triệu chứng vẫn có thể lây bệnh trong các đợt bùng phát.
Sau
dịch tả gia cầm, Pasteur chuyển sang phòng chống bệnh than, một bệnh
dịch phổ biến ở gia súc và các động vật khác do vi khuẩn Bacillus
anthracis gây ra. Dựa trên công trình của chính mình và của bác
sĩ người Đức Robert Koch,
Pasteur đã phát triển khái niệm về các phiên bản giảm độc lực hoặc bị
suy yếu của vi sinh để sử dụng trong vắc-xin.
Vào
cuối những năm 1880, ông đã chứng minh rõ ràng rằng việc cho gia súc tiếp xúc với
một dạng vắc-xin bệnh than giảm độc lực có thể mang lại trạng thái mà ngày nay
được gọi là khả năng miễn dịch, làm giảm đáng kể tỷ lệ tử vong của gia súc.
 |
| Virus bệnh dại chết người. Mặc dù có thể phòng ngừa bằng vắc-xin nhưng bệnh dại vẫn giết chết khoảng 59.000 người trên toàn thế giới mỗi năm. Nano Clustering/Thư viện ảnh khoa học qua Getty Images |
Đột phá vắc-xin phòng bệnh dại
Theo
đánh giá chuyên môn của tôi về Louis Pasteur, việc phát hiện ra vắc-xin phòng bệnh
dại là quan trọng nhất trong tất cả những thành tựu của ông.
Bệnh
dại được gọi là “loại
virus nguy hiểm nhất thế giới,” lây lan từ động vật sang người qua vết cắn.
Làm
việc với virus bệnh dại là cực kỳ nguy hiểm, vì tỷ lệ tử
vong lên tới 100% khi các triệu chứng xuất hiện và không được tiêm
phòng. Thông qua sự quan sát sắc sảo, Pasteur đã phát hiện ra rằng việc
làm khô tủy sống của những con thỏ và khỉ mắc bệnh dại đã chết tạo ra một dạng
virus bệnh dại suy yếu. Sử dụng phiên bản yếu đi đó như một loại vắc-xin để
cho chó tiếp xúc dần với vi-rút bệnh dại, Pasteur đã chứng minh rằng ông có thể
tạo miễn dịch hiệu quả cho chó chống lại bệnh dại.
Sau
đó, vào tháng 7 năm 1885, Joseph Meister, một cậu bé 9 tuổi ở Pháp, bị một con
chó dại cắn rất nặng. Khi Joseph đối mặt với cái chết gần như chắc chắn, mẹ
cậu đã đưa cậu đến Paris để gặp Pasteur vì bà
nghe nói rằng ông đang nghiên cứu để phát triển một phương pháp chữa bệnh
dại.
Pasteur
tiếp nhận ca bệnh và cùng với hai bác sĩ, ông đã tiêm cho cậu bé một loạt mũi vắc-xin
trong vài tuần. Joseph sống sót và Pasteur đã gây chấn động thế giới với
cách chữa trị căn bệnh chết người toàn cầu. Phát hiện này đã mở đường cho
việc sử dụng rộng rãi vắc-xin bệnh dại của Pasteur vào khoảng năm 1885,
giúp giảm đáng kể số
ca tử vong do bệnh dại ở người và động vật.
Một
cuộc đời đáng được trao giải Nobel
Pasteur
đã từng phát
biểu một câu nói nổi tiếng trong một bài giảng, “Trong lĩnh vực quan sát,
cơ hội chỉ ưu ái những ai đã chuẩn bị sẵn.”
Pasteur
có biệt tài áp dụng trí óc khoa học lỗi lạc – và được chuẩn bị sẵn sàng – của
mình vào những nan đề thực tế nhất mà nhân loại phải đối mặt.
Trong
khi Louis Pasteur qua đời trước khi giải Nobel được thành lập, tôi sẽ lập luận
rằng cuộc đời khám phá và đóng góp đáng kinh ngạc của ông cho khoa học về y học,
bệnh truyền nhiễm, tiêm chủng, vi sinh y tế và miễn dịch học đã đưa ông vào
hàng ngũ những nhà khoa học vĩ đại nhất mọi thời đại.
Tác
giả
 |
| Rodney E. Rohde |
Giáo
sư Khoa học Phòng thí nghiệm Lâm sàng của Regents, Đại học Bang Texas
Rodney
E. Rohde đã nhận được tài trợ từ Hiệp hội các nhà bệnh học lâm sàng Hoa Kỳ
(ASCP), Hiệp hội Khoa học Phòng thí nghiệm Lâm sàng Hoa Kỳ (ASCLS), Bộ Lao động
Hoa Kỳ (OSHA) và các tổ chức/tổ chức công và tư khác. Rohde liên kết với
ASCP, ASCLS, ASM và phục vụ trong một số ban cố vấn khoa học. Xem https://rodneyerohde.wp.txstate.edu/service/.
Huỳnh Thị Thanh Trúc dịch
Nguồn: Louis Pasteur’s scientific
discoveries in the 19th century revolutionized medicine and continue to save
the lives of millions today, Theconversation,
Sep 28, 2022.
Chú thích:
* Người dịch: Từ chirality có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là “bàn tay”. Chirality là thuật ngữ chỉ hiện tượng một vật thể và hình ảnh phản chiếu của nó qua gương, tựa như bàn tay trái và bàn tay phải, không thể nằm chồng khít lên nhau dù có thành phần giống nhau. Tùy vào cách sắp xếp trong không gian, một phân tử bất đối xứng như thế sẽ được phân loại là thuận tay trái hay thuận tay phải.
