50 năm trước, rất ít nhà khoa học tin rằng một loại thuốc có thể chống lại virus với ít tác dụng phụ. Sau đó, Gertrude Elion chứng minh cho họ thấy những gì bà có thể làm được.
Hồi tháng Tư, có một tin tức cho rằng thuốc remdesiver đã được chứng minh giúp tăng tốc độ hồi phục ở các bệnh nhân nhiễm Covid-19, Anthony Fauci, giám đốc Viện Dị ứng và Các bệnh Truyền nhiễm Quốc gia Hoa Kỳ, đã ca ngợi phát hiện này là “một bằng chứng quan trọng về khái niệm” trong cuộc đua giảm bớt dịch bệnh.
Không giống vắc-xin giúp cơ thể xây dựng một hệ thống phòng thủ chống lại virus xâm nhập, remdesivir là một loại thuốc kháng virus, ngăn cản khả năng tái tạo và lây lan của chúng. Hiện tại, các kết quả liên quan đến remdesivir vẫn chưa đồng nhất, mặc dù một số nghiên cứu cho thấy thuốc có thể cải thiện tình hình của bệnh nhân đang ở giai đoạn trở nặng của Covid-19. Tuy nhiên, chỉ cách đây vài thập kỷ, hầu hết các nhà khoa học nghi ngờ về điều có thể xảy ra, đó là một kí sinh nhỏ bé hoàn toàn phụ thuộc vào tế bào chủ để sinh sản có thể bị ức chế mà không gây hại cho chính tế bào.
Ngày nay, thuốc kháng virus được sử dụng để điều trị mụn rộp, viêm gan, HIV, Ebola,… Có thể nói, sẽ không có ngày hôm nay nếu không có Gertrude “Trudy” Elion.
Elion tốt nghiệp bằng cử nhân hoá học tại trường Hunter năm 1937 khi bà mới 19 tuổi.
Sinh năm 1918 ở Manhattan, Elion đã sớm vượt qua khó khăn tài chính và sự kì thị giới tính để thắng giải Nobel năm 1988 về Sinh lý học hoặc Y học, trở thành người phụ nữ thứ 5 làm được điều này. Bà chia sẻ giải thưởng với người cộng tác lâu năm của mình George Hitchings, người đã thuê bà năm 1944 cùng tham gia phòng thí nghiệm hoá sinh của ông tại công ty dược phẩm Burroughs Wellcome (nay là một phần của GlaxoSmithKline).
Chỉ sau khi Hitchings hoạt động nghiên cứu tích cực và nghỉ hưu vào năm năm 1967, Elion mới bắt tay vào làm việc mà sau này bà mô tả là “cuộc phiêu lưu kháng virus”. Elion đã “đủ tuổi mới lớn” và nắm bắt cơ hội, cuối cùng, “thể hiện những gì tôi có thể tự mình làm”, bà nói với nhà văn Sharon Berthsch McGrayne, tác giả cuốn sách năm 2001 “Những phụ nữ đoạt giải Nobel Khoa học”.
Tiếp cận phù hợp
Elion mới chỉ 19 tuổi khi bà tốt nghiệp bằng cử nhân hoá học tại trường Hunter năm 1937. Cha mẹ bà là người nhập cư từ Đông Âu, đã phá sản bởi cuộc Đại Khủng hoảng. Họ không thể chi trả cho việc học sau đại học của con gái và cũng không có chương trình nào để bà nộp đơn xin hỗ trợ tài chính.
Càng tệ hơn khi dù bà có học tốt đến đâu, các phòng thí nghiệm nghiên cứu cũng không tuyển phụ nữ. Bà nhớ lại nhiều năm sau đó, đã nhiều lần bà được bảo rằng, dù đủ tiêu chuẩn cho vị trí việc làm, bà sẽ là “nguyên nhân gây mất tập trung” đối với nhân viên phòng thí nghiệm.
Tuy nhiên, Elion vẫn kiên trì, làm các công việc tạm thời và tiết kiệm tiền. Bà làm nhà phân tích thực phẩm cho một chuỗi cửa hàng bán rau, trả lời điện thoại tại văn phòng bác sĩ và dạy hoá tại các trường trung học ở New York khi đang học bằng thạc sĩ tại Đại học New York vào buổi tối và cuối tuần.
Cuối cùng, do Thế chiến II, nhiều nơi thiếu nhân lực lao động, những cơ hội thực sự đã đến với bà, đầu tiên là tại Johnson & Johnson rồi sau đó tới Burroughs Wellcome.
Cho đến thập kỉ 70, hầu hết các loại thuốc mới đều được tìm ra bằng cách thử-sai hoặc tình cờ được phát hiện. Khám phá tình cờ của Alexander Fleming về penicillin đã tạo ra một cuộc cách mạng trong việc điều trị các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn. Quan sát tình cờ của một bác sĩ phẫu thuật quân đội Pháp, Henri Laborit về loại thuốc gây mê có tên là chlorpromazine có thể giúp bệnh nhân tầm thần phân liệt. Đây là sản phẩm đầu tiên trong một loạt các đột phá về lĩnh vực thuốc điều trị tâm thần.
Hitchings đã đề xuất một cách tiếp cận khoa học, hợp lí khác để tìm ra loại thuốc dựa trên kiến thức về mục tiêu sinh học. Ông đưa ra giả thuyết rằng các nhà khoa học có thể ức chế các tế bào mầm bệnh khỏi việc tái tạo bằng cách tạo ra các bản sao khiếm khuyết của các khối xây dựng gen. Khi các bản sao này được tích hợp vào con đường trao đổi chất của mầm bệnh, chúng sẽ làm rối loạn bộ máy tề bào, cản trở các phản ứng cần thiết cho quá trình tổng hợp DNA.
Ngay sau khi thuê Elion, Hitchings đã giao cho bà làm về chất purine. Các phân tử nitơ dạng vòng này là một loại nucleoside, một thuật ngữ cho các cơ sở cấu trúc của DNA. Elion không biết purine là gì nhưng sau nhiều tháng nghiền ngẫm tài liệu, bà bắt đầu tạo ra các hợp chất “chưa từng được mô tả trước đây” và “cảm thấy sự phấn khích của một nhà phát minh, người tạo ra một thành phần mới”.
Marty St. Clair, một nhà virus học làm việc cho Elion vào năm 1976 nói rằng: “Trudy đã tạo ra nucleoside trước khi chúng tôi biết cấu trúc DNA là gì. Bà ấy rất hiểu về hoá học”.
Elion và Hitchings cùng tiên phong trong việc sử dụng thuốc phù hợp và họ đã rất thành công. Trong khoảng thời gian 20 năm, hai người đã phát minh ra các loại thuốc mới cho nhiều loại bệnh nghiêm trọng như bệnh bạch hầu, sốt rét, bệnh gút, viêm khớp dạng thấp, thải trừ nội tạng, nhiễm vi khuẩn,…
Loại thuốc đầu tiên của họ, 6-mercaptopurine (6-MP), ra đời vào năm 1951 thông qua sự hợp tác với các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Ung thư Memorial Sloan-Kettering ở New York. Vẫn là một phương pháp chính trong liệu pháp kết hợp cho trẻ em bị bệnh bạch cầu nguyên bào lympho cấp tính (ALL), 6-MP có thể trở thành một trong những câu chuyện thành công lớn trong việc điều trị ung thư, giúp tăng tỉ lệ chữa khỏi ALL ở trẻ em từ 10% trong những năm 50 lên 80% ngày nay.
Vài năm sau, Elion và Hitchings đã phát triển chất chống sốt rét pyrimethamine, hiện được sử dụng chủ yếu để điều trị một loại bênh do thực phẩm gây ra và có thể dẫn tới tử vong, có tên là toxoplasma. Và với sự phát triển của trimethoprim, vẫn thường được kê đơn như một phần của điều trị kết hợp cho nhiễm trùng đường tiết niệu, chúng đã bổ sung vào kho các loại thuốc được sản xuất trong thời kỳ hoàng kim của các phát minh về kháng sinh.
Trái lại, việc tìm kiếm các loại thuốc điều trị virus lại tụt hậu khá nhiều.
Viên ngọc cuối cùng
Elion mất năm 1999, hưởng thọ 81 tuổi.
Các loại thuốc kháng virus đầu tiên được phê duyệt không có mặt trên thị trường cho đến đầu những năm 1960 và tất cả đều không như mong đợi. Như lịch sử về thuốc kháng virus đã cho thấy, các phiên bản đầu tiên của những loại thuốc này “nằm đâu đó giữa các nguyên tắc hoá trị ung thư và y học dân gian”. Có độc tính cao và hiệu quả thấp, chúng chỉ đơn thuần xác nhận điều mà hầu hết các nhà khoa học đã từ lâu đưa ra giả định: Bởi vì virus và tế bào gắn bó chặt chẽ với nhau, các bệnh do virus chỉ đơn giản là không thể điều trị.
Tại một thời điểm nhất định, Elion có thể đã đồng ý. Năm 1948, bà nhận thấy rằng một hợp chất mà bà đã tổng hợp để điều trị ung thư - 2,6 diaminopurine đã cho thấy hoạt tính kháng virus rất ấn tượng. Bà bị hấp dẫn nhưng lại chán nản bởi độc tính của thuốc, cuối cùng bà đành gác lại để tập trung vào công việc khác.
Năm 1968, ngay sau khi Hitchings rời phòng thí nghiệm để trở thành phó chủ tịch nghiên cứu, Elion tình cờ thấy một báo cáo về một thứ tương tự 2,6 diaminopurine đã cho thấy hoạt tính kháng virus. Sau đó, tin này đã gióng lên một hồi chuông khiến bà và nhóm các nhà khoa học siêng năng tiếp tục tìm lại nơi mà bà đã bỏ lại hai thập kỉ trước.
Bốn năm tiếp sau đó, họ bí mật nghiên cứu một hợp chất mới đáng chú ý - acyclovir, không giống bất cứ thứ gì mà thế giới từng chứng kiến trước đây. Một chất ức chế mạnh mẽ virus herpes với độc tính thấp. Giống như penicillin vào nửa thế kỷ trước, nó báo trước sự ra đời của một kỷ nguyên trị liệu mới.
Keith Jerome, giám đốc phòng thí nghiệm virus học phân tử tại trường y Đại học Washington cho biết: “Acyclovir là loại thuốc đã thay đổi mọi thứ trong nỗ lực phát triển thuốc kháng virus hiệu quả. Nó đã chứng minh tính khả thi trong việc phát triển các loại thuốc đặc hiệu cao nhắm vào virus mà không gây ra các tác dụng phụ”.
Elion gọi acyclovir là “viên ngọc quý cuối cùng” của mình và thực sự, đó là loại thuốc cuối cùng bà đã phát triển khi làm việc tại Burroughs Wellcome. Bà nghỉ hưu vào năm 1983 nhưng những người làm việc cùng phòng thí nghiệm gần như không nhận ra vì bà vẫn đến đây hàng ngày.
Năm 1991, Elion đã được Tổng thuốc George Bush trao tặng Huân chương Khoa học Quốc gia danh giá vì bà là minh chứng cho thấy công việc của một người có thể giúp “xua tan đau khổ và kéo dài sự sống cho hàng triệu người”. Elion mất năm 1999, hưởng thọ 81 tuổi.
St. Clair cho biết bà và các đồng nghiệp “đã sử dụng nhiều quy trình tương tự như họ đã làm với acyclovir để tìm kiếm một loại thuốc điều trị HIV”. Họ nhanh chóng tìm thấy nó trong một chất tương tự nucleoside. St. Clair chia sẻ: “Điều đó không thể xảy ra nếu không có Trudy. Chúng tôi đã làm những gì cô ấy chỉ bảo và cuối cùng chúng tôi có AZT” hay azidothymidine, loại thuốc đầu tiên được phê duyệt để điều trị HIV.
Mặc dù chỉ có hiệu quả tương đối, AZT đã mở đường cho các thế hệ sau trong việc tìm ra các liệu pháp kháng virus.
Fauci thuộc Viện Dị ứng và Bệnh truyền nhiễm Quốc gia tin rằng, remdesivir có thể làm điều tương tự, mở ra cánh cửa cho khám phá và phát triển mới về các loại thuốc hiệu quả chống lại Covid-19.