Giải Nobel Sinh lý học và Y học năm nay đã được trao cho công nghệ quang sinh học (optogenetics), cho phép bật và tắt các tế bào thần kinh bằng ánh sáng. Công nghệ này, bắt đầu như một công cụ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, hiện đang mở rộng khả năng điều trị cho các bệnh lý về mắt và não.
Quang sinh học là công nghệ đưa protein vi sinh vật phản ứng với ánh sáng vào các tế bào thần kinh cụ thể, sau đó chiếu ánh sáng để điều chỉnh hoạt động của các tế bào này. Protein 'channelrhodopsin' được tìm thấy trong tảo xanh là điểm khởi đầu. Trong khi kích thích điện truyền đến các tế bào xung quanh, quang sinh học chỉ điều chỉnh các tế bào đã được đưa protein.
Giáo sư Kim Ki-hyun, Bệnh viện Seoul St. Mary's, cho biết: "Chúng tôi đã có thể xác minh mối quan hệ nguyên nhân giữa mạch thần kinh và chức năng bằng cách kiểm tra xem khi nào một tế bào thần kinh được kích hoạt thì hành vi nào xuất hiện, và nếu hoạt động đó bị ức chế thì hành vi sẽ thay đổi ra sao". Ông cũng nhấn mạnh rằng điều này đã mang lại sự thay đổi lớn trong nghiên cứu các chức năng não phức tạp như trí nhớ, cảm xúc, phần thưởng và vận động.
Công nghệ này cũng có nhiều ứng dụng trong nghiên cứu bệnh lý. Giáo sư Kim Jun-ki, Bệnh viện Asan Seoul, cho biết: "Chúng tôi đang sử dụng nó để nghiên cứu cơ chế phát sinh của các bệnh lý thần kinh như bệnh Parkinson, động kinh và rối loạn giấc ngủ, cũng như xác minh các mục tiêu điều trị mới và ứng viên thuốc mới". Ông cũng cho biết rằng công nghệ này được sử dụng để thử nghiệm giả thuyết về tác động của các loại thuốc đang phát triển lên não.
Ban đầu, protein chỉ phản ứng với ánh sáng xanh, khó tiếp cận sâu trong mô. Gần đây, các protein phản ứng với ánh sáng đỏ và có độ nhạy cao hơn đã được phát triển, mở ra hướng nghiên cứu điều trị. Lĩnh vực đầu tiên tiếp cận điều trị cho bệnh nhân là 'mắt'. Với việc ánh sáng dễ tiếp cận, nếu đưa protein cảm nhận ánh sáng vào các tế bào thần kinh võng mạc còn lại, có thể tái tạo tín hiệu thị giác.
Giáo sư Kim Ki-hyun cho biết: "Nghiên cứu điều trị đã được tiến hành để cung cấp khả năng cảm nhận ánh sáng cho các tế bào thần kinh võng mạc còn lại của bệnh nhân mắc bệnh thoái hóa sắc tố võng mạc, và đã có báo cáo cho thấy một số chức năng thị giác đã được phục hồi". Thuốc điều trị quang sinh học 'Mozenly' của công ty Nanoscope Therapeutics đã được nộp đơn xin phê duyệt lên Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) vào tháng trước, với thời gian xem xét dự kiến vào nửa đầu năm sau. Tuy nhiên, việc áp dụng cho các bệnh lý não vẫn đang ở giai đoạn trước lâm sàng, và việc truyền ánh sáng sâu vào não cùng với độ an toàn lâu dài vẫn là thách thức.
Đối tượng điều chỉnh cũng đang mở rộng ra ngoài tế bào thần kinh. Nhóm nghiên cứu của giáo sư Hình Su-jin, Bệnh viện Samsung Seoul, đã tổng hợp các nghiên cứu về việc kích thích tế bào thần kinh đệm bằng ánh sáng trong một bài tổng quan được công bố trên tạp chí quốc tế 'Frontiers in Cellular Neuroscience' năm 2023. Theo các nghiên cứu này, tế bào đệm hình sao nhận ánh sáng đã phát tán các chất tín hiệu, thay đổi quá trình truyền tín hiệu giữa các tế bào thần kinh, trong khi tế bào Schwann của dây thần kinh ngoại vi chỉ cần kích thích ánh sáng đã tạo ra bao myelin. Điều này có nghĩa là có thể mở rộng mục tiêu điều trị cho các bệnh như đa xơ cứng hoặc tổn thương thần kinh.
Giáo sư Hình cho biết: "Công cụ bật và tắt tế bào thần kinh bằng ánh sáng đã trở thành phương pháp tiêu chuẩn để làm sáng tỏ nguyên lý hoạt động của não" và cho biết thêm rằng việc bắt đầu cung cấp dấu hiệu phục hồi chức năng cho những bệnh nhân như mù giai đoạn cuối, nơi không có phương pháp điều trị hiện tại, là điều đáng khích lệ. Ông cũng cho biết: "Mở rộng sang các cơ quan khác vẫn là thách thức, nhưng tôi hy vọng rằng giải thưởng này sẽ thúc đẩy tốc độ phát triển".
Giáo sư Kim Ki-hyun dự đoán: "Trong tương lai, nghiên cứu sẽ tiếp tục nhằm hiểu rõ hơn về các mạch thần kinh liên quan đến bệnh lý và phát triển các phương pháp điều trị có thể áp dụng lâm sàng dựa trên những hiểu biết này".
Trong khi đó, giáo sư Carl Daisoros, người đồng nhận giải Nobel Sinh lý học và Y học năm nay từ Đại học Stanford, nhấn mạnh rằng quang sinh học có thể mang lại hy vọng cho bệnh nhân tự kỷ và trầm cảm. Trong một cuộc phỏng vấn với các phương tiện truyền thông ngay sau khi công bố giải thưởng vào ngày 5 tháng 10 (theo giờ địa phương), ông cho biết: "Tôi là một nhà khoa học y tế và bác sĩ tâm thần. Tôi nghĩ về những bệnh nhân của tôi mắc tự kỷ và trầm cảm. Hy vọng mà nghiên cứu này mang lại là rất quan trọng".
* Bài viết này được dịch tự động bằng AI.
© Bản quyền thuộc về Thời báo Kinh tế AJU & www.ajunews.com: Việc sử dụng các nội dung đăng tải trên vietnam. kyungjeilbo.com phải có sự đồng ý bằng văn bản của Aju News Corporation.