Phát minh về thụ thể giống
Toll của miễn dịch tự nhiên
Năm 1996, Jules Hoffmann và cộng sự tại Pháp nghiên cứu khả năng chống nhiễm trùng của ruồi dấm đã khám phá ra vai trò miễn dịch của protein Toll ở loài động vật này. Trước đó, các nghiên cứu của Christiane Nüsslein-Volhard (Giải Nobel năm 1995) đã cho biết gen Toll ở ruồi dấm có vai trò trong việc phát triển của phôi ruồi. Hoffmann và cộng sự gây nhiễm một số vi khuẩn và nấm cho ruồi dấm đã quan sát thấy các cá thể bị đột biến gen Toll chết do không có khả năng miễn dịch với các vi sinh vật được gây nhiễm trong khi các cá thể không bị đột biến sống. Khi nghiên cứu sâu hơn, các tác giả đã cho biết sản phẩm của gen Toll là protein Toll có vai trò trong việc nhận diện các vi sinh vật và quá trình đề kháng chống vi sinh vật cần có sự hoạt hóa protein Toll.
Gần như đồng thời với nghiên cứu của Hoffmann, nhóm nghiên cứu của Bruce Beutler ở Mỹ đi tìm một thụ thể trên các tế bào miễn dịch có khả năng gắn vào một sản phẩm thường gặp của vi khuẩn là lipopolysaccharide (LPS). LPS còn được gọi là nội độc tố, là tác nhân gây ra sốc nhiễm khuẩn – một trạng thái sốc đe dọa tính mạng do hệ thống miễn dịch bị hoạt hóa quá mức. Năm 1998, Beutler và cộng sự phát hiện thấy những chuột nhắt có khả năng kháng lại tình trạng sốc do LPS là chuột bị đột biến một gen tương tự như gen Toll ở ruồi dấm. Gen này mã hóa cho một thụ thể của tế bào miễn dịch ở chuột nhưng có cấu trúc giống với protein Toll của ruồi dấm, từ đó thụ thể do gen này mã hóa được đặt tên là thụ thể giống Toll (Toll-like receptor: TLR). Thụ thể giống Toll mà Beutler tìm ra chính là thụ thể dành cho LPS. Thụ thể này không chỉ có ở các tế bào miễn dịch của chuột nhắt mà còn có ở các tế bào miễn dịch của động vật có vú khác, trong đó có con người. Khi thụ thể này có LPS gắn vào sẽ làm hoạt hóa phản ứng viêm và nếu quá nhiều LPS bám vào các thụ thể này trên nhiều tế bào miễn dịch cùng lúc sẽ làm hoạt hóa quá mức dẫn đến sốc nhiễm khuẩn.
Các phát minh trên đây đã cho thấy động vật có vú và ruồi dấm có những phân tử giống nhau để hoạt hóa các cơ chế miễn dịch tự nhiên khi cơ thể tiếp xúc với các vi sinh vật gây bệnh. Đây được coi là phát minh mở màn cho các các phát hiện về thụ thể của miễn dịch tự nhiên, giúp cho hệ thống miễn dịch nhận ra được các vi sinh vật. Từ đây đã bùng nổ các nghiên cứu về miễn dịch tự nhiên, xóa đi quan niệm cho rằng miễn dịch tự nhiên thường yếu và kém hiệu quả trong đề kháng chống nhiễm trùng. Hàng chục thụ thể giống Toll khác nhau đã được phát hiện ở các tế bào miễn dịch của người, mỗi thụ thể nhận diện một loại phân tử thường có ở vi sinh vật. Nhờ có thụ thể giống Toll các tế bào miễn dịch như bạch cầu trung tính, đại thực bào có thể nhận diện, bắt giữ rồi tiêu hủy các vi sinh vật. Những người bị một số kiểu đột biến gen mã hóa các thụ thể này có nguy cơ bị nhiễm trùng cao hơn và một số biến thể gen khác của thụ thể này làm tăng nguy cơ bị các bệnh lý viêm mạn tính. Như vậy, trong quá trình tiến hóa các động vật luôn giữ lại những “vũ khí” cần thiết để bảo vệ cơ thể, trong đó thụ thể giống Toll được coi như một công cụ giúp cho những người lính phòng vệ ở biên giới là các tế bào bạch cầu nhận diện, bắt giữ kẻ địch (vi sinh vật gây bệnh) khi chúng xâm nhập vào cơ thể.
Phát minh về vai trò của tế
bào tua với miễn dịch thích ứng
Năm 1973, tại Canada, Ralph Steinman tìm ra loại tế bào miễn dịch mới và ông gọi là tế bào tua (Dendritic Cell: DC) vì hình dạng của tế bào này có bào tương chia nhánh tạo ra các tua giống như bàn tay người xòe ra hoặc như hình con bạch tuộc. Ông cho rằng tế bào này có thể quan trọng đối với hệ thống miễn dịch, do đó ông đã khảo sát xem tế bào tua có thể hoạt hóa được tế bào lympho T hay không. Vào thời điểm đó người ta đã biết các tế bào lympho T có vai trò quan trọng trong đáp ứng miễn dịch thích ứng cũng như việc tạo ra trí nhớ miễn dịch đối với các chất khác nhau. Bằng thí nghiệm nuôi cấy tế bào tua với tế bào lympho, Steinman đã cho thấy có tế bào tua thì mới tạo ra được đáp ứng của tế bào lymho T. Ban đầu các phát hiện này bị hoài nghi nhưng sau đó các nghiên cứu tiếp theo của ông đã cho thấy tế bào tua có khả năng đặc biệt trong việc họa hóa tế bào lympho T. Không dừng lại ở đây, các nghiên cứu tiếp của Steinman và cộng sự đã trả lời được câu hỏi là trước sự xâm nhập của vi sinh vật vào cơ thể, khi nào thì hệ thống miễn dịch thích ứng sẽ phản ứng và khi nào thì chưa cần phản ứng. Các tín hiệu từ đáp ứng của các thành phần miễn dịch tự nhiên đối với sự có mặt của vi sinh vật cùng với sự nhận diện của tế bào tua có vai trò kiểm soát sự hoạt hóa của tế bào lympho T. Chính tế bào tua “tham mưu” cho hệ thống miễn dịch cần sinh ra đáp ứng miễn dịch thích ứng bằng cách “huấn luyện” tế bào lympho T sao cho tấn công đúng đối tượng vi sinh vật xâm nhập vào cơ thể. Điều này giúp cho hệ thống miễn dịch chỉ phản ứng với các vi sinh vật gây bệnh chứ không tấn công các thành phần bình thường do chính cơ thể tạo ra.
Hình 3: Vai trò của thụ thể giống Toll và tế bào tua. (nguồn http://www.nobelprize.org)
Ý nghĩa thực tiễn từ các phát
minh trên
Các nghiên cứu được trao giải Nobel về y học năm 2011 cho ta các hiểu biết sâu sắc về quá trình hoạt hóa và điều hòa của hệ thống miễn dịch chống nhiễm trùng, từ đó có thể phát triển các phương pháp dự phòng và điều trị bệnh mới, trong đó có vaccine sao cho đạt hiệu quả phòng bệnh cao nhất.
Hiểu biết về việc hoạt hóa quá mức các thụ thể giống Toll bởi các độc tố của vi khuẩn dẫn đến xuất hiện phảm ứng viêm quá mức là cơ chế sinh bệnh của sốc nhiễm khuẩn giúp cho các thày thuốc có thể dự phòng và điều trị các tình trạng này một cách hiệu quả hơn.
Ngoài ra, nghiên cứu về vai trò của tế bào tua cho thấy chúng còn có vai trò giúp các tế bào lympho T nhận diện và hoạt hóa chống lại các tế bào ung thư. Hệ thống miễn dịch của bệnh nhân ung thư mất khả năng nhận diện và tiêu diệt chúng ngay từ “trứng nước”. Sử dụng tế bào tua của chính bệnh nhân ung thư vừa làm huấn luyện viên vừa làm “quân xanh” để “dạy” cho các tế bào miễn dịch khác biết cách nhận diện và tấn công tế bào ung thư đang là hướng nghiên cứu điều trị ung thư bằng biện pháp miễn dịch đầy hứa hẹn. Kỹ thuật này đã thành công với một số loại ung thư và bước đầu đã được áp dụng cho bệnh nhân ở một số bệnh viện trên thế giới.
Thật buồn khi chúng ta biết Steinman ra đi vĩnh viễn hôm 30/9/2011, 3 ngày trước khi phát minh của ông được công bố trao giải thưởng Nobel. Tuy nhiên trên thực tế giới khoa học đã vận dụng các kiến thức mà các công trình được vinh danh năm nay vào thực tiễn từ khá lâu. Chắc Steinman cũng đã rất vui và tự hào khi các phát minh của mình về vai trò của tế bào tua đã và đang được ứng dụng một cách mạnh mẽ vào cuộc chiến chống nhiễm trùng và chống ung thư cho nhân loại bằng các biện pháp miễn dịch.
Lê Văn Đông
Bộ môn Miễn dịch
Học viện Quân y
|
