Carl H. June, 71 tuổi, hiện là bác sĩ, giáo sư về Liệu pháp Miễn dịch tại Khoa Y học, Bệnh lý và Thí nghiệm Y học thuộc Trường Y khoa Perelman, Đại học Pennsylvania, Mỹ. Năm 2024 ông được vinh danh giải đặc biệt dành cho nhà khoa học nghiên cứu lĩnh vực mới trị giá 500.000 USD Giải thưởng VinFuture 2024.

Chia sẻ với báo chí trong dịp đến Hà Nội nhận giải, ông nói “May mắn. Đó là một vinh dự lớn, một sự công nhận cho những nỗ lực đối với ông và các đồng nghiệp”.

Ông cùng các đồng nghiệp đóng góp lớn cho nền y học khi phát triển một trong những liệu pháp tế bào đầu tiên cho bệnh ung thư, CAR-T. Phương pháp này hiện đã được chấp thuận để điều trị cho người lớn mắc bệnh bạch cầu kinh dòng Lympho (CLL), bệnh đa u tủy xương, và trẻ em mắc bệnh bạch cầu cấp dòng lympho (ALL).

Ông giải thích liệu pháp tế bào CAR-T sử dụng trong điều trị ung thư tức là lấy máu từ bệnh nhân sau đó “huấn luyện” các tế bào máu này trong phòng thí nghiệm, để khi truyền lại cho bệnh nhân. Khi tiêm tế bào CAR-T vào cơ thể, chúng sẽ tìm thấy tế bào ung thư. Ngay sau đó, chúng làm hai việc: một là tiêu diệt tế bào ung thư, và hai là chúng phân chia thành hai tế bào con. Trung bình, tế bào T phân chia 1.000 lần trong cơ thể, biến cơ thể như một lò phản ứng sinh học. “Bệnh nhân đầu tiên chúng tôi điều trị vào năm 2010, 14 năm sau trong cơ thể anh ấy vẫn còn tế bào T. Bởi vậy, đây có thể coi là loại thuốc sống đầu tiên, chúng ở trong cơ thể bạn, bảo vệ bạn, đảm bảo các tế bào ung thư không quay trở lại”, ông nói.

Liệu pháp này lần đầu tiên được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ FDA chấp thuận, có giá 400.000 USD, nhưng đây là phương pháp điều trị một lần. “Sau đó chúng tôi phát hiện ra rằng tế bào CAR – T vẫn ở trong máu của bệnh nhân, bởi vậy, liệu pháp này khác so với các liệu pháp khác ở chỗ bạn tiếp tục dùng chúng nhưng chỉ phải trả tiền cho một lần. Một lần này giống như bạn được tiêm liều vắc vaccine vậy”, ông nói và cho biết tại Ấn Độ chi phí này hiện chỉ khoảng 50.000 USD, rẻ hơn rất nhiều so với ban đầu. Lý do sự phát triển của khoa học công nghệ cùng với tự động hóa làm mức chi phí rẻ hơn và ai cũng có thể tiếp cận được.

June lớn lên trong một gia đình kỹ sư. Ông lớn lên và theo học trường y thuộc Học viện Y khoa Baylor, Houston, và được hải quân Mỹ chi trả. “Tôi rất hứng thú với các loại bệnh và sinh lý của con người và bắt đầu học các khóa sau đại học về miễn dịch tại trường y”, June chia sẻ trên tạp chí Leading Discoveries hồi tháng 1.

Năm 1983, hải quân Mỹ cử June đến Trung tâm Ung thư Fred Hutchinson để học cách thực hiện cấy ghép tủy xương. Thời điểm này, Chiến tranh Lạnh vẫn đang diễn ra, và hải quân muốn ông mở một phòng khám cấy ghép tủy xương tại Bệnh viện Hải quân Bethesda để điều trị cho những người có thể bị thương do phóng xạ.

Trung tâm Ung thư Fred Hutchinson, hay Hutch, là một trong những trung tâm y học chuyển dịch chuyên dụng đầu tiên trên thế giới và là một trong những phòng khám tốt nhất chuyên cấy ghép tủy xương. Sau một năm ghép tủy xương cho bệnh nhân tại Hutch, June lao vào nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Nỗ lực làm việc với những người cố vấn tại Hutch, ông đã học được cách điều khiển tế bào T, tế bào đóng vai trò quan trọng với hệ thống miễn dịch của cơ thể người, và công bố những nghiên cứu đầu tiên của mình.

Vào năm 1979, công nghệ kháng thể đơn dòng chỉ vừa mới ra đời và June bắt đầu tìm hiểu cách thức kháng thể hoạt động. Sinh học tế bào T vẫn còn trong giai đoạn sơ khai và việc nuôi cấy tế bào T trong phòng thí nghiệm không hề đơn giản. Tuy nhiên, June cùng đồng nghiệp đã thành công tạo ra một trong những phương pháp đầu tiên để nuôi cấy và phát triển tế bào T bên ngoài cơ thể.

June trở lại Bethesda năm 1986 để mở một phòng thí nghiệm tại Viện Nghiên cứu Y khoa Hải quân, lần này tập trung vào bệnh truyền nhiễm. “Tôi không phải lo lắng về tài trợ. Thật tuyệt. Tôi làm việc liên tục. Từ bác sĩ y khoa, tôi chuyển thành ‘bác sĩ chuột’, ngày càng gặp gỡ với ít bệnh nhân hơn”, ông nói về việc thực hiện hàng loạt nghiên cứu với chuột trong phòng thí nghiệm.

June tiếp tục nghiên cứu về sinh học tế bào T, nhưng lần này, hải quân muốn ông tập trung vào việc xây dựng lại hệ miễn dịch của những người mắc virus gây suy giảm miễn dịch ở người loại 1 (HIV-1). Phương pháp của June là tăng cường tế bào T của bệnh nhân trong phòng thí nghiệm bằng hệ thống nuôi cấy dựa trên kháng thể chống CD28 (một loại protein trên bề mặt tế bào T) mà ông và các đồng nghiệp đã phát triển trước đó. Sau khi tăng cường, tế bào T sẽ được đưa trở lại cơ thể bệnh nhân để bổ sung cho những tế bào T bị HIV-1 tiêu diệt.

Năm 1992, tiến sĩ Bruce L. Levine gia nhập phòng thí nghiệm của June để làm việc trong các dự án bao gồm việc kích hoạt và phát triển tế bào T ở những người khỏe mạnh và dương tính với HIV. Họ đã tạo ra loại thuốc thử mới mà sau này làm nền móng cho công trình của June về liệu pháp tế bào CAR-T trong điều trị ung thư.

Một biến cố lớn xảy ra vào năm 1996, khi vợ June được chẩn đoán mắc ung thư buồng trứng. “Việc nghiên cứu ung thư trở thành ưu tiên hàng đầu của tôi khi đó”, ông kể lại. Làm việc với các nhà nghiên cứu ung thư từ Đại học Maryland và Đại học Chicago, phòng thí nghiệm của June đã tạo ra tế bào T từ chính cơ thể bệnh nhân để điều trị ung thư máu, nhưng ban đầu không có sự biến đổi gene CAR. Khi thử nghiệm lâm sàng, một trong những bệnh nhân được điều trị theo cách này đã thuyên giảm bệnh và thoát ung thư sau 20 năm. Nhưng không may, vợ June vẫn qua đời năm 2001 vì ung thư buồng trứng.

Sau khi rời hải quân vào năm 1996 để tập trung nghiên cứu ung thư, June chuyển đến Đại học Pennsylvania để lập ra chương trình miễn dịch học ở người, sản xuất tế bào T và tiến hành thử nghiệm lâm sàng. Thời điểm đó, chỉ một số ít phòng thí nghiệm nghiên cứu về liệu pháp miễn dịch, vốn không được coi là hướng đi hứa hẹn để điều trị ung thư, nhưng ông vẫn rất kiên trì.

Sau những thử nghiệm ban đầu, trong đó các tế bào T của bệnh nhân ung thư máu được nhân lên bằng kỹ thuật mà June và Levine đã phát triển, phòng thí nghiệm bắt đầu trích xuất tế bào T từ bệnh nhân ung thư, thay đổi gene của chúng để biểu hiện thụ thể kháng nguyên khảm (CAR) và nhân lên bên ngoài cơ thể.

Năm 2010, June, bác sĩ David L. Porter tại Đại học Pennsylvania cùng các cộng sự đã điều trị cho ba người lớn mắc bệnh bạch cầu kinh dòng lympho (CLL) bằng liệu pháp tế bào CAR-T nhắm mục tiêu CD19. Năm 2012, bác sĩ Stephan Grupp điều trị thành công cho bệnh nhân nhi đầu tiên mắc bệnh bạch cầu cấp dòng lympho (ALL) tại Bệnh viện Nhi Philadelphia.

Không lâu sau khi việc điều trị cho bệnh nhân trưởng thành được báo cáo, công ty dược Novartis đã xin cấp phép sở hữu trí tuệ cho tế bào CAR-T của phòng thí nghiệm June để sản xuất thương mại. “Đột nhiên, các công ty công nghệ sinh học rất quan tâm trong khi trước đây họ chưa từng như vậy. Giờ đây, có hàng trăm công ty đang phát triển tế bào CAR-T”, June nói.

Hiện tại, phòng thí nghiệm của June đang phát triển liệu pháp tế bào CAR-T cho khối u rắn. Ông cũng ứng dụng công nghệ chỉnh sửa gene mới để tăng hiệu quả của tế bào CAR-T. Phòng thí nghiệm của ông đang tập trung vào các thử nghiệm tế bào CAR-T cho bệnh ung thư tuyến tụy và buồng trứng – vốn nằm trong số những loại khối u khó điều trị nhất.

June rất lạc quan về tương lai của liệu pháp miễn dịch. “Đây là một thời điểm thú vị. Chúng ta có các công cụ có thể kết hợp với nhau để thu được liệu pháp miễn dịch tốt hơn nữa. Ý tưởng sử dụng hệ miễn dịch để điều trị ung thư đã tồn tại 100 năm trước nhưng thất bại vì chúng ta không hiểu cách khai thác. Giờ đây, có những tiến bộ nhanh chóng với những thay đổi lớn đang diễn ra, thúc đẩy lĩnh vực này tiến lên phía trước”, ông nói.

Ông cho biết đang có những hợp tác rất sôi động với cả châu Âu, Trung Quốc, Mỹ và giờ là Việt Nam. “Chúng tôi có một liên minh giữa trường Đại học của tôi với các trường y tại Việt Nam, nơi các thử nghiệm đang được tiến hành”, ông nói và cho biết có thể trao đổi và đào tạo quốc tế theo cách đó.

Thu Thảo – Bảo Chi/VnExpress

Sau khi thưởng thức một bữa thịnh soạn, người ăn sẽ cảm thấy bụng lớn hơn và quần chật hơn trước. Vậy dạ dày có thể giãn nở tối đa bao nhiêu?

Dạ dày rỗng của người trưởng thành giống như chiếc túi gấp lớn tương đương lon nước 0,5 lít và trong bữa ăn, nó có thể phát triển đến kích thước của một chai nhựa 2 lít, theo Arthur Beyder, phó giáo sư y học và sinh lý học tại Bệnh viện Mayo Clinic.

“Nó sẽ mở rộng gấp 4 lần hoặc hơn”, Beyder nói. Với hầu hết người lớn, điều này đồng nghĩa, dạ dày có thể chứa 1 – 2 lít thức ăn và chất lỏng, tùy thuộc vào tuổi và kích thước cơ thể. Trong những trường hợp đặc biệt, ví dụ ở những người ăn thi, dạ dày có thể giãn nở để chứa được 4 lít.

Nghiên cứu năm 2018 trên tạp chí Gastroenterology ghi nhận trường hợp một người ăn thi phải cấp cứu sau khi ăn quá nhiều đến mức dạ dày giãn lớn, chèn ép tụy và đẩy ruột sang một bên. Sau 5 ngày trong bệnh viện, người này đã có thể xì hơi và đi tiêu, nghĩa là đủ điều kiện xuất viện.

Việc ăn quá nhiều cũng thường xuyên xảy ra trong các bữa tiệc, khi bị căng thẳng hoặc mất tập trung do xem TV, theo Benjamin Levy, bác sĩ chuyên khoa tiêu hóa tại Đại học Y khoa Chicago. “Họ bị phân tâm, và trước khi nhận ra, họ đã ăn quá nhiều”, ông nói.

Cơn đói do hormone ghrelin kích thích. Hormone này chủ yếu được tiết ra bởi dạ dày, ngoài ra còn có não, ruột non và tuyến tụy, theo trung tâm y tế Cleveland Clinic. Ghrelin được giải phóng khi dạ dày rỗng để cảnh báo não rằng đã đến lúc ăn.

Khi một người bắt đầu ăn, thức ăn sẽ đi xuống thực quản và vào dạ dày. Những nếp gấp gọi là ruga cho phép dạ dày mở rộng để chứa thức ăn và chất lỏng. Khi thức ăn đi vào, dạ dày tiết ra axit hydrochloric và các enzyme tiêu hóa. Cơ quan này cũng bắt đầu co bóp, nghiền thức ăn thành những mảnh nhỏ hơn để chất dinh dưỡng có thể được hấp thụ sau, trong ruột non.

Dạ dày cấu tạo từ cơ trơn, có thể thắt chặt và giữ các cơn co trong thời gian dài, ngay cả sau khi giãn ra. Điều này cho phép dạ dày tạo thêm không gian cho nhiều thức ăn hơn.

“Gần giống như dây chun, bạn kéo nó và nó sẽ bật lại”, Beyder nói. Điều này gọi là trương lực cơ, giúp kiểm soát mức căng dạ dày. Mức căng dạ dày được truyền đến não thông qua dây thần kinh phế vị, chạy từ ruột già đến não, theo Cleveland Clinic. Đây chỉ là một trong những cách thông báo độ no của dạ dày với não.

Ngoài ra, cũng có những thay đổi về hormone báo hiệu cho não khi nào nên ngừng ăn. Hormone ghrelin giảm, trong khi các hormone khác báo hiệu trạng thái no đến não và giảm cảm giác thèm ăn. Nếu ăn quá nhiều, người này có thể đã bỏ qua những tín hiệu đó, hoặc ăn nhanh đến mức các hormone chưa kịp báo hiệu cho não.

Bí quyết là ăn chậm lại, Levy cho biết. “Hãy ngồi đó và nói chuyện 15 phút trước khi quay lại để lấy thêm thức ăn”, ông nói. Dù dạ dày được thiết kế để giãn nở và chứa nhiều thức ăn, mọi người sẽ cảm thấy tốt hơn nếu không ăn quá nhiều, Levy cho biết.

Nhưng nếu quá no, người ăn có thể làm một số việc để giảm bớt sự khó chịu. Đầu tiên là không nằm vì có thể gây trào ngược axit. Thay vào đó, Levy khuyên nên đi bộ. Hành động này giúp kích thích tiêu hóa và kích thích thức ăn đi qua hệ tiêu hóa.

Thu Thảo (Theo Live Science)/VnExpress

Các nhà khoa học đến từ Đại học Bristol và Cơ quan năng lượng nguyên tử Anh (UKAEA) phát triển thành công pin kim cương carbon-14 đầu tiên trên thế giới. Nguồn năng lượng cách mạng hóa này có khả năng cung cấp điện cho thiết bị trong hàng nghìn năm, mang đến giải pháp bền vững và hiệu quả cho một loạt ứng dụng đa dạng, Interesting Engineering hôm 5/12 đưa tin.

Pin kim cương carbon-14 tận dụng phân rã phóng xạ của carbon-14, đồng vị phóng xạ sử dụng phổ biến trong xác định niên đại hiện vật, để sản xuất điện. Được bao bọc trong kim cương, một trong những vật liệu cứng nhất hiện nay, mẫu pin mới sẽ thu thập phóng xạ an toàn nhằm tạo ra điện.

Carbon-14 phát ra phóng xạ tầm ngắn, được hấp thụ bởi vỏ bọc kim cương, đảm bảo an toàn trong khi sản xuất lượng điện thấp. Pin này hoạt động tương tự pin quang điện, nhưng thay vì biến đổi ánh sáng thành điện, nó sử dụng electron di chuyển nhanh từ phân rã phóng xạ. Kết quả là một nguồn điện lâu dài và đáng tin cậy với tuổi thọ ấn tượng. Do carbon-14 có chu kỳ bán rã 5.700 năm, pin vẫn giữ được một nửa lượng điện ngay cả sau hàng nghìn năm.

Sarah Clark, giám đốc Chu kỳ nhiên liệu tritium ở UKAEA, nhấn mạnh độ bền vững và an toàn của phát minh. “Pin kim cương đem đến cách an toàn và bền vững để cung cấp điện liên tục ở cấp microwatt. Chúng là công nghệ mới nổi sử dụng kim cương nhân tạo để bao bọc lượng carbon-14 nhỏ”, Clark cho biết.

Một trong những đặc điểm hứa hẹn nhất của pin kim cương carbon-14 là tính linh hoạt. Loại pin này có thể sử dụng trong một loạt môi trường và thiết bị mà nguồn điện thông thường là bất khả thi. Pin kim cương tương thích sinh học có thể cách mạng hóa lĩnh vực y tế thông qua cung cấp điện cho thiết bị cấy ghép như máy điều hòa nhịp tim, máy trợ thính và thiết bị dùng cho mắt. Khác với pin truyền thống cần thay thế thường xuyên, pin kim cương có thể hoạt động hàng thập kỷ, giúp giảm bớt sự khó chịu và nguy cơ phẫu thuật cho bệnh nhân.

Ngoài ra, mẫu pin mới rất lý tưởng cho nhiệm vụ trong không gian và địa điểm xa xôi trên Trái Đất. Chúng có thể cung cấp điện cho tàu vũ trụ, vệ tinh, thậm chí thẻ theo dõi bằng tần số vô tuyến, giảm chi phí và kéo dài tuổi thọ hoạt động.

Carbon-14 sử dụng trong pin được khai thác từ khối than chì, phụ phẩm ở lò phản ứng phân hạch hạt nhân. Thông qua tận dụng vật liệu, công nghệ giúp giảm chất thải phóng xạ đồng thời tạo ra nguồn năng lượng hữu ích. Anh sở hữu gần 95.000 tấn khối than chì. Quá trình sản xuất bao gồm sử dụng một giàn kết bám plasma, thiết bị chuyên dụng do Đại học Bristol và UKAEA cộng tác phát triển để phát triển cấu trúc kim cương. Phương pháp không chỉ cung cấp khả năng sử dụng chất thải phóng xạ mà còn giảm bớt chi phí và thách thức đối với lưu trữ an toàn.

An Khang (Theo Interesting Engineering)/VnExpress

Sản phẩm của Cao Kim Ngân và Phan Kim Cương, học sinh lớp 12 trường THPT Giá Rai, TX Giá Rai.

Kim Ngân cho biết, trong một lần đi ngang qua cánh đồng muối, thấy người dân thu hoạch bằng cách cào tay dưới trời nắng gắt, Ngân nảy ra ý tưởng làm một sản phẩm tự động hóa để họ đỡ vất vả hơn. Từ tháng 10/2023 Ngân cùng Cương lên bản thiết kế và bắt đầu chế tạo robot cào muối.

Robot có khung sườn là vật liệu inox, chạy bằng bánh xe có khả năng di chuyển bốn hướng. Mũi trước robot có các lưỡi cắt chạy bằng động cơ điện với nhiệm vụ phá lớp kết tủa của muối trên ruộng. Muối sau khi phá được bàn cào đẩy, vun thành luống. Khi robot di chuyển chạm bờ ruộng, bộ phận cảm biến truyền tín hiệu đến hệ thống xi lanh điện nâng hạ robot để bánh xe chuyển làn sang luống khác. Robot sử dụng pin năng lượng mặt trời. Tấm pin diện tích 1m2 có thể cung cấp đủ năng lượng hoạt động trong một ngày. Ngoài ra, robot có bình ắc quy dự phòng khi năng lượng chính hoạt động không ổn định.

Nhóm tạo môi trường ruộng muối trong nhà để robot vận hành thử nghiệm. Sau 5 lần thử, với diện tích khoảng 5m2, trong 25 giây, robot có thể hoàn thành công việc. Lượng muối cào được gần như sạch hoàn toàn. Lần sót nhiều nhất khoảng 2,6 kg, tức khoảng 2,6% tổng khối lượng muối. Theo tính toán của nhóm trong một giờ robot có thể cào được khoảng 13,7 tấn muối. So với làm thủ công đạt khoảng 4,5 tấn muối trong một giờ (năng suất gấp 3 lần nông dân làm thủ công).

Theo Phan Kim Cương, quá trình chế tạo, thử nghiệm robot khó khăn nhất là khâu ý tưởng và thiết kế. Nhóm phải đi thực tế nhiều lần ở ruộng muối để tìm được phương án thiết kế robot phù hợp nhất. Ngoài ra, Cương đánh giá thực tế tại ruộng, bề mặt luôn có độ ẩm cao và xung quanh rất nhiều muối, có thể ảnh hưởng hoạt động các thiết bị điện tử. Do đó trong thiết kế, nhóm bố trí các mạch điều khiển đặt cao, nằm xa lớp muối nhất có thể. “Đặc điểm nghề làm muối ở nơi em sống thường vào các tháng mùa khô, nhiều nắng bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4. Thời gian còn lại có thể tận dụng để vệ sinh, tra dầu, bảo trì robot cho vụ mới”, Cương nói.

Giá sản phẩm nhóm dự kiến khoảng 4 – 5 triệu đồng. Theo Cương, chi phí lớn nhất cho robot là bộ phận năng lượng, pin dự trữ, còn các thiết kế cơ khí, mạch điện có giá thành rẻ hơn. Thời gian tới, nhóm tiếp tục cải tiến sản phẩm phù hợp hơn theo yêu cầu của diêm dân.

Thầy Cao Văn Lến, Giáo viên Vật lý, trường THPT Giá Rai, cho biết nghiên cứu của nhóm có tính ứng dụng cao, mang giá trị nhân văn. Tuy nhiên, ông cho rằng robot của nhóm mới ở dạng mô hình, chưa có điều kiện thử nghiệm trên ruộng muối thật để đánh giá quá trình vận hành và khả năng xảy ra sự cố.

Thầy Lến gợi ý, để ứng dụng thực tế nhóm cần thiết kế công suất động cơ, pin dự trữ để phù hợp với quy mô ruộng muối và giúp thiết bị hoạt động bền bỉ hơn. Về phương thức di chuyển, nhóm có thể thay thế sang dạng bánh xích giúp robot hoạt động vững chắc hơn vì trên ruộng vốn có độ ẩm, nếu sử dụng bánh xe truyền thống khả năng ngã đổ cao hơn.

Robot cào muối sử dụng năng lượng mặt trời do nhóm chế tạo đoạt giải ba Cuộc thi sáng tạo thanh thiếu niên và nhi đồng toàn quốc năm 2024. Cuộc thi do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam phối hợp Bộ Giáo dục và Đào tạo, Bộ Khoa học và Công nghệ, Trung ương đoàn TNCS Hồ Chí Minh và các đơn vị tổ chức.

Hà An/VnExpress