Kỹ thuật chụp phân tử sinh học ba chiều giành giải Nobel Hóa học

Chân dung ba nhà khoa học đoạt giải Nobel Hóa học năm nay: Jacques Dubochet, Joachim Frank và Richard Henderson. Ảnh:

Giải Nobel hóa học năm nay vinh danh bộ các nhà khoa học có công phát minh kỹ thuật cho phép ghi lại chi tiết cỗ máy phân tử phức tạp của sự sống, theo Guardian. Viện Hàn lâm Khoa học Thụy Điển xướng tên Jacques Dubochet, Joachim Frank and Richard Henderson trong lễ công bố giải thưởng diễn ra hôm nay ở Stockholm. Phần thưởng trị giá hơn 1,1 triệu USD sẽ được chia đều cho cả ba.

Kỹ thuật do nhóm nghiên cứu phát triển mang tên kính hiển vi thực nghiệm điện lạnh, giúp nghiên cứu cấu trúc phân tử sinh học ở độ phân giải cao lần đầu tiên, một thành tựu mang tính cách mạng hóa trong ngành hóa sinh.

Trước công trình đột phá, kính hiển vi điện tử được cho là chỉ phù hợp để chụp hình vật chất chết, bởi chùm electron cực mạnh sẽ phá hủy vật liệu sinh học. Henderson, nhà khoa học người Scotland, giáo sư ở Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử MRC, đạt thành công trong việc sử dụng kính hiển vi điện tử để tạo ra hình ảnh ba chiều đầu tiên của một protein ở độ phân giải cấp nguyên tử. Kết quả này góp phần chứng minh tiềm năng của công nghệ.

Frank, giáo sư người Đức công tác ở Đại học Colombia tại New York, khiến công nghệ có khả năng ứng dụng rộng rãi hơn. Từ năm 1975 đến 1986, ông phát triển một phương pháp xử lý hình ảnh, trong đó, những hình ảnh hai chiều mờ nhạt của kính hiển vi điện tử được phân tích và sáp nhập để cho ra một cấu trúc 3D sắc nét.

Kỹ thuật mới giúp chụp phân tử sinh học sắc nét hơn. Đồ họa: Guardian.

Dubochet, giáo sư danh dự ở Đại học Lausanne, Thụy Sĩ, cải tiến một kỹ thuật thủy tinh hóa cho phép đông cứng phân tử sinh học trong khi vẫn giữ nguyên hình dáng của chúng. Dubochet thêm nước vào kính hiển vi điện tử. Nước lỏng bay hơi trong buồng chân không của kính hiển vi điện tử, khiến phân tử sinh học vỡ vụn. Vào đầu thập niên 1980, Dubochet gặt hái thành công với nước thủy tinh hóa. Ông làm lạnh nước nhanh tới mức nó cứng lại ở dạng lỏng quanh một mẫu vật sinh học, giúp duy trì hình dạng tự nhiên của phân tử sinh học thậm chí trong điều kiện chân không.

Công trình nghiên cứu của ba nhà khoa học đoạt giải "đưa ngành sinh hóa vào một kỷ nguyên mới", cung cấp những cách tiên tiến để quan sát sự vận hành phức tạp diễn ra bên trong tế bào cơ thể người ở độ phân giải chưa từng thấy trước đây. Với kỹ thuật chụp ảnh mới, các nhà khoa học có thể hiển thị hóa mọi thứ từ protein gây ra tình trạng kháng kháng sinh đến bề mặt của virus Zika.

Giải Nobel năm ngoái cũng thuộc về một công trình nghiên cứu ở cấp độ vi mô của các nhà khoa học cho ra đời những cỗ máy phân tử, bao gồm động cơ phân tử đầu tiên trên thế giới.

Thắng Trần