Cuốn sách “Hệ Miễn Dịch: Khám Phá Cơ Chế Tự Phòng, Chữa Bệnh Của Cơ Thể Người” của tác giả Daniel M. Davis là một tác phẩm mang tính chiến lược, đưa ra những hiểu biết sâu sắc về hệ miễn dịch và những cơ chế tự nhiên của cơ thể trong việc phòng và chống lại bệnh tật.
Phần đầu của cuốn sách tập trung vào việc giải thích những khái niệm cơ bản về hệ miễn dịch, cùng với việc kể về hành trình của các nhà khoa học trong việc khám phá ra các tế bào và cơ chế phức tạp trong hệ miễn dịch. Mặc dù có nhiều kiến thức và thuật ngữ chuyên ngành, nhưng phần này vẫn rất đáng đọc và giúp bạn hiểu biết rộng hơn về hệ miễn dịch của cơ thể.
Phần thứ hai của cuốn sách đề cập đến những nghiên cứu hiện đại về hệ miễn dịch, bao gồm các yếu tố như chu trình tuần hoàn của ngày và đêm, căng thẳng, sự thay đổi sinh lý và quá trình lão hóa. Tác giả chỉ ra rằng việc hiểu biết sâu sắc về hệ miễn dịch có thể ảnh hưởng lớn đến cuộc chiến chống lại bệnh tật, đặc biệt là trong việc nghiên cứu và điều trị ung thư và các bệnh lý do phản ứng miễn dịch không bình thường.
Cuốn sách cũng đề cập đến những mối đe dọa tiềm ẩn mà con người có thể phải đối mặt trong tương lai, như việc tái xuất hiện của các bệnh truyền nhiễm từ những xác chết bị đóng băng trong tầng băng vĩnh cửu do biến đổi khí hậu. Tác giả cũng nhấn mạnh về tầm quan trọng của việc tìm hiểu và tận dụng các cơ chế tự nhiên của hệ miễn dịch để tăng cường sức đề kháng của cơ thể.
Cuốn sách “Hệ Miễn Dịch: Khám Phá Cơ Chế Tự Phòng, Chữa Bệnh Của Cơ Thể Người” không chỉ là một tài liệu giáo trình chuyên sâu mà còn là một nguồn thông tin quý giá cho mọi người muốn hiểu rõ hơn về cách hoạt động của hệ miễn dịch và cách tăng cường sức khỏe.
Mời các bạn đón đọc cuốn sách Hệ Miễn Dịch: Khám Phá Cơ Chế Tự Phòng Chữa Bệnh Của Cơ Thể Người của tác giả Daniel M.Davis
—
LỜI GIỚI THIỆU
HỆ MIÊN DỊCH đóng một vai trò quan trọng trong việc chăm sóc và bảo vệ sức khỏe. Khả năng chống lại bệnh tật và tự chữa lành của cơ thể là một trong những bí ẩn đối với các nhà khoa học và cũng là một điều kỳ diệu của tự nhiên. Trong những năm vừa qua, các nhà khoa học đã miệt mài nghiên cứu dẫn đến những tiến bộ lớn trong khám phá về hệ miễn dịch, từ đó giúp tạo ra các giải pháp đột phá trong nâng cao tình trạng miễn dịch của cơ thể, giúp chống lại nhiều căn bệnh nguy hiểm như ung thư, tiếu đường, viêm khớp v.v… Miễn dịch học là một ngành lâu đời nhưng luôn được coi là lĩnh vực khoa học hiện đại bởi tính phức tạp cũng như những kiến thức mới về miễn dịch luôn được cập nhật từng giờ từng ngày. Việc nghiên cứu và viết sách về miễn dịch không phải chuyện dễ dàng, song Giáo sư Daniel M. Davỉs đã làm được điều đó. Ông đã cung cấp cho bạn đọc một góc nhìn khoa học nhưng cũng không kém phần thú vị về vai trò của hệ miễn dịch cũng như cách hoạt động của nó. Đọc cuốn sách này giống như việc bạn tự tìm hiểu về bản thân mình, theo một cách khác, cách mà bạn chưa từng làm từ trước tới giờ. Davis đã khiến những thứ vô cùng phức tạp trở nên đơn giản và gần gũi hơn với cuộc sống hằng ngày. Trong cuốn sách này, Davis cũng không quên ghi lại những đóng góp của các nhà khoa học trong lĩnh vực miễn dịch trong suốt thời gian qua.
Viện Y học ưng dụng Việt Nam xin hân hạnh giới thiệu tới bạn đọc Hệ miễn dịch: Khám phá cơ chế tự phồng chữa bệnh của cơ thể người, một cuốn sách đặc biệt sẽ kể cho bạn nghe vể cuộc hành trình khám phá vũ trụ bên trong cơ thể chúng ta — hệ miễn dịch của con người. Những người yêu khoa học hẳn sẽ yêu thích cuốn sách này, nhưng nếu bạn chưa tìm hiểu nhiều về khoa học, đặc biệt là y học, bạn cũng sẽ học được rất nhiều điều. Hãy cùng khám phá xem cơ thể giúp bạn chống lại bệnh tật như thế nào nhé!
Xin trán trọng giới thiệu đến quý độc giả.
TS BS TRƯƠNG HỔNG SƠN
Viện trưởng Viện Y học Ưng dụng Việt Nam
Phó Tổng thư ký Tổng hội Y học Việt Nam
—-
Phần 1: CUỘC CÁCH MẠNG KHOA HỌC TRONG MIỄN DỊCH
CHƯƠNG 1 – NHỮNG Bí MẬT NHỎ LẤM LEM
ĐIỀU GÌ LÀM CHO MỘT CÁI GÌ ĐÓ TRỞ NÊN VĨ ĐẠI? Năm 2008, một thí nghiệm đã được tiến hành trong đó những người chơi cờ có kinh nghiệm được cho xem một ván cờ có thế giành chiến thắng bằng cách sử dụng một chuỗi năm nước đi trứ danh. Nhưng cũng có một cách kịch tính hơn, độc đáo hơn để giành chiến thắng trong cùng ván cờ đó mà chỉ cần ba nước đi. Khi được hỏi cách nhanh nhất đế giành chiến thắng trong ván cờ, các chuyên gia thường chỉ ra phương án năm nước đi quen thuộc, bỏ qua cách đi ba nước tối ưu. Chỉ những người chơi cờ giỏi nhất — các đại kiện tướng — mới thấy được chiến thắng trong ba nước đi; các chuyên gia bình thường bị mắc kẹt với những gì họ đâ quen thuộc.
Đó là tự tính của chúng ta khi cố gắng giải quyết vấn đề bằng cách dùng thứ từng có hiệu quả trước đây. Nhưng biết thứ có hiệu quả trước đây có thế làm chúng ta khó có được cái nhìn sâu sắc cần thiết cho những bước nhảy vọt trong tương lai.2 Các nhà khoa học vĩ đại là những người, không tính đến chuyên môn của họ, vẫn tự do suy nghĩ khác biệt. Theo tiêu chuẩn này, Charles Janeway, một nhà miễn dịch học đang làm việc tại Đại học Yale, thực sự là một trong những nhà khoa học vĩ đại nhất. Ông cũng được cho là “một trong những nhà miễn dịch học thú vị, tử tế và chu đáo nhất trên hành tinh”.
Sinh ra ở Boston vào năm 1943, Janeway học ngành hóa và sau đó là ngành y tại Harvard. Con đường đến với ngành y của ông chịu ảnh hưởng từ người cha, một bác sĩ nhi khoa nổi tiếng ở Harvard và là trưởng khoa tại Bệnh viện Nhi Boston,4 nhưng Janeway cảm thấy rằng “phẫu thuật sẽ gắn chặt [ông] với cuộc đời của những quy trình lặp lại”5 và ông đã quyết định chuyển hướng sang nghiên cứu cơ bản. Ong kết hôn khi cờn trẻ nhưng năm 1970, ồ tuổi hai mươi bảy, ông chia tay người vợ Sally, khi con họ lên một. Kết quả là ông “cảm thấy cô đơn trong nhiều năm”,6 nhưng đã có được thời gian và sự tự do cho sự nghiệp nghiên cứu của mình. Năm 1977, ông gia nhập Đại học Yale, nơi ông gặp người vợ thứ hai, Kim Bottomly, cũng là một nhà miễn dịch học nổi tiếng.
Năm 1989, Janeway trăn trở về cái mà ông gọi là “bí mật nhỏ lấm lem” trong sự hiểu biết của chúng ta về miễn dịch. Vấn đề liên quan đến vaccine và cách chúng hoạt động. Nguyên tắc cơ bản của việc tiêm chủng là dựa trên ý tưởng quen thuộc rằng sự nhiễm trùng, do virus hay vi khuẩn gây ra, được xử lý hiệu quả hơn nhiều nếu hệ miễn dịch của bạn đã gặp phải cùng một loại virus hoặc vi khuẩn đó trước đây. Vì vậy — theo niềm tin này — vaccine hoạt động bằng cách cho bạn tiếp xúc với phiên bản bất hoạt hoặc vô hại của vi sinh vật.
Bằng cách kích thích hệ miễn dịch để tăng cường khả năng phòng thủ chống lại vi sinh vật, nó chuẩn bị đế cơ thế bạn phản ứng nhanh chóng khi gặp lại mầm bệnh này. Điều này diễn ra do các tế bào miễn dịch cụ thể được kích hoạt bởi một loại mầm bệnh cụ thể đã nhân lên và tồn tại trong cơ thể trong một thời gian dài, rất lâu sau khi mầm bệnh này đã bị loại bỏ, nghĩa là chúng sẵn sàng hành động nếu chúng gặp lại cùng một mầm bệnh. Và với điều này, có vẻ như là một trong những thành tựu y học vĩ đại nhất của loài người được giải thích chỉ trong một vài dòng.
Nhưng tiến một bước sâu hơn thì hóa ra tiêm chủng cũng có một chút yếu tô’ của thuật giả kim trong nó. “Bí mật nhỏ lấm lem” là vaccine chỉ hoạt động tốt khi có mặt của cái gọi là “chất bổ trợ”. Chất bổ trợ (xuất phát từ tiếng Latin adiuvare có nghĩa là “để giúp đỡ”) là các hợp chất, chẳng hạn như nhôm hydroxide, được phát hiện tình cờ, giúp vaccine trở nên hiệu quả. ơ một mức độ ‘.lào đó, việc nhôm hydroxide giúp vaccine có tác dụng dường như chỉ là một điều nhỏ nhặt — nhưng với Janeway, mẹo nhỏ này đã chỉ ra một kẽ hở trong hiểu biết cơ bản của chúng ta, bởi vì chưa ai thực sự giải thích được tại sao chất bô’ trợ làm điều này. Hiểu biết về tiêm chủng rõ ràng là quan trọng — không khác gì việc cung cấp nước an toàn, thậm chí không cần kháng sinh, đâ từng cứu được nhiều mạng sống7 — và Janeway đã quyết tâm tìm hiểu chính xác lý do tại sao chất bô’ trợ là cần thiết. Khi làm như vậy, ông đã tìm một cách tiếp cận hoàn toàn mới về cách hệ miễn dịch của con người thực sự hoạt động.
*
Việc sử dụng vaccine như một thủ thuật y khoa đã có từ lâu trước khi có bất kỳ kiến thức khoa học nào về cách thức hoạt động của quy trình này. Các mô tả đầu tiên về phương cách cứu người quan trọng này có thê’ đã được tìm thấy trong tri thức dân gian.8 Gây nhiễm có chủ ý đê’ cung cấp sự bảo vệ — sự chủng ngừa — đã được thực hành ở Trung Quốc, Ấn Độ và một số nước chắu Phi, từ lâu trước khi có bất kỳ thủ thuật y khoa nào được chính thức áp dụng.9 Tuy nhiên, câu chuyện khoa học bắt đầu năm 1721, khi dịch bệnh đậu mùa làm cho hoàng gia Anh lo lắng, đặc biệt cho sự an toàn của con cháu họ. Những người trong hoàng tộc đã nghe nói về tập tục vùng thôn quê và những câu chuyện từ các quốc gia khác về cách chủng ngừa đậu mùa, nhưng chi tiết về quy trình chính xác thì rất đa dạng.
Liệu bôi dịch mủ có phải là cách tốt nhất? Hay là vảy đậu mùa cậy bằng tay thích hợp hơn? Thông tin được phô’ biến rộng rãi rằng mọi người chỉ bị bệnh đậu mùa một lần, và vì vậy vấn đề thực sự ở đây là có hay không việc đưa một liều nhỏ dịch đậu mùa vào ai đó mà không giết chết họ. Cần phải có một phép thử để xác định sự an toàn và hiệu quả của việc chủng ngừa trước khi nó được sử dụng cho hoàng gia — và các tù nhân có vẻ thích hợp cho việc này.
“Thử nghiệm lâm sàng” đầu tiên được ghi nhận trong lịch sử miễn dịch10 được thực hiện trên “các tình nguyện viên” được tuyển dụng trên cơ sở thông tin rằng họ có thể tham gia vào một thử nghiệm có thể gây chết người hoặc là sẽ phải đối mặt với cái chết do thi hành án. Vào ngày 9 tháng 8 năm 1721, các đường rạch được tạo ra trên cánh tay và chân của sáu người bị kết án.
Da và mủ của một bệnh nhân đậu mùa được chà xát lên những vết cắt đó. Một tù nhân khác được đặt một mẫu da và mủ lên mũi — khỏi nói cũng biết cô ta đã khó chịu đến nhường nào. Hai mươi lăm thành viên của giới tinh hoa khoa học chứng kiến sự kiện này, bao gồm cả những thành viên của Hiệp hội Hoàng gia London’ (đã được trao Hiến chương Hoàng gia năm 1662 nhưng vẫn chỉ có tiêu chí mơ hồ về tư cách thành viên).11 Phù hợp với trí thức dân gian, mỗi tù nhân bị bệnh với các triệu chứng đậu mùa trong một hoặc hai ngày, và sau đó phục hồi. Người phụ nữ bị bôi mủ đậu mùa lên mũi cho thấy các triệu chứng trầm trọng hơn, nhưng cũng đã hồi phục sau đó.12 Vào ngày 6 tháng 9 năm 1721, Vua George I đã ân xá cho các tình nguyện viên bị kết án và họ đã được thả tự do. Hệ miễn dịch của họ đã cứu họ thoát khỏi hai bản án tử hình: giá treo cô’ và bệnh đậu mùa.
Vài tháng sau vào ngày 17 tháng 4 năm 1722, hoàng thần và công nương xứ Wales — những người trong năm năm sau đó sẽ trở thành Vua George II và Nữ hoàng Caroline — đã chủng ngừa cho hai cô con gái của họ.13 Sự kiện này được tất cả các tờ báo đăng tải và tạo ra sự quan tâm đáng kể đến việc chủng ngừa (một lời nhắc nhở rằng các nhà lãnh đạo cấp cao hoặc người nổi tiếng có ảnh hưởng rất lớn đến thái độ của công chúng đối với các ý tưởng khoa học mới).14 Mặc dù vậy, quy trình này vẫn còn gây tranh cẫi, một phần bởi vì, một số người tuyên bố sự can thiệp này đã đi ngược lại với Tự nhiên hoặc Thiên Chúa — Chẳng hạn, một nhà truyền giáo London đã nói về “sự thực hành nguy hiểm và đầy tội lỗi của chủng ngừa” vào năm 1722 — nhưng cũng bởi vì có khoảng 2% số người tham gia chủng ngừa đậu mùa có chủ đích đã chết.15
Bốn mươi tám năm sau, người đàn ông hai mươi mốt tuổi tên Edward Jenner bắt đầu ba năm đào tạo tại Bệnh viện St George, London, dưới sự hướng dẫn của John Hunter, một trong những bác sĩ phẫu thuật và giải phẫu học nổi tiếng nhất ở Anh. Hunter giúp trau dồi các kỹ năng quan trọng và nuôi dưỡng niềm dam mê thực nghiệm của Jenner, nhưng ông không bao giờ được thấy người học trò của mình thành công như thế nào. Hunter mất năm 1793, ba năm trước khi Jenner khám phá ra cách đê’ tránh nguy cơ cấp của việc chủng ngừa ttong khi vẫn duy trì được hiệu quả của nó.
Là một bác sĩ vùng nông thôn đã dành phần lớn cuộc đời ở miền quê nhỏ bé vùng Berkeley, Gloucestershire, Jenner đã quen với thực tế là những người vắt sữa không bao giờ bị bệnh đậu mùa. Ý tưởng mang tính khai sáng của ông có lẽ xuất phát từ việc họ tiếp xúc với bệnh đậu mùa bò — một loại nhiễm virus nhẹ mà con người có thể mắc phải từ bò — cung cấp sự bảo vệ chống lại bệnh đậu mùa, và do đó mủ từ mụn nước đậu mùa bò không gây tử vong có thể được sử dụng để chủng ngừa thay vì mủ từ nạn nhân đậu mùa, nguy hiểm hơn nhiều. Thí nghiệm kinh điên của ông được thực hiện vào ngày 14 tháng 5 năm 1796. Jenner lấy mủ từ Sarah Nelmes, một người vắt sữa bị nhiễm bệnh đậu mùa bò từ con bò Blossom, và tiêm cho đứa con trai tám tuổi của người làm vườn nhà ông, James Phipps. James sau đó được tiếp xúc với mủ từ một bệnh nhân bị đậu mùa và cậu bé đã không bị nhiễm bệnh.
Thí nghiệm này thường được cho là dấu mốc cho sự ra đời của ngành miễn dịch học nhưng vào thời điểm đó, Jenner gặp khó khăn khi công bố kết quả của mình. Hiệp hội Hoàng gia cho rằng quan sát này chỉ đơn thuần là giai thoại — nó vốn là vậy — và gợi ý rằng trước tiên Jenner nên thử nghiệm ưên nhiều trẻ em trước khi đưa ra những tuyên bố mạnh miệng như vậy. Jenner đã lặp lại thử nghiêm trên những người khác, bao gồm trên cả đứa con trai mười một tháng tuổi của mình, nhưng ngay cả như vậy, ông đã không cố gắng công bố với Hiệp hội Hoàng gia thêm lần nào nữa.
Thay vào đó, Jenner tự xuất bản ấn phẩm của mình trong một cuốn sách bảy mươi lăm trang in khổ lớn. Ban đầu chỉ có sẵn trong hai cửa hàng ở London, cuốn sách được phát hành vào ngày 17 tháng 9 năm 1798 và đâ thành công vang dội.16 Thuật ngữ “vaccine” được đưa ra một vài năm sau đó bởi một người bạn của Jenner để mô tả quá trình ông đã phát hiện ra, xuất phát từ tiếng Latin của từ con bò, vacca.17 Bệnh đậu mùa trở thành căn bệnh đầu tiên mà cả thế giới dốc sức chống lại và đã chính thức bị loại trừ vào năm 1980
Jenner luôn tin rằng công việc của mình có thể dẫn đến sự kết thúc của bệnh đậu mùa trên toàn cầu, nhưng ông chưa bao giờ có sự hiểu biết sâu sắc về cách thức hoạt động của việc chủng ngừa.19 Còn vào thời của Janeway, năm 1989, quan điểm phổ biến là sự hiện diện của mầm bệnh trong cơ thể kích hoạt đáp ứng miễn dịch vì cơ thể sẵn sàng để phát hiện các phân tử mà nó chưa gặp phải trước đây; nói cách khác, hệ miễn dịch hoạt động bằng cách phản ứng chống lại các phân tử không tự thân — không phải từ cơ thể.20 Sau khi tiếp xúc với các phân tử xa lạ với cơ thể, hệ miễn dịch sẵn sàng phản ứng nhanh nếu gặp lại các phân tử không tự thân.
Nhưng một thí nghiệm được thực hiện bởi hai nhà khoa học làm việc độc lập vởi nhau vào đầu thập niên 1920 (không rõ chính xác khi nào),21 không khớp với quan điểm đơn giản về tiêm chủng này và điểu đó làm Janeway rất bối rối. Thí nghiệm này do nhà sinh vật học người Pháp Gaston Ramon và bác sĩ Alexander Glenny ở London thực hiện. Từng người phát hiện ra rằng một phân tử protein do vi khuẩn gây bệnh bạch hầu gây ra — độc tố bạch hầu — có thể bị bất hoạt bởi nhiệt và một lượng nhỏ hóa chất formalin. Điều này có nghĩa là nó có thể được sử dụng như một loại vaccine an toàn chống lại căn bệnh này. Tuy nhiên, điều ngạc nhiên là khi phân tử protein bất hoạt được tiêm vào động vật, khả năng miễn dịch mà nó tạo ra chỉ tổn tại trong thời gian ngắn.
Hiện tượng này gây một chút tò mò tại thời điểm đó, và gần như bị lãng quên, nhưng nhiều thập niên sau Janeway lập luận rằng protein từ vi khuẩn là không tự thân — không phải là một phần của cơ thể con người — và như vậy, theo quan điểm thống nhất của thập niên 1980, không có lời giải thích nào cho lý do tại sao nó sẽ không hoạt động tốt như một vaccine. Janeway tự hồi rằng làm thế nào mủ từ dịch đậu mùa bò có tác dụng như một loại vaccine, trong khi các phân tử protein như độc tố bạch hầu, được phân lập từ vi khuẩn, thì lại không hiệu quả?
Glenny là một người nghiện công việc, và mặc dù rất nhút nhát và không dễ gần, ông có kỹ năng tổ chức nghiên cứu của mình, hợp lý hóa các quy trình để ông và đồng nghiệp có thê’ thực hiện sô’ lượng lớn các thí nghiệm với hiệu quả cao.
Ông không có thời gian để phân tích thống kê thích hợp; kết quả hoặc là “rõ ràng và hữu ích, hoặc nghi ngờ và vô giá trị”.23 Thái độ năng nổ nhạy bén này là yếu tố năng lực quan ưọng của phòng thí nghiệm của ông để sàng lọc một lượng lớn các điều kiện thí nghiệm, tìm cách làm cho độc tô’ bạch hầu hoạt động như một vaccine.24 Cuối cùng, vào năm 1926, nhóm của Glenny đâ phát hiện ra rằng khi protein bạch hầu được tinh chế bằng quá trình hóa học có liên quan đến việc kết hợp nó với các muối nhôm, nó trở thành một loại vaccine hiệu quả.
Giải thích của Glenny là muối nhôm đã giúp độc tô’ bạch hầu tổn tại trong cơ thể đủ lâu đê’ một đáp ứng miễn dịch phát ưiển, nhưng không ai biết về quá trình có thê’ giải thích được làm thế nào hoặc tại sao điều này có thể xảy ra.25 Sau Glenny, các chất khác như dầu paraffin được phát hiện để hỗ trợ vaccine hoạt động theo cách tương tự như cách muối nhôm đã làm, và chúng được gọi chung là các chất bổ trợ. Nhưng vẫn không có đặc điểm chung rõ ràng nào giải thích được tại sa.0 chúng có tác dụng.
Vào tháng 1 năm 1989, Janeway và vợ, nhà miễn dịch học Kim Bottomly, đang thảo luận về những gì xảy ra ttong cơ thê’ khi ai đó bị một vết cắt hoặc nhiễm ttùng. Họ nhận ra rằng họ không thể dễ dàng giải thích cách thức một đáp ứng miễn dịch bắt đầu: chính xác là cái gì đã khởi phát?
Như Bottomly nhớ lại, họ thường ttanh luận về các vấn đề khoa học ttong xe của họ và sau đó chỉ đơn giản là quên những gì đã nói, nhưng lần này họ đang tham dự một hội nghị ở Steamboat Springs, Colorado, vì vậy họ có mang theo sô’ tay bên mình.26 Cuộc tranh luận bị mắc kẹt với Janeway. Trong vài tháng sau đó, ông tiếp tục suy nghĩ về vấn để này — đáp ứng miễn dịch khởi phát như thế nào? — cũng như câu hỏi về cách thức hoạt động của chất bô’ ttỢ, và bằng cách đồng thời suy nghĩ về hai vấn đề mà ông ấy có một ý tưởng mang tính khai sáng.
Một manh mối quan trọng là một hợp chất thường được tìm thấy trong lớp bao bên ngoài của vi khuẩn (một phần tử lớn với tên gọi cổng kềnh là lipopolysacarit hay LPS) đã được chứng minh là một chất bổ trợ đặc biệt hiệu quả. Janeway suy luận rằng điều gì xảy ra nếu sự hiện diện của một thứ chưa từng có trong cơ thê’ bạn trước đây không phải là dấu hiệu duy nhất cho việc đáp ứng miễn dịch nên xuất hiện? Điều gì xảy ra nếu phải có một thứ khác — một tín hiệu thứ hai — cần đê’ bắt đầu một đáp ứng miễn dịch, một tín hiệu thứ hai có thê’ được cung cấp nhờ một chất bô’ trợ, có thê’ nhân rộng sự hiện diện của mầm bệnh thực? Điều này có thê’ giải thích tại sao các phân tử protein được tách ra từ mầm bệnh ban đầu không có tác dụng như vaccine, nhưng một phân tử như LPS, từ lởp bao bên ngoài của vi khuẩn, hoạt động tốt như một chất bô’ trợ.
Với sự thích, thú lớn, Janeway lần đầu trình bày ý tưởng của mình trong một bài báo nổi tiếng mang tên “Tiếp cận đường tiệm cận? Tiến triển và cách mạng trong ngành miễn dịch” được công bố trong kỷ yếu của một hội nghị uy tín tại Cold Spring Harbor, New York, được tô’ chức tháng 6 năm 1989.27 Trong đó, ông cho rằng mọi người dường như đang nghiên cứu hệ miễn dịch như thể kiến thức đang đến gần “một sô’ loại đường tiệm cận, trong đó các thí nghiệm trong tương lai là rõ ràng, khó có thê’ thực hiện được về mặt kỹ thuật và nhằm mục đích đạt được mức độ chính xác cao hơn bao giờ hết thay vì các thay đổi cách mạng trong hiểu biết của chúng ta. Kết quả là tất cả họ đã bỏ lỡ một điều lớn lao: “khoảng cách rất lớn” trong hiểu biết của chúng ta về cách đáp ứng miễn dịch bắt đầu.
Ông cho rằng phân biệt giữa tự thân và không tự thân là chưa đủ: hệ miễn dịch phải có khả năng đê’ nhận biết khi nào một cái gì đó có khả năng trở thành một mối đe dọa cho cơ thê’ trước khi một đáp ứng miễn dịch diễn ra, và do đó, theo ông, hệ miễn dịch phải có khả năng phát hiện các dấu hiệu nhận biết của mầm bệnh hoặc các tế bào bị nhiễm bệnh thực sự. Ông dự đoán rằng tổng thê’ hệ miễn dịch của chúng ta, mặc dù vẫn chưa được xác định, là dành cho mục đích này, và ông thậm chí còn dự đoán cách thức hoạt động của nó.
Như chúng ta đã thấy và như Janeway đã chỉ ra, không ai tại thời điểm đó chú ý nhiều đến cách một đáp ứng miễn dịch bắt đầu, và hầu hết (nếu không nói là tất cả) các nhà nghiên cứu tập trung vào tìm hiểu một khía cạnh khác của miễn dịch, liên quan đến chủng ngừa và tiêm phòng: cụ thê’ là, làm thế nào đê’ hệ miễn dịch có thê’ phản ứng với mầm bệnh nhanh hơn và hiệu quả hơn ở lần thứ hai mà nó quay lại.
Chúng ta biết được rằng tại trung tâm của quá trình này là hai loại tế bào bạch cầu, được gọi là tế bào T và tế bào B. Những tế bào bạch cầu có một phân tử thụ thể đặc biệt quan trọng ở bề mặt của chúng, được gọi là thụ thê’ tế bào T và thụ thê’ tế bào B. Những thụ thê’ đến từ một nhóm các phân tử sinh học được gọi là protein, là chuỗi dài của các nguyên tử có thể gấp lại thành các hình dạng phức tạp để thích nghi tốt cho một nhiệm vụ cụ thể trong cơ thể.
Nói chung, protein gắn hoặc liên kết với các phân tử khác, bao gồm các protein khác, để hoàn thành nhiệm vụ của chúng, và hình dạng chính xác của protein quyết định loại phân tử nào có thê’ kết nối vói nó, giống như cách mà hai mảnh ghép hình lồng vào nhau do cổ hình dạng bổ sung lẫn nhau. Các thụ thể trên mỗi tế bào T hoặc tế bào B riêng lẻ có hình dạng khác nhau đôi chút, cho phép nó ghép vói một phân tử bên ngoài khác nhau.
Nó vươn từ bề mặt tế bào miễn dịch ra môi trường xung quanh, và nếu kết nối với thứ gì đó không có trong cơ thể trước đó, nó “kích hoạt” tế bào miễn dịch, sau đó trực tiếp tiêu diệt mầm bệnh hoặc tế bào bị lây nhiễm trực tiếp, hoặc kêu gọi cấc tế bào miễn dịch khác đến đê’ giúp đỡ. Điều quan trọng là, tế bào miễn dịch được kích hoạt cũng nhân lên, tăng sinh trong cơ thê’ với nhiều tế bào có cùng thụ thê’ với cấu dạng hữu ích. Một sô’ tế bào loại này ở lại trong cơ thê’ một thời gian dài, đây là những gì mang lại cho hệ miễn dịch một bộ nhở đối với mầm bệnh đã gặp phải trưởc đây — tất nhiên, đây là mấu chốt về cách thức hoạt động của tiêm chủng.
Điều quan trọng là bản thân các thụ thê’ trên tế bào T và tế bào B không tự tạo ra được liên kết với mầm bệnh; những thụ thê’ này có hình dạng ngẫu nhiên ở phần tận cùng, cho phép chúng khớp vào tất cả các loại phần tử. Cách mà cơ thê’ đảm bảo chúng chỉ gắn vào mầm bệnh là một trong những điều kỳ diệu vĩ đại nhất của hệ miễn dịch, và nó hoạt động như sau.
Mỗi tế bào T và tế bào B có được thụ thê’ của nó khi phát triển trong tủy xương. Sự biến đổi gen khi tế bào phát triêh mang lại cho mỗi tế bào một thụ thê’ với hình dạng độc nhất. Nhưng trước khi vào máu, từng tế bào T và tế bào B riêng lẻ được kiểm tra xem liệu thụ thê’ của nó có khả năng gắn vói các tế bào khỏe mạnh. Nếu có, thì tế bào T hoặc tế bào B đó bị loại bỏ, bởi vì chúng sẽ gây nguy hiểm cho cơ thể. Theo cách này, chỉ có những tế bào T và tế bào B không tấn công các tế bào khỏe mạnh được phép lưu hành để bảo vệ cơ thể, và cũng theo logic đó, nếu một thụ thê’ trên tế bào T hoặc tế bào B gắn với một cái gì đó thì cái đó phải là một phân tử không có trong cơ thê’ trưởc đây. Nói một cách chính thống, đây là cách thức hệ miễn dịch có thê’ phân biệt tự thân, các thành phần của cơ thể, vói không tự thân, bất cứ thứ gì không phải là một phần của cơ thể. Theo Janeway dự đoán thì đây không phải là toàn bộ câu chuyện.
Cụ thể, ông dự đoán rằng phải có các thụ thê’ (mà ông gọi là các thụ thể nhận dạng mẫu) không ngẫu nhiên được tạo ra và sau đó được chọn, thay vào đó chúng có hình dạng cố định khớp đặc hiệu vói mầm bệnh hoặc tế bào nhiễm bệnh (hay đúng hơn là vói mô hình phân tử chỉ được tìm thấy trên mầm bệnh hoặc tế bào nhiễm bệnh).30 Bởi vì điều này cho thấy một cách đơn giản hơn nhiều đê’ các tế bào miễn dịch phát hiện mầm bệnh so với quá trình phức tạp của việc hình thành các tế bào miễn dịch với các thụ thê’ có hình dạng ngẫu nhiên và sau đó loại bỏ những tế bào có thê’ phản ứng chống lại các tế bào khỏe mạnh, Janeway để xuất rằng các thụ thê’ vói hình dạng cố định có thê’ tiến hóa đầu tiên đê’ chống lại bệnh tật, và chỉ sau này, khi sự sống trên Trái đất trở nên phức tạp hơn, hệ miễn dịch phức tạp phát triển theo, bao gồm các tế bào T và tế bào B.
Hệ thống đơn giản hơn của các thụ thê’ nhận dạng mẫu cố định mà Janeway dự đoán là một phần của hệ thống thường được gọi là miễn dịch bấm sinh, ngược lại vởi khía cạnh hệ miễn dịch của chúng ta dựa trên khả năng ghi nhớ của nó về nhiễm trùng trong quá khứ, được gọi là miễn dịch thích ứng. Thuật ngữ “miễn dịch bẩm sinh” đã được sử dụng trưởc Janeway — đê’ mô tả cơ chế phòng thủ sởm được cung cấp bởi da, chất nhầy và các hành động ngay lập tức của các tế bào miễn dịch di chuyển vào vết cắt hoặc vết thương — nhưng đối tượng chỉ được đưa ra trong một vài trang trong sách giáo khoa, bao gồm cả cuốn sách bán chạy nhất được viết bởi chính Janeway
