Kỹ thuật chụp phân tử sinh học ba chiều, nền móng cho công nghệ "ngủ đông" của tương lai giành giải Nobel Hóa học

117

Giải Nobel hóa học năm 2017 được trao cho ba nhà hóa học Jacques Dubochet, Joachim Frank, Richard Henderson nhờ phát triển phương pháp tạo hình ảnh 3D của các cấu trúc tạo thành sự sống.

3 nhà khoa học đã phát minh kỹ thuật mang tên kính hiển vi thực nghiệm điện lạnh, giúp nghiên cứu cấu trúc phân tử sinh học ở độ phân giải cao. Đây là một thành tựu mang tính cách mạng hóa trong ngành hóa sinh.

Chân dung ba nhà khoa học đoạt giải Nobel Hóa học 2017: Jacques Dubochet, Joachim Frank và Richard Henderson.

Trước đây, kính hiển vi điện tử chỉ được sử dụng để chụp hình vật chất chết, bởi vật liệu sinh học sẽ bị chùm electron cực mạnh sẽ phá hủy.

Nhà khoa học người Scotland, Henderson, giáo sư ở Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử MRC, đã sử dụng kính hiển vi điện tử tạo thành công hình ảnh ba chiều đầu tiên của một protein ở độ phân giải cấp nguyên tử.

Frank, giáo sư người Đức tại Đại học Colombia tại New York, đã phát triển phương pháp xử lý hình ảnh, từ những hình ảnh hai chiều mờ nhạt của kính hiển vi điện tử thành một cấu trúc 3D sắc nét, khiến công nghệ có khả năng ứng dụng rộng rãi hơn.

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

Nghiên cứu của Dubochet, giáo sư danh dự ở Đại học Lausanne, Thụy Sĩ cho phép đông cứng phân tử sinh học mà 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. Đầu những năm 1980, Dubochet đã tạo thành công nước thủy tinh hóa - nước lạnh nhanh tới mức cứng lại ở dạng lỏng quanh một mẫu vật sinh học, cho phép hình dạng tự nhiên của phân tử sinh học được bảo tồn thậm chí trong điều kiện chân không.

Công trình nghiên cứu của ba nhà khoa học 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. Đồng thời công nghệ này giúp bảo tồn được mô sống hiệu quả hơn, tạo bước đệm để phát triển công nghệ “ngủ đông”.

Ngoài ra, các nhà khoa học có thể sử dụng kỹ thuật mới này để hiển thị hóa mọi thứ từ protein gây ra tình trạng kháng kháng sinh đến bề mặt của virus Zika.

Phần thưởng trị giá hơn 1,1 triệu USD sẽ được chia đều cho cả ba nhà khoa học.