Phát minh có tên ‘kính hiển vi đóng băng electron’ giúp nghiên cứu cấu trúc và quá trình sinh học một phân tử đang tham gia đã đoạt Nobel Hóa học 2017.
Vinh dự này thuộc về ba nhà khoa học Jacques Dubochet (75 tuổi người Thụy Sĩ), Joachim Frank (77 tuổi người Mỹ gốc Đức) và Richard Henderson (72 tuổi người Scotland).
Hiện ông Jacques Dubochet là giáo sư danh dự tại Đại học Lausanne, Thụy Sĩ còn ông Richard Henderson làm việc tại Đại học Cambridge (Anh) trong khi ông Joachim Frank là giáo sư Đại học Columbia, New York, Mỹ.
Ủy ban Nobel trao giải cho ba nhà khoa học vì ‘đóng góp phát triển kính hiển vi đóng băng eletron để nghiên cứu giải pháp cấu trúc phân tử bằng hình ảnh phân giải cao’.
Kính hiển vi đóng băng electron rất cồng kềnh và có chiều cao khoảng gần 6m.
Kính này giúp các nhà khoa học khám phá chi tiết quá trình các amino acid kết hợp thành protein.
Joachim Frank
Công trình này được cho là sẽ có ứng dụng cực kỳ rộng lớn, trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Một trong số đó là ‘mục sở thị’ cách hoạt động của virus Zika.
Độ phân giải hình chụp phân tử hiện nay (phải) rõ hơn rất nhiều so với năm 2013
Guardian viết rằng việc đóng băng và chụp hình một phân tử sinh học không chỉ giúp chúng ta hiểu được cấu trúc của phân tử đó mà nếu ghép những tấm ảnh liên tiếp với nhau, sẽ được một đoạn phim về quá trình hoạt động của phân tử.
Trả lời Đài truyền hình Thụy Điển, ông Joachim Frank nói “Ứng dụng là cực kỳ rộng lớn” nhưng cần thêm nghiên cứu nền tảng trước khi áp dụng vào y khoa.
Stuart Cantrill, Tổng biên tập tạp chí Hóa học Tự nhiên, nhận định chiến thắng năm nay là bất ngờ – vì vượt qua mặt kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR và pin lithium – nhưng hoàn toàn xứng đáng.
Ông nói: “Sẽ có luận điệu cũ là ‘đây không phải hóa học, đây là sinh học’ nhưng kính hiển vi đóng băng electron là một kỹ thuật phân tích phơi bày cấu trúc các phân tử sống một cách chi tiết sống động. Kiến thức có được giúp các khoa học gia hiểu từ cấp phân tử về cách hoạt động của sự sống – và nếu chúng ta nói đến mối liên quan giữa nguyên tử với hóa học, đây rõ ràng là ‘hóa học’ dù rằng nó có vẻ nằm trong địa hạt sinh học”.
Công trình này không chỉ mở cái nhìn cơ bản vào phản ứng hóa học của sự sống mà còn giúp phát triển ngành dược.
Trước khi có đột phá này, kính hiển vi electron chỉ có thể nghiên cứu các vật chất chết bởi năng lượng của dòng electron phá hủy các vật chất sinh học.
Dubochet được xem là người tiên phong trong nghiên cứu liệu pháp làm lạnh electron. Từ năm 1984, ông Dubochet dẫn đầu một nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Sinh học phân tử châu Âu (EMBL), trong đó trình chiếu hình ảnh của virus adeno được nhúng trong một lớp nước đông lạnh.
Đây được xem là nghiên cứu nền tảng cho kính hiển vi đóng băng electron sau này.
Dubochet thành công trong việc đông lạnh nước cực nhanh để khiến nước đông lại bên ngoài sinh vật mẫu mà không làm thay đổi cấu trúc của nó, giữ lại hình dạng tự nhiên để có thể nghiên cứu, quan sát chính xác.
Trong khi đó, ông Frank đã áp dụng công nghệ này từ những năm 1975 – 1986, phát triển một phương pháp xử lý hình ảnh mô phỏng phân cực trên kính hiển vi đóng băng điện tử.
———————–
Bên cạnh các phát minh hóa học phục vụ cho vật liệu và năng lượng mới, nghiên cứu gây tranh cãi về công nghệ thay đổi ADN cũng tiếp tục chờ thời cơ được vinh danh.
Giải thưởng Nobel Hoá học lần thứ 109 sẽ được công bố sớm nhất lúc 16h45 ngày 4-10 (giờ VN). Đây là lĩnh vực được đông đảo giới khoa học quan tâm vì mang tính thực tiễn cao.
Thậm chí một số “ứng viên” đã không được trao giải Nobel Vật lý cũng đang chờ đợi công trình của mình được vinh danh ở lĩnh vực Hóa học.
Một lĩnh vực thú vị, gần gũi nhưng gây tranh cãi nhất là bộ công cụ di truyền CRISPR, được sử dụng để cắt tách, điều chỉnh ADN trên các vật chủ và… con người. CRISPR là công trình có thể sẽ vinh danh bộ ba nhà khoa học Jennifer Doudna, Emmanuelle Charpentier và Feng Zhang trong việc điều chỉnh gen.
Năm 2016, các nhà khoa học Trung Quốc gây sốc khi tuyên bố đã thử nghiệm chỉnh sửa gen người lần đầu tiên bằng phương pháp CRISPR-Cas9.
Về mặt tích cực, việc tinh chỉnh gen trong ADN có thể là bước tiến vĩ đại giúp con người thoát khỏi những căn bệnh ám ảnh như ung thư, di truyền. Nhưng nó gây tranh cãi vì yếu tố đạo đức, cũng như những lo ngại về việc phá hỏng di truyền trong tương lai.
Clarivate Analytics, công ty cung cấp thông tin và phân tích đang điều hành trang web phục vụ nghiên cứu khoa học Web of Science, đã đưa ra những dự đoán cho Nobel Hóa học năm nay. Họ đánh giá cao lĩnh vực chức năng hóa các kết cấu carbon-hydro (C-H), chất xúc tác không đồng pha và cấu trúc vật liệu tinh thể perovskites.
Công ty Clarivate Analytics đánh giá rằng các nhà hóa học như John Bercaw, Robert Bergman và nhà nghiên cứu người Nga Georgiy Shul’pin có thể sẽ được vinh danh tại giải Nobel Hóa học năm nay cho nghiên cứu về chức hóa C-H, một phương pháp thay thế liên kết carbon-hydro với carbon-carbon hoặc giữa carbon với các liên kết khác. Đây là công trình giúp ích cho vật liệu, sinh học.
Trong khi đó kỹ sư hóa học Jen Norskov tại Đại học Stanford (Mỹ) cũng là ứng viên tiềm năng cho giải năm nay với công trình nền tảng về xúc tác không đồng pha, một dạng xúc tác giúp tạo ra tiến bộ trong việc sản xuất amoniac (dùng cho nông nghiệp, y học) và pin nhiên liệu.
Một số nhà nghiên cứu như Tsutomu Miyasaka (Nhật Bản), Park Nam Gyu (Hàn Quốc) hay Henry Snaith (Anh) cũng có cơ hội được vinh danh ở việc khám phá cấu trúc tinh thể và ứng dụng cho năng lượng mặt trời.
Ở lĩnh vực năng lượng, các “fan” của pin ion lithium cũng đã vận động chữ ký trong bức thư gửi Uỷ ban Hóa học của giải Nobel năm nay để vinh danh giáo sư John Goodenough, người đã phát minh ra loại pin đang thống trị thị trường trên. Nhiều năm nay, pin ion lithium đã chứng minh tính thực tiễn tuyệt vời nhưng luôn phải chịu cảnh “về nhì” ở nhiều cuộc vinh danh khác nhau.
Nguồn: tuoitre.vn
