Đôi điều về vaccine COVID-19 nhân dịp các nhà khoa học nhận giải thưởng VinFuture (Phần 1)

Cuộc chạy đua chế ra vaccine mới chỉ bắt đầu

Sáng ngày 16/3/2020, trước khi rời nhà Jennifer Haller khoác thêm chiếc sơ mi bò xanh bên ngoài chiếc áo phông xám, vì biết rằng chốc nữa cô sẽ cần để trần một bên vai. Chồng cô, luôn canh để cô không bỏ bữa sáng, làm cho cô món trứng bác. Jennifer 44 tuổi là mẹ của hai con đang học phổ thông, trưởng phòng vận hành phụ trách quản lý nguồn nhân lực của Công ty Attunely, một startup mới 2 năm có vốn 6 triệu USD ở Seattle, chuyên cung cấp công nghệ máy học (machine learning) cho ngành dịch vụ tài chính. Đêm qua cô đã đọc được tin trên mạng thông báo rằng tình nguyện viên đầu tiên sẽ nhận được mũi tiêm vaccine thử nghiệm chống lại loại corona virus mới tại Trung tâm y tế Kaiser Permanente vào sáng nay. Cô tự hỏi liệu người đó có thể là cô không.

Khi cô đến trung tâm nghiên cứu, không xa Tòa tháp Kim Không gian (Space Needle) mang tính biểu tượng của thành phố Seattle, cả thế giới đang dõi theo sự kiện này.

 

Khi COVID-19 đã lướt qua mỗi mảnh đời

Người đã mắc COVID-19 có nên đi chụp phổi?

Tặng 1000 cuốn sách về vaccine AstraZeneca cho lực lượng y tế và độc giả

AstraZeneca: Câu chuyện về cuộc đua phát triển vaccine chống Covid-19 của các nhà khoa học Oxford

Đã 75 ngày kể từ khi có tin tức về các trường hợp viêm phổi không rõ nguyên nhân dường như phát ra từ một chợ hải sản ở Vũ Hán, Trung Quốc và 66 ngày kể từ khi các nhà khoa học ở Hoa Kỳ đã xác định được  mã di truyền của virus thủ phạm. Và họ thề sẽ tạo ra một loại vaccine để ngăn chặn loại virus, trong thời gian nhanh kỷ lục đến mức chóng mặt.

Vài năm trước, nếu làm được như vậy thì sẽ là một sự cá cược táo bạo, giống như việc đưa con người lên được sao Hỏa.

Ở thời điểm mùa xuân năm 2020, Hoa Kỳ đang nằm trong tầm ngắm của một dịch bệnh đã lây nhiễm cho 172.000 người, giết chết 6.700 người và đang tăng tốc không gì ngăn nổi. Tuy nhiên, Tiến sỹ Anthony Fauci, Giám đốc tổ hợp các Viện Y tế Quốc gia (NIH - National Institutes of Health) người đã nhanh chóng trở thành phát ngôn viên của cộng đồng khoa học, đã dự đoán rằng sẽ có loại vaccine phòng ngừa dịch bệnh trong vòng một năm nữa, một dự đoán mà thậm chí nhiều đồng nghiệp của ông cũng coi là lạc quan đến điên khùng (wild optimistic)

Nhưng Fauci biết một điều mà nhiều người không biết: Các thành viên trong nhóm của ông tại NIH và một công ty công nghệ sinh học liên kết với NIH đã chuẩn bị trong nhiều năm chỉ cho thời điểm này, chỉ cho loại vaccine này. Chất lỏng sắp đi vào cánh tay của Jennifer Haller là đỉnh cao sau nhiều năm nghiên cứu của một nhóm nhỏ các nhà khoa học, nhờ sự may mắn đáng ngạc nhiên và khả năng nhìn xa đáng kinh ngạc, đã chuẩn bị đối phó với một loại virus nguy hại hơn hầu hết các loại virus khác: corona virus.

*

Nếu loại virus này xuất hiện sớm hơn 10 năm hoặc thậm chí 5 năm, thì khoa học không thể khẳng định như vậy, vì họ chưa sẵn sàng.

Vào lúc đại dịch bắt đầu, không ai có thể lường trước được rằng vaccine COVID-19 sẽ gây tranh cãi như thế nào, rằng nước Mỹ sẽ sớm chìm trong tâm lý phản khoa học và chống vaccine, ngập trong thông tin sai lệch, bị chia rẽ bởi sự ngờ vực ra sao. Tổng thống Hoa Kỳ khi ấy, Donald Trump đã ghi công cho Chiến dịch Tốc độ Cực đại (Operation Warp Speed - OWP, nghĩa đen: “Tốc độ Uốn cong”) của mình. Mượn tên một khái niệm trong loạt phim khoa học viễn tưởng “Con đường giữa các vì sao” Star Trek nổi tiếng những năm 60 của thế kỷ trước nói về tốc độ con tàu vũ trụ nhanh hơn vận tốc ánh sáng, khiến cho không-thời gian bị uốn cong đi, làm đường đến đích được rút ngắn lại, OWP đã làm được việc phát triển nhanh chóng vaccine, trong đó việc huy động nguồn lực của các cơ quan y tế công cộng hiển nhiên đóng một vai trò hết sức quan trọng: nước Mỹ đã cam kết chi 9 tỷ USD cho các thử nghiệm trên người và sản xuất vaccine ngay cả trước khi nó được thử nghiệm, được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (Food and Drug Administration - FDA) bật đèn xanh.

Nhưng công lao thực sự cho thành quả nhanh chóng ấy thuộc về một loạt các khám phá chưa được khen ngợi đã có tuổi đời ít nhất 15 năm, với một nhóm các nhà khoa học chưa được vinh danh khi đó.

Đứng đầu trong số ấy là Barney Graham, 67 tuổi, người đã dành phần lớn sự nghiệp của mình để cố gắng tìm hiểu lý do tại sao hai trẻ sơ sinh chết trong một cuộc thử nghiệm vaccine thảm hoạ năm 1966 cho một loại virus vẫn là nguyên nhân hàng đầu khiến trẻ nhỏ phải nhập viện. Thảm kịch đó đã làm chậm quá trình phát triển vaccine phòng chống virus hợp bào hô hấp (respiratory syncitial virus - RSV) trong nhiều thập kỷ, ám ảnh mãi Graham. Ông tiếp tục nghiên cứu trong 31 năm, và rồi đến năm 2013 đạt được một bước đột phá lớn - một bước đột phá trở nên quan trọng để phát triển vaccine COVID-19.

Trên cương vị phó giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Vaccine của NIH, nhiệm vụ của Graham là tạo ra một loại vaccine đủ nhanh để ngăn chặn đại dịch. Ông đang tìm kiếm một ứng cử viên virus phù hợp. Dáng người cao lớn, phong thái khoan thai nhẹ nhàng, có bằng bác sỹ y khoa và tiến sỹ miễn dịch học, Graham đã suýt soát đạt được mục tiêu ấy khi virus Zika do muỗi truyền đến Hoa Kỳ vào năm 2016. Hàng nghìn trẻ em sinh ra với não bị teo đi nghiêm trọng, một biến dạng cơ thể được gọi là dị tật đầu nhỏ (microcephaly). Với khoảng bảy tháng, ứng cử viên vaccine Zika đã giữ kỷ lục về tốc độ đưa từ nghiên cứu ban đầu vào thử nghiệm lâm sàng. Nhưng đại dịch đã lắng xuống trước khi Graham có thể hoàn thành thử nghiệm ở quy mô nhỏ, khiến thế giới không có vaccine cho virus Zika.

Vào cuối năm 2019, Graham đã có nhiều tháng lên kế hoạch chế tạo một loại vaccine khác với tốc độ siêu thanh. Ông chọn một loại virus tàn bạo có tên là Nipah, là loài virus đã truyền cảm hứng cho sự ra đời bộ phim Hollywood “Contagion” (Lây nhiễm) của đạo diễn nổi tiếng Steven Soderbergh năm 2011 với một dàn sao Anh-Pháp-Mỹ: Marion Cotillard, Mat Damon, Jude Law, Gwyneth Paltrow, Kate Winslet… Do dơi lây lan, nó bùng phát lần cuối ở Ấn Độ vào năm 2018, giết chết 17 trong số 19 người bị nhiễm bệnh ở vùng Kerala.

Lịch sử đã nhiều lần chứng minh rằng sáng tạo nghệ thuật nhiều khi mang tính dự báo đến phi thường. Trong đại dịch COVID-19, bộ phim “Contagion” đã thu hút một lượng khổng lồ người xem lại nó trên mạng. Tháng 2/2021, Bộ trưởng Y tế Vương quốc Liên hiệp Anh và Bắc Ireland (UK) Matt Hancock cho biết: sau khi xem lại những cảnh vật lộn tranh giành tìm kiếm vaccine trong phim, ông đã lệnh đặt mua vaccine cho UK nhiều hơn số lượng mà các cố vấn của ông khuyến nghị, đồng thời chỉ đạo tăng tốc chương trình tiêm chủng vaccine đại trà, để nước Anh hiện nay trở nên đứng đầu châu Âu trong việc này.

*

TS. Graham và nghiên cứu sinh Kizzmekia Corbett thuộc nhóm nghiên cứu thử nghiệm vaccine COVID-19 của NIH

Bản tính khiêm nhường, nhưng Graham lại đặt ra cho mình một mục tiêu táo bạo. Ông thậm chí đã chọn một công ty dược phẩm và công nghệ sinh học để sản xuất vaccine Nipah: Công ty Moderna, có trụ sở tại thành phố nhỏ Cambridge, bang Masachusetts (Mỹ). Trong cuộc thử nghiệm Zika, Moderna đã phát triển được một loại vaccine mạnh gấp 10 lần vaccine DNA mà chính Graham đã tạo ra. Nó dựa vào RNA đưa tin, đôi khi được gọi là "phần mềm của sự sống" vì nó thực hiện các chỉ dẫn từ DNA của chúng ta. Trong vaccine, mRNA hướng dẫn cơ thể sản xuất chỉ một phần của virus, là protein trên bề mặt của virus. Moderna dồn sức dành riêng cho cái lãnh địa y học mới này đến mức tên của công ty là từ ghép kết hợp giữa 2 từ “biến đổi” với “RNA”. Công nghệ của Moderna là tăng tốc sự phát triển của vaccine bằng cách thuyết phục quá trình di truyền của chính cơ thể, để cơ thể bắt chước một thành phần của virus và tạo ra kháng thể. Mặc dù trong thập kỷ tồn tại của mình, Moderna chưa bao giờ đưa vaccine nào ra thị trường, nhưng đã thực hiện thử nghiệm lâm sàng đối với hàng tá vaccine ở quy mô nhỏ.

Khi Graham nhận được thông tin từ các kênh “cửa sau”, rằng virus mới ở Trung Quốc có thể là một loài coronavirus, ông lập tức liên lạc ngay với Stephane Bancel, tỷ phú người Pháp, cổ đông sở hữu 9% và là Giám đốc điều hành của Moderna đang đi nghỉ ở Pháp. Ngày 06/1/2020 ông viết email cho Bancel: “Ta hãy huỷ chương trình Nipah đi. Nếu virus đó là một loại coronavirus giống SARS, chúng ta biết phải làm gì”. “Đây sẽ là thời điểm trời cho để tiến hành cuộc diễn tập về việc tạo ra nhanh đến mức nào một loại vaccine có thể triển khai rộng khắp”

Graham sau đó đã đề xuất ý tưởng đó với Fauci, lãnh đạo của sếp mình trong một phòng họp tại NIH. Fauci không phải là nhà quản lý cấp vi mô, không theo dõi nghiên cứu của từng nhân viên trong NIH; thậm chí cho đến lúc đó ông mới biết được rằng Graham tự tin như thế nào về khả năng chế tạo vaccine corona virus của mình.

Kể từ năm 2003, đã có hai corona virus mới khác đáng gờm là SARS và MERS. Nhưng chúng đều không lây lan đáng kể và cũng không trở thành đại dịch. Vào đầu tháng 1/2020 cũng không có lý do gì để cho rằng COVID-19 sẽ khác. Tuy nhiên, Graham vẫn cho nhóm của ông nghiên cứu rất sâu về cách đánh bại loại corona virus mới, chỉ để chứng minh rằng cách đó rất khả thi. Fauci đã được thuyết phục. “Hãy làm tổng lực đi”, ông nói. "Ta hãy tạo ra một loại vaccine." Trước đó Fauci đã dành 5 triệu USD cho dự án giới thiệu vaccine Nipah ở quy mô nhỏ. Graham hỏi liệu có thể thêm được nhiều triệu nữa không.

“Barney, cứ để tôi lo về tiền bạc,” Giám đốc Fauci trả lời.

*

Nếu mọi thứ diễn ra hoàn hảo, Graham cho biết loại vaccine mới có thể sẵn sàng đem ra sử dụng trong vòng 12 đến 18 tháng, như vậy làm cho dự đoán của Fauci sẽ sớm được công bố trở thành hiện thực.

TS miễn dịch học Graham tự tin về khả năng chế tạo vaccine corona virus ngay từ những ngày đầu nghe tin về dịch bệnh. Và ông đã đúng.

Ngày 10/01/2020 khi Graham đang thư giãn tại ngôi nhà ngoại ô của mình tại bang Maryland thì cũng nhận được tin đang mong đợi: các nhà khoa học Trung Quốc rốt cuộc đã công bố trình tự gene của thứ mà họ gọi là "virus viêm phổi chợ hải sản Vũ Hán". Sáng sớm hôm sau, ngồi trong phòng làm việc nhìn ra sân trước nhà mình, Graham khởi động máy tính xách tay. Ông đăng nhập vào trang web được các nhà khoa học trên toàn thế giới sử dụng để chia sẻ thông tin và thấy hàng trăm dòng tổ hợp từ bốn chữ cái A, C, G và T tiết lộ danh tính độc nhất vô nhị của con virus ấy. Các báo cáo đã nói đúng sự thật: đó là một loại corona virus mới, SARS-CoV-2, một phiên bản lần đầu xuất hiện của một họ bệnh truyền nhiễm. Theo tin tức, virus mới cho đến lúc ấy chỉ lây nhiễm cho 41 người và giết chết một người. Câu chuyện trên tờ Washington Post về nó vào sáng hôm đó đã bị lấp vùi trong đống tin bài khác của tờ báo.

Graham bắt đầu nhắn tin, gửi email và gọi điện cho một số cộng sự thân thiết. Ông liên lạc được với nhà khoa học NIH trước kia hiện đang làm việc tại Đại học Texas là Jason McLellan, vừa trở về sau một chuyến đi trượt tuyết ở Utah. Một người khác là Kizzmekia Corbett, một ngôi sao đang nổi mà ông biết từ khi còn là một cô gái da đen tuổi teen, nộp đơn xin thực tập. Cô đã làm việc trong phòng thí nghiệm của Graham từ năm 2014, nghiên cứu cách tốt nhất để đánh bại corona virus bằng vaccine.

Nhóm nghiên cứu bắt đầu thiết kế khuôn mẫu đặc thù của vaccine cho loại corona virus mới. Họ đã có một khởi đầu thành công, khi đã thử nghiệm vaccine corona virus trên chuột trong nhiều năm với sự cộng tác của Moderna. Công việc diễn ra trên máy tính xách tay, không phải trong phòng thí nghiệm.

Họ thực hiện các tính toán rất nhanh, nhưng cẩn trọng; chúng càng chính xác thì vaccine càng hiệu quả.

Họ chỉ mất vài giờ.

Vaccine mRNA sẽ được bọc trong bong bóng mỡ và được tiêm vào bắp tay người. Nó được dự định để tạo ra một protein giống với protein đột biến trên bề mặt của virus mới. Nhóm nghiên cứu dự kiến loại protein đó sẽ kích hoạt cơ thể sản sinh ra các kháng thể phù hợp để chống lại.

Hai ngày sau, Graham tổ chức họp qua điện thoại với các nhà khoa học tại Moderna để phác thảo lộ trình thực hiện: Moderna sẽ sản xuất vaccine, sử dụng mã di truyền mà Graham cung cấp. Đây sẽ là loại vaccine duy nhất mà chính phủ Mỹ sẽ tiến hành thử nghiệm lâm sàng đầu tiên, một thử nghiệm mà Graham muốn triển khai sau vài tuần nữa. Trong tâm trí của Graham, ông đã bấm nút đồng hồ tính giờ: Cuộc chạy đua chế ra vaccine bắt đầu.

Phần 2: Đôi điều về vaccine COVID-19 nhân dịp các nhà khoa học nhận giải thưởng VinFuture