Và để chẩn trị chuyên sâu hơn, bác sỹ của bạn sẽ yêu cầu bạn nuốt một viên con nhộng – thực tế là một máy quét đầu dò có thể xác định trong vài phút sự hiện diện của bệnh tật, bao gồm cả ung thư, trong cơ thể bạn. Đầu dò này sẽ chứa các chip ADN có hàng triệu cảm biến nhỏ phát hiện dấu vết bệnh tật cũng như hình ảnh bên trong hệ tiêu hóa của bạn, từ khoang miệng cho tới hậu môn, nhờ đó, bạn sẽ tránh được đoạn nội soi đại trực tràng – một xét nghiệm chẩn đoán vô cùng khó chịu.

Và trong tương lai, bạn cũng sẽ được âm thầm theo dõi sức khỏe nhờ những cảm biến li ti được gắn trong nhà vệ sinh, trong gương phòng tắm hay quần áo của bạn. Ví như, chỉ cần thổi vào gương, cảm biến có thể phát hiện ra sự đột biến của protein p53 có liên quan tới 50% các bệnh ung thư thông thường và gửi cảnh báo tới bác sỹ của bạn. Hay như khi bạn bị tai nạn xe cộ, cảm biến gắn trên quần áo sẽ gửi cảnh báo tới cấp cứu. Thật tiện lợi.

Những điều này được mô tả trong cuốn sách Vật lý của tương lai – Khoa học sẽ định hình số phận và cuộc sống của con người như thế nào năm 2100 của tác giả Michi Kaku. Và theo tác giả, những định lý vật lý sẽ có ảnh hưởng không nhỏ tới nền y tế thế giới, tác động tới y tế theo nhiều hướng, từ thiết bị y tế, chẩn đoán bệnh tật cho tới thuốc men và các phương thức điều trị, kể cả với các bệnh lý tâm thần kinh.

Một trong những thách thức lớn nhất của khoa học thế kỷ 21 là “chống lại” sự lão hóa. Các nhà khoa học hiện đang tìm cách giải mã cuộc sống, trong đó có hệ gene hoàn chỉnh của con người, hứa hẹn mang đến sự hiểu biết về lão hóa. Kéo dài sự sống nhưng không khỏe mạnh thì khác nào nhận hình phạt của cuộc đời. Hy vọng, “đến cuối thế kỷ này, chúng ta sẽ có sức mạnh thần thoại về sự sống và cái chết. Và sức mạnh này không chỉ để chữa bệnh mà còn được sử dụng để tăng cường cơ thể, thậm chí tạo ra sự sống mới.”, tác giả Michio Kaku viết trong cuốn sách như vậy.

Để tìm hiểu về vấn đề này, tác giả đã phỏng vấn Robert Lanza – Giám đốc khoa học của Advanced Cell Technology (Công nghệ tế bào tiên tiến) về những nghiên cứu và phát minh của mình. Theo tác giả, Lanza đang “cưỡi lên cơn sóng triều” của những khám phá được tạo ra bằng cách giải phóng kiến thức ẩn giấu trong DNA. TS. Lanza cũng cho rằng, lịch sử y học đã trải qua 3 giai đoạn chính.

Giai đoạn đầu tiên sơ khai với hàng chục nghìn năm, bị chi phối bởi mê tín dị đoan. Do đó, tỷ lệ trẻ sơ sinh sống sót không lớn, tuổi thọ trung bình chỉ dao động từ 18-20. Khám phá hữu ích nhất của giai đoạn này là phát hiện ra những thảo dược vào các hoạt chất hữu ích trong thảo dược, tuy nhiên, các bài thuốc hữu ích không được công khai và ở phần cuối của giai đoạn này, chỉ những người giàu có mới được hưởng lợi từ các bài thuốc này.

Giai đoạn thứ hai của y học bắt đầu từ thế kỷ 19 với sự ra đời của lý thuyết mầm bệnh và vệ sinh tốt hơn. Tuổi thọ lúc này bắt đầu tăng lên, các nghiên cứu thí nghiệm được thực hiện nhiều hơn và các kết quả nghiên cứu được công bố trên các tạp chí y học. Các bác sỹ bắt đầu đấu tranh cho tính hợp pháp của y học bằng cách xuất bản các bài báo trên những tạp chí uy tín. Ở giai đoạn này, sự tiến bộ của thuốc, vaccine đã nâng cao tuổi thọ lên đến 70 và hơn thế nữa ở giai đoạn chấp chới đầu thế kỷ 20.

Giai đoạn thứ ba của y học là y học phân tử. Chúng ta nhìn ra sự hợp nhất của vật lý và y học, sử dụng nguyên tử, phân tử và gene. Sự biến đổi này bắt đầu từ những năm 1940 khi nhà vật lý người Áo Erwin Schrodinger – một trong những người sáng lập lý thuyết lượng tử, đã xuất bản cuốn sách với nhan đề What is Life? (Sự sống là gì?) Ông suy đoán rằng, mọi sự sống trên trái đất đều dựa trên một mã số và điều này được mã hóa trên một phân tử. Bằng cách tìm ra phân tử đó thì người ta có thể làm sáng tỏ bí mật sự sống. Lấy cảm hứng từ cuốn sách này, năm 1953, nhà vật lý học Francis Crick và nhà di truyền học James Watson đã mở khóa cấu trúc DNA, thấy nó là một chuỗi xoắn, nếu duỗi ra thì dài 1,8m có chứa 3 tỷ acid nucleic gồm A,T,C,G (adenine, thymie, cytosine và guanine), mang mã. Bằng cách đọc trình tự chính xác của các acid nucleic dọc theo phân tử DNA, chúng ta có thể giải mã được sự sống.

Và Dự án Hệ gene người (The Human Genome Project) – cột mốc quan trọng trong lịch sử y học, đã ra đời. Dự án này dự kiến sẽ hoàn thành vào năm 2030, dự báo trước một kỷ nguyên mới của y học. Và khi đó, mỗi người sẽ có một hệ gene riêng, được lưu thành file, là cẩm nang cho bạn sử dụng.

Nhà khoa học đoạt giải Nobel David Baltimore đã tóm tắt: “Sinh học ngày nay là khoa học thông tin.”

Trong tương lai gần, y học hệ gene sẽ là sự bùng nổ đáng chú ý của y học. Điều này được thúc đẩy bởi lý thuyết lượng tử - cho phép con người nhìn thấy mô tả chi tiết về cách thức các nguyên tử được sắp xếp trong mỗi phân tử protein và ADN. Và giải trình tự gene – một quá trình tẻ ngắt, đẫ được tự động hóa với robot, và có thể giảm lược chi phí. Hiện, việc giải trình tự gene cho một người sẽ tốn vài triệu USD – đắt đỏ và tốn thời gian, nên chỉ vài người có được. Trong vài năm tới, công nghệ kỳ lạ này có thể tiếp cận được nhiều hơn tới người thường.

Và tác giả Michio Kaku cũng đã làm bản giải trình tự gene của mình. Nhìn Chiếc đĩa CD lưu bản giải trình gene của mình, tác giả cũng vô cùng tò mò, liệu rằng, bản thân có một gene đặc biệt nào làm tăng khả năng mắc bệnh Alzheimer không? May mắn là không có. Tác giả cũng nhìn thấy sự trùng hợp của 4 hệ gene với hàng ngàn người trên thế giới – những người đã được phân tích gene. Từ vị trí của những người đó được đánh dấu trên bản đồ trái đất, tác giả có thể nhìn thấy một con đường nối dài, xuất phát từ Tây Tạng qua Trung Hoa và Nhật Bản – tấm bản đồ con đường di cư thời cổ đại được khắc lưu trong cơ thể.

Và theo tác giả, điều này sẽ khiến nhiều người có cảm giác lạ lẫm nhưng với những nhà khoa học, nó sẽ mở ra một ngành khoa học mới được gọi là tin sinh học – nghĩa là sử dụng máy tính để quét và phân tích hệ gene của hàng ngàn sinh vật, cả động vật và thực vật, để tìm ra các gene quan trọng, gene hư hại gây bệnh.

Một bước xa nữa của y học tương lai là áp dụng công nghệ tế bào gốc. Tế bào gốc là “mẹ của mọi tế bào” và có khả năng thay đổi thành bất kỳ loại tế bào nào trong cơ thể. Mỗi tế bào trong cơ thể chúng ta có mã di truyền hoàn chỉnh cần thiết để tạo ra toàn bộ cơ thể. Nhưng khi các tế bào trưởng thành, chúng chuyên môn hóa vì vậy sẽ có nhiều gene bị bất hoạt. Ví dụ, tế bào da có thể sẽ có gene chuyể thành máu, nhưng gene này bị tắt khi tế bào phôi trở thành tế bào da trưởng thành. Nhưng tế bào gốc phôi thai vẫn duy trì khả năng này để tái tạo bất kỳ loại tế bào nào. Mặc dù vậy, tế bào gốc phôi thai vẫn đem lại nhiều tranh cãi, đặc biệt là vấn đề đạo đức.

Theo TS. Lanza, tế bào gốc có tiềm năng trong điều trị bệnh như tim mạch, đái tháo đường, Alzheimer, Parkinson, thậm chí là ung thư. Trên thực tế rất khó để tìm ra một căn bệnh mà tế bào gốc không thể tác động tới. Một lĩnh vực nghiên cứu cụ thể là tổn thương tủy sống – đã từng được cho là hoàn toàn không thể chữa được, những nhưng với những nghiên cứu trên động vật gần đây, đã thấy có những bước tiến lớn trong việc sửa chữa tủy sống bằng tế bào gốc.

Vì hầu như mọi tế bào trong cơ thể đều được tạo ra bằng việc thay đổi tế bào gốc nên khả năng này là vô tận. Tuy nhiên, không ít nhà nghiên cứu đã đưa ra các cảnh báo. Tác giả Michio Kaku viết: Tiến sỹ Doris Taylor – Giám đốc Trung tâm Sửa chữa tim mạch, Đại học Minnesota đã cảnh báo, “tế bào gốc phôi thai đại diện cho tốt, xấu và tệ hại. Khi tốt, chúng có thể được nuôi trồng với số lượng lớn trong phòng thí nghiệm và được sử dụng để tạo ra các mô, cơ quan và bộ phận cơ thể. Khi xấu, chúng không biết khi nào nên ngừng phát triển và làm phát sinh các khối u. Còn loại tệ hại, chúng tôi không hiểu tất cả các tín hiệu, vì vậy chúng tôi không thể kiểm soát kết quả và chưa sẵn sàng sử dụng chúng mà không cần nghiên cứu thêm trong phòng thí nghiệm.”

Đây là một thực tế mà các nghiên cứu về tế bào gốc đang đối mặt. Những tế bào này, không có dấu hiệu nào từ môi trường, có thể tiếp tục tăng sinh nhanh chóng cho đến khi trở thành khối u. Các nhà khoa học hiện nay nhận ra các thông điệp hóa học tinh tế giữa các tế bào, cũng quan trọng như chính tế bào cho biết khi nào và ở đâu để phát triern và ngừng phát triển. Tuy vậy, các tiến bộ này diễn ra vô cùng chậm, đặc biệt mới chỉ có trên nghiên cứu động vật.

Thực tế, các bệnh di truyền là ám ảnh của nhân loại trong suốt chiều dài lịch sử. Ví dụ như rối loạn chuyển hóa cấp tính của các quý tộc Anh xưa, những cơn điện tạm thời, hay căn bệnh hemophilia – chứng máu khó đông, gây chảy máu không kiểm soát… Nhưng trong tương lai, liệu pháp gene – được cho là, có thể chữa trị được khoảng 5.000 bệnh di truyền phổ biến. Trong tương lai gần, có thể chữa được nhiều bệnh di truyền do đột biến một gene duy nhất.

Liệu pháp gene có hai loại: tế bào soma và tế bào mầm. Tế bào soma liên quan đến việc sửa chữa các gene hỏng của một cá thể. Giá trị trị liệu biến mất khi cá thể chết. Nhưng liệu pháp gene tế bào mầm lại gây nhiều tranh cãi, bởi phương pháp này có thể sửa chữa gene của các tế bào sinh dục và có thể truyền cho các thế hệ tiếp theo.

Điều trị bệnh di truyền là một con đường dài. Để điều trị, bác sỹ phải theo dõi con đường di truyền thông qua cây phả hệ, qua nhiều thế hệ, phân tích gene của các cá thể này sau đó xác định gene tổn lại, sửa chữa nó. Trên thế giới, ca sửa chữa gene giúp trị căn bệnh tế bào hồng cầu hình liềm đã cho kết quả. Bệnh nhân đã được xuất viện sau 44 ngày điều trị, nhưng vẫn đang được theo dõi. Cũng đã có hơn 500 bệnh nhân đã được thử nghiệm liệu pháp gene này trên toàn thế giới. Tuy nhiên, tiến độ chậm, kết quả không rõ rệt và có cả biến chứng. Ví như, năm 2007, đã có 4/10 bệnh nhân sử dụng liệu pháp gen điều trị bệnh suy giảm miễn dịch nặng kết hợp nghiêm trọng (SCID) có tác dụng phụ khác – bệnh bạch cầu. Nghiên cứu liệu pháp gene đã vô tình kích hoạt gene ung thư của những bệnh nhân này.

Một trong những mục tiêu chính của liệu pháp gene là điều trị ung thư. Gần 50% các ca ung thư phổ biến có liên quan đến gene p53 – một gene dài, phức tạp và dễ bị tổn thương bởi các yếu tô môi trường và hóa chất. Vì vậy, nhiều thử nghiệm liệu pháp gên đang được tiến hành để chèn một gene p53 khỏe mạnh vào thay thế cho gene p53 bị tổn thương cho bệnh nhân. Liệu pháp này dù có tiến độ chậm nhưng ổn định, đã cho các kết quả đầy hy vọng. Và các nhà nghiên cứu tin rằng, trong tương lai không xa, liệu pháp gene sẽ là một phương pháp tiêu chuẩn để điều trị một số bệnh di truyền. Phần lớn thành công của các nghiên cứu hiện giờ là trên động vật, và các nhà nghiên cứu đang chuyển dời lên nghiên cứu trên người.

Tuy nhiên, cho tới nay, liệu pháp gene này mới chỉ nhắm vào một gene duy nhất. Nhưng nhiều bệnh là do đột biến ở nhiều gene cùng với các tác nhân gây ra từ môi trường. Đây là những trường hợp khó khăn hơn nhiều, bao gồm cấc bệnh như đái tháo đường, tâm thần phân liệt, Alzheimer, Parkinson và bệnh tim. Tất cả đều cho thấy các mẫu di truyền xác định nhưng không có gene nào chịu trách nhiệm. Chính vì vậy, các nhà nghiên cứu hy vọng, các nghiên cứu tiếp theo sẽ giúp họ mở rộng tác động của liệu pháp gene, và hy vọng của họ không chỉ nằm ở việc sửa chữa gene mà còn cải thiện chúng.

Các nhà khoa học nhận ra là, ung thư cơ bản là một căn bệnh liên quan đến gene. Cho dù gây ra bởi virus, phơi nhiễm hóa chất, phóng xạ hay may rủi, ung thư đều liên quan đến các đột biến trong ít nhất 4 gene, trong đó tế bào bình thường “quên đi cách chết”. Tế bào mất kiểm soát trong việc sinh sôi và tái tạo không giới hạn, cuối cùng giết chết bệnh nhân. Việc phải mất một chuỗi 4 hoặc thiếu gene khiếm khuyết để gây ra ung thư có thể giải thích tại sao ung thư thường phát triển sau nhiều thập kỷ của biến cố. Ví dụ, bạn bị bỏng nắng nặng khi còn nhỏ, nhưng vài chục năm sau bạn mới bị ung thư da ở chính điểm bỏng nắng. Điều này có nghĩa là, có thể mất nhiều thời gian để các đột biến xảy ra và cuối cùng đưa tế bào vào chế độ ung thư.

Có ít nhất hai loại gene ung thư chính, gene sinh ung và gene đè nén bướu, có chức năng giống như chân ga và chân phanh của xe hơi. Gene sinh ung hoạt động giống như chiếc chân ga bị mắc kẹt ở vị trí lên ga khiến chiếc xe mát kiểm soát, cho phép tế bào phát triển không kiểm soát. Gene đè nén bướu thường hoạt động như một chiếc phanh, vì vậy khi nó bị hư hỏng, tế bào giống như một chiếc xe không thể dừng lại.

Dự án Hệ Gene ung thư có kế hoạch giải trình tự gene của hầu hết các bệnh ung thư. Một số kết quả ban đầu của dự án đã được công bố vào năm 2009, liên quan đến ung thư da và ung thư phổi. Kết quả thực đáng ngạc nhiên. Các tế bào ung thư phổi có 23.000 đột biến, trong khi tế bào ung thư da hắc tố có 33.000 đột biến. Điều này có nghĩa, một người hút thuốc lá điển hình sẽ phát triển 1 đột biến trên mỗi 15 điếu thuốc lá. Ung thư phổi giết chết 1 triệu người mỗi năm trên khắp thế giới, chủ yếu do hút thuốc lá.

Mục tiêu của Dự án Hệ Gene ung thư là phân tích di truyền tất cả các loại ung thư, có hơn 100 loại. Có rất nhiều mô trong cơ thể và tất cả đều có thể trở thành ung thư. Mỗi mô có thể có nhiều loại ung thư và có hàng chục nghìn đột biến trong từng loại ung thư. Như vậy, sẽ phải mất nhiều tập kỷ để phân tích chính xác đột biến nào ảnh hưởng đến cơ chế tế bào. Sẽ khó có thể phát triển một phương pháp điều trị cho mọi loại ung thư, nên các nhà khoa học sẽ xây dựng phương pháp điều trị cho một loại bệnh ung thư. Bản thân ung thư cũng giống như một bộ sưu tập các loại bệnh.

Các liệu pháp và phương pháp điều trị mới cũng sẽ được thiết kế để tấn công ung thư ở các gốc phân tử và gene. Một số phương pháp hứa hẹn bao gồm:- Chống tạo thành mạch máu mới hoặc ngăn chặn nguồn cung cấp máu cho một khối u để nó không phát triển.- Các hạt nano giống như “bom thông minh” hướng tới các tế bào ung thư, chỉ các tế bào ung thư.- Liệu pháp gene, đặc biệt là gene p53.- Các loại thuốc đích chỉ nhắm vào tế bào ung thư.- Vaccine chống lại các loại virus có thể gây ung thư như virus u nhú ở người (HPV) có thể gây ung thư cổ tử cung.

Dù không chắc chắn nhưng chúng ta có thể chữa trị ung thư theo từng bước và việc gắn các con chip khắp không gian sống, chúng ta sẽ liên tục theo dõi được sự phát triển của tế bào, ngăn chặn sự hình thành khối u từ sớm.

“Ung thư là một đội quân của các tế bào chiến đấu với các liệu pháp của con người theo những cách mà tôi chắc chắn rằng sẽ luôn cầm chân chúng ta trong trận chiến.” – Nhà khoa học đoạt giải Nobel David Baltimore.

Trường sinh là giấc mơ của con người từ xa xưa. Suốt nhiều thập kỷ, các nhà khoa học tin rằng tuổi thọ của con người là cố định và bất biến, nhưng vài năm qua, quan điểm này đã sụp đổ. Lão khoa (gerontology) từng là lĩnh vực khoa học ảm đạm, tù đọng đã lột xác trở thành lĩnh vực nóng, thu hút hàng trăm triệu USD tài trợ cho nghiên cứu, thậm chí có thể phát triển thương mại.

Những bí mật của quá trình dần được làm sáng tỏ và di truyền học, hệ gene đóng vai trò quan trọng trong quá trình này. Hiện nay, các nhà khoa học đã biết lão hóa là gì. Các lỗi ở cấp độ di truyền và tế bào có thể khiến chúng ta già đi như thế nào. Và việc đảo lộn các định luật có thể ngăn chặn quá trình lão hóa này ra sao. Đầu tiên, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng có thể tạo ra các thế hệ động vật (hệ nấm men, giun tròn, ruồi giấm…) sống lâu hơn bình thường trong phòng thí nghiệm. Tiếp đó, các nhà khoa học đã phân lập được một số gene (age-1, age-2, daf-2) có thể kiểm soát và điều chỉnh quá trình lão hóa ở các sinh vật cấp thấp nhưng lại cơ bản tương đương ở người. Một nhà khoa học cho rằng, việc thay đổi tuổi thọ của tế bào nấm nem gần giống như bật công tắc đèn. Khi kích hoạt một gene nào đó, các tế bào sống lâu hơn.

Việc tạo ra các tế bào nấm men sinh trưởng lâu hơn đơn gian rhown so với việc gây giống ở con người. Nhưng việc phân lập được các gene chịu trách nhiệm lão hóa có thể tăng tốc trong tương lai, đặc biệt là khi việc giải trình tự gene của con người trở nên đơn giản và tiết kiệm hơn. Đến khi đó, các nha fkhoa học có thể có một cơ sở dữ liệu khổng lồ để phân tích, so sánh hệ gene của hai nhóm người trẻ và già, xác định được quá trình lão hóa ở cấp độ di truyền.

Tuy nhiên, các nhà khoa học đã xác định được rằng, tuổi thọ chỉ có 35% được quy định bởi gene, còn cỗ máy lão hóa chủ yếu nằm ở tế bào, ti thể hay còn gọi là nhà máy điện của tế bào. Điều này cho phép các nhà khoa học thu hẹp tìm kiếm “Gene tuổi” và tìm cách tăng tốc sửa chữa gene bên trong ti thể để đảo ngược tác động của lão hóa.

Dự kiến, đến năm 2050, quá trình lão hóa có thể chậm lại thông quá nhiều giải pháp, ví dụ tế bào gốc – cửa hàng cơ thể người, và liệu pháp gene để sửa chữa gene lão hóa. Biết đâu, chúng ta có thể sống đến 150 tuổi và hơn thế nữa.

Chữa khỏi mọi dịch bệnh là một mục tiêu lâu đời của con người, nhưng ngay cả năm 2100, các nhà khoa học cũng không thể chữa khỏi mọi loại bệnh, vì bệnh tật đột biến nhanh hơn khả năng chữa trị của chúng ta, và có quá nhiều bệnh. Đôi khi, chúng ta quên mất rằng chúng ta đang sống trong một đại dương vi khuẩn và virus, tồn tại hàng tỷ năm trước khi con người có mặt trên trái đất và sẽ tồn tại hàng tỷ năm sau khi homo sapien tuyệt diệt.

Nhiều bệnh ban đầu xuất phát từ động vật – cái giá của sự thuần hóa, bắt đầu từ khoảng 10.000 năm trước, vì vậy sẽ có một đại dương ẩn chứa bệnh tật bên trong động vật và có lẽ sẽ tồn tại lâu hơn loài người. Thông thường, những bệnh này sẽ chỉ lây nhiễm cho một số người, nhưng với sự gia tăng dân số và sự phát triển của các thành phố, các bệnh truyền nhiễm này có thể lây lan nhanh chóng, có số lượng người mắc lớn và tạo ra đại dịch. Cúm có thể là một ví dụ rõ nét. Đợt dịch cúm N1N1 gần đây chỉ là đợt đột biến của cúm gia cầm.

Thêm vào đó, con người liên tục mở rộng môi trường sống, chặt phá rừng, xây dựng các vùng ngoại ô, các nhà máy và vì thế kích hoạt các bệnh cũ ẩn nấp trong động vật. Ví như virus Ebola vốn chỉ ảnh hưởng đến các bộ lạc ở châu Phi, nhưng với sự lan rộng của du lịch và mở rộng môi trường sống, chúng đã lan sang các châu lục khác.

Như vậy, sẽ có rất nhiều điều đáng ngạc nhiên sẽ đến với thế giới con người trong tương lai. Điều đáng tiếc là việc chữa trị sẽ luôn muộn hơn so với các dịch bệnh. Chúng ta sẽ chữa trị được nhiều bệnh luôn sẽ luôn có những căn bệnh lẩn tránh được sự phát triển của khoa học. Chính vì vậy, tự nâng cao thể trạng, phòng tránh sớm bệnh tật, vẫn là yêu cầu tiên quyết.