Lễ trao giải thưởng Khoa học và Công nghệ (KH&CN) toàn cầu VinFuture ngày 20/1 vinh danh 4 nghiên cứu khoa học xuất sắc, mang tính ứng dụng cao.
Ngày 20/1, 4 công trình nghiên cứu khoa học gồm Công nghệ gốc vaccine mRNA; Vật liệu khung cơ-kim (MOFs); Vật liệu điện tử hữu cơ có tính năng như da người và công trình nghiên cứu giúp ngăn nguy cơ lây nhiễm HIV, giảm gánh nặng bệnh AIDS được vinh danh tại Lễ trao giải VinFuture lần thứ nhất. Đây là những thành tựu khoa học xuất chúng, có khả năng tạo ra ảnh hưởng tích cực và rộng rãi nhất đến cuộc sống của hàng tỷ người trên khắp thế giới trong hiện tại và tương lai.
Công nghệ vaccine COVID-19 cứu hàng triệu người
Giải thưởng chính giá trị nhất (3 triệu USD) được trao cho 3 nhà khoa học Katalin Kariko, Drew Weissman (Mỹ) và Pieter Cullis (Canada) với công nghệ mRNA, mở đường tạo ra các loại vaccine ngăn ngừa COVID-19 hiệu quả.
Công nghệ sử dụng mRNA đã được sửa đổi, bao bọc trong các hạt nano lipid giúp ngăn hệ thống miễn dịch phản ứng với mRNA khi được đưa vào cơ thể và không gây ra các phản ứng cytokine, không gây độc tính hoặc tác dụng phụ. Dựa trên khám phá của Kariko và Weissman cùng với việc tạo ra hạt nano lipid của Cullis, các công ty dược phẩm như Pfizer-BioNTech, Moderna đã sản xuất được các loại vaccine COVID-19 hữu hiệu trong thời gian kỷ lục.
Không chỉ tạo ra vũ khí ngăn chặn nguy cơ lây lan và tử vong do đại dịch trên phạm vi toàn cầu, công nghệ mRNA còn có tiềm năng tạo các loại vaccine ngăn ngừa HIV, ung thư, miễn dịch và các bệnh di truyền…có thể bảo vệ sức khỏe cho hàng tỷ người trên thế giới trong tương lai.
Trong 3 nhà khoa học, người đầu tiên là GS Pieter R. Cullis, Giám đốc Viện Khoa học Sự sống tại Đại học British Columbia (UBC). Ông đồng thời là giáo sư tại Khoa Hóa sinh và Sinh học Phân tử và Trưởng nhóm Nghiên cứu NanoMedicines, UBC.
GS Pieter R. Cullis đã tạo ra đột phá trong việc phát triển các hạt nano lipid cần thiết để bao bọc và bảo vệ mRNA hoạt động. Điều này mở ra ngành khoa học mới và các phương pháp mới trong sản xuất vaccine mRNA COVID-19 giúp cải thiện cuộc sống hàng ngày của hàng triệu người.
Kỹ thuật do GS Cullis tiên phong tạo ra được sử dụng thành công để phát triển hệ thống phân phối cho vaccine mRNA, bao gồm cả những kỹ thuật đang được sử dụng để ứng phó với đại dịch COVID-19.
Hai người tiếp theo là GS Drew Weissman là một chuyên gia về bệnh truyền nhiễm tại Trường Y, Đại học Pennsylvania (UPenn, Mỹ) và TS Katalin Kariko.
Trong sự nghiệp của mình, GS. Weissman dành hơn 15 năm nghiên cứu về RNA nhằm sản xuất vaccine với một niềm tin lớn vào khả năng chữa bệnh dường như vô tận của mRNA tùy chỉnh. Tuy nhiên, bản thân ông không ngờ rằng, công nghệ mRNA mà ông đồng sáng tạo với đồng nghiệp cũ, TS. Katalin Kariko trở thành công nghệ bước ngoặt được sử dụng trong một số vaccine COVID-19 dựa trên mRNA đang được phát triển ở giai đoạn cuối.
TS Katalin Kariko và GS Drew Weissman đã phát triển công nghệ mRNA biến đổi nucleoside và các cải tiến khác liên quan đến vaccine mRNA. Đây là công nghệ mà Pfizer-BioNTech và Moderna đã sử dụng trong quá trình phát triển vaccine.
Nghiên cứu mang tính đột phá trong việc sửa đổi mRNA giúp ngăn hệ thống miễn dịch phản ứng với mRNA khi được đưa vào. Hệ thống miễn dịch tự nhiên của cơ thể có khả năng nhận ra sự hiện diện đột ngột của RNA ngoại lai và phản ứng như thể đó là một cuộc tấn công của virus thực sự. Nghiên cứu năm 2004-2005 của Kariko và các cộng sự đảm bảo rằng RNA đi vào tế bào và hoạt động đúng chức năng mà không gây ra các phản ứng cytokine, không gây độc tính hoặc các tác dụng phụ.
Đến nay ước tính 150 quốc gia đã được hưởng lợi từ sự ra đời của vaccine COVID-19 với công nghệ mRNA.
Hiệu quả của vaccine được đánh giá đạt 95,3% phòng bệnh nặng; 95% chống lại bệnh nặng hoặc nguy cơ tử vong do các biến chủng Alpha và Beta; 96% hiệu quả ngăn ngừa việc nhập viện; 88% chống lại bệnh có triệu chứng từ biến chủng Delta; Hiệu quả của mũi tiêm đầu tiên: 52% (CDC).
Tiên phong nghiên cứu lĩnh vực mới
Hạng mục giải đặc biệt dành cho “Nhà khoa học nghiên cứu các lĩnh vực mới” được trao cho Giáo sư Omar Yaghi (Mỹ) với công trình tiên phong khám phá ra vật liệu khung cơ-kim (MOFs).
GS Omar M. Yaghi là nhà khoa học tiên phong trong việc khám phá và phát triển vật liệu khung hữu cơ-kim loại (MOFs) có tiềm năng cải thiện cuộc sống hàng ngày của hàng triệu người.
Năm 1995, GS Yaghi báo cáo việc điều chế thành công dạng thức đầu tiên của hợp chất mà ông cho rằng sẽ trở thành một loại vật liệu xốp được ứng dụng rộng rãi, có tên là khung hữu cơ-kim loại (MOFs).
Trong phương pháp của ông, các ion kim loại liên kết với các liên kết hữu cơ tích điện theo giản đồ bằng cacboxylat, đi kèm là bằng chứng về độ xốp của vật liệu MOF (phát hiện năm 1998) và độ xốp siêu cao của chúng (phát hiện năm 1999), tạo ra phản ứng dây chuyền trên toàn thế giới, dẫn đến sự phát triển của hóa học và vật liệu MOF. Năm 2005, ông mở rộng phương pháp của mình để áp dụng vào việc thiết kế và kết tinh khung hữu cơ cộng hóa trị (COF) 2D đầu tiên và vào năm 2007 là COF dạng 3D. MOF và COF hiện đang được ứng dụng trên toàn thế giới.
MOFs là loại vật liệu mới bao gồm các liên kết hữu cơ tích điện và các ion kim loại, độ xốp vĩnh viễn, sự ổn định ấn tượng trên diện tích bề mặt lớn. Với kích thước lỗ xốp có thể điều chỉnh tạo thành mạng lưới 3D, cho phép hấp thụ và lưu trữ các phân tử khí và nước, MOFs tạo ra giải pháp thu nhận, lưu trữ, phân tách và kiểm soát thành phần hoá học của nhiều loại khí và phân tử, có khả năng làm sạch môi trường, mang lại bầu không khí, nguồn năng lượng và nguồn nước sạch hơn.
Đặc biệt, máy thu nước MOF của giáo sư Yaghi có tiềm năng cung cấp nước sạch từ không khí. Nếu được ứng dụng thành công, vật liệu mới MOFs sẽ thay đổi cuộc sống của hàng triệu người đang sinh sống tại những nơi khan hiếm nguồn nước sạch, giúp tự chủ về nguồn nước và nâng cao chất lượng cuộc sống hàng ngày.
Phát minh của GS Yaghi về MOF và COF có ý nghĩa lớn trong việc làm sạch môi trường, mang lại bầu không khí sạch hơn và nguồn năng lượng sạch hơn. Ngoài ra, máy thu nước MOF của GS Yaghi đã được chứng minh là có tiềm năng cung cấp nước sạch mọi lúc mọi nơi, nhờ đó giúp con người có thể tự chủ về nguồn nước.
Nghiên cứu ‘da điện tử’ giúp người khiếm khuyết
Lễ trao giải thưởng khoa học công nghệ toàn cầu VinFuture lần thứ nhất đã xướng tên nhà khoa học nữ giáo sư Zhenan Bao với nghiên cứu “Sự phát triển của thiết bị điện tử hữu cơ dẻo linh hoạt được sử dụng trong các ứng dụng bề mặt sinh học và cảm biến”.
GS Zhenan Bao tiên phong nghiên cứu về phát triển thiết bị điện tử giống như da người và một loạt các ứng dụng của các thiết bị này trong y tế và năng lượng. Xuất phát từ nghiên cứu khoa học cơ bản, bà phát triển một loạt các mô hình phân tử cho các vật liệu điện tử hữu cơ mới và các phương pháp chế tạo các vật liệu này.
Da điện tử được phát triển từ các lớp nhựa bán dẫn công nghệ cao có thể co giãn, bắt chước khả năng uốn cong và chữa lành của da thật, đồng thời đóng vai trò là lưới cảm biến gửi tín hiệu cảm ứng nhiệt độ và cảm giác đau đến não. Da điện tử cũng có khả năng phân huỷ sinh học và thân thiện với môi trường.
Những chức năng trên rất hữu ích trong chẩn đoán và điều trị chăm sóc sức khỏe thông minh, đồng thời có thể được ứng dụng vào các thiết bị điện tử để đeo và cấy ghép, mang lại trải nghiệm sống trọn vẹn hơn cho hàng triệu người khiếm khuyết các bộ phận cơ thể trên khắp thế giới hiện tại, cũng như tạo ra các đột phá về y tế trong tương lai.
Đặc biệt, Bao cùng các cộng sự đã phát triển một thiết bị thử nghiệm để cảm nhận những thay đổi hormone trong mồ hôi, đặc biệt là mức cortisol – một chỉ số quan trọng của stress, có thể giúp đánh giá sự lo lắng và trầm cảm. Công nghệ này cũng có thể được sử dụng để tạo ra các thiết bị điện tử hữu cơ đặt bên trong cơ thể, giúp chữa lành các dây thần kinh bị tổn thương, đồng thời có khả năng thay đổi khi cơ thể thay đổi. Da điện tử cũng thích hợp dùng cho cả robot lẫn bộ phận giả của người.
Giảm gánh nặng bệnh AIDS
Giải đặc biệt dành cho “Nhà khoa học đến từ các nước đang phát triển” thuộc về vợ chồng hai nhà khoa học đến từ Nam Phi, GS Salim Abdool Karim và GSQuarraisha Abdool Karim, với công trình nghiên cứu giúp ngăn nguy cơ lây nhiễm HIV và giảm gánh nặng bệnh AIDS.
Với kinh nghiệm lâu năm trong lĩnh vực dịch tễ, hai nhà khoa học phát triển loại gel có chứa dược chất tenofovir giúp kháng virus HIV và ngăn chặn nguy cơ lây nhiễm, qua đó đặt nền móng cho phương pháp điều trị dự phòng trước phơi nhiễm HIV (PrEP). Salim Abdool Karim và Quarraisha Abdool Karim cũng tạo ra thuốc dạng uống nhằm thiết lập chiến lược phòng ngừa HIV đặc biệt dành cho phụ nữ trẻ và nữ vị thành niên và hạn chế nguy cơ lây nhiễm HIV cho trẻ sơ sinh.
Năm 2010, cả hai nhà khoa học đã dẫn đầu một thử nghiệm lâm sàng mang tính bước ngoặt bước đầu cho thấy thuốc ARV có thể ngăn ngừa lây truyền HIV qua đường tình dục. Họ đã chứng minh gel Tenefovir ngăn ngừa nguy cơ lây nhiễm HIV và nguy cơ mắc bệnh mụn rộp sinh dục ở phụ nữ. Nghiên cứu của họ đã cung cấp bằng chứng cho thấy Tenofovir có thể phòng ngừa lây nhiễm HIV, qua đó đặt nền móng cho phương pháp điều trị dự phòng trước phơi nhiễm HIV (PrEP).
Năm 2015, WHO khuyến nghị áp dụng PrEP với thuốc Tenefovir dạng uống là biện pháp phòng ngừa HIV tiêu chuẩn cho người có nguy cơ lây nhiễm cao. PrEP hiện được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới, góp phần ngăn chặn lây lan HIV trên toàn cầu. Phòng chống HIV hiệu quả cho phụ nữ không chỉ giúp làm giảm nhu cầu điều trị ARV của họ mà còn hạn chế nguy cơ trẻ sơ sinh bị nhiễm HIV. Những thành tựu này có tác động to lớn với nỗ lực ngăn chặn lây lan HIV trên khắp thế giới, nhất là ở các nước đang phát triển.
Nghiên cứu của vợ chồng giáo sư Karim đã được UNAIDS và WHO công nhận là đột phá khoa học quan trọng, có tác động to lớn đến nỗ lực ngăn ngừa đại dịch thế kỷ tại châu Phi và trên toàn thế giới.
T.P