Prion(s) là cái quái gì ?
Tại sao chúng có thể buộc ta
phải xét lại quan niệm
về truyền nhiễm và về di truyền ?

 
bùi mộng hùng

 
Bệnh bò điên có thể lây qua người ! Công chúng còn chưa qua cơn sợ hãi cái bệnh SIDA (HIV/AIDS) chết người mà không phương cứu chữa, tin này lại tung ra những câu hỏi cấp thúc về một bịnh khác. Cũng nan y. Quái đản còn hơn SIDA. Bệnh bò điên do cái gì gây ra ? Nó lan tràn cách nào ? Tại sao nó có thể lây qua người được ? Làm thế nào để ngăn chặn ?

Cứ rối lên như bòng bong. Cho nhà cầm quyền, cho người dân. Cho mọi người.

Muôn mắt đổ dồn về các nhà khoa học, chờ đợi một giải đáp. Chỉ thấy các nhà thông thái nhìn nhau. Ậm à ậm ừ. Chẳng có gì là dứt khoát. Chẳng thấy đâu là ánh sáng chói lọi của khoa học !

Những câu hỏi về bệnh bò điên đang đặt ra đó, cũng là những vấn đề dày vò một dúm nhà khoa học đã từ nhiều năm. Họ biết khá rõ một số dữ kiện.

Tuy nhiên, những gì biết được chẳng những đã không làm sáng tỏ vấn đề, mà lại dẫn đến những vùng quái dị. Hầu như ở ngoài kia biên giới những kiến thức khoa học hiện nay về các chứng bệnh truyền nhiễm, về di truyền...
 

Bệnh bò điên cùng các anh em họ của nó

 
Ánh đèn thời sự đột ngột rọi vào một loại bệnh tới nay chỉ được một dúm chuyên gia chú tâm : bệnh não á cấp dạng bọt biển truyền nhiễm (ESST, Encéphalopathies Subaigües Spongiformes Transmissibles). Đó là tên gọi bệnh bò điên và những loại bệnh tương tự gặp ở một số loài gia súc, thú rừng và con người. Thông thường nhất là bệnh run rẩy của loài trừu (Pháp : tremblante du mouton, Anh : scrapie). Ở người đó là các chứng bệnh Creutzfeldt-jacob, bệnh mất ngủ vong mạng gia truyền...

Nói chung, ở loài nào xem qua kính hiển vi cũng thấy não mắc bệnh có những phần trở thành như xốp chẳng khác bọt biển. Tế bào thần kinh chết, thay vào là những tế bào đệm và tế bào hình sao.

Bệnh có hai yếu tố quyết định : truyền nhiễm và tính liên hệ đến gien...
 

Những quái dị của tác nhân truyền nhiễm

 
Truyền nhiễm thì quả là một bệnh truyền nhiễm. Thời gian ủ bệnh giữa lúc nhiễm và lúc bệnh phát thường khá dài, từ 16 tháng cho đến 40 năm nơi loài người.

Tác nhân lây bệnh nằm ở trong phần não bị tổn thương. Với một độ chuẩn rất cao : một gram não bằng từ 109 đến 1012 – một nghìn triệu đến một triệu triệu – liều tử vong cho 50% súc vật thực nghiệm (dose léthale DL50).

Nhưng tác nhân này có những tính cách quái dị đến nỗi được đặt tên là Tác nhân truyền nhiễm khác thường TNTNKT (ATNC, Agents Transmissibles Non Conventionnels).

Chúng khác thường, vì đem các phương thức sát trùng thông dụng ra đối phó – đến một mức độ mà các loại vi sinh vật truyền nhiễm đã phải chết từ lâu – chúng vẫn giữ khả năng truyền bệnh.

Tác động của sức nóng 160° C trong 24 giờ chưa đủ để giết tiệt một liều 107 DL50 tác nhân bệnh run rẩy thực nghiệm. Sạ tia gamma thì phải dùng đến những liều lượng thật nặng mới bắt đầu có hiệu quả. Liều 25 kGy gamma hay bêta thường dùng để sát trùng không có một tác dụng nào đối với những tác nhân lạ thường này. Muốn khử 37% hoạt tính của chúng đã phải là liều lượng trên 100 kGy.

Chúng cũng có điểm khác với các loài virút. Virút nhỏ hơn các loại vi khuẩn, không có khả năng sống độc lập, bắt buộc phải chui vào sống nhờ trong một tế bào. Tuy nhiên nó vẫn có đặc tính của sinh vật nghĩa là có đầy đủ mã di truyền để sinh sản ra những thế hệ virút khác giống hệt. Và mã di truyền virút cũng là những phân tử ADN (axit deoxiribonucleic) cấu trúc theo khuôn mẫu ADN của mọi sinh vật. Làm tiêu tan phân tử ADN thì virút bị khử mất khả năng sinh sôi, truyền nhiễm.

TNTNKT có khác. Đối với chúng các phương pháp làm biến tính hay tiêu hoá ADN bằng enzym không hiệu nghiệm.

Tuy nhiên, dùng cách thức làm biến tính protein thông thường như tác động của natri hyđroxít (NAOH) IN ở nhiệt độ phòng thí nghiệm trong một giờ lại diệt được khả năng truyền nhiễm của chúng.

Vậy thì bản chất chúng là gì ?

Dùng kính hiển vi điện tử không tìm thấy trong não bị thương tổn các hình dạng kiểu virút thường thấy trong các bệnh do virút gây ra. Tinh hoá bộ phận bị truyền nhiễm không tìm thấy ADN đặc trưng. Có chút ít ADN, nhưng chẳng khác gì ADN tìm thấy khi tinh hoá bộ phận đối chứng không mắc bệnh, về lượng và về phẩm.

Ngược lại, về lượng protein thì có khác : protein PrP-res trong não mắc bệnh nhiều hơn so với não đối chứng không bệnh. Và lượng protein này tăng theo tỷ lệ thuận với độ chuẩn truyền bịnh. Độ truyền nhiễm của não bị bệnh cao bao nhiêu, PrP-res càng nhiều bấy nhiêu. Và cũng không thể tách rời nhân tố gây bệnh với protein này.

Vậy nhân tố gây bệnh là protein PrP-res ? Làm sao cho được ? Vi sinh vật bao giờ cũng có bộ phận mã di truyền. Đơn giản như virút – không có khả năng độc lập mà sinh sản – vẫn có hệ tín hiệu bắt tế bào mà nó chui lọt vào được phải sản xuất ra virút y hệt nó. Phân tử protein PrP-res chẳng phải là sinh vật, không có mã tín hiệu để sản xuất ra những phân tử giống hệt khác. Nó được nhân lên bằng cách nào để mà gây bệnh, mà truyền bệnh ?

Những câu hỏi làm bối rối hệ kiến thức khoa học ngày nay về truyền nhiễm học, về di truyền học.

Điều đáng nói là phân tử PrP-res chỉ là phái sinh của phân tử PrP-c một glyco-protein bình thường do các tế bào thần kinh và tế bào có khả năng miễn dịch của các loài động vật có vú sản xuất ra. Tế bào làm ra các phân tử protein bằng cách phiên mã di truyền và sao chép từ ADN có trong gien. Phân tử protein PrP được mã hoá ở gien có mặt trên nhiễm sắc thể số 20 nơi loài người, số 2 nơi loài chuột nhắt. Điểm này hé cho ta thấy ý nghĩa và tầm quan trọng của yếu tố liên hệ đến gien của loại bệnh bò điên.
 

Gien và nhân tố gây bệnh

 
Các nhà khoa học Anh đã chứng minh từ nhiều năm nay rằng các gien " sinc " ở chuột nhắt, " sip " ở loài trừu có vai trò quyết định trong tính nhạy cảm của hai loài vật này đối với nhân tố gây bệnh run rẩy của loài trừu. Nay thì ta biết với một xác suất lớn rằng các gien sinc/sip và PrP chỉ là một.

Phương pháp chuyển gien tạo ra được chuột nhắt knock-out gien PrP, nghĩa là không có gien PrP trong bộ gien. TNTNKT không nhiễm vào chuột chuyển gien (transgénique) này được.

Ở loài người, các bệnh não á cấp dạng bọt biển gia truyền đều có một số đơn vị mã (codon) trong gien PrP bị biến dị. Vậy gien PrP có một vai trò quyết định.
 

Nhân tố TNTNKT gây bệnh cách nào ?

 
Các mô hình súc vật thực nghiệm cho ta xác minh được rằng nhân tố TNTNKT có tính đặc trưng với loài vật mắc bệnh. Sinh vật cùng loài lây cho nhau dễ dàng. Trái lại truyền bệnh từ loài này qua loài khác thường rất khó khăn, đó là hiện tượng hàng rào giữa chủng loại. Nhưng đôi khi hàng rào này vẫn bị vượt qua.

Tổn thương não liên hệ mật thiết với hiện tượng tích luỹ protein PrP-res, như là protein này có vai trò trực tiếp trong tiến trình não bị thoái hoá. Protein PrP-c dễ tan trong nước và bị các enzym proteaza giải hoá đi. Trái lại PrP-res khó tan, dễ kết tụ và proteaza không tiêu nổi nó.

Vậy tiến trình thành bệnh có thể là những bước sau đây : TNTNKT được sao chép và nhân lên trong tế bào não. Tác nhân sinh sôi nảy nở, chuyển PrP ra dạng PrP-res. Protein này kết tụ, không bị enzym proteaza của tế bào giải hoá, tích tụ ngày càng nhiều : tế bào phải chết, tiêu đi. Để lại protein PrP-res, cứ thế mà tích lũy giữa các tế bào còn sống gây nên hình thái giải phẫu của não bị tổn thương.

Có thể là vậy. Tuy nhiên, câu hỏi chính vẫn còn nguyên đó : bản chất của TNTNKT là gì ?

Mà khi nào còn chưa biết mặt thật của thủ phạm gây bệnh thì còn là bí tỷ trước nhiều câu hỏi căn bản cho công cuộc ngừa bệnh cũng như cho chữa bệnh !
 

Bản chất của nhân tố gây bệnh là gì ?

 
1. Nó là virút ?

Nếu là virút thông thường thì không sao giải thích nổi hai sự kiện lớn. Một là không thấy các triệu chứng sinh học luôn luôn kèm theo phản ứng của một cơ thể bị nhiễm virút (hội chứng viêm, tăng gammaglobulin trong máu...). Hai là không tìm ra ADN đặc trưng của virút.

Mới đây một phòng thí nghiệm tuyên bố tìm ra được ADN đặc trưng của tác nhân truyền nhiễm (Manuelidis, IIIrd International symposium on subacute transmissible spongiform encephalopathies, Hội thảo quốc tế lần thứ ba về bệnh não á cấp dạng bọt biển truyền nhiễm, Paris, 3.1996). Một dữ kiện đáng chú ý. Tuy nhiên mới là báo cáo sơ bộ, còn cần phải được xác định.

Dù sao nhân tố gây bệnh cũng không thể là virút thông thường. Vào cuối thập kỷ 70 khái niệm virino được đề xuất. Với giả thuyết virino là một phần tử truyền bệnh có mã di truyền riêng được sao chép lại một cách tích cực hay thụ động. Điểm khác với virút thông thường là mã di truyền này được bao bọc bởi các phân tử protein (gồm có PrP-res) của bản thân con vật bị nhiễm. Vì vậy nó được che kín ; hệ miễn dịch chỉ gặp phân tử của chính cơ thể mình, không phản ứng.

Điểm hay của giả thuyết là chấp nhận virino có mã di truyền đặc trưng thì giải thích rất dễ dữ kiện TNTNKT có nhiều giống gốc khác nhau và khả năng dị biến của chúng.

Có điều là chưa xác định được mã di truyền đó ra sao. Hoàn toàn thuộc phạm vi giả định.
 

2. Giả thuyết protein : prion

Khái niệm prion (prions) – với giả thuyết phân tử protein có khả năng truyền bệnh – được đề xuất năm 1982. Xin lưu ý từ prion này thuộc số nhiều, vì rằng những tác nhân đó tuy là anh em họ với nhau, chúng có những tính khác biệt.

Giả thuyết cho rằng vì rối loạn giải hoá protein mà có hiện tượng tích lũy trong não một phân tử protein bình thường dưới dạng lý-hoá bệnh lý.

Có thể diễn giải thế này : Như đã nói ở đoạn trên, phân tử bệnh lý PrP-res là từ phân tử PrP-c rất bình thường mà ra.

Điểm đáng chú ý là chuỗi xít min căn bản của hai phân tử PrP-res và PrP-c giống hệt nhau. Vậy, những điểm khác biệt là thêm thắt vào sau khi phân tử PrP đã được phiên mã di truyền. Ngoài ra cũng không thấy có hiện tượng gien tăng hoạt động kèm theo. Vậy, tích lũy PrP-res là do một cơ chế ở sau giai đoạn phiên mã di truyền.

Cơ chế khởi xướng là một phân tử PrP-res hợp với một phân tử PrP-c thành một nhị hợp dị chất (hétérodimère), hệ quả là PrP-res chuyển dạng (transconformation) của nó cho phân tử PrP-c. Một khi đã chuyển dạng rồi thì mỗi đơn phân (monomère) lại tác động với một phân tử bình thường PrP-c khác. Tác động dây chuyền tự xúc tác này đưa đến tích lũy PrP-res và cái chết của tế bào.

Nghe rất xuôi tai. Nhưng phải minh chứng giải đáp những câu hỏi : phân tử PrP-res thật sự có khả năng tác động như giả thuyết nêu lên hay chăng ? Những giống gốc TNTNKH vốn rất khác nhau, chúng đều có khả năng truyền bệnh cho một giống vật chỉ có duy nhất một kiểu PrP ; những phân tử PrP-res khác nhau có thật khả năng chuyển dạng cho một PrP-c đồng nhất hay không ? .

Thực nghiệm phi tế bào đã xác định được hai điểm quan trọng : PrP-res có khả năng chuyển dạng PrP-c thực sự. Và, hai PrP-res khác nhau có khả năng chuyển dạng riêng biệt của chúng cho một mẫu PrP duy nhất.

Tuy nhiên, PrP-res hình thành do thực nghiệm không có khả năng truyền bệnh. Vậy là còn thiếu một điểm quyết định để cho giả thuyết prion thuyết phục được mọi nghi ngờ.

Còn phải có phân tử nào khác góp phần vào PrP mới hình thành được một giống gốc TNTNKT chăng ?
 

3. Giả thuyết " thống nhất " : holoprion

Một mô hình được đề xuất năm 1991 lấy lại giả thuyết virino, bổ sung cho nó thêm những kiến thức hiện nay về THTHKT và về vai trò trung tâm của PrP. Phần tử truyền bệnh gọi là holoprion (toàn prion) gồm có phần PrP-res, gọi là apoprion (ly prion) và một xít nucleic, đặt tên là coprion (đồng prion).

Có điều vào thời điểm đầu 1997 này, bản chất, nguồn gốc của coprion chưa một ai xác định được nó là thế nào !

Xin chắp tay tạ ơn bạn nào đã kiên trì đọc tới đoạn này, có gan chịu đựng suốt mấy trang dài cái lối trình bày cố tình đưa ra một đống lổn nhổn những dữ kiện. Và những quờ quạng của bọn xẩm mò voi. Để đi đến những câu hỏi không giải đáp !

Người viết bài này xin bạn đọc rộng lượng miễn thứ cho cách trình bày phần nào tạo lại bước đang đi của các nhà khoa học. Vào thời điểm họ chân thấp chân cao tìm cách vượt qua ngoài kia biên giới của tri thức hiện hành.

Khi đó họ có cái gì đáng thương. Thương cái thao thức, nhạy bén chớp nhận ra dữ kiện khác thường, không khớp vào được với hệ tri thức hiện hành. Thương cái say mê tìm cách phá vỡ hệ đó, phá càng sâu vào cơ bản được bao nhiêu càng thích thú bấy nhiêu. Dù họ biết rõ hơn ai hết rằng cơ sở hệ đó là vững chãi như thế nào : chính họ là những người có đóng góp vào cho sự vững chãi đó.

Họ tìm tòi có phương pháp, có kỹ thuật. Phương pháp, kỹ thuật thường là chính xác nhất đương thời. Nhưng vẫn là quờ quạng như những kẻ mù mò voi. Thương những cuộc cãi nhau như mổ bò của họ. Để cùng nhau đi tìm một biểu tượng thống nhất được mọi dữ kiện, dự đoán được những gì sẽ xảy ra với một độ chính xác chấp nhận được. Thương những công sức để dựng nên biểu tượng ấy cùng ý thức sâu sắc rằng đó chỉ là một biểu tượng. Không hơn không kém. Nghĩa là để rồi sẽ phá đi khi phát hiện ra dữ kiện nó không giải thích nổi.

Một bộ mặt khoa học hoàn toàn chẳng có gì là giáo điều. Bộ mặt có người còn chưa được thấy hoặc không muốn thấy.

 
bùi mộng hùng (4.1997)

Muốn biết rõ vấn đề hơn xem : D. Dormont, Les agents transmissibles non conventionnels ou prions (Những tác nhân truyền nhiễm khác thường hay là prion) Virologie, Vol. 1 , N°1, Janvier - Février 1997, tr. 11-22. Có thư mục trọn vẹn.