Những bước tiến khoa học vĩ đại trong 25 năm qua - Phần 1
27/12/2025 10:11
Những bước tiến khoa học vĩ đại trong 25 năm qua - Phần 1
Thế kỷ 21 trôi qua được 25 năm nhưng là một giai đoạn đầy biến động nhưng cũng chứng kiến hàng loạt bước đột phá khoa học và công nghệ làm thay đổi thế giới theo hướng tích cực. Nhờ tiến bộ y học, nhiều căn bệnh di truyền có thể được chữa trị tận gốc; năng lượng nhiệt hạch đến gần hơn với thực tế; con người hiểu sâu hơn về lịch sử Trái Đất; và ngoài vũ trụ, những điều tưởng chừng “không thể nhìn thấy” giờ đã hiện ra rõ ràng, kể cả hình ảnh của một hố đen.
Bài viết này liệt kê những khám phá nổi bật nhất cùng với một số bí ẩn mà khoa học đang tiếp tục theo đuổi trong suốt ¼ thế kỷ 21, giai đoạn mà nhiều nhà khoa học cho rằng tốc độ phát triển đang đạt mức kinh ngạc chưa từng có.
Bài viết hơi dài, mình chia thành 3 phần để anh em có thể dễ dàng theo dõi.
Dự án Giải mã Bộ gen Người (Human Genome Project – HGP) được khởi động vào năm 1990 và hoàn thành vào năm 2003, sau hơn một thập kỷ nghiên cứu quy mô toàn cầu. Với mục tiêu giải mã toàn bộ khoảng 3 tỷ cặp base DNA trong hệ gen người, đây được xem là “bản thiết kế di truyền” đầu tiên của loài người, giúp chúng ta hiểu cơ sở sinh học sâu xa của sự sống. Thành tựu này không chỉ là cột mốc khoa học mà còn là biểu tượng cho sức mạnh của hợp tác quốc tế, với hàng nghìn nhà khoa học đến từ Mỹ, Anh, Nhật Bản, Pháp, Đức và Trung Quốc cùng tham gia.
Bài viết này liệt kê những khám phá nổi bật nhất cùng với một số bí ẩn mà khoa học đang tiếp tục theo đuổi trong suốt ¼ thế kỷ 21, giai đoạn mà nhiều nhà khoa học cho rằng tốc độ phát triển đang đạt mức kinh ngạc chưa từng có.
Bài viết hơi dài, mình chia thành 3 phần để anh em có thể dễ dàng theo dõi.
1. Hoàn thành bản đồ bộ gen người, mở ra kỷ nguyên sinh học tổng hợp
Dự án Giải mã Bộ gen Người (Human Genome Project – HGP) được khởi động vào năm 1990 và hoàn thành vào năm 2003, sau hơn một thập kỷ nghiên cứu quy mô toàn cầu. Với mục tiêu giải mã toàn bộ khoảng 3 tỷ cặp base DNA trong hệ gen người, đây được xem là “bản thiết kế di truyền” đầu tiên của loài người, giúp chúng ta hiểu cơ sở sinh học sâu xa của sự sống. Thành tựu này không chỉ là cột mốc khoa học mà còn là biểu tượng cho sức mạnh của hợp tác quốc tế, với hàng nghìn nhà khoa học đến từ Mỹ, Anh, Nhật Bản, Pháp, Đức và Trung Quốc cùng tham gia.
Kết quả của dự án đã mở ra vô số ứng dụng vượt ngoài tưởng tượng thời bấy giờ: từ pháp y chính xác hơn, xét nghiệm huyết thống và truy tìm tổ tiên, đến chẩn đoán sớm và điều trị bệnh di truyền hiếm gặp. Mặt khác, bản đồ gene người còn đặt nền tảng cho sinh học cá nhân hóa (personalized medicine), nơi phác đồ điều trị có thể được thiết kế riêng cho từng bệnh nhân dựa trên cấu trúc di truyền của họ.
Đi xa hơn, chính dữ liệu từ HGP đã thúc đẩy sự ra đời của sinh học tổng hợp (synthetic biology): lĩnh vực nơi con người tái thiết kế vật chất sống, tạo tế bào nhân tạo, DNA và thậm chí cả nhiễm sắc thể mới. Chỉ một thập kỷ sau khi HGP hoàn tất, những thành tựu như tế bào tổng hợp đầu tiên của Viện Craig Venter ra đời, đánh dấu bước chuyển từ “đọc hiểu” sang “viết lại” mã gene. Điều từng chỉ có trong tiểu thuyết khoa học viễn tưởng giờ đã trở thành công cụ trong tay con người, mở ra kỷ nguyên mà ranh giới giữa sinh học và công nghệ chưa bao giờ mong manh đến thế.
2. CRISPR: công nghệ “cắt–dán DNA” làm thay đổi y học
CRISPR vốn là “hệ miễn dịch di truyền” của vi khuẩn, cho phép chúng ghi nhớ và vô hiệu hóa virus từng tấn công. Khi được con người cải tiến, công cụ này trở thành “chiếc kéo sinh học” có độ chính xác cao, giúp cắt - dán, chỉnh sửa gene chỉ trong vài ngày, thay vì mất nhiều tháng như trước đây. Ra đời từ năm 2012, CRISPR đã mở ra một kỷ nguyên mới cho sinh học phân tử với ba ứng dụng nổi bật: chữa bệnh di truyền, tạo giống cây trồng chống chịu tốt hơn, và hỗ trợ nghiên cứu y sinh ở cấp độ chưa từng có.
Hai nhà khoa học Jennifer Doudna và Emmanuelle Charpentier đã nhận giải Nobel Hóa học năm 2020 cho công trình mang tính đột phá này. Cuốn tiểu sử The Code Breaker của Walter Isaacson kể lại toàn bộ hành trình ấy, từ những thí nghiệm ban đầu trong phòng lab cho đến những cân nhắc sâu sắc về đạo đức và lằn ranh giữa “chỉnh sửa gene để chữa bệnh” và “tạo ra con người thiết kế”.
Hiện nay, giới khoa học đang mở rộng khả năng của CRISPR sang thế hệ mới như CRISPR-Cas12 và Cas13, có thể chỉnh sửa RNA thay vì DNA, mở đường cho những liệu pháp cá nhân hóa được thiết kế riêng cho từng bệnh nhân chỉ trong vài tháng.
Ngoài ra, công nghệ này đang được ứng dụng trong thử nghiệm lâm sàng để điều trị các bệnh như thiếu máu hồng cầu hình liềm, mù bẩm sinh và thậm chí cả ung thư. Tương lai của CRISPR không chỉ dừng ở y học, mà còn có thể thay đổi cách loài người đối mặt với biến đổi khí hậu, an ninh lương thực, và cả giới hạn sinh học của chính mình.
3. Em bé đầu tiên mang DNA từ ba người
Năm 2016, một em bé chào đời với phần lớn DNA từ cha mẹ ruột, nhưng phần DNA ty thể được thay thế từ người hiến tặng để tránh bệnh di truyền. Khi đó, các bác sĩ sử dụng kỹ thuật thay thế ty thể nhằm loại bỏ nguy cơ truyền lại các khiếm khuyết trong DNA ty thể, vốn có thể gây ra những bệnh lý nghiêm trọng về thần kinh, tim, hay chuyển hóa.
Dù gây nhiều tranh cãi, phương pháp này vẫn được coi là một bước tiến lớn trong y học sinh sản. Về mặt trái, nó đặt ra câu hỏi đạo đức về việc “chọn lọc gen” và ranh giới giữa điều trị bệnh và can thiệp di truyền. Một số quốc gia như Anh đã hợp pháp hóa kỹ thuật này với quy trình kiểm soát chặt chẽ, trong khi các nước khác vẫn thận trọng do lo ngại về tác động lâu dài lên hệ gen con người.
Đến nay, những trường hợp trẻ ra đời nhờ MRT nhìn chung phát triển khỏe mạnh, mở ra hy vọng cho hàng ngàn gia đình mang gen bệnh di truyền hiếm gặp. Tuy nhiên, các chuyên gia cho rằng cần tiếp tục theo dõi thế hệ “em bé ba cha mẹ” đầu tiên trong nhiều năm tới để đánh giá toàn diện mức độ an toàn và hiệu quả lâu dài của công nghệ này.
4. AlphaFold giải được “bài toán gấp cuộn protein”
Về cơ bản, hình dạng của một protein quyết định toàn bộ chức năng của nó: từ việc vận chuyển oxy, truyền tín hiệu thần kinh, cho đến phản ứng miễn dịch. Tuy nhiên, trong suốt nhiều thập kỷ, việc dự đoán chính xác cấu trúc không gian ba chiều của protein chỉ từ chuỗi amino acid là một trong những “bài toán nan giải” nhất của sinh học. Hàng nghìn nhà khoa học từng phải dành nhiều năm mô phỏng hoặc thử nghiệm bằng tia X và cryo-EM để phần nào phác họa được một cấu trúc đơn lẻ.
Sự xuất hiện của AI AlphaFold, do DeepMind phát triển, đã làm thay đổi tất cả. Mô hình trí tuệ nhân tạo này có khả năng dự đoán cấu trúc protein với độ chính xác ngang ngửa thí nghiệm thực tế, giúp:
- Giải mã nhanh hàng trăm nghìn cấu trúc protein mà trước đây chưa từng được biết đến.
- Tăng tốc nghiên cứu thuốc, bằng cách hiểu chính xác protein đích để thiết kế phân tử phù hợp.
- Mở rộng hiểu biết về sinh học phân tử, từ cơ chế hoạt động của enzyme cho đến cách protein gấp nếp sai gây ra bệnh Alzheimer hay Parkinson.
5. Những bước tiến đột phá trong vaccine
Bước sang thế kỷ 21, nhân loại đã kế thừa và mở rộng những thành tựu to lớn của thế kỷ trước trong lĩnh vực tiêm chủng. Các loại vaccine truyền thống, vốn dùng virus hoặc vi khuẩn suy yếu, nay được thay thế bằng các công nghệ tiên tiến hơn, an toàn và linh hoạt hơn bao giờ hết.
Một ví dụ tiêu biểu là vaccine HPV, giúp giảm mạnh tỷ lệ mắc và tử vong do ung thư cổ tử cung, mở đầu cho kỷ nguyên vaccine phòng ngừa ung thư. Nhưng cú hích lớn nhất đến từ vaccine mRNA trong đại dịch Covid-19, một công nghệ có khả năng tạo ra vaccine trong thời gian kỷ lục, chỉ vài tháng sau khi virus được giải mã. Hàng triệu sinh mạng đã được cứu nhờ cơ chế linh hoạt này: thay vì tiêm virus, vaccine mRNA cung cấp “bản hướng dẫn tạm thời” để tế bào tự tạo ra một phần của virus, từ đó huấn luyện hệ miễn dịch mà không gây bệnh.
Hiện nay, các hãng dược và viện nghiên cứu lớn đang mở rộng ứng dụng mRNA cho nhiều bệnh khác, từ cúm mùa, HIV đến ung thư và bệnh tim mạch. Các thử nghiệm lâm sàng đang cho thấy tín hiệu đầy hứa hẹn: một tương lai mà vaccine không chỉ phòng bệnh, mà còn có thể điều trị bệnh, từng bước đưa y học cá nhân hóa trở thành hiện thực.
6. CAR-T: biến tế bào miễn dịch thành “chiến binh diệt ung thư”
Từ năm 2017, sự ra đời của liệu pháp CAR-T đã mở ra kỷ nguyên mới trong điều trị ung thư, đặc biệt là các dạng ung thư máu. Thay vì dùng hóa trị hay xạ trị, liệu pháp này “tái đào tạo” chính tế bào miễn dịch của bệnh nhân, cụ thể là tế bào T, để chúng nhận diện và tiêu diệt tế bào ung thư một cách có chọn lọc.
Quy trình bắt đầu bằng việc lấy tế bào T ra khỏi máu bệnh nhân, sau đó các nhà khoa học chỉnh sửa gene của chúng trong phòng thí nghiệm, gắn thêm thụ thể kháng nguyên nhân tạo (CAR) lên bề mặt. Những “chiến binh” T nhân tạo này được truyền trở lại cơ thể, nơi chúng truy tìm và tiêu diệt tế bào ung thư một cách chính xác. Nhờ cơ chế này, nhiều bệnh nhân mắc ung thư máu giai đoạn cuối đã đạt được thuyên giảm ngoạn mục, thậm chí khỏi hoàn toàn sau khi không còn đáp ứng với các phương pháp truyền thống.
Dù còn đối mặt với thách thức như chi phí điều trị cao và nguy cơ phản ứng miễn dịch quá mức, CAR-T vẫn được xem là bước đột phá quan trọng đưa y học tiến gần hơn đến mục tiêu cá nhân hóa điều trị ung thư. Các thế hệ CAR-T tiếp theo đang được nghiên cứu để ứng dụng cho ung thư rắn và các bệnh tự miễn, hứa hẹn mở rộng tiềm năng của kỹ thuật mang tính cách mạng này.
Tin xem thêm
nội dung mới
