Emil von Behring

Emil von Behring được coi là cha đẻ của liệu pháp huyết thanh – một phương pháp điều trị bằng huyết thanh, với việc sử dụng các kháng thể có trong huyết thanh của người khác để điều trị cho bệnh nhân. Với đóng góp to lớn cho nền y học, ông vinh dự là người đầu tiên được trao Giải Nobel về Sinh lý học hoặc Y học năm 1901. Bên cạnh việc nghiên cứu huyết thanh, Behring còn nghiên cứu về tiêm chủng chủ động. Qua đó, giúp giảm tỷ lệ tử vong do bệnh bạch hầu ở Đức, đặc biệt là vì vắc xin cung cấp miễn dịch cho cả mẹ và trẻ sơ sinh trong thời kỳ trước và sau sinh.

Emil von Behring sinh ngày 15/3/1854 tại Hansdorf, phía tây Vương quốc Phổ (nay là Ba Lan), trong gia đình có cha là hiệu trưởng của một ngôi trường làng. Do vậy, mặc dù gia cảnh nghèo khó, ông vẫn được đi học đầy đủ – một điều tương đối hiếm hoi thời bấy giờ. Ông theo học một trường ở Deutsch-Eylau, Tây Phổ, sau đó là trường trung học ở Hohenstein, Tây Phổ vào năm 1866 và tốt nghiệp năm 1874.

Từ năm 1874 đến năm 1878, Behring theo học tại Học viện Bác sĩ Quân y ở Berlin, Đức. Trong khoảng thời gian này, Behring bắt đầu tham gia nghiên cứu, đặc biệt là về các bệnh truyền nhiễm. Ông đã nghiên cứu các hợp chất chứa iot như iot triclorua (Cl₃I) – thường được sử dụng để kháng khuẩn. Từ năm 1877 đến năm 1878, dưới sự hướng dẫn và cố vấn của hai bác sĩ nhãn khoa nổi tiếng – Karl Ernst Schweigger và Wilhelm Uhthoff, Behring đã hoàn thành luận án tiến sĩ tại Bệnh viện Charité ở Berlin về thần kinh nhãn khoa (nghiên cứu về các vấn đề về thị lực liên quan đến hệ thần kinh). Sau khi lấy tốt nghiệp, Behring đã vượt qua kỳ thi cấp giấy phép hành nghề y tại địa phương. Từ năm 1881 đến năm 1883, để trả học phí Học viện Bác sĩ Quân y, ông làm việc tại Trung đoàn Hussar Thứ hai ở Posen, Ba Lan, với tư cách là bác sĩ phụ tá.

PHÁT HIỆN TO LỚN THAY ĐỔI NỀN Y HỌC THẾ GIỚI

Sơ lược về huyết thanh và bệnh bạch hầu

Huyết thanh

Mô tả huyết tương và huyết thanh (nguồn: medlatec.vn)

Huyết thanh là một dạng dung dịch có ở bên trong máu. Chúng được tạo ra bởi những tế bào hồng cầu, tế bào bạch cầu cùng với các protein trong suốt quá trình tích tụ máu. Huyết thanh còn được gọi bằng một cái tên khác là huyết tương với những tế bào kết hợp với protein đông máu đã được bỏ đi và chỉ còn lại những chất điện giải. Bảng thành phần của huyết thanh sẽ gồm những nguyên tố đa lượng lẫn vi lượng, cụ thể: Ka, Na. Ca. Cl. P, Mg, Enzyme,… Huyết thanh được tạo ra bằng việc cho máu được đông lại trong một khoảng thời gian cụ thể nào đó, sau đó, cho vào máy ly tâm. Cuối cùng thu được một dung dịch gọi là huyết thanh.

Các nhà nghiên cứu vào cuối những năm 1800 đã định nghĩa huyết thanh là một thành phần của máu có chứa các đặc tính kháng khuẩn. Nhưng đến nay, các nhà nghiên cứu nhận ra rằng thứ bảo vệ chống lại vi khuẩn là một loại tế bào trong máu được gọi là kháng thể, chứ không phải là một đặc tính của máu.

Bệnh bạch hầu

Vi khuẩn Corynebacterium diphtheriae gây bệnh bạch hầu (nguồn: homeopathyplus)

Bạch hầu là bệnh nhiễm khuẩn cấp tính có giả mạc ở tuyến hạnh nhân, hầu họng, thanh quản, mũi. Bệnh có thể xuất hiện ở da, các màng niêm mạc khác như kết mạc mắt hoặc bộ phận sinh dục. Đây là một bệnh vừa nhiễm trùng vừa nhiễm độc và các tổn thương nghiêm trọng của bệnh chủ yếu là do ngoại độc tố của vi khuẩn bạch hầu gây ra.. Vào thời điểm đó, bạch hầu thường dẫn đến tử vong ở trẻ em, vì căn bệnh này hình thành màng màu xám trong cổ họng, gây cản trở đường thở và dẫn đến ngạt thở. Từ năm 1886 đến năm 1888, bạch hầu đã lây nhiễm cho khoảng 40.000 người ở Đức với tỷ lệ tử vong trung bình là 25%.

Khởi đầu

Sau thời gian phục vụ trong quân đội, Behring làm việc tại Viện Dược lý của Đại học Bonn (Đức) vào năm 1887 và Cao đẳng Y khoa Quân đội ở Berlin vào năm 1888. Ông là một trong những nhà khoa học đầu tiên quan sát thấy huyết thanh có đặc tính bảo vệ chống lại bệnh tật và do đó, ông quyết định tiến hành nghiên cứu về huyết thanh. Tại Đại học Bonn, ông đã áp dụng nghiên cứu huyết thanh vào miễn dịch học vi khuẩn – cách thức hệ miễn dịch chống lại nhiễm khuẩn.

Năm 1889, Behring chuyển đến Viện Vệ sinh Berlin và làm trợ lý cho Robert Koch – chủ nhân của giải Nobel về Sinh lý học hoặc Y học 1905. Đây là một trong những trung tâm nghiên cứu vi trùng học lớn nhất ở Đức vào cuối thế kỷ XIX. Ông dựa trên công việc trước đây của mình: khả năng kháng khuẩn trong huyết thanh và áp dụng cho điều trị bạch hầu. Một học trò khác của Koch – bác sĩ và nghiên cứu gia người Nhật Bản trong ngành vi trùng học Shibasaburo Kitasato, đã hợp tác với Behring vì cả hai đều nghiên cứu về nhiễm khuẩn. Tuy nhiên, khác với Behring, Kitasato nghiên cứu về uốn ván – một bệnh nguy hiểm gây tử vong cho mẹ và trẻ sơ sinh vào thời điểm đó.

Hình ảnh Emil von Behring và Shibasaburo Kitasato trên tem của Transkei (Nam Phi) năm 1991

Năm 1890, Behring và Kitasato xuất bản cuốn sách “Ueber das Zustandekommen der Diphtherie-Immunität und der Tetanus-Immunität bei Thieren” (Tạm dịch: Cơ chế Miễn dịch ở Động vật đối với Bạch hầu và Uốn ván). Behring nhận thấy rằng khi tiêm vi khuẩn bạch hầu vào chuột, chuột lang và thỏ đã từng bị nhiễm bệnh, máu của chúng có thể trung hòa độc tố. Ngoài ra, khi ông truyền huyết thanh từ những động vật đã được miễn dịch sang những động vật không có miễn dịch, nhóm động vật thứ hai cũng nhận được sự bảo vệ khỏi bạch hầu. Từ những thí nghiệm đó, Behring suy luận rằng phải có một phân tử trong huyết thanh của những động vật đã được miễn dịch có tác dụng bảo vệ. Từ đó, ông đặt ra thuật ngữ “kháng độc tố”. Hiện tượng mà Behring quan sát thấy là ví dụ về miễn dịch thụ động, nghĩa là một cá nhân được bảo vệ khỏi bệnh tật bằng kháng thể của người khác. Miễn dịch thụ động khác với miễn dịch chủ động (tiêm vắc xin) ở chỗ, vắc xin kích thích hệ thống miễn dịch của cơ thể tự sản xuất kháng thể (kháng thể của bản thân) còn miễn dịch thụ động là sử dụng kháng thể của người khác.

Thử nghiệm và thành công

Năm 1891, Behring và các đồng nghiệp đã điều trị cho những bệnh nhi đầu tiên bằng huyết thanh bạch hầu ở Berlin. Họ cũng thử nghiệm trên trẻ em và người lớn trong những năm tiếp theo nhưng không đem lại hiệu quả do chất lượng huyết thanh thấp. Năm 1894, Paul Ehrlich – đồng nghiệp của Behring tại Viện Vệ sinh Koch, đã công bố kết quả của một trong những ứng dụng đầu tiên của huyết thanh trong các thử nghiệm lâm sàng chính thức trên người. Ehrlich đã cải tiến lý thuyết của Behring bằng cách sử dụng động vật có kích thước lớn hơn và huyết thanh chất lượng cao hơn. Huyết thanh bạch hầu giúp chữa khỏi thành công cho khoảng 77% bệnh nhân trong thử nghiệm, góp phần giảm tỷ lệ tử vong do bạch hầu ở Đức xuống 55% trong năm đó. Tuy nhiên, năm 1896, một bệnh nhi đã qua đời vì phản ứng miễn dịch nghiêm trọng (sốc phản vệ) sau khi được truyền huyết thanh.

Tiếp tục nghiên cứu

Vào đầu những năm 1900, Behring chuyển hướng nghiên cứu sang các phức hợp kháng độc tố – độc tố như một loại vắc xin để tạo miễn dịch chủ động. Bởi các nhà khoa học khác đã chỉ ra rằng việc truyền huyết thanh chỉ cung cấp miễn dịch trong khoảng thời gian từ hai đến ba tuần. Do đó, các nhà khoa học đã chuyển sang các kỹ thuật miễn dịch chủ động vì việc sản xuất kháng độc tố của chính cơ thể sẽ cung cấp khả năng miễn dịch lâu dài hơn. Tuy nhiên, việc tiêm độc tố tinh khiết vào bệnh nhân để kích thích sản xuất kháng độc tố có thể gây tử vong. Do đó, Behring đã thử nghiệm tạo ra các phức hợp của độc tố bạch hầu bị kháng độc tố bạch hầu khống chế như một cách để tiêm chủng cho bệnh nhân một cách an toàn.

Năm 1901, Behring được trao giải Nobel Y học hoặc Sinh lý học đầu tiên cho “Công trình nghiên cứu về huyết thanh trị liệu, đặc biệt là ứng dụng chống lại bệnh bạch hầu. Qua đó mở ra một con đường mới trong lĩnh vực y học và đặt vào tay bác sĩ một vũ khí chiến thắng chống lại bệnh tật”. Cũng trong năm đó, chính phủ Phổ đã phong cho Behring tước vị quý tộc di truyền – một danh hiệu danh dự được truyền cho con cháu của ông, và phong cho ông là Emil von Behring.

Năm 1904, Behring quyết định thành lập công ty sản xuất của riêng mình mang tên Behringwerke tại Marburg, Đức. Ông đã hợp tác với Carl Siebert – một đồng nghiệp trước đây đã nghiên cứu về huyết thanh uốn ván, để cùng xây dựng công ty. Công ty Behringwerke gồm một phòng thí nghiệm, nghiên cứu và một cánh đồng rộng lớn – nơi nuôi các động vật dùng cho thí nghiệm. Behring đã sử dụng khoản tiền từ các giải thưởng của mình để trang bị cho công ty những công nghệ tiên tiến nhất, như kính hiển vi độ phân giải cao, máy ly tâm mạnh,… Behring chỉ đạo hầu hết các hoạt động của công ty, tập trung chủ yếu về sản xuất huyết thanh uốn ván và vắc xin lao. Qua đó, giúp Behringwerke trở thành một trong những công ty sinh học đầu tiên do một nhà khoa học điều hành.

Mạng lưới công nghệ sinh học quan trọng, quy tụ nhiều công ty nổi tiếng trong ngành tại Đức hiện nay (Công ty Behringwerke trước đây) (nguồn: wikipedia)

Năm 1913, Behring xuất bản “Ueber ein neues Diphtherieschutzmittel 1” (Tạm dịch: Về một loại thuốc bảo vệ mới chống lại bạch hầu) – một bài báo về vắc xin có tên là diphtheria AT. Bài báo của ông mô tả rằng: tiêm vắc xin diphtheria AT vào cơ thể sẽ kích thích hệ thống miễn dịch tạo ra kháng độc tố nhưng sẽ không gây hại cho người được tiêm chủng. Ông cũng viết về cách các kháng độc tố do chính cơ thể tạo ra có thể cung cấp khả năng miễn dịch bảo vệ lâu dài, không giống như truyền huyết thanh. Các thử nghiệm lâm sàng sau đó đã giúp củng cố sự chính xác cho kết luận của Behring. Một nghiên cứu cho thấy rằng chưa đến 1% trẻ sơ sinh đã được tiêm chủng bị mắc bệnh bạch hầu. Tuy nhiên, vắc xin diphtheria AT có giá thành quá cao để sản xuất trên quy mô lớn. Ngoài ra, sự khởi đầu của Thế chiến I vào năm 1914 đã chuyển trọng tâm của công chúng khỏi các nỗ lực tiêm chủng bạch hầu và hướng tới các hoạt động thời chiến. Mặc dù sự chú ý của công chúng đối với vắc xin ngày càng giảm, các sản phẩm nghiên cứu của Behring vẫn tiếp tục bảo vệ người dân Đức khỏi các bệnh như bạch hầu.

Các phân tử mà Behring gọi là kháng độc tố tiếp tục được nghiên cứu bởi Ehrlich – một đồng nghiệp cũ của Behring. Ehrlich đổi tên các phân tử này thành kháng thể và phát hiện ra rằng chúng là một phần thiết yếu trong hệ thống miễn dịch của cơ thể nhằm chống lại các căn bệnh. Ngoài ra, Gaston Ramon – một nhà nghiên cứu về bạch hầu và uốn ván ở Pháp, đã dựa trên các nghiên cứu của Behring về miễn dịch chủ động và phát triển vắc xin. Ramon đã tạo ra vắc xin bạch hầu và uốn ván bằng cách bất hoạt độc tố bằng formaldehyd, cho phép sản xuất vắc xin hàng loạt với hiệu quả cao hơn. Hiện tại, vắc xin được sử dụng là DTaP – có tác dụng phòng bệnh bạch hầu, uốn ván và ho gà.

Vắc xin phòng bệnh bạch hầu – ho gà – uốn ván Tdap (nguồn: Samara Heisz/Getty Images)

Hiện nay, mặc dù miễn dịch thụ động bằng việc truyền huyết thanh không còn phổ biến, nhưng các nghiên cứu của Behring về kháng độc tố đã góp phần giúp mọi người hiểu hơn về cách hệ thống miễn dịch phòng bệnh. Theo Google Scholar năm 2022, hơn 900 ấn phẩm đã trích dẫn bài báo năm 1890 của Behring về huyết thanh bạch hầu.

GIA ĐÌNH VÀ NHỮNG NGÀY CUỐI ĐỜI

Emil von Behring cùng người vợ của mình – Else Spinola (nguồn ảnh: gaceta.unam.mx)

Năm 1896, Behring kết hôn với Else Spinola, con gái của giám đốc hành chính của Bệnh viện Charité – nơi Behring đã hoàn thành luận án tiến sĩ của mình. Ngay sau đó một năm, Else mắc bệnh bạch hầu, nhưng huyết thanh của Behring đã cứu mạng cô.

Behring qua đời ở tuổi 63 vào ngày 31 tháng 3 năm 1917 tại Marburg, Đức vì một căn bệnh liên quan đến đường hô hấp. Tên của ông sau này được gắn liền với giải thưởng Emil von Behring của trường Đại học Marburg. Đây là giải thưởng về y học cao nhất ở Đức.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

The Nopel Prize

Arizona State University