Nam, Bắc, Tây, Đông – Chuyện vui khoa học về các kỹ thuật blot

Trong con mắt cộng đồng, các môn khoa học thường rất khô khan và các nhà khoa học thường rất nghiêm túc. Phải chăng đây là điểm chung cho những người làm khoa học hay chỉ đơn thuần là những lời đồn đoán? IBSG xin gởi đến các độc giả một câu chuyện tiếu lâm khoa học dựa trên giàn ý từ bài viết của tiến sĩ Nick Oswald cùng với các tư liệu lịch sử khoa học để chúng ta có một góc nhìn mới về khiếu hài hước kín đáo và thâm thúy của các nhà khoa học nhé!

Trong sinh học phân tử, hẳn các bạn đã khá quen thuộc với một số kỹ thuật quan trọng như Southern blot rồi phải không nào. Vậy tên gọi này xuất nguồn từ đâu?

Thuở ban đầu, có một chàng Ed Southern

Câu chuyện nhiều tranh cãi và cũng nhiều nụ cười trong khoa học về Nam, Bắc, Tây, và Đông bắt đầu năm 1975. Khi đó Edwin Mellor Southern đang làm việc tại University of Edinburgh, Scotland. Anh giới thiệu tới cộng đồng khoa học một phương pháp giúp xác định một trình tự DNA chuyên biệt nằm trong mẫu DNA bằng cách chuyển các đoạn DNA từ agarose gel sang màn cellulose nitrate rồi lai phân tử (hybridize) với các đoạn dò RNA phóng xạ (radioactive RNA probe). Công trình này được xuất bản trên Journal of Molecular Biology tập 98 số 3, ngày 5 tháng Mười Một 1975. Kỹ thuật này được biết đến với tên gọi Southern blot, lấy từ họ của chàng Ed Southern. Ed không biết rằng anh đã mở màn cho một trò chơi định danh kéo dài nhiều năm sau đó.

Đến northern blot

Chẳng bao lâu sau, James C. Alwine và các cộng sự tại Stanford phát minh ra một kỹ thuật tương tự giúp phát hiện các đoạn RNA chuyên biệt bằng cách chuyển RNA từ agarose gel sang màn giấy diazobenzyloxymethyl rồi lai phân tử với đầu dò DNA. Bài báo đăng trên tạp chí PNAS tháng Mười Hai 1977, tập 74 số 12. Kỹ thuật này là một sự nghịch đảo giữa RNA với DNA so với Southern blot. Alwine với khiếu hài hước của mình đã gọi kỹ thuật này là northern blot, lấy cảm hứng từ sự nghịc đảo phương hướng Nam – Bắc.

Ở bờ tây nước Mỹ

Cuộc vui chính thức bắt đầu tại nhóm nghiên cứu của Robert Nowinski, Hutchinson Cancer Center, Seatle, với một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ (postdoc) W. Neal Burnette. Burnette chuyển đến Seatle vào cuối năm 1977 sau khi làm postdoc ở Albert Einstein College of Medicine. Nghiên cứu của anh tập trung vào cắt messenger thay thế (alternative splicing) trên retrovirus và tìm cách xác định các protein cấu trúc virus trong bệnh leukemia ở chuột bằng các kháng thể đơn dòng (monoclonal antibody). Burnetter tìm cách kết hợp xét nghiệm miễn dịch phóng xạ (radio immunoassay) với SDS-PAGE electrophoresis. Dưới cảm hứng từ bài báo của Alwine về northern blot, anh nghĩ đến việc tạo ra một replica pha rắn của gel.

Burnette sử dụng electrophoresis để blot các protein lên giấy nitrocellulose. Sau một số công đoạn, anh cải tiến kỹ thuật chặn các vị trí bám không đặc hiệu và sử dụng phim tia X để quan sát các kháng thể đánh dấu miễn dịch phóng xạ (radioimmunolabelled) chuyên biệt.

Kỹ thuật này trở nên hoàn chỉnh và hữu hiệu, và Burnette cần một cái tên giúp khái quát cảm hứng mà northern và Southern blot đã in dấu ấn trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển. Đó là lúc Burnette nói với Sếp Robert Nowinski rằng kỹ thuật này sẽ là “western blot” với một lý do phụ rằng phòng lab của Nowinski nằm ở Seatle, bờ Đông nước Mỹ.

Tuy nhiên, cùng thời gian đó, nhóm nghiên cứu của Towbin và Gordon công bố một kỹ thuật tương tự trên tạp chí PNAS ngày 1 tháng Chín 1979: “Electrophoretic transfer of proteins from polyacrylamide gels to nitrocellulose sheets: procedure and some applications.”

Mặc dù vậy, Burnette tin rằng phương pháp luận của anh có điểm khác biệt so với của Towbin. Tuy nhiên, tạp chí Analytical Biochemistry lại từ chối bản thảo của Burnette, và những người bình duyệt (reviewer) đặc biệt nhấn mạnh rằng tên gọi “western blot” là không phù hợp. Một điều bất ngờ là một số bản trước in (preprint) mà Burnette gởi cho đồng nghiệp lại được phát tán trong cộng đồng nhanh và rộng đến độ anh nhận được nhiều cuộc gọi nhờ giải thích giúp những chỗ mà các bản photo sau bị mờ. Sau cùng, với nhiều nổ lực, Analytical Biochemistry đồng ý xuất bản bài báo của Burnette và giữ nguyên tên gọi western blot trong tiêu đề vào năm 1981. Nhờ vào sức mạnh truyền miệng của những người làm khoa học mà cái tên western blot đã trở nên phổ biến trước cả khi chính thức xuất hiện trên tập san khoa học chính thống.

Những người thổi lửa tiếp theo

Tiếp tục cuộc đua định danh, ngày 11 tháng Một 1980 nhóm nghiên cứu của Brian Bowen và Jay Steinberg đề xuất kỹ thuật southwestern blot trên tạp chí Nucleic Acids Research. Kỹ thuật này giúp xác định các protein bám DNA trong chiết xuất protein nhân (nuclear protein extracts) bằng các đầu dò olionucleotide đặc hiệu. Sở dĩ phương pháp này có tên gọi là southwestern vì nó là một kỹ thuật protein blot (như western blot của Burnette) với các đầu dò DNA (như Southern blot). Đáng chú ý là, tận một năm sau thì bài báo “western blot” của Burnette mới được xuất hiện trên Analytical Biochemistry thì năm 1980 nhóm của Bowen đã sử dụng western làm một phần trong cách định dang của mình.

Chưa dừng lại ở đó, năm 1982, Peferoen và các cộng sự tạp Zoological Institute, nước Bỉ, xuất bản một kỹ thuật mới trên tạp chí FEBS Letter: vacuum blot. Ngay trong phần Introduction (Dẫn nhập), nhóm của Peferoen nhắc đến câu chuyện đặt tên của ba kỹ thuật blot trước và gợi ý tên gọi eastern blot cho phương pháp của mình.

Tuy nhiên, Nick Oswald trên trang BitesizeBio.com cho rằng tên gọi eastern blot xuất nguồn từ một truyền thuyết trên diễn đàn Bio.net. Theo đó, Ethan Signer dùng từ eastern blot để ám chỉ kỹ thuật carbohydrate blot sử dụng kháng nguyên, lectin, hoặc các chất liên kết chéo phân tử nhỏ (small molecule crosslinker), ví dụ như NHS-digoxygenin, để thăm dò polysaccharide hoặc glycoprotein gels. Mặc dù vậy, IBSG cho rằng tài liệu này không đủ thuyết phục vì đơn thuần là một bình luận trên mạng. Hơn nữa, ngay từ năm 1982, nhóm của Peferoen đã trực tiếp đề xuất tên gọi này trên tập san khoa học chính thống.

Cuối cùng, gần hai thập kỷ sau, Dai Ishikawa và Takao Taki tại Cellular Technology Institute của công ty Otsuka Pharmaceutical, công bố kỹ thuật far-eastern blot của họ trên tạp chí Journal of Japan Oil Chemists’ Society năm 1998. Bài báo này viết bằng tiếng Nhật và chắc hẳn far-eastern xuất phát từ vị trí địa lý của Nhật Bản. Kỹ thuật này phục vụ cho việc phân tích lipid nhờ phân tách sắc ký lớp mỏng (thin-layer chromatography – TLC) rồi blot lên màn polyvinyledene difluoride (PDVF).

Lưu ý rằng, trong các tên gọi thì chỉ có Southern blot là xuất nguồn từ danh từ riêng chỉ tên người, nên từ Southern được viết hoa. Các tính từ chỉ phương hướng ở các kỹ thuật blot khác đều viết chữ thường.

Vậy là câu chuyện về series các blotting phổ biến trong sinh học phân tử thật thú vị phải không các bạn. Các nhà khoa học tuy nghiêm túc với công việc của họ nhưng cũng không hề kém tính hài hước chút nào cả.

Huy Vũ (tổng hợp)

Tài liệu đọc thêm:

Sau đây là các bài báo công bố các kỹ thuật theo thứ tự nhắc đến trong bài viết:

1. Southern, Edwin Mellor. “Detection of specific sequences among DNA fragments separated by gel electrophoresis.” J mol biol 98.3 (1975): 503-517.
2. Alwine, James C., David J. Kemp, and George R. Stark. “Method for detection of specific RNAs in agarose gels by transfer to diazobenzyloxymethyl-paper and hybridization with DNA probes.” Proceedings of the National Academy of Sciences 74.12 (1977): 5350-5354.
3. Burnette, W. Neal. ““Western blotting”: electrophoretic transfer of proteins from sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gels to unmodified nitrocellulose and radiographic detection with antibody and radioiodinated protein A.” Analytical biochemistry 112.2 (1981): 195-203.
4. Towbin, Harry, Theophil Staehelin, and Julian Gordon. “Electrophoretic transfer of proteins from polyacrylamide gels to nitrocellulose sheets: procedure and some applications.” Proceedings of the National Academy of Sciences 76.9 (1979): 4350-4354.
5. Bowen, Brian, et al. “The detection of DNA-binding proteins by protein blotting.” Nucleic Acids Research 8.1 (1980): 1-20.
6. Peferoen, M., Roger Huybrechts, and Arnold De Loof. “Vacuum‐blotting: a new simple and efficient transfer of proteins from sodium dodecyl sulfate—polyacrylamide gels to nitrocellulose.” FEBS Letters 145.2 (1982): 369-372.
7. Ishikawa, Dai, and Takao Taki. “Micro-scale analysis of lipids by far-eastern blot (TLC blot).” Journal of Japan Oil Chemists’ Society 47.10 (1998): 963-970.

Sau đầy là các tài liệu bổ sung khác:

1. Burnette, W. N. (1991) Citation classic: Western Blotting.
2. Towbin, H. (1988). Citation Classic: Electrophoretic transfer of proteins from polyacrylamide gels to nitrocellulose sheets: procedure and some applications.
3. Various Authors (2000). Western & Eastern & Far Western & other blots. Bio.net forum.
4. Nick Oswald. Southern, northern, western (and eastern?). BitesizeBio.com

Nguồn hình cover: Southern blot membrane – Wikipedia