Covid-19: Giải mã nguyên nhân biến chủng Delta lây lan với tốc độ khủng khiếp

sự xuất hiện của Delta có thể xóa bỏ phần nào thành tựu chống dịch của thế giới. (Nguồn: Reuters)

Sự xuất hiện của Delta đã xóa bỏ phần nào thành tựu chống dịch Covid-19 của thế giới. (Nguồn: Reuters)

Biến thể Delta của virus SARS-CoV-2 đã và đang tung hoành trên toàn cầu, trở thành biến thể thống trị "bảng xếp hạng" lây nhiễm chỉ trong vài tháng qua. Một nghiên cứu mới của Bệnh viện Nhi Boston (Mỹ), công bố trên tạp chí Science hồi cuối tháng 10/2021 đã làm rõ lý do biến thể này có tốc độ lây lan nhanh đến vậy, từ đó, họ đã đề xuất hướng mới trong việc nghiên cứu và phát triển vaccine, cũng như phương pháp điều trị Covid-19 trong tương lai.

Từ tháng 1/2020, Tiến sĩ Bing Chen, Trưởng nhóm nghiên cứu, đã chỉ ra cách thức lây truyền của một số biến thể virus SARS-CoV-2 như Alpha, Beta, G614. Các biến thể này dễ lây nhiễm hơn so với virus ban đầu. Mỗi biến thể thường có một số dấu hiệu thay đổi di truyền ở protein gai, đây là protein bề mặt của virus giúp chúng có thể xuyên thủng và xâm nhập vào tế bào trong cơ thể người. Các đột biến của các protein gai của các chủng mới đã làm tăng khả năng xâm nhập vào tế bào của biến thể.

Hiện nay, các loại vaccine đang được nghiên cứu và chế tạo dựa trên cấu trúc của các protein gai của virus. Đến nay, biến thể Delta là biến thể dễ lây nhiễm nhất.

Tiến sĩ Bing Chen cho biết, Delta đang khiến nhiều người mắc bệnh, biến thể này có cái gì đó rất khác so với tất cả các biến thể và nhóm đã tìm thấy một điểm đặc biệt duy nhất khiến Delta có khả năng lây truyền mạnh mẽ.

Liên kết nhanh, đột nhập nhanh

Như chúng ta đã biết, đầu tiên SARS-CoV-2 sử dụng protein gai có trên bề mặt để liên kết với một thụ thể trên tế bào gọi là ACE2, từ đó xâm nhập và lây nhiễm vào tế bào người.

Sau đó, các gai thay đổi hình dạng và tự gấp lại. Nó giống như một cái xe có đầu kéo chuyển động có thể quay trở và gập góc như con dao xếp bỏ túi. Quá trình này đã giúp hợp nhất màng ngoài của virus với màng tế bào của chúng ta.

Chen và các đồng nghiệp đã sử dụng hai loại xét nghiệm dựa trên tế bào, chứng minh protein gai của Delta đặc biệt thành thạo trong quá trình hợp nhất màng. Điều này cho phép virus mô phỏng Delta lây nhiễm vào tế bào người nhanh hơn và hiệu quả hơn nhiều so với các biến thể khác của SARS-CoV-2.

Phát hiện này đã được chứng minh vì các tế bào có lượng thụ thể ACE2 tương đối thấp. Tiến sĩ Chen giải thích: “Phản ứng tổng hợp màng cần rất nhiều năng lượng và cần chất xúc tác. Trong số các biến thể khác nhau, Delta nổi bật ở khả năng xúc tác phản ứng tổng hợp màng. Điều này giải thích Delta lây truyền nhanh hơn nhiều, và tại sao bạn có thể mắc bệnh này sau thời gian tiếp xúc ngắn hơn và tại sao có thể lây nhiễm sang nhiều tế bào hơn và tạo ra lượng virus cao như vậy trong cơ thể."

Xây dựng các biện pháp can thiệp dựa trên các thông tin về cấu trúc của virus

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng kính hiển vi điện tử nghiệm lạnh (cryo-electron microscopy), có độ phân giải nhỏ tới cấp độ nguyên tử. Đây là một thành tựu đã giành được giải Nobel Hóa học năm 2017, giúp các nhà khoa học có thể đông lạnh các phân tử sinh học đang chuyển động để quan sát và ghi lại hình ảnh các quá trình sinh học mà trước đây chưa quan sát được.

Độ phân giải của phân tử protein với phương pháp cryo-EM. (Trái) trước năm 2013, (phải) hiện nay (năm 2017). (Nguồn: The Guardian)

Độ phân giải của phân tử protein trước và sau khi quan sát bởi kính hiển vi điện tử nghiệm lạnh. (Nguồn: The Guardian)

Các chuyên gia đã chụp ảnh và so sánh các protein gai từ các biến thể Delta, Kappa và Gamma với các các biến thể G614, Alpha và Beta. Quan sát cho thấy, tất cả các biến thể đều có những thay đổi ở hai phần quan trọng của protein gai, đây là phần mà các kháng thể trung hòa của hệ thống miễn dịch của chúng ta nhận ra, đó là vùng liên kết thụ thể (RBD), vùng này giúp virus liên kết với thụ thể ACE2 của tế bào người và vùng tận cùng N (NTD). Các đột biến ở một trong hai vùng này có thể làm cho các kháng thể trung hòa ít có khả năng liên kết với protein gai của virus.

Theo các chuyên gia, Delta có một sự thay đổi lớn trong NTD, vốn chịu trách nhiệm về khả năng chống lại các kháng thể trung hòa. RBD cũng có thay đổi nhưng ít hơn, vì thế khả năng kháng thể cũng ít thay đổi hơn, cho nên Delta vẫn nhạy cảm với tất cả các kháng thể nhắm mục tiêu vào RBD mà các chuyên gia đã thử nghiệm.

Quan sát các biến thể khác, các nhà nghiên cứu nhận thấy mỗi biến thể đã sửa đổi NTD theo những cách khác nhau làm thay đổi đường nét của nó. RBD cũng bị đột biến, nhưng những thay đổi này hạn chế hơn. Nhìn chung, cấu trúc của RBD vẫn tương đối ổn định qua các biến thể, có khả năng duy trì vai trò quan trọng của nó trong việc liên kết với thụ thể ACE2. Do đó, các nhà nghiên cứu tin rằng RBD là mục tiêu thuận lợi hơn cho các thế hệ vaccine và phương pháp điều trị kháng thể tiếp theo.

Tiến sĩ Chen cho rằng, các nghiên cứu không nên nhắm mục tiêu vào NTD, bởi vì virus có thể nhanh chóng biến đổi và thay đổi cấu trúc ở vùng này, đó là một mục tiêu di động. Hiệu quả nhất là nhắm vào mục tiêu RBD, ổn định và ít biến đổi hơn. Nên tập trung hệ thống miễn dịch đánh vào vùng quan trọng RBD thay vì đánh vào toàn bộ protein gai của virus.