SARS-CoV-2: cách đột biến để thoát khỏi liên kết kháng thể

Theo một nghiên cứu mới từ Đại học Y Pittsburgh, trong một mô hình tiến hóa lặp đi lặp lại, SARS-CoV-2 né tránh các phản ứng miễn dịch bằng cách xóa một cách có chọn lọc các đoạn nhỏ trong chuỗi gen của nó.

Các nhà nghiên cứu báo cáo trên tạp chí Science hôm nay vì những sự xóa bỏ này xảy ra trong một phần của trình tự mã hóa cho hình dạng của protein đột biến, nên các kháng thể trung hòa trước đây không thể bắt giữ virus. Và bởi vì "trình đọc hiệu đính" phân tử thường bắt lỗi trong quá trình sao chép SARS-CoV-2 "mù" trong việc sửa chữa các hiện tượng mất đoạn, chúng trở nên gắn chặt vào vật liệu di truyền của biến thể.

"Không thể sửa chữa những gì không có ở đó", tác giả nghiên cứu Paul Duprex, Tiến sĩ, Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Vắc xin tại Đại học Pittsburgh cho biết. "Một khi nó biến mất, nó sẽ biến mất, và nếu nó biến mất trong một phần quan trọng của virus mà kháng thể 'nhìn thấy', thì nó sẽ biến mất".

Kể từ khi bài báo lần đầu tiên được gửi dưới dạng bản in trước vào tháng 11, các nhà nghiên cứu đã theo dõi mô hình này diễn ra, khi một số biến thể được quan tâm nhanh chóng lan rộng trên toàn cầu. Các biến thể lần đầu tiên được xác định ở Vương quốc Anh và Nam Phi có những trình tự biến mất này.

Nhóm của Duprex lần đầu tiên phát hiện ra những loại bỏ kháng trung hòa này trong một mẫu từ một bệnh nhân suy giảm miễn dịch, người bị nhiễm SARS-CoV-2 trong 74 ngày trước khi chết vì COVID-19. Đó là một thời gian dài để vi rút và hệ thống miễn dịch đóng vai "mèo vờn chuột", và tạo cơ hội dồi dào để bắt đầu vũ điệu hệ số dẫn đến những đột biến đáng lo ngại này trong bộ gen của vi rút đang xảy ra trên toàn thế giới.

Sau đó, Duprex đã nhờ đến sự giúp đỡ của tác giả chính Kevin McCarthy, Tiến sĩ sinh học phân tử và di truyền tại Pitt và một chuyên gia về vi rút cúm - bậc thầy về khả năng né tránh miễn dịch - để xem liệu sự xóa bỏ có trong chuỗi virus của bệnh nhân này có thể là một phần của xu hướng lớn hơn.

McCarthy và các đồng nghiệp đã nghiên cứu cơ sở dữ liệu về các trình tự SARS-CoV-2 được thu thập trên khắp thế giới kể từ khi virus lần đầu tiên lây sang người.

Khi dự án bắt đầu, vào mùa hè năm 2020, SARS-CoV-2 được cho là tương đối ổn định, nhưng McCarthy càng xem xét kỹ lưỡng cơ sở dữ liệu, ông càng thấy nhiều lần xóa và một mô hình xuất hiện. Việc xóa liên tục xảy ra ở những điểm giống nhau trong trình tự, những điểm mà virus có thể chịu đựng sự thay đổi về hình dạng mà không làm mất khả năng xâm nhập tế bào và tạo bản sao của chính nó.

McCarthy, người gần đây đã thành lập một phòng thí nghiệm virus học cấu trúc tại Trung tâm Nghiên cứu Vắc-xin của Pitt cho biết: “Sự tiến hóa đang lặp lại chính nó. "Bằng cách nhìn vào mô hình này, chúng tôi có thể dự đoán. Nếu nó xảy ra một vài lần, nó có khả năng xảy ra một lần nữa".

Trong số các trình tự mà McCarthy xác định là có những sự xóa này có cái gọi là "biến thể Vương quốc Anh" - hoặc sử dụng tên riêng của nó, B.1.1.7. Đến thời điểm này, đó là tháng 10 năm 2020 và B.1.1.7 vẫn chưa cất cánh. Trên thực tế, nó thậm chí không có tên, nhưng nó đã ở đó trong bộ dữ liệu. Sự căng thẳng vẫn đang nổi lên, và không ai biết sau đó tầm quan trọng của nó sẽ xảy ra. Nhưng phân tích của McCarthy đã nắm bắt trước nó bằng cách tìm kiếm các mẫu trong chuỗi gen.

Chắc chắn là chủng được xác định ở bệnh nhân Pittsburgh này vẫn còn dễ bị vô hiệu hóa bởi một đám kháng thể có trong huyết tương đang dưỡng bệnh, chứng tỏ rằng sự thoát đột biến không phải là tất cả hoặc không có gì. Và đó là điều quan trọng cần nhận ra khi thiết kế các công cụ để chống lại virus.

Duprex nói: “Truy đuổi virus theo nhiều cách khác nhau là cách chúng tôi đánh bại kẻ phá hoại hình dạng. Sự kết hợp của các kháng thể khác nhau, sự kết hợp của các cơ thể nano với các kháng thể, các loại vắc-xin khác nhau. Nếu có khủng hoảng, chúng tôi sẽ muốn có những dự phòng đó".

Mặc dù bài báo này chỉ ra cách SARS-CoV-2 có khả năng thoát khỏi các loại vắc-xin và phương pháp điều trị hiện có, nhưng đến thời điểm này không thể biết chính xác khi nào điều đó có thể xảy ra. Liệu vắc-xin COVID-19 trên thị trường hiện nay có tiếp tục cung cấp mức độ bảo vệ cao trong sáu tháng nữa không? Một năm? Năm năm?

McCarthy nói: “Những sự xóa này làm xói mòn lớp bảo vệ đến đâu vẫn chưa được xác định. Tại một số thời điểm, chúng ta sẽ phải bắt đầu cải tiến vắc-xin, hoặc ít nhất là giải pháp cho ý tưởng đó".

Các tác giả bổ sung về nghiên cứu bao gồm Linda Rennick, Ph.D., Sham Nambulli, Ph.D., của Pitt; Lindsey Robinson-McCarthy, Tiến sĩ, Trường Y Harvard và hiện đang làm việc như một nhà virus học tại Trung tâm Ung thư UPMC Hillman; và William Bain, MD, và Ghady Haidar, MD, của Pitt và UPMC.