Virus SARS-CoV-2 đã đột biến. Aitor Diago / Moment via Getty Images

Virus SARS-CoV-2 đã biến đổi nhanh chóng. Đó là một mối quan tâm bởi vì những các biến thể có thể truyền được của SARS-CoV-2 hiện đã có mặt ở Hoa Kỳ, Vương quốc Anh và Nam Phi và các quốc gia khác, và nhiều người đang thắc mắc liệu các loại vắc-xin hiện tại có bảo vệ người nhận khỏi vi-rút hay không. Hơn nữa, nhiều câu hỏi liệu chúng ta có thể đón đầu các biến thể trong tương lai của SARS-CoV-2, chắc chắn sẽ phát sinh.

Trong phòng thí nghiệm của tôi Tôi nghiên cứu cấu trúc phân tử của virus RNA - giống như nguyên nhân gây ra COVID-19 - và cách chúng tái tạo và nhân lên trong vật chủ. Khi vi rút lây nhiễm sang nhiều người hơn và đại dịch lây lan, SARS-CoV-2 tiếp tục phát triển. Quá trình tiến hóa này diễn ra liên tục và nó cho phép vi rút lấy mẫu môi trường của nó và lựa chọn những thay đổi khiến nó phát triển hiệu quả hơn. Do đó, điều quan trọng là phải theo dõi virus để tìm những đột biến mới có thể khiến chúng chết nhiều hơn, dễ lây lan hơn hoặc cả hai.

Mọi người chờ đợi vắc-xin COVID-19 trong đợt đóng cửa quốc gia thứ ba của Anh để hạn chế sự lây lan của coronavirus. Hình ảnh Gareth Fuller / PA qua hình ảnh Getty

Virus RNA phát triển nhanh chóng

Vật chất di truyền của tất cả các loại virus được mã hóa bằng DNA hoặc RNA; một tính năng thú vị của Virus RNA là chúng thay đổi nhanh hơn nhiều hơn virus DNA. Mỗi khi họ tạo bản sao gen của mình, họ mắc một hoặc một vài sai lầm. Điều này dự kiến ​​sẽ xảy ra nhiều lần trong cơ thể của một người bị nhiễm COVID-19.

Người ta có thể nghĩ rằng việc tạo ra một sai sót trong thông tin di truyền của bạn là xấu - xét cho cùng, đó là cơ sở cho các bệnh di truyền ở người. Đối với vi rút RNA, một thay đổi duy nhất trong bộ gen của nó có thể khiến nó “chết”. Điều đó không quá tệ nếu bên trong một tế bào người bị nhiễm bệnh, bạn đang tạo ra hàng nghìn bản sao và một số ít không còn hữu ích nữa.

Tuy nhiên, một số bộ gen có thể nhận ra một sự thay đổi có lợi cho sự tồn tại của vi rút: Có thể sự thay đổi đó cho phép vi rút trốn tránh một kháng thể - một loại protein mà hệ thống miễn dịch tạo ra để bắt vi rút - hoặc một loại thuốc kháng vi rút. Một thay đổi có lợi khác có thể cho phép vi rút lây nhiễm sang một loại tế bào khác hoặc thậm chí một loài động vật khác. Đây có thể là con đường cho phép SARS-CoV-2 để chuyển từ dơi sang người.

Bất kỳ thay đổi nào mang lại lợi thế cạnh tranh phát triển cho con cháu của virus sẽ được ưu tiên - “được chọn lọc” - và bắt đầu phát triển mạnh hơn virus mẹ ban đầu. SARS-CoV-2 hiện đang trình diễn tính năng này với các biến thể mới phát sinh có đặc tính tăng trưởng nâng cao. Hiểu được bản chất của những thay đổi này trong bộ gen sẽ cung cấp cho các nhà khoa học hướng dẫn để phát triển các biện pháp đối phó. Đây là kịch bản mèo vờn chuột cổ điển.

Trong một bệnh nhân bị nhiễm có hàng trăm triệu hạt vi rút riêng lẻ. Nếu bạn đi vào và chọn ra từng loại vi rút ở bệnh nhân này, bạn sẽ tìm thấy một loạt các đột biến hoặc biến thể trong hỗn hợp. Đó là một câu hỏi đặt ra là loại nào có lợi thế phát triển - tức là loại nào có thể tiến hóa vì chúng tốt hơn virus ban đầu. Đó là những thứ sẽ trở nên thành công trong thời kỳ đại dịch.

Trong số các đột biến đã được phát hiện, một trong những đột biến được quan tâm đặc biệt?

Bất kỳ biến thể hoặc thay đổi đơn lẻ nào của virus có thể không phải là vấn đề. Một thay đổi duy nhất trong protein đột biến - đó là vùng vi rút gắn vào tế bào người - có lẽ sẽ không phải là một mối đe dọa lớn khi cộng đồng y tế tung ra vắc xin.

Biến thể mới của virus SARS-CoV-2, B.1.1.7., Lần đầu tiên được xác định ở Anh vào tháng 2. Vật thể màu đỏ là một protein tăng đột biến của coronavirus và nó tương tác với thụ thể ACEXNUMX (màu xanh lam) trên tế bào người để lây nhiễm vi rút này. Các đột biến của biến thể mới được đánh dấu, cho thấy vị trí của chúng trên protein đột biến. Juan Gaertner / Thư viện ảnh khoa học qua Getty Images

Các loại vắc-xin hiện tại kích thích hệ thống miễn dịch tạo ra các kháng thể nhận biết và nhắm mục tiêu vào protein đột biến trên vi rút, chất cần thiết để xâm nhập vào tế bào người. Các nhà khoa học đã quan sát thấy sự tích tụ của nhiều thay đổi trong protein đột biến trong biến thể Nam Phi.

Những thay đổi này cho phép SARS-CoV-2, chẳng hạn, gắn chặt hơn vào thụ thể ACE2 và xâm nhập vào tế bào người hiệu quả hơn, theo nghiên cứu sơ bộ chưa được công bố. Những thay đổi đó có thể cho phép vi rút lây nhiễm sang các tế bào dễ dàng hơn và tăng cường khả năng lây truyền của nó. Với nhiều thay đổi trong protein đột biến, vắc-xin có thể không còn tạo ra phản ứng miễn dịch mạnh mẽ chống lại các loại vi rút biến thể mới này. Đó là một vấn đề kép: vắc xin kém hiệu quả hơn và một loại vi rút mạnh hơn.

Ngay bây giờ, công chúng không cần quan tâm đến các loại vắc-xin hiện tại. Các nhà sản xuất vắc xin hàng đầu đang theo dõi mức độ kiểm soát vắc xin của họ kiểm soát các biến thể mới này và sẵn sàng điều chỉnh thiết kế vắc xin để đảm bảo rằng chúng sẽ bảo vệ khỏi các biến thể mới nổi này. Moderna, ví dụ, đã tuyên bố rằng nó sẽ điều chỉnh lần tiêm thứ hai hoặc tăng cường để phù hợp hơn với trình tự của biến thể Nam Phi. Chúng ta sẽ phải chờ xem, khi ngày càng có nhiều người tiêm chủng, liệu tỷ lệ lây truyền có giảm hay không.

Tại sao lại hạ khóa truyền động?

Tỷ lệ lây truyền giảm có nghĩa là ít nhiễm trùng hơn. Sự nhân lên của vi rút ít hơn dẫn đến ít cơ hội hơn để vi rút tiến hóa ở người. Với ít cơ hội đột biến hơn, sự tiến hóa của vi rút sẽ chậm lại và nguy cơ xuất hiện các biến thể mới thấp hơn.

Cộng đồng y tế cần phải thực hiện một nỗ lực lớn và đưa càng nhiều người được tiêm chủng để được bảo vệ càng tốt. Nếu không, virus sẽ tiếp tục phát triển trên một số lượng lớn người và tạo ra các biến thể mới.

Các biến thể mới khác nhau như thế nào

Sản phẩm Biến thể ở Anh, được gọi là B.1.1.7., Dường như ràng buộc chặt chẽ hơn đến thụ thể protein được gọi là ACE2, nằm trên bề mặt của tế bào người.

Tôi không nghĩ rằng chúng ta đã thấy bằng chứng rõ ràng rằng những vi rút này gây bệnh nhiều hơn, có nghĩa là chết người nhiều hơn. Nhưng chúng có thể được truyền nhanh hơn hoặc hiệu quả hơn. Điều đó có nghĩa là sẽ có nhiều người bị nhiễm bệnh hơn, dẫn đến nhiều người phải nhập viện hơn.

[Kiến thức sâu, hàng ngày. Đăng ký nhận bản tin của Cuộc hội thoại.]

Biến thể Nam Phi, được gọi là 501.V2, có nhiều đột biến trong gen mã hóa protein đột biến. Những đột biến này giúp vi rút tránh phản ứng kháng thể.

Các kháng thể có độ chính xác tinh tế đối với mục tiêu của chúng và nếu mục tiêu thay đổi hình dạng một chút, như với biến thể này - mà các nhà virus học gọi là thoát khỏi đột biến - kháng thể không còn có thể liên kết chặt chẽ, vì nó mất khả năng bảo vệ.

Tại sao chúng ta cần theo dõi các đột biến?

Chúng tôi muốn đảm bảo rằng các xét nghiệm chẩn đoán đang phát hiện tất cả các loại vi-rút. Nếu có đột biến trong vật liệu di truyền của vi-rút, xét nghiệm kháng thể hoặc PCR có thể không phát hiện được nó một cách hiệu quả hoặc hoàn toàn.

Để chắc chắn rằng vắc xin sẽ có hiệu quả, các nhà nghiên cứu cần biết liệu vi rút có đang tiến hóa và thoát khỏi các kháng thể được kích hoạt thông qua vắc xin hay không.

Một lý do khác mà việc theo dõi các biến thể mới là quan trọng là những người đã bị nhiễm có thể bị nhiễm lại nếu vi rút đã đột biến và hệ thống miễn dịch của họ không thể nhận ra và tắt nó.

Cách tốt nhất để tìm kiếm các biến thể mới xuất hiện trong quần thể là thực hiện giải trình tự ngẫu nhiên của virus SARS-CoV-2 từ các mẫu bệnh nhân trên các nền tảng di truyền và vị trí địa lý khác nhau.

Các nhà nghiên cứu thu thập dữ liệu trình tự càng nhiều, các nhà phát triển vắc xin tốt hơn sẽ có thể phản ứng trước những thay đổi lớn trong quần thể vi rút. Nhiều trung tâm nghiên cứu trên khắp Hoa Kỳ và thế giới đang tăng cường khả năng giải trình tự của họ để hoàn thành việc này.

Giới thiệu về Tác giả

Richard Kuhn, Giáo sư Khoa học Sinh học, Đại học Purdue

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan:

Cơ thể ghi điểm: Bộ não và cơ thể trong quá trình chữa lành chấn thương

bởi Bessel van der Nikol

Cuốn sách này khám phá mối liên hệ giữa chấn thương với sức khỏe thể chất và tinh thần, đưa ra những hiểu biết sâu sắc và chiến lược để chữa lành và phục hồi.

Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng

Hơi thở: Khoa học mới về nghệ thuật đã mất

bởi James Nestor

Cuốn sách này khám phá khoa học và thực hành thở, cung cấp những hiểu biết sâu sắc và kỹ thuật để cải thiện sức khỏe thể chất và tinh thần.

Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng

Nghịch lý thực vật: Nguy cơ tiềm ẩn trong thực phẩm "lành mạnh" gây bệnh và tăng cân

của Steven R. Gundry

Cuốn sách này khám phá mối liên hệ giữa chế độ ăn uống, sức khỏe và bệnh tật, đưa ra những hiểu biết sâu sắc và chiến lược để cải thiện sức khỏe tổng thể và sức khỏe.

Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng

Mã miễn dịch: Mô hình mới cho sức khỏe thực sự và chống lão hóa triệt để

bởi Joel Greene

Cuốn sách này đưa ra một quan điểm mới về sức khỏe và khả năng miễn dịch, dựa trên các nguyên tắc biểu sinh và đưa ra những hiểu biết sâu sắc cũng như chiến lược để tối ưu hóa sức khỏe và lão hóa.

Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng

Hướng dẫn hoàn chỉnh về nhịn ăn: Chữa lành cơ thể thông qua nhịn ăn gián đoạn, luân phiên và kéo dài

bởi Tiến sĩ Jason Fung và Jimmy Moore

Cuốn sách này khám phá khoa học và thực hành nhịn ăn, cung cấp những hiểu biết sâu sắc và chiến lược để cải thiện sức khỏe tổng thể và sức khỏe.

Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng