Các nhà khoa học sử dụng chuột biến đổi gen để nghiên cứu Covid-19

Chẳng hạn, sự xuất hiện của Covid-19 đã dẫn đến nhu cầu dùng động vật thí nghiệm có phiên bản của một loại protein giống ở người gọi là thụ thể ACE2.

Phân tử này như "cái móc" mà SARS-CoV-2, virus gây ra Covid-19, sử dụng để bám vào một tế bào trước khi xâm nhập và biến tế bào đó thành nơi sản sinh virus.

Tuy nhiên, phiên bản ACE2 ở chuột lại có hình dạng sai khác khiến loại virus trên không liên kết được. Điều này có nghĩa là những con chuột chưa biến đổi gen không có khả năng nhiễm bệnh. Do đó cần có kỹ thuật biến đổi gen.

Mới đây, phiên bản đầu tiên của chuột biến đổi gen đã trở nên khả dụng nhờ có phòng thí nghiệm Jackson, một tổ chức nghiên cứu y sinh phi lợi nhuận ở Maine chuyên về nhân giống chuột thí nghiệm.

May mắn rằng, nhóm sản xuất giống chuột này đã có một khởi đầu thuận lợi.

Virus SARS đầu tiên (hiện được gọi là SARS-CoV-1), loại virus gần như đã gây ra đại dịch năm 2003, cũng sử dụng thụ thể ACE2 để xâm nhập vào cơ thể.

Bởi vậy, Stanley Perlman và Paul McCray của trường Đại học Iowa, những người từng nghiên cứu về SARS, đã tạo ra một loài chuột mang thụ thể ACE2 của con người vào năm 2007.

Dự án đó cuối cùng đã bị hoãn lại. Nhưng điều đó không xảy ra trước khi bác sĩ Perlman đưa tinh dịch của những con chuột bị biến đổi gen đến phòng thí nghiệm Jackson.

Khi nghe tin về virus vào đầu tháng 1, các nhà nghiên cứu ở đó, đứng đầu là Cat Lutz, đã nhanh chóng làm tan lượng tinh dịch được lưu trữ và bắt đầu tiến hành công việc nghiên cứu.

Năm tháng sau, họ đã tạo ra đủ số lượng chuột thí nghiệm để bắt đầu đưa vào sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, giống chuột của Perlman, không đủ hoàn chỉnh cho công việc này.

Mặc dù bộ gen của chúng đã được cấy thêm thụ thể ACE2 của người, nhưng đặc tính riêng biệt của chuột vẫn không bị tiêu trừ. Điều này có nghĩa là những con chuột đồng thời tạo ra cả hai phiên bản protein. Hơn nữa, phiên bản gen của con người nằm sai vị trí trong nhân tế bào.

Nơi thích hợp chứa gen ACE2 là nhiễm sắc thể X, một trong những nhiễm sắc thể giới tính. Ở chuột của Perlman nó lại nằm ở vị trí khác. Điều này có thể làm thay đổi hoạt động của nó.

Tuy nhiên, sự trợ giúp đang trên đường đến, từ tiến sĩ Wang Youchun của Viện Kiểm soát Thực phẩm và Dược phẩm Quốc gia ở Bắc Kinh.

Như họ mô tả trong tạp chí Cell Host & Microbe tuần này, tiến sĩ Wang và các đồng nghiệp đã loại bỏ được hoàn toàn phiên bản gen ACE2 có đặc tính của chuột ở những con chuột của riêng họ và thay thế bằng phiên bản của người ở chính xác cùng một nơi.

Họ đã làm điều này bằng cách sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9, một kỹ thuật không sẵn có để dùng trước đó vào thời tiến sĩ Perlman năm 2007.

Các thử nghiệm ban đầu của tiến sĩ Wang về loài chuột mới cho thấy nó tạo ra phân tử thụ thể ACE2 trong tất cả các bộ phận của cơ thể nơi các nhà nghiên cứu nghĩ rằng virus sẽ tấn công đầu tiên trên cơ thể người.

Họ còn chỉ ra rằng virus SARS-CoV-2 nhân bản mạnh ở phổi và khí quản của động vật, cũng như trong hệ thống tiêu hóa của chúng, tương tự như vậy bộ phận này ở cơ thể người cũng dễ bị nhiễm SARS-CoV-2.

Tuy nhiên, với trường hợp của hệ tiêu hóa, lượng virus cần để làm nhiễm trùng đường ruột lại gấp mười lần lượng virus cần để gây nhiễm trùng đường hô hấp.

Tiến sĩ Wang nghi ngờ rằng phát hiện này có thể là quan trọng.

Nếu nhiễm trùng ống tiêu hóa ở người cần một lượng virus ban đầu lớn tương đương như vậy, thì việc thực thi tốt vệ sinh an toàn thực phẩm có thể giúp ngăn chặn nó xảy ra trong ruột người dễ dàng hơn.

Một kết quả nữa trong cuộc điều tra của Tiến sĩ Wang là việc phát hiện ra rằng virus cũng nhân lên trong não những con chuột của ông.

Điều này cho thấy nó có thể đang sử dụng mô thần kinh của con người để sản sinh theo cách mà hiện chưa ai tìm ra được, nhưng nó lại khiến một số nhà nghiên cứu nghi ngờ vì họ thấy một triệu chứng của một số bệnh nhân đó là mất khứu giác.

Thật kỳ lạ, mặc dù có khuynh hướng dễ bị nhiễm SARS-CoV-2, chuột của Tiến sĩ Wang, không giống như của tiến sĩ Perlman, không biểu hiện các triệu chứng rõ ràng khi bị nhiễm bệnh.

Trước tỷ lệ người mắc bệnh nhưng không để lộ triệu chứng cao rõ ràng, sự quan sát này cũng được cho là trực tiếp có liên quan.