Đột biến khiến virus corona ngày càng nguy hiểm

Thế giới hiện đã ghi nhận nhiều biến chủng khác nhau của virus corona gây ra dịch Covid-19, trong đó các biến chủng được theo dõi hàng đầu xuất hiện ở Anh, Nam Phi và Brazil.

Việc hiểu được cách virus thay đổi và đột biến được các nhà nghiên cứu đánh giá là một trong những công việc quan trọng nhất để giải mã đại dịch Covid-19, từ đó tìm ra lời giải cho đại dịch toàn cầu này.

Lây truyền sang người

Trong những ngày đầu tồn tại, virus gây ra dịch Covid-19 đã nhận một thay đổi nhỏ trong mã di truyền của nó. Điều này có thể là một tai nạn, khi một đoạn thông tin di truyền của virus này bị trộn lẫn với thông tin của virus khác khi cùng lây nhiễm cho một con dơi.

Sự thay đổi này đã tạo ra đột biến trong protein gai của virus. Protein gai này bao quanh nhân virus, và chính chúng tạo ra "vương miện" đặc trưng của các chủng virus corona. Phần vỏ gai này bám vào bên ngoài tế bào, cho phép virus xâm nhập vào tế bào và từ đó sinh sôi.

Các nhà khoa học thu thập mẫu phân dơi tại Thái Lan nhằm tìm ra mối liên hệ giữa dịch Covid-19 và loài dơi. Ảnh: New York Times.

Ở virus gây ra Covid-19, protein gai đột biến còn có khả năng sử dụng một loại enzym trong cơ thể người có tên là furin. Loại enzym này bình thường hoạt động như một chiếc kéo phân tử nhằm cắt mở và kích hoạt các hormone. Một khi bị enzym furin cắt, các protein gai đột biến mở ra như một bản lề và tạo thành một chuỗi chu trình mới.

Chu trình protein mới này cho phép virus bám vào một phân tử tồn tại bên trong các tế bào hô hấp của con người có tên là Neuropilin 1. Phân tử Neuropilin 1 giúp vận chuyển vật chất tế bào vào sâu hơn trong các mô, qua đó trao cho virus chiếc chìa khóa vào nhiều tế bào hơn và cho phép virus nhân đôi nhanh hơn nhiều lần trong hệ hô hấp con người.

Đột biến này tuy nhỏ và chỉ tồn tại trong một thời gian ngắn, song các nhà khoa học tin rằng nó là bước ngoặt quan trọng của virus. Một số nhà nghiên cứu cho rằng đột biến trên giúp cho virus lây từ động vật sang người, và nhanh chóng lây lan giữa người với người.

Một điều còn đáng lo ngại hơn là khi virus lây lan càng nhanh, chúng xuất hiện càng nhiều biến chủng và càng nguy hiểm hơn.

Biến chủng "siêu lây nhiễm"

Với mỗi người bị lây nhiễm, virus lại biến đổi một ít. Nó xóa hoặc đổi một ký tự trong đoạn mã di truyền của mình để nhận lấy một ký tự khác từ tế bào trong cơ thể người. Điều này thường xảy ra do những lỗi nhỏ khi virus chiếm lấy bộ máy phân tử của tế bào để sao chép và sinh sản.

Các đột biến này không có quá nhiều tác dụng. Tuy nhiên, càng lây nhiễm, virus càng nhận nhiều ký tự khác nhau và xuất hiện càng nhiều đột biến, qua đó khiến tốc độ và mức độ lây lan của virus cũng như mức độ nguy hiểm của các triệu chứng ngày càng tăng.

Một công nhân khử trùng đường phố Milan (Italy) trong đợt phong tỏa hồi tháng 3/2020. Ảnh: Reuters.

Các mẫu bệnh phẩm được thu thập ở miền Bắc Italy vào cuối tháng 2 cho thấy virus đã xuất hiện đột biến mới ở protein. Biến chủng mới trên được gọi là D614G và nó khiến cho virus lây lan nhanh hơn khi người nhiễm sẽ ho và thở ra lượng virus nhiều hơn.

Biến chủng "siêu lây nhiễm" D614G có khả năng lây nhiễm tốt hơn, đặc biệt là ở người trẻ, song lại dễ bị kháng thể tiêu diệt hơn và ít có khả năng tái lây nhiễm.

Biến chủng D614G còn cho protein của virus một cấu trúc "mở" hơn và giúp tăng khả năng liên kết của virus với thụ thể ACE2. Khả năng liên kết trên của virus được biết đến là một trong những lý do khiến nó có thể lây sang người, và đột biến này làm tăng khả năng xâm nhập tế bào con người của virus.

Các nghiên cứu gần đây cho thấy biến chủng D614G có khả năng lây nhiễm tốt hơn, đặc biệt là ở người trẻ, so với virus được tìm thấy lần đầu tại Vũ Hán. Tuy nhiên, loại biến chủng này cũng dễ bị kháng thể tiêu diệt hơn, và vì thế ít có khả năng tái lây nhiễm ở những người đã mắc bệnh. Điều này đồng nghĩa với việc có thể sử dụng huyết tương từ những bệnh nhân đã khỏi để điều trị cho người đang nhiễm.

Mặc dù vậy, biến chủng D614G hiện vẫn đang là dạng virus xuất hiện nhiều nhất trên thế giới.

Các biến chủng siêu lây lan

Sự lây lan nhanh chóng của chủng Covid-19 mới từ Anh gần đây gắn liền với một biến chủng khác - B117.

Một trong những đặc điểm tiêu biểu nhất của biến chủng B117 là việc protein của virus đã mất đi hai axit amin quan trọng là H69 và V70. Ravinda Gupta, một nhà vi sinh vật học lâm sàng tại Đại học Cambridge và một trong những người đầu tiên xác định được biến chủng B117, cho biết đột biến mất đoạn H69 / V70 "làm tăng khả năng lây nhiễm lên gấp đôi".

Bên cạnh đó, B117 còn tích lũy thêm 16 đột biến khác trên protein. "Nhiều đột biến của B117 chưa từng được tìm thấy trước đây", ông Gupta cho biết thêm. Các đột biến trên cho phép B117 nhân đôi nhanh gấp đôi các biến chủng virus từng được phát hiện ở Vũ Hán.

Biến chủng virus - loại lần đầu được phát hiện ở Anh - có thể bám chặt vào tế bào con người nhờ đột biến ở gai protein. Ảnh: Getty.

Ở Anh còn xuất hiện thêm ít nhất hai biến chủng nguy hiểm khác là P681H và N501Y. Biến chủng P681H xuất hiện quanh vị trí phân cắt của enzym furin, còn biến chủng N501Y tăng khả năng lây nhiễm khi nó giúp virus bám chặt hơn vào các thụ thể ACE2 thông qua đột biến tại các gai protein.

Mặc dù tác động của các đột biến riêng rẽ vẫn chưa được khám phá hết, song khi kết hợp lại với nhau, chúng khiến virus lan truyền giữa người với người nhanh hơn nhiều lần, vì chúng sinh sôi nhanh hơn và tạo ra nhiều phân tử lây nhiễm hơn.

Theo các nhà khoa học, biến chủng virus tìm thấy ở Anh có khả năng lây truyền cao hơn từ 56% đến 70% khi so với chủng cũ. Chúng khiến người bệnh đau họng, mệt mỏi và ho nhiều hơn và làm tăng tỷ lệ tử vong thêm khoảng 30%.

Điều đáng mừng là nghiên cứu mới đây cho thấy vaccine của Pfizer vẫn có hiệu quả đối với các chủng mới này. Tuy nhiên, "đây là một dấu hiệu cảnh báo rằng chúng ta không được phép tự mãn", nhà nghiên cứu Gupta cảnh báo.

Một biến chủng Covid-19 xuất hiện ở Nam Phi có tên chính thức là 501Y.V2 - hoặc B1351 - được phát hiện ngay sau khi biến chủng mới ở Anh được tìm thấy.

Nghiên cứu gần đây cho thấy biến chủng này có khả năng trốn thoát trước kháng thể trong huyết tương của những người mắc Covid-19 trong đợt lây nhiễm đầu tiên. Điều này khiến cho các nhà khoa học lo ngại rằng các loại vaccine hiện tại sẽ kém hiệu quả hơn.

Một bệnh nhân Covid-19 tại Bệnh viện Khayeslitsha (Nam Phi). Ảnh: Getty.

Carolyn Williamson, người đứng đầu bộ phận virus học tại Đại học Cape Town, cho biết cô cùng các đồng nghiệp đã phát hiện ra 8 đột biến đặc biệt ở biến chủng này. Trong đó, 3 đột biến được cho là góp phần tăng khả năng lây nhiễm của virus.

Một số biến chủng khác tại Nam Phi là K417N và E484K. Hai biến chủng đều có đặc điểm là chúng khó bị tiêu diệt hơn bởi kháng thể. Một nghiên cứu cho rằng biến chủng E484K có thể làm giảm 10 lần hiệu quả của một số kháng thể.

Trong khi biến chủng E484K làm dấy lên lo ngại rằng virus đang tiến hóa theo hướng giúp nó chống chịu hệ thống miễn dịch, các nhà khoa học tại tập đoàn Cog-UK cho biết vẫn chưa có bằng chứng rằng chúng làm giảm hiệu quả của vaccine.

Tuy nhiên, với tốc độ lây nhiễm và đột biến hiện tại của virus, giới khoa học lo ngại chúng sẽ sớm tìm ra cách đánh bại con người.

Để ngăn chặn điều đó, nhà sinh học Michael Worobey và nhóm của ông tại Đại học Arizona đang phát triển hệ thống "cảnh báo sớm". Hệ thống này có thể nhanh chóng phát hiện biến chủng mới và các đặc điểm đáng lo ngại của chúng, từ đó giúp các quan chức y tế công cộng và các nhà sản xuất vaccine chuẩn bị tốt hơn nếu virus đột biến.

"Chúng tôi đã có tin tốt từ phòng thí nghiệm và biết được thay đổi ở axit amin nào là đáng lo ngại nhất. Vì thế, chúng ta có thể hy vọng rằng có thể sớm tóm được virus", ông Worobey nói.

Quốc Tuệ

Theo BBC