Chỉ trong vòng 6 tháng, hơn 10 triệu ca nhiễm được xác nhận, và hơn 500,000 người tử vong trên toàn thế giới khiến Covid-19 trở thành cuộc khủng hoảng sức khỏe cộng đồng tồi tệ nhất trong thế kỷ.
Dịch bệnh đã thúc đẩy các nhà khoa học, bác sĩ nghiên cứu với tốc độ chóng mặt để tìm hiểu về Covid-19 và đặc biệt là virus SARS-CoV-2 tác nhân chính gây nên đại dịch.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu phát hiện ra các đặc điểm sinh học của SARS-CoV-2, cách chúng xâm nhập vào tế bào và nhân lên. Họ cũng đã thành công trong việc xác định những loại thuốc có lợi để điều trị cho người bị nhiễm bệnh, cùng với nhiều phương pháp điều trị tiềm năng. Hơn 200 “ứng cử viên” vaccine được nghiên cứu phát triển, và có thể một vài vaccine trong số đó sẽ được chứng minh hiệu quả vào cuối năm nay.
Nhưng vẫn còn đó rất nhiều câu hỏi lớn và ẩn chứa bên trong là nhiều câu hỏi khác nữa. Tạp chí Nature điểm qua một số câu hỏi chính mà đến các nhà nghiên cứu vẫn chưa có câu trả lời.
Bệnh nhân có nhiều triệu chứng rất khác biệt: liên quan tới gene?
Một trong những vấn đề nổi bật nhất của Covid-19 là các bệnh nhân có biểu hiện bệnh rất khác nhau. Một số người nhiễm thậm chí còn không biểu hiện các triệu chứng, trong khi những người khác lại bị viêm phổi nặng hoặc dẫn đến tử vong.
Kári Stefánsson, một nhà di truyền học và giám đốc điều hành của DeCODE Genetics - nhóm nghiên cứu chuyên tìm kiếm các biến thể gene người ở Reykjavik có thể giải thích một số khác biệt này. Vào tháng trước, một nhóm nghiên cứu quốc tế đã phân tích bộ gene của khoảng 4.000 người ở Ý và Tây Ban Nha. Kết quả là, họ đã phát hiện ra các liên kết di truyền đầu tiên liên quan tới biểu hiện nghiêm trọng của bệnh Covid-19 [1]. Những người bị suy hô hấp có nhiều khả năng mang một trong hai biến thể gene đặc biệt hơn so với những người nhiễm nhưng không biểu hiện bệnh. Một biến thể nằm trong vùng gene xác định nhóm máu A B O. Còn một biến thể khác ở gần các gene: Bao gồm một gene mã hóa protein tương tác với thụ thể mà virus sử dụng để xâm nhập vào tế bào người và hai gene khác mã hóa các phân tử liên quan đến phản ứng miễn dịch chống lại mầm bệnh.
Tuy nhiên, dường như các biến thể vừa mới được xác định đó chỉ giữ một vai trò khiêm tốn trong việc gây ra hậu quả của bệnh này. Nên một nhóm nghiên cứu do Jean-Laurent Casanova, một nhà miễn dịch học tại Đại học Rockefeller ở thành phố New York chủ trì vẫn đang tìm kiếm các đột biến có vai trò quan trọng hơn. Để tìm ra chúng, nhóm của Jean-Laurent đang thu thập bộ gene đầy đủ của những người khỏe mạnh dưới 50 tuổi đã trải qua các biểu hiện triệu chứng nghiêm trọng của Covid-19. Ví dụ như các trường hợp khỏe mạnh kiểu “một anh chàng từng chạy marathon vào tháng 10, nhưng năm tháng sau, anh ta nằm trong giường điều trị tích cực, đặt nội khí quản và thông khí”, Jean-Laurent nói. Các đột biến rất nhạy cảm đối với các bệnh nhiễm trùng khác nhau và có thể khiến một mầm bệnh vô hại trở thành bệnh nặng. Ví dụ, mức độ đáp ứng đối với bệnh lao hay Epstein–Barr virus, đã được xác định là do bị ảnh hưởng bởi đột biến ở các gen đơn lẻ. Jean-Laurent nghi ngờ điều tương tự sẽ đúng với một số trường hợp Covid-19.
Bản chất của miễn dịch là gì và nó kéo dài bao lâu?
Các nhà miễn dịch học đang nghiên cứu để xác định xem khả năng miễn dịch với SARS-CoV-2 như thế nào và thời gian miễn dịch có thể kéo dài bao lâu.
Phần lớn nỗ lực tập trung vào ‘kháng thể trung hòa’, liên kết với protein virus và trực tiếp ngăn ngừa nhiễm trùng. Các nghiên cứu đã phát hiện nồng độ kháng thể trung hòa chống lại SARS-CoV-2 ở mức cao trong vài tuần sau khi bị nhiễm bệnh, nhưng sau đó bắt đầu giảm dần [2] .
Tuy nhiên, những kháng thể này có thể tồn tại ở mức cao và trong thời gian dài hơn ở những người bị nhiễm bệnh và ở tình trạng đặc biệt nghiêm trọng. Nhà khoa học miễn dịch George Kassiotis thuộc Viện Francis Crick ở London cho biết, “Càng nhiều virus, càng có nhiều kháng thể và chúng càng tồn tại lâu”. Điều này tương tự với các bệnh do nhiễm virus corona khác, bao gồm cả SARS. Hầu hết những người nhiễm SARS bị mất kháng thể trung hòa sau vài năm đầu nhưng những người biểu hiện bệnh thực sự nghiêm trọng vẫn có kháng thể khi được xét nghiệm lại 12 năm sau đó, Kassiotis cho biết.
Các nhà nghiên cứu chưa biết mức độ kháng thể trung hòa bao nhiêu là đủ để bệnh nhân không bị tái nhiễm SARS-CoV-2, hoặc ít nhất là để giảm các triệu chứng Covid-19 trong lần nhiễm kế tiếp. Các kháng thể khác cũng có thể quan trọng đối với khả năng miễn dịch. Nhà virus học Andrés Finzi của Đại học Montreal ở Canada đang có kế hoạch nghiên cứu vai trò của kháng thể liên kết với các tế bào bị nhiễm virus, đánh dấu chúng để các tế bào miễn dịch thực hiện chức năng - quá trình gọi là gây độc tế bào phụ thuộc kháng thể (ADCC) - để đáp ứng với SARS-CoV-2.
Cuối cùng, một bức tranh đầy đủ về khả năng miễn dịch SARS-CoV-2 không chỉ xoay quanh các kháng thể mà còn rộng hơn thế nhiều. Các nghiên cứu cho thấy tế bào T (một loại tế bào miễn dịch) rất quan trọng đối với khả năng miễn dịch lâu dài. cũng là vũ khí chống lại SARS-CoV-2 [3][4]. “Mọi người đang đánh đồng kháng thể với khả năng miễn dịch, nhưng hệ thống miễn dịch là một cỗ máy tuyệt vời hơn thế”, Finzi nói. “Nó là vấn đề phức tạp hơn nhiều so với việc chỉ nghiên cứu một mình kháng thể”.
Chưa có một dấu hiệu rõ ràng trong cơ thể để các nhà khoa học có thể đo lường được sự tương quan về khả năng miễn dịch lâu dài. Các nhà nghiên cứu phải ghép những phản ứng miễn dịch và so sánh nó với các phản ứng nhiễm trùng của những loại virus khác, sau đó ước tính mức độ miễn dịch lâu dài. Nghiên cứu [5] về các loại coronavirus khác cho thấy rằng trạng thái ngăn ngừa nhiễm trùng (sterilizing immunity) chỉ có thể kéo dài trong vài tháng. Nhưng miễn dịch bảo vệ (có thể ngăn ngừa hoặc làm giảm các triệu chứng) có thể lâu hơn thế, Shane Crotty, nhà virus học tại La Jolla Institute of Immunology ở California cho biết.
Virus đã phát triển các đột biến đáng lo ngại nào?
Tất cả các virus đều biến đổi khi chúng lây nhiễm sang người và SARS-CoV-2 cũng không ngoại lệ. Các nhà dịch tễ học phân tử đã nghiên cứu những đột biến của virus để theo dõi sự lây lan toàn cầu, đồng thời cũng đang tìm kiếm những thay đổi ảnh hưởng đến tính chất của chúng. Ví dụ như họ nghiên cứu tạo ra một số dòng có nhiều hoặc ít độc lực hoặc khả năng truyền bệnh hơn. Những đột biến như vậy cũng có khả năng làm giảm hiệu quả của vaccine do chúng thay đổi khả năng nhận ra mầm bệnh của kháng thể và tế bào T.
Nhưng hầu hết các đột biến sẽ không có tác động ảnh hưởng lớn, do đó để xác định ra một đột biến nào thực sự đáng ngại là một thách thức. Các nhà nghiên cứu đang tranh luận về một đột biến trong protein gai của virus SARS-CoV-2. Đột biến này dường như lần đầu tiên xuất hiện vào khoảng tháng hai ở châu Âu. Một loạt các nghiên cứu đã cho thấy đột biến này làm cho virus SARS-CoV-2 tăng lây nhiễm sang các tế bào nuôi cấy trong phòng thí nghiệm, nhưng không rõ tính chất này chuyển thành nhiễm trùng ở người như thế nào.
Vaccine hoạt động hiệu quả đến mức nào?
Có lẽ con đường duy nhất giúp nhân loại thoát khỏi đại dịch là phát triển được một vaccine hiệu quả. Hiện tại đã có khoảng 200 vaccine đang được phát triển trên toàn thế giới, trong đó khoảng 20 loại đang được thử nghiệm lâm sàng. Các thử nghiệm hiệu quả quy mô lớn đầu tiên để tìm hiểu hoạt động của vaccine được thiết lập trong một vài tháng tới. Những nghiên cứu này sẽ so sánh tỷ lệ nhiễm Covid-19 giữa những người tiêm vaccine và những người dùng giả dược.
Dữ liệu từ các nghiên cứu trên động vật và thử nghiệm ở giai đoạn đầu trên người đã thu được các manh mối đầu tiên, chủ yếu là cho thấy mức độ an toàn. Nhiều nhóm đã tiến hành ‘thử nghiệm thử thách’ (challenge trials), trong đó động vật được tiêm vaccine ứng viên và cố tình cho chúng tiếp xúc với SARS-CoV-2, để xem liệu mũi kim đó có thể ngăn ngừa nhiễm virus hay không. Nghiên cứu trên khỉ macaque cho thấy rằng vaccine có thể ngăn ngừa nhiễm trùng phổi và viêm phổi, nhưng không ngăn chặn được nhiễm trùng ở những nơi khác trong cơ thể, chẳng hạn như nhiễm vào mũi. Vaccine do Đại học Oxford, Vương quốc Anh nghiên cứu phát triển cũng đã được tiêm lên những con khỉ, sau đó cho chúng tiếp xúc với virus. Kết quả cho thấy vật chất di truyền của virus trong mũi của chúng tương đương với mức độ ở động vật chưa được tiêm phòng [7]. Các kết quả như vậy làm tăng khả năng vaccine Covid-19 ngăn ngừa bệnh nặng - nhưng không chặn được sự lan truyền của virus.
Hiện tại, rất ít dữ liệu ở người cho thấy rằng vaccine Covid-19 “nhắc nhở” cơ thể chúng ta tạo ra các kháng thể trung hòa mạnh có thể ngăn chặn virus. Điều chưa rõ ràng khác nữa là liệu mức độ của các kháng thể này có đủ cao để ngăn chặn nhiễm trùng thứ phát hay không, hoặc các phân tử này tồn tại trong cơ thể trong bao lâu.
Các chính phủ và ngành công nghiệp y dược đã bơm hàng tỷ đô la vào phát triển, thử nghiệm và sản xuất vaccine. Vaccine có thể không hiệu quả lâu dài – các nhà khoa học cũng cảnh báo. “Nhưng chúng tôi có thể tiêm vaccine nhắc lại trong vòng 12 hoặc 18 tháng, nó thật sự rất hữu ích cho mọi người” theo Dave Dave O’Connor, nhà virus học tại Đại học Wisconsin Wisconsin Madison.
Nguồn gốc của virus ?
Hầu hết các nhà nghiên cứu đồng ý rằng SARS-CoV-2 có lẽ có nguồn gốc từ loài dơi, đặc biệt là dơi móng ngựa. Nhóm này có hai coronavirus liên quan chặt chẽ với SARS-CoV-2. Một loại tên là RATG13, đã được tìm thấy [8] trên dơi lá đuôi (Rhinolophus affinis) ở tỉnh Vân Nam, Trung Quốc năm 2013. Bộ gene của nó giống 96% với SARS-CoV-2. Coronavirus còn lại là RmYN02, được tìm thấy ở loài dơi lá mũi phẳng (Rhinolophus Malayanus), với 93% trình tự di truyền của nó giống với SARS-CoV-2 [9]. Một phân tích toàn diện [10] hơn 1.200 coronavirus được lấy từ dơi ở Trung Quốc cũng chỉ ra dơi móng ngựa ở Vân Nam có thể là nguồn gốc của coronavirus mới. Nhưng nghiên cứu không loại trừ khả năng virus xuất phát từ dơi móng ngựa ở các nước láng giềng, bao gồm Myanmar, Lào và Việt Nam.
Sự khác biệt 4% giữa bộ gene của RATG13 và SARS-CoV-2 cho thấy một chặng đừng nhiều thập kỷ tiến hóa. Các nhà nghiên cứu cho rằng có thể virus đã truyền qua vật chủ trung gian trước khi lây sang người, giống như cách mà virus gây ra SARS được cho là đã truyền từ dơi móng ngựa sang cầy hương trước khi đến người.
Trước đó, một vài ứng cử viên vật chủ trung gian đã được đưa ra sớm trong đợt bùng phát, với một số nhóm tìm kiếm trên tê tê java (Manis javanica)[12]. Các nhà nghiên cứu đã phân lập được coronavirus từ tê tê java được tịch thu trong các hoạt động chống buôn lậu ở miền nam Trung Quốc [11 , 12] . Những virus này có tới 92% bộ gene giống với coronavirus mới. Các nghiên cứu xác nhận rằng tê tê có thể lưu trữ các coronavirus có chung tổ tiên với SARS-CoV-2, nhưng họ không chứng minh được rằng virus này đã lây nhiễm từ tê tê sang người.
Tuy nhiên, để theo dõi một cách chính xác hành trình của virus lây lan đến cho con người, các nhà khoa học sẽ cần tìm ra một động vật có phiên bản virus giống hơn 99% so với SARS-CoV-2. Đó là một viễn cảnh phức tạp bởi thực tế là virus đã lây lan rộng rãi ở người, và cũng đã lan truyền nó cho các động vật khác, như mèo, chó và chồn nuôi.
Nguồn: Nature 583, 178-179 (2020). doi: 10.1038/d41586-020-01989-z
Chú thích:
1.Ellinghaus, D. et al. Preprint at medRxiv https://doi.org/10.1101/2020.05.31.20114991 (2020).
2.Long, Q.-X. et al. Nature Med. https://doi.org/10.1038/s41591-020-0965-6 (2020).
3.Grifoni, A. et al. Cell 181, 1489–1501 (2020).
4.Ni, L. et al. Immunity 52, 971–977 (2020).
5.Callow, K. A., Parry, H. F., Sergeant, M. & Tyrrell, D. A. Epidemiol. Infect. 105, 435–446 (1990).
6.MacLean, O. A. et al. Preprint at bioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.05.28.122366 (2020).
7.van Doremalen, N. et al. Preprint at bioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.05.13.093195 (2020).
8.Zhou, P. et al. Nature 579, 270–273 (2020).
9.Zhou, H. et al. Curr. Biol. 30, 2196–2203 (2020).
10.Latinne, A. et al. Preprint at bioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.05.31.116061 (2020).
11.Lam, T. T.-Y. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-020-2169-0 (2020).
12.Zhang, T., Wu, Q. & Zhang, Z. Curr. Biol. 30, 1346–1351 (2020).