Siêu miễn dịch COVID: Một trong những bí ẩn lớn về đại dịch

Khoảng một năm trước - trước khi xuất hiện Delta và các biến thể - các nhà virus học Theodora Hatziioannou và Paul Bieniasz tại Đại học Rockefeller ở New York, đã bắt đầu thiết kế một phiên bản protein gai của SARS-CoV-2 có khả năng né tránh tất cả các kháng thể ngăn chặn nhiễm virus mà cơ thể tạo ra. Mục đích là để xác định các phần của protein gai (protein mà SARS-CoV-2 sử dụng để lây nhiễm các tế bào) mà các kháng thể nhắm đến.

Trong nghiên cứu công bố vào tháng 9/2021 trên Nature, họ cho biết, một gai đột biến với 20 thay đổi so với gai của virus ban đầu có khả năng chống lại hoàn toàn các kháng thể trung hòa của hầu hết những người tham gia thử nghiệm đã khỏi bệnh hoặc được tiêm chủng - trừ những người đã khỏi COVID-19 trước khi được tiêm vaccine.

Các nhà nghiên cứu hy vọng, bằng cách xác định những đặc tính khác biệt giữa miễn dịch do nhiễm virus và miễn dịch do tiêm chủng, họ có thể tìm ra một biện pháp an toàn để đạt được mức độ “siêu miễn dịch” này mà không cần phải nhiễm COVID-19 trước khi tiêm vaccine.

Không lâu sau khi các quốc gia bắt đầu tung ra vaccine, các nhà nghiên cứu bắt đầu nhận thấy các đặc tính độc đáo ở phản ứng với vaccine của những người đã khỏi COVID-19 trước đó. “Chúng tôi thấy các kháng thể đạt đến mức rất cao, vượt xa những gì nhận được từ hai liều vaccine”, Rishi Goel, nhà miễn dịch học tại ĐH Pennsylvania ở Philadelphia, người thuộc nhóm nghiên cứu về siêu miễn dịch, cho biết. Hầu hết các nhà khoa học gọi khả năng miễn dịch này là “miễn dịch lai”.

Các nghiên cứu ban đầu về những người có miễn dịch lai cho thấy huyết thanh (phần máu chứa kháng thể) của họ có khả năng vô hiệu hóa các chủng virus có khả năng né tránh miễn dịch, chẳng hạn như biến thể Beta được xác định ở Nam Phi và các virus corona khác. Khả năng này mạnh hơn hẳn so với những người được tiêm chủng nhưng chưa từng nhiễm SARS-CoV-2 trước đó. Không rõ đây chỉ là do lượng kháng thể trung hòa cao hay do các đặc tính khác.

Các nghiên cứu gần đây nhất cho thấy rằng một yếu tố đóng góp vào khả năng vượt trội của miễn dịch lai là tế bào B bộ nhớ. Phần lớn các kháng thể được tạo ra sau khi nhiễm virus hoặc tiêm chủng đến từ các tế bào có tuổi thọ ngắn được gọi là nguyên tương bào, và mức độ kháng thể giảm khi các tế bào này dần chết đi. Khi các nguyên tương bào không còn, tế bào B bộ nhớ trở thành nguồn chính sản xuất kháng thể; tế bào này được kích hoạt bởi nhiễm virus hoặc tiêm chủng.

Michel Nussenzweig, một nhà miễn dịch học tại Rockefeller, cho biết tế bào B bộ nhớ tồn tại lâu dài hơn và tạo ra các kháng thể chất lượng cao hơn so với nguyên tương bào. Đó là bởi vì chúng liên tục tiến hóa trong các cơ quan được gọi là hạch bạch huyết, và các đột biến giúp chúng liên kết chặt chẽ hơn với protein gai theo thời gian. Khi những người hồi phục sau COVID-19 tiếp xúc lại với gai của SARS-CoV-2, các tế bào này sẽ nhân lên và tạo ra nhiều kháng thể mạnh.

Goel, nhà miễn dịch học John Wherry từ Đại học Pennsylvania, nói: “[Sau khi đã khỏi bệnh], chỉ cần xuất hiện kháng nguyên, trong trường hợp này là tiêm thêm vaccine mRNA, thì những tế bào ở những người đã từng nhiễm bệnh lập tức được kích hoạt”. Theo cách này, liều vaccine đầu tiên ở một người đã từng nhiễm COVID-19 có vai trò tương tự như liều thứ hai ở người chưa bao giờ bị nhiễm.

Sự khác biệt giữa các tế bào B bộ nhớ được kích hoạt bởi nhiễm virus và những tế bào được kích hoạt bởi tiêm chủng - cũng như các kháng thể mà chúng tạo ra - có thể là cơ sở cho hiệu quả của miễn dịch lai. Nhiễm virus và tiêm chủng cho hệ thống miễn dịch tiếp xúc với protein gai theo những cách khác nhau, Nussenzweig nói.

Họ đã so sánh các phản ứng kháng thể giữa những người nhiễm bệnh và người tiêm chủng. Cả hai sự kiện đều dẫn đến việc hình thành các tế bào B bộ nhớ tạo ra các kháng thể, liên tục tiến hóa để trở nên mạnh hơn, nhưng các nhà nghiên cứu cho rằng phản ứng này xảy ra ở mức độ mạnh hơn ở những người nhiễm bệnh.

Nhóm nghiên cứu đã phân lập hàng trăm tế bào B bộ nhớ - mỗi tế bào tạo ra một loại kháng thể duy nhất - từ những người nhiễm bệnh và tiêm chủng ở những thời điểm khác nhau sau khi sự kiện xảy ra. Lây nhiễm tự nhiên kích hoạt các kháng thể tiếp tục phát triển về hiệu lực trong một năm sau khi nhiễm bệnh, trong khi tiêm chủng tạo ra các kháng thể ngừng thay đổi trong vài tuần sau khi tiêm liều thứ hai. Lây nhiễm tự nhiên cũng có nhiều khả năng hình thành các tế bào B bộ nhớ tiến hóa để tạo ra kháng thể ngăn chặn biến thể né tránh miễn dịch (như Beta và Delta) hơn, so với tiêm chủng.

Một nghiên cứu khác, do nhà miễn dịch học Duane Wesemann tại Trường Y Harvard dẫn đầu, cho thấy: so với tiêm chủng bằng vaccine mRNA, nhiễm virus dẫn đến hình thành một nhóm kháng thể nhận dạng biến thể hiệu quả hơn, vì những kháng thể này nhắm mục tiêu vào nhiều vùng khác nhau trên gai của virus. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra những người có miễn dịch lai liên tục tạo ra lượng kháng thể cao hơn so với những người được tiêm chủng nhưng chưa bao giờ nhiễm bệnh, trong tối đa bảy tháng. Nồng độ kháng thể cũng ổn định hơn ở những người có miễn dịch lai.

Ali Ellebedy, nhà miễn dịch học tế bào B tại Đại học Washington, cho biết: “Không có gì đáng ngạc nhiên khi những người nhiễm bệnh và sau đó được chủng ngừa có phản ứng miễn dịch mạnh. So sánh họ với những người chỉ tiêm chủng giống như so sánh một người đã bắt đầu cuộc đua cách đây ba đến bốn tháng với một người vừa bắt đầu”.

Có một số bằng chứng cho thấy những người tiêm hai mũi vaccine, chưa nhiễm bệnh từ trước, cũng đang bắt kịp với khả năng miễn dịch lai. Nhóm của Ellebedy đã thu thập các mẫu hạch bạch huyết từ những người tiêm vaccine mRNA, và phát hiện ra các dấu hiệu cho thấy một số tế bào B bộ nhớ, được kích hoạt bởi tiêm chủng, đang liên tục đột biến, lên đến 12 tuần sau liều thứ hai, cho phép chúng nhận ra các virus corona khác nhau, bao gồm cả một số virus gây cảm lạnh thông thường.

Goel và đồng nghiệp đã phát hiện ra: sáu tháng sau khi tiêm chủng, các tế bào B từ những người chỉ tiêm vaccine vẫn tiếp tục phát triển về số lượng và phát triển khả năng vô hiệu hóa các biến thể. Nồng độ kháng thể giảm sau khi tiêm chủng, nhưng các tế bào này sẽ lại tạo ra kháng thể nếu chúng gặp lại SARS-CoV-2.

Matthieu Mahévas, nhà miễn dịch học tại Viện Necker ở Paris, liều vaccine thứ ba có thể cho phép những người chưa nhiễm bệnh đạt được khả năng miễn dịch tương đương miễn dịch lai. Nhóm Mahévas phát hiện ra rằng một số tế bào B bộ nhớ từ những người chỉ tiêm vaccine có thể nhận ra Beta và Delta, hai tháng sau khi tiêm chủng.

Việc kéo dài khoảng cách thời gian giữa các liều vaccine cũng có thể bắt chước các khía cạnh của miễn dịch lai. Trong bối cảnh nguồn cung cấp vaccine khan hiếm và số ca bệnh gia tăng, các quan chức ở tỉnh Quebec của Canada đã khuyến nghị khoảng thời gian 16 tuần giữa liều đầu tiên và liều thứ hai.

Muốn mô phỏng miễn dịch lai thì cần hiểu cơ chế đằng sau nó. Các nghiên cứu mới nhất tập trung vào các phản ứng kháng thể do tế bào B tạo ra, nhưng có khả năng phản ứng của tế bào T đối với tiêm chủng và nhiễm virus là khác nhau. Lây nhiễm tự nhiên cũng kích hoạt các phản ứng chống lại các protein khác của virus khác, ngoài protein gai - mục tiêu của hầu hết các loại vaccine. Nussenzweig tự hỏi liệu các yếu tố khác gây ra nhiễm trùng tự nhiên có quan trọng hay không. Trong quá trình lây nhiễm, hàng trăm triệu hạt virus cư trú trong đường thở, gặp các tế bào miễn dịch có trong các hạch bạch huyết gần đó, nơi các tế bào B bộ nhớ trưởng thành. Các protein của virus sẽ tồn tại trong ruột của một số người nhiều tháng sau khi hồi phục và cũng có thể tình trạng này giúp các tế bào B trau dồi phản ứng của chúng với SARS-CoV-2.

Việc xác định ảnh hưởng trong thế giới thực của miễn dịch lai cũng rất quan trọng. Một nghiên cứu từ Qatar cho thấy, những người tiêm vaccine mRNA của Pfizer và đã từng nhiễm virus ít có khả năng dương tính với COVID-19 hơn so với những người không có tiền sử bị lây nhiễm. Gonzalo Bello Bentancor, nhà virus học tại Viện Oswaldo Cruz ở Rio de Janeiro, Brazil, cho biết khả năng miễn dịch lai cũng có thể là nguyên nhân làm giảm số ca bệnh trên khắp Nam Mỹ.

Khi biến thể Delta liên tục gây ra các ca nhiễm vượt vaccine, các nhà nghiên cứu rất muốn nghiên cứu khả năng miễn dịch ở những người bị nhiễm bệnh sau khi tiêm vaccine COVID-19, thay vì đã khỏi bệnh trước khi tiêm. Với virus cúm, lần tiếp xúc đầu tiên làm sai lệch phản ứng đối với những lần tiếp xúc và tiêm chủng tiếp theo - một hiện tượng được gọi là dấu ấn kháng nguyên gốc - và các nhà nghiên cứu muốn biết liệu điều này có xảy ra với SARS-CoV-2 hay không.

Nhưng những người nghiên cứu về khả năng miễn dịch lai nhấn mạnh: cho dù có lợi ích tiềm năng, cần hết sức tránh nhiễm SARS-CoV-2. Finzi nói: “Không nên cố tình bị nhiễm bệnh và sau đó tiêm vaccine để có phản ứng tốt. Bởi vì một khi đã nhiễm bệnh có thể sẽ không còn sống sót”.