Tín hiệu tích cực khi virus Corona ‘tiến hóa”

Mặc dù không được coi là một sinh vật do thiếu những đặc tính thiết yếu như cấu trúc tế bào, virus cũng có thể “tiến hóa” theo thời gian. Điều đó có nghĩa là gen di truyền của chúng sẽ đột biến, hay tự thay đổi sau một khoảng thời gian nhất định.

Việc virus tiến hóa sẽ gây khó khăn cho nỗ lực chặn đứng chúng bằng vaccine. Nếu vật chất di truyền thay đổi liên tục, vaccine, vốn được thiết kế để hệ miễn dịch nhận biết gen cũ, sẽ không có tác dụng với mã di truyền mới. Đến nay vẫn chưa có vaccine ngừa cúm mùa bởi loại virus gây ra bệnh này tiến hóa liên tục.

Do đó, việc xác định khả năng tiến hóa của virus SARS-CoV-2 là yếu tố quan trọng trong nỗ lực ngăn chặn dịch Covid-19.

Minh họa cấu trúc của virus SARS-CoV-2, với các gai protein và lớp lipid bao bên ngoài để bảo vệ chuỗi di truyền RNA bên trong. Đồ họa: NY Times.

Những dòng mã di truyền

Theo Giáo sư Niema Moshiri, chuyên gia tin sinh học tại Đại học California San Diego, có thể ví sự tiến hóa di truyền giống như trò chơi đoán từ qua điện thoại.

Người đầu tiên có thể nói với người thứ hai từ cần đoán là “CAT”. Người thứ hai nghe nhầm thành “MAT”, và khi nói tới người thứ ba thì từ này đã trở thành “MAD”. Sự “tam sao thất bản” này khiến cho càng về sau, thông điệp truyền đi càng khác xa với những gì được nói ban đầu.

Sau khi xâm nhập tế bào trong cơ thể người, virus sẽ đưa mã di truyền của chúng vào và nhanh chóng nhân lên. Đồ họa: Nhân Lê.

Giống như thông điệp truyền qua điện thoại, mã di truyền của một sinh vật cũng được mã hóa thành các ký tự, và theo thời gian chuỗi ký tự này sẽ thay đổi. Sự đột biến xảy ra ngẫu nhiên, có thể ở bất kỳ vị trí nào trong chuỗi ký tự, và sự tiến hóa sẽ được truyền tới cho thế hệ sau.

“Theo nghĩa đen, nếu đặt câu hỏi ‘liệu virus có thay đổi về di truyền hay không’, thì câu trả lời là có”, nhà nghiên cứu dịch tễ học của Đại học Harvard, Marc Lipsitch, nói với NPR.

Từ lâu các nhà khoa học đã nghiên cứu về mô hình tiến hóa để có thể dự đoán sự thay đổi của các sinh vật trong tự nhiên. Giống như cách giải mã từ “CAT” thành “MAD”, những nhà nghiên cứu cũng phải tìm cách dự đoán chuỗi di truyền của virus dựa trên các mô hình.

Làm sao biết virus corona tiến hóa thế nào?

Các chuỗi phân tử mang thông tin di truyền DNA hay RNA được cấu tạo từ 4 hợp chất nucleotide (A, C, G và T). Việc xác định trình tự gen giúp con người hiểu thêm rất nhiều về di truyền cũng như cơ chế tạo ra dịch bệnh.

Theo ông Moshiri, xác định trình tự gen ngày càng rẻ và phổ biến hơn, và cũng được ứng dụng vào nghiên cứu virus nhiều hơn. SARS-CoV-2 là virus RNA, tức là mang theo gen di truyền dạng RNA bên trong. Các nhà khoa học sẽ phiên mã RNA sang cDNA, sau đó sử dụng công cụ để giải trình tự DNA này.

Từ các nghiên cứu về mã di truyền của virus trước đây, họ có thể sử dụng mô hình để dự đoán tốc độ đột biến gen, cũng như vị trí đột biến gen trong mã di truyền. Nếu xác định được gen đột biến thường xuyên hơn, giới khoa học có thể điều chỉnh thuốc nhắm tới virus tốt hơn.

Sơ đồ đột biến của virus SARS-CoV-2. Ảnh: Nextstrain.

Để đối phó với dịch bệnh Covid-19, các nhà khoa học toàn cầu đã hợp tác với mục đích chia sẻ chuỗi di truyền của virus nhanh chóng. Điều này giúp cho nhiều công ty phát triển được vaccine và thử nghiệm lâm sàng chỉ sau 65 ngày, khoảng thời gian mà ông Anthony Fauci, Giám đốc Viện Dị ứng và Bệnh truyền nhiễm thuộc NIH nhận xét là “ngắn kỷ lục”.

Dựa trên những nghiên cứu về đột biến, ông Moshiri cho biết virus SARS-CoV-2 đột biến chậm hơn nhiều so với virus cúm mùa. Cụ thể, SARS-CoV-2 có tỷ lệ đột biến là 25 biến thể/năm, trong khi tỷ lệ đó với virus cúm mùa là 50 biến thể/năm.

Nếu xét tới việc chuỗi gen của SARS-CoV-2 dài gấp đôi virus cúm mùa, có thể coi tỷ lệ đột biến của virus corona mới chỉ bằng 1/4.

“Tỷ lệ đột biến hiện ghi nhận được, khoảng hai biến thể mỗi tháng, là hoàn toàn bình thường đối với virus”, Trevor Bedford, trưởng dự án nghiên cứu về đột biến virus Nextstrain viết trên Twitter. “Cúm và cảm lạnh thông thường có tỷ lệ đột biến tương tự. Thậm chí cúm còn đột biến nhanh hơn”.

Bằng cách truyền RNA vào tế bào và sử dụng cơ chế tự nhân lên, virus nhanh chóng tăng số lượng đồng thời bắt đầu gây bệnh trong cơ thể. Ảnh: NIAID.

Các bộ gen ghi nhận được cho đến nay đang đem lại những thông tin cần thiết để dự đoán khả năng ngăn chặn virus cũng như tác dụng của các lệnh giãn cách xã hội. Nhưng hiện bức tranh về virus vẫn chỉ như những nét phác thảo, các chuyên gia cho biết.

Họ đồng ý rằng vẫn còn rất nhiều điều phải khám phá. Nhưng trước mắt, những biến thể ở cấp vi mô đang giúp giới nghiên cứu lập bản đồ lây truyền của mầm bệnh trên thế giới.

“Việc virus cúm mùa đột biến rất nhanh chính là lý do khiến chúng không sợ vaccine. Do vậy, dựa trên tỷ lệ đột biến thấp hơn rất nhiều của SARS-CoV-2, hy vọng vaccine sẽ có hiệu quả lâu dài đối với loại virus này”, ông Moshiri kết luận.