Nhóm nghiên cứu ở MIT tìm cách ức chế nCoV bằng peptide. Ảnh: Technology Network.
Trong nỗ lực phát triển phương pháp điều trị khả thi cho bệnh Covid-19, nhóm nghiên cứu đến từ MIT thiết kế loại thuốc tiềm năng ngăn chặn nCoV tiến vào tế bào chủ. Loại thuốc đó là một phân đoạn protein ngắn hay còn gọi là peptide, mô phỏng protein tìm thấy trên bề mặt tế bào người. Các nhà nghiên cứu đứng đầu là Brad Pentelute, phó giáo sư hóa học ở MIT, chứng minh peptide mới có thể liên kết với protein của virus và vô hiệu hóa nó. Họ báo cáo phát hiện sơ bộ trên trang bioRxiv hôm 20/3.
"Chúng tôi tạo ra hợp chất vì thực sự muốn khám phá bởi trên thực tế, nó tương tác với protein của virus đúng như chúng tôi dự đoán, do đó nó có khả năng ngăn chặn virus xâm nhập vào tế bào chủ", Pentelute chia sẻ.
Phòng thí nghiệm của Pentelute bắt đầu làm việc trong dự án này hồi đầu tháng 3/2020, sau khi một nhóm nghiên cứu ở Trung Quốc công bố cấu trúc protein hình gai của nCoV cùng với thụ thể tế bào mà nó liên kết khi quan sát dưới kính hiển vi đông lạnh điện tử. Các virus corona, bao gồm nCoV, có nhiều gai protein nhô ra từ vỏ ngoài.
Những nghiên cứu về nCoV chỉ ra một vùng chuyên biệt của protein hình gai, gọi là miền liên kết thụ thể, gắn vào thụ thể mang tên enzyme chuyển đổi angiotensin 2 (ACE2). Thụ thể này có trên bề mặt nhiều tế bào ở người, bao gồm ở phổi. Thụ thể ACE2 cũng là "cửa ngõ" mà virus gây dịch SARS năm 2002 - 2003 sử dụng.
Nhằm phát triển thuốc có thể ngăn chặn virus, Genwei Zhang, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ ở phòng thí nghiệm của Pentelute tiến hành mô phỏng những tương tác giữa thụ thể ACE2 và miền liên kết thụ thể của nCoV trên máy tính. Các mô phỏng hé lộ vị trí miền liên kết thụ thể gắn vào thụ thể ACE2, đó là một đoạn của protein ACE2 tạo thành cấu trúc xoắn alpha.
Sau đó, nhóm nghiên cứu sử dụng công nghệ tổng hợp peptide mà phòng thí nghiệm của Pentelute phát triển trước đây để nhanh chóng tạo ra một peptide gồm 23 amino axit có trình tự giống cấu trúc xoắn alpha của thụ thể ACE2. Cỗ máy tổng hợp peptide dựa trên dòng gene của họ có thể hình thành liên kết giữa các amino axit, những khối cấu trúc phân tử tạo thành protein, trong khoảng 37 giây. Cỗ máy mất chưa đầy một giờ để đưa ra phân tử peptide hoàn chỉnh chứa 50 amino axit.
Pentelute và cộng sự cũng tổng hợp một chuỗi ngắn hơn chỉ bao gồm 12 amino axit tìm thấy ở cấu trúc xoắn alpha. Sau đó, họ kiểm tra cả hai mẫu peptide, sử dụng thiết bị ở Cơ sở Đo kiểm Lý sinh học của MIT nhằm xác định hai phân tử liên kết với nhau mạnh tới mức nào. Họ nhận thấy đoạn peptide dài gắn chặt vào miền liên kết thụ thể trên protein hình gai của nCoV, trong khi đoạn ngắn hơn có liên kết lỏng lẻo.
Dù MIT đã tạm dừng hoạt động nghiên cứu ở viện từ giữa tháng 3, phòng thí nghiệm của Pentelute được cấp phép đặc biệt để nhóm nghiên cứu tiếp tục dự án. Hiện nay, họ đang phát triển khoảng 100 biến thể của mẫu peptide nhằm tăng lực liên kết và khiến nó ổn định hơn trong cơ thể. Trong khi đó, Pentelute và cộng sự đã gửi mẫu peptide gồm 23 amino axit cho phòng thí nghiệm ở Trường Y Icahn tại Mount Sinai, New York, Mỹ, để thử nghiệm trên tế bào người và mô hình động vật nhiễm Covid-19.
Theo Pentelute, một lợi thế của loại thuốc mới là tương đối dễ sản xuất số lượng lớn và có bề mặt tiếp xúc lớn hơn các loại thuốc từ phân tử nhỏ. "Peptide là phân tử lớn, do đó chúng có thể bám chặt vào nCoV và ngăn chặn virus xâm nhập tế bào. Trong khi đó, nếu sử dụng phân tử nhỏ, rất khó để chặn toàn bộ khu vực mà virus sử dụng. Kháng thể cũng có bề mặt tiếp xúc lớn và tiêu diệt hiệu quả virus nhưng khó phát hiện và sản xuất hơn", Pentelute giải thích.
Tuy nhiên, một hạn chế của thuốc peptide là thường không thể dùng dưới dạng uống mà phải tiêm vào tĩnh mạch hoặc dưới da. Loại thuốc này cũng cần điều chỉnh để có thể lưu lại trong mạch máu đủ lâu nhằm đem lại hiệu quả. "Thật khó dự đoán mất bao lâu để cho ra đời sản phẩm mà chúng tôi có thể thử nghiệm trên bệnh nhân, nhưng mục tiêu của tôi là hoàn thiện trong vòng vài tuần. Nếu gặp nhiều khó khăn, thời gian có thể kéo dài tới vài tháng", Pentelute cho biết.
An Khang (Theo Sci Tech Daily)