Phản ứng miễn dịch chống lại virus corona

Thủ phạm gây ra dịch viêm phổi cấp khiến Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) phải công bố tình trạng khẩn cấp toàn cầu là nCoV. Chủng virus mới được đặt tên theo họ virus của nó. Thuật ngữ virus corona lúc đầu có vẻ xa lạ với nhiều người, nhưng phần lớn mọi người đã gặp các dạng nhẹ của họ virus này, trong đó 4 chủng gây ra 1/5 số ca cảm lạnh thông thường. Những chủng khác gây bệnh đặc hữu ở một số quần thể động vật. Trước năm 2003, tất cả chủng virus corona đã biết ở người gây bệnh nhẹ đến mức nghiên cứu về chúng dường như "giậm chân tại chỗ".

Tất cả thay đổi vào năm 2003, khi mầm bệnh phía sau đại dịch SARS(hội chứng suy hô hấp cấp) ở Trung Quốc được xác định là một chủng virus corona. "Mọi người trong ngành đều bị sốc", nhà vi sinh vật học Susan Weiss ở Đại học Pennsylvania, cho biết. "Giới nghiên cứu bắt đầu quan tâm thực sự tới họ virus này".

Đại dịch SARS được cho là bùng phát khi virus corona truyền từ động vật như cầy hương sang người, dẫn tới loại bệnh gọi là zoonosis. Xu hướng lây nhiễm của họ virus corona lần nữa được chứng minh vào năm 2012 khi một chủng virus khác truyền từ lạc đà sang người, gây ra dịch MERS (hội chứng hô hấp Trung Đông). Đại dịch đó giết chết 858 người, chủ yếu ở Arab Saudi, xấp xỉ 34% số ca nhiễm bệnh.

Cả SARS, MERS và chủng virus corona mới gần như chắc chắn bắt nguồn từ dơi. Phân tích gần đây nhất về hệ gene của nCoV phát hiện nó giống tới 96% hệ gene của virus corona được nhận dạng trước đó ở một loài dơi tại Trung Quốc. Theo nhà vi sinh vật học Stanley Perlman ở Đại học Iowa, những virus này đã tồn tại ở cơ thể dơi trong thời gian dài mà không làm chúng ốm. Tuy nhiên, dơi không được bày bán ở chợ động vật tại Vũ Hán, nơi khởi phát dịch viêm phổi, chứng tỏ tồn tại một vật chủ trung gian. Đây là tình huống rất phổ biến trong các đợt bùng phát dịch. Những vật chủ như vậy làm tăng sự đa dạng di truyền của virus bằng cách thúc đẩy thêm đột biến.

Virus corona là những virus ARN sợi đơn có màng bọc, có nghĩa hệ gene của chúng bao gồm một sợi ARN thay vì ADN và mỗi virus được bao bọc bởi lớp protein. Tất cả virus đều có cùng cách thức hoạt động là xâm chiếm tế bào và thông qua một số bộ phận để tạo ra nhiều bản sao của chính chúng, sau đó lây nhiễm sang tế bào khác. Nhưng quá trình nhân đôi của ARN thường thiếu cơ chế sửa lỗi mà tế bào tiến hành như khi sao chép ADN, do đó virus ARN bị lỗi trong lúc sao chép. Virus corona có hệ gene dài nhất trong số các virus ARN, bao gồm 30.000 cặp cơ sở. Mầm bệnh càng sao chép nhiều, khả năng xảy ra lỗi càng cao. Kết quả là virus đột biến rất nhanh. Một số đột biến có thể mang tới đặc điểm mới, như khả năng lây nhiễm sang các loại tế bào mới, thậm chí tạo ra loài virus mới.

Một virus corona gồm 4 protein cấu trúc: nucleocapsid, vỏ, màng và gai. Nucleocapsid tạo thành lõi gene, gói gọn trong khối cầu tạo bởi protein vỏ và màng. Protein gai có hình mấu lồi như cây gậy nhô ra khắp bề mặt khối cầu, trông giống vương miện hoặc hào quang mặt trời, dẫn tới tên gọi corona. Các mấu lồi này bám vào thụ thể ở tế bào vật chủ, giúp xác định loại tế bào và phạm vi các loài mà virus có thể lây nhiễm.

Khác biệt lớn giữa chủng virus corona gây cảm lạnh thường và chủng gây bệnh nặng là loại trước chủ yếu lây nhiễm qua đường hô hấp trên (mũi và họng) trong khi loại sau phát triển ở đường hô hấp dưới (phổi) và có thể dẫn tới viêm phổi. Virus SARS bám vào thụ thể ACE2, MERS bám vào thụ thể DPP4, cả hai đều có trong tế bào phổi và nhiều nơi khác. Khác biệt trong phân bố thụ thể ở mô và nội tạng có thể giúp lý giải sự khác nhau giữa hai loại bệnh. Dịch MERS thậm chí nguy hiểm hơn SARS với nhiều triệu chứng dạ dày - ruột dễ nhận biết. Tuy nhiên, dịch MERS không lây lan mạnh. Đây có thể là đặc điểm liên quan tới thụ thể.

"DPP4 tập trung ở phế quản, do đó chắc hẳn bạn có một lượng lớn virus xâm nhập vào cơ thể, bởi cấu tạo đường hô hấp của chúng ta rất tốt để lọc mầm bệnh", nhà vi trùng học Christine Tait-Burkard ở Đại học Edinburgh, giải thích. "Bạn cần tiếp xúc trong thời gian dài với tần suất nhiều mầm bệnh để virus vào tới phổi. Đó là lý do những người làm việc với lạc đà đổ bệnh".

Do mầm bệnh có thể ra vào đường hô hấp trên dễ dàng hơn, virus có khả năng lây nhiễm cao hơn. Khả năng nhân lên ở những nhiệt độ khác nhau tạo nên khác biệt lớn, bởi đường hô hấp trên lạnh hơn. Nếu virus hoạt động ổn định hơn ở mức nhiệt độ đó, chúng sẽ không đi vào đường hô hấp dưới, môi trường kém thuận lợi hơn về mặt sinh hóa và miễn dịch. Kết quả phân tích 2019-nCoV cho thấy giống như SARS, virus mới sử dụng thụ thể ACE2 để tiến vào tế bào. Quan sát này phù hợp với thực tế nCoV dường như ít nguy hiểm hơn MERS (tỷ lệ tử vong ước tính hiện nay của nCoV là khoảng 2%, nhưng con số có thể thay đổi khi phát hiện thêm ca nhiễm bệnh).

Tình huống trở nên phức tạp hơn bởi các chủng virus sử dụng cùng một loại thụ thể có thể gây ra những bệnh rất khác nhau. Một virus corona ở người tên NL63 cũng bám vào thụ thể ACE2 nhưng chỉ lây nhiễm qua đường hô hấp trên, trong khi SARS chủ yếu lây nhiễm qua đường hô hấp dưới.

Một điều gây tò mò khác là thụ thể ACE2 có rất nhiều ở tim, nhưng SARS không lây nhiễm sang tế bào tim. Theo nhà sinh học phân tử Burtram Fielding ở Đại học Western Cape, Nam Phi, virus bám vào thụ thể chỉ là bước đầu tiên trong quá tình tiến vào tế bào. Khi một virus bám vào tế bào vật chủ, chúng cùng biến hình và các protein quan trọng khác có thể bám vào thụ thể khác. "Để xâm nhập hiệu quả, virus không chỉ nhắm vào thụ thể chính mà cả nhiều thụ thể khác", Fielding nói.

Một đặc điểm quan trọng khác của họ virus corona là protein phụ trợ giúp chúng lẩn tránh phản ứng miễn dịch theo bản năng của vật chủ, phòng tuyến bảo vệ cơ thể trước vật thể lạ. Phản ứng này được kích hoạt khi một tế bào phát hiện vật xâm nhập và giải phóng protein gọi là interferon để ngăn cản quá trình nhân lên của mầm bệnh. Interferon thúc đẩy các tầng hoạt động kháng virus, từ tổng hợp protein tới làm chết tế bào. Điều này góp phần lý giải tại sao tiểu sử bệnh rất quan trọng.

Phần lớn bệnh nhân tử vong do nCoV tính đến nay mắc nhiều bệnh như các bệnh tự miễn hoặc viêm nhiễm thứ phát. Những bệnh đó có thể diễn biến xấu hơn nhiều khi hệ miễn dịch của chúng ta bận chiến đấu với virus. "Đó là lý do tại sao cần điều trị cho người mắc bệnh nền và kê cho họ thuốc kháng sinh để ngăn nhiễm khuẩn", Tait-Burkard cho biết.

Mục tiêu của phản ứng miễn dịch là loại trừ vật xâm nhập, vì vậy virus sở hữu nhiều biện pháp đối phó. Có lẽ đặc điểm này là khác biệt lớn nhất giữa các chủng virus corona. "Những virus này có họ gần với nhau, nhưng chúng có protein phụ trợ khác nhau", Weiss nói. Một số nhà nghiên cứu cho rằng dơi có thể sống khỏe mạnh với nCoV trong cơ thể bởi chúng không có phản ứng miễn dịch mạnh như con người. "Nhiều phân tử truyền tín hiệu giúp cảnh báo hệ miễn dịch bị ức chế ở dơi, nhờ đó những con dơi không ốm", Tait-Burkard nói.

Tuy nhiên, giới nghiên cứu chưa hiểu rõ về protein phụ trợ. "Các protein này có thể bị tách ra mà không ảnh hưởng tới sự phát triển của virus", Perlman giải thích. "Bạn có thể nghĩ nếu biết một protein đóng vai trò quan trọng chống lại phản ứng miễn dịch và tách nó ra, hệ miễn dịch sẽ chiến thắng. Nhưng thực tế không hẳn như vậy". Một số nhà nghiên cứu cho rằng protein phụ trợ ảnh hưởng tới mức độ nguy hiểm của virus corona. Các nghiên cứu về dịch SARS chỉ ra việc tách protein phụ trợ không làm thay đổi hiệu quả nhân lên của virus nhưng nó sẽ trở nên ít nguy hại hơn.

An Khang (Theo Scientific American)