Làm thế nào để các đột biến phát sinh, có đáng để chờ đợi một dòng coronavirus mới không?

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Vào tháng 10 năm ngoái, ở một nơi nào đó ở Ấn Độ, một người có lẽ bị suy giảm miễn dịch đã bị ốm vì COVID-19. Trường hợp của anh ấy có thể là nhẹ, nhưng do cơ thể anh ấy không thể tự loại bỏ coronavirus, anh ấy đã nán lại và nhân lên. Khi virus sao chép và di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác, các mảnh vật liệu di truyền đã tự sao chép không chính xác. Với loại virus đã được sửa đổi này, anh ta đã lây nhiễm cho những người xung quanh.

Theo các nhà khoa học, đây là cách mà chủng coronavirus Delta phát sinh, đang tàn phá khắp thế giới và cướp đi một số lượng lớn sinh mạng mỗi ngày. Trong đại dịch COVID-19, hàng nghìn biến thể của loại virus này đã được xác định, 4 trong số đó được coi là "cần quan tâm" - Alpha, Beta, Gamma và Delta.

Nguy hiểm nhất trong số đó là Delta, theo một số báo cáo, nó có khả năng lây nhiễm cao hơn khoảng 97% so với loại coronavirus ban đầu, xuất hiện vào năm 2019 ở Vũ Hán. Nhưng, có thể có những chủng còn nguy hiểm hơn Delta? Hiểu được cách thức các đột biến xảy ra sẽ giúp trả lời câu hỏi.

Coronavirus dễ bị đột biến hơn các loại virus khác

Các sự kiện xảy ra như ở Ấn Độ không phải là điều ngạc nhiên đối với các nhà vi sinh vật học. Tất nhiên, họ không thể đoán trước được một loại virus nguy hiểm hơn sẽ xuất hiện ở đâu và khi nào, và liệu nó có xảy ra hay không, nhưng khả năng xảy ra một đột biến nguy hiểm đã được thừa nhận. Theo Bethany Moore, chủ nhiệm Khoa Vi sinh và Miễn dịch học tại Đại học Michigan, mỗi khi virus xâm nhập vào một tế bào, nó sẽ nhân bản bộ gen của nó để lây lan sang các tế bào khác.

Hơn nữa, coronavirus sao chép bộ gen của chúng bất cẩn hơn người, động vật hoặc thậm chí một số mầm bệnh khác. Tức là trong quá trình tự sao chép mã di truyền, chúng thường mắc sai lầm dẫn đến đột biến. Mặc dù, có những loại vi rút đột biến thậm chí còn thường xuyên hơn vi rút coronavirus, ví dụ như bệnh cúm. Điều này là do RNA của coronavirus chứa một loại enzyme hiệu đính, chịu trách nhiệm kiểm tra lại các bản sao. Do đó, hầu hết nó đi vào một người dưới dạng nào, theo cách này, nó đến từ anh ta.

Tuy nhiên, như các nhà dịch tễ học nói, để gây ra thiệt hại không thể khắc phục được cho thế giới, nhiều bản sao chép không chính xác là không cần thiết. Vi rút lây truyền qua các giọt nhỏ trong không khí, chẳng hạn như trong một cuộc trò chuyện, lây lan nhanh hơn nhiều so với vi rút lây truyền qua đường tình dục, qua đường máu hoặc thậm chí là qua đường truyền miệng. Ngoài ra, những loại virus như vậy có một mối nguy hiểm khác - người bị nhiễm có thể truyền nó, và thậm chí cả phiên bản đột biến của nó, ngay cả trước khi anh ta biết về sự lây nhiễm của mình.

Các đột biến riêng lẻ của coronavirus ít nguy hiểm hơn so với quá trình tiến hóa hội tụ

Hầu hết các đột biến hoặc tự tiêu diệt vi rút hoặc chết do không có khả năng lây lan, tức là người mang mầm bệnh sẽ truyền nó cho một số ít người để cô lập và ngăn chặn vi rút lây lan thêm. Nhưng khi một số lượng lớn các đột biến được tạo ra, một số trong số chúng vô tình xoay sở để "thoát" khỏi một vòng giới hạn của người mang mầm bệnh, ví dụ, nếu một người bị nhiễm bệnh đến thăm một nơi đông người hoặc một sự kiện có nhiều người tham gia.

Tuy nhiên, theo Vaughn Cooper, giáo sư vi sinh vật học và di truyền học phân tử, các nhà khoa học không sợ nhất là sự đột biến của bất kỳ loại virus nào, mà là những thay đổi tương tự xảy ra ở nhiều biến thể độc lập. Những thay đổi như vậy luôn làm cho virus trở nên hoàn hảo hơn về mặt tiến hóa. Hiện tượng này được gọi là tiến hóa hội tụ.

Ví dụ, trong tất cả các chủng nói trên, đột biến xảy ra ở một phần của protein đột biến (spike protein). Những phần lồi này giúp virus lây nhiễm sang các tế bào của con người. Vì vậy, do đột biến D614G, một loại axit amin (được gọi là axit aspartic) đã được thay thế bằng glycine, khiến vi rút dễ lây nhiễm hơn.

Một đột biến phổ biến khác, được gọi là L452R, chuyển đổi axit amin leucine thành arginine, một lần nữa trong protein đột biến. Xem xét rằng đột biến L452 đã được quan sát thấy ở hơn một chục dòng vô tính riêng lẻ, có thể kết luận rằng nó mang lại một lợi thế quan trọng cho coronavirus. Giả thiết này gần đây đã được các nhà nghiên cứu xác nhận sau khi giải trình tự hàng trăm mẫu virus. Hơn nữa, như các nhà khoa học đề xuất, L452R giúp virus lây nhiễm sang người có một số khả năng miễn dịch khỏi coronavirus.

Vì protein đột biến rất quan trọng đối với sự phát triển của vắc-xin và phương pháp điều trị, các nhà khoa học đã tiến hành số lượng nghiên cứu lớn nhất để nghiên cứu các đột biến trong đó. Tuy nhiên, một số nhà khoa học tin rằng chỉ nghiên cứu đột biến trong protein đột biến là không đủ để hiểu về virus. Đặc biệt, ý kiến này được chia sẻ bởi Nash Rochman, một chuyên gia về virus học tiến hóa.

Rohman là đồng tác giả của một bài báo gần đây nói rằng, mặc dù protein đột biến là một yếu tố quan trọng của virus, nhưng cũng có một phần khác, quan trọng không kém của nó, được gọi là protein nucleocapsid. Nó là một lớp phủ bao quanh bộ gen RNA của virus. Theo nhà khoa học, hai lĩnh vực này có thể hoạt động cùng nhau. Có nghĩa là, một biến thể có đột biến ở protein đột biến mà không có bất kỳ thay đổi nào trong protein nucleocapsid có thể hoạt động hoàn toàn khác với một biến thể khác có đột biến ở cả hai protein.

Một nhóm đột biến hoạt động theo nhịp điệu được gọi là hiện tượng chảy máu cam. Mô phỏng của Rohman và các đồng nghiệp cho thấy một nhóm nhỏ các đột biến ở các điểm khác nhau có thể giúp virus thoát khỏi các kháng thể và do đó làm cho vắc xin kém hiệu quả hơn.

Mối đe dọa về một đột biến nguy hiểm của coronavirus sẽ vẫn còn cho đến khi kết thúc đại dịch

Mối quan tâm lớn nhất của các nhà khoa học là thực tế đang xuất hiện các đột biến có khả năng kháng vắc xin. Tất cả các loại vắc xin hiện đang cho thấy hiệu quả của chúng. Tuy nhiên, biến thể Mu mới nhất đã được chứng minh là có khả năng chống lại chúng cao hơn nhiều so với tất cả các chủng trước đó, bao gồm cả biến thể Delta.

Do một phần nhỏ dân số thế giới vẫn được tiêm phòng, vi rút không cần đặc biệt đột biến có khả năng đánh bại hoàn toàn hệ thống miễn dịch. Các chuyên gia tin rằng vi rút này dễ dàng tìm ra những cách thức mới và tốt hơn để lây nhiễm cho hàng tỷ người chưa có miễn dịch.

Tuy nhiên, không ai biết được những đột biến nào ở phía trước và mức độ thiệt hại mà chúng có thể gây ra. Với thời gian ủ bệnh dài, một loại virus có đột biến nguy hiểm có thể tồn tại và phân tán khắp hành tinh, ngay cả khi nó bắt nguồn từ một khu vực dân cư thưa thớt.

Hiểu được vấn đề về đột biến, điều quan trọng là phải hiểu một điều - chúng xảy ra khi có sự nhân lên của virut. Các đột biến xuất hiện trong năm nay ở các quốc gia khác nhau là lý do khiến đại dịch vẫn chưa được kiểm soát. Tức là, một đại dịch càng hoành hành, thì càng có nhiều đột biến phát sinh, do đó góp phần làm cho vi rút lây lan càng lớn. Vì vậy, cách tốt nhất để ngăn chặn sự xuất hiện của các chủng nguy hiểm hơn trong tương lai là hạn chế số lần nhân rộng. Hiện tại, việc tiêm phòng cũng giúp ích cho việc này, cũng như tuân thủ các biện pháp phòng bệnh.