Có giới hạn nào về số lượng virus SARS-CoV-2 có thể đột biến (biến thể COVID-19) không?

Việc xuất hiện các biến thể (đột biến) của virus SARS-CoV-2 trong chuỗi di truyền và thậm chí là cả biến đổi các gai trên bề mặt cấu tạo virus đang xảy ra. Trong khi đó nền y học thế giới đang gấp rút chạy đua trong việc tiêm chủng vaccine cho người dân càng nhanh càng tốt.

1. Cơ sở của sự đột biến (biến thể) của virus SARS-CoV-2 là gì?

Việc xảy ra các đột viến của virus COVID-10 là điều bình thường, nhưng, liệu có giới hạn nào về mức độ biến chủng của chúng hay không? Hay nó sẽ tiếp tục đột biến và vẫn khiến mọi người nhiễm bệnh khi tiếp xúc?

"Hoá ra có một giới hạn, nhưng chúng ta vẫn chưa thể biết chính xác giới hạn đó là gì. Và chúng ta không thể bắt đầu dự đoán được tất cả những đột biến mà virus COVID-19 có thể biến đổi" - đây là những gì mà các nhà virus học đã trao đổi với Live Science.

Vincent Racaniello, giáo sư vi sinh và miễn dịch học tại Đại học Columbia, New York, cho biết "Số lượng đột biến gen có thể có nhiều hơn tất cả các nguyên tử trong vũ trụ có thể nhìn thấy được" - PV với Live Science. Ông cho biết: "Một đoạn gen tốt của virus SARS-CoV-2 có thể được thay thế".

Đoạn mã di truyền của virus COVID-19 được tạo thành từ 4 cơ sở hoá học hoặc phân tử khác nhau. Các nhà khoa học coi đó như một bảng chữ cái với 29.881 kí tự. Chuỗi kí tự này sẽ tạo ra 9.860 axit amin - đây chính là cơ sở hình thành nên cấu tạo protein hay còn gọi là bộ gen của virus SARS-CoV-2.

Khi các kí tự đó thay đổi sẽ dẫn tới các axit amin thay đổi và bộ gen/hình dạng của chuỗi protein của virus cũng thay đổi. Những thay đổi hình dạng đó có thể ảnh hưởng tới cách thức hoạt động của virus - chẳng hạn như cách mà virus liên kết với những tế bào trong cơ thể con người.

Trao đổi với Live Science, Racniello nói, các nghiên cứu trước đây về RNA của virus (nơi vận chuyển thông tin di truyền thành protein của virus) thì ông phát hiện ra rằng, có hơn 1 nửa cơ sở trong số này có thể bị thay đổi. 

Giải thích về mặt toán học có nghĩa là, nếu như một virus dài khoảng 10.000 cặp bazo (độ dài của một phân tử AD/RN) thì có khoảng 4^{^5000} khả năng xáo đổi trình tự di truyền.

Con số này là cực kì lớn. khi xem xét có 4 ^{^135} nguyên tử trong vũ trụ có thể nhì thấy được. Nếu phương trình đúng với một loại virus như SARS-CoV-2, có mã di truyền dài gấp 3 lần, thì có thể có 4 ^{^14,941} sự kết hợp khác nhau cho trình tự di truyền của nó. Và đây mới chỉ là tính toán trên những sự thay đổi CƠ BẢN NHẤT của các kí tự trong mã di truyền. Racaniello cho biết cũng có những đột biến khác như xóa hoặc chèn trong bộ gen sẽ làm tăng thêm số lượng khả năng đột biến.

Racaniello cho biết thêm, các đột biến của viruscorona chủ yếu nằm trên những đột biến trên bề mặt, đây là vũ khí mà virus này sử dụng để bám vào các thụ thể ACE2 trên bề mặt tế bào trong cơ thể người.

Bản thân các gai này được tạo thành từ khoảng 1.273 các axit amin và được mã hoá bởi 3.831 gốc hoá học. Do vậy, nếu xem xét tính toán trên cùng một phương trình hoá học nêu trên thì có khoảng 4^{^1916} mã gen của virus SARS-CoV-2 có thể đột biến - điều này cũng gần như giá trị vô hạn. Tuy vậy, ông nói thêm, có những đột biến trong số này là dư thừa và cho ra các mã axit amin giống nhau.

Hơn nữa, không phải mọi đột biến đều được xác định là một biến thể mới của virus COVID-19, John Moore, giáo sư vi sinh và miễn dịch học tại Đại học Cornell ở Ithaca, New York cho biết. "Các đột biến thường xảy ra trong im lặng, nhưng điều này không liên qua. Còn các biến thể khi được xác định và đặt tên cụ thể sẽ có một số đặc tính đáng chú ý - chẳng hạn như khả năng lây truyền lớn hơn hay kháng vaccine".

Việc giám sát chặt chẽ sẽ giúp các nhà khoa học quét được sự thay đổi trong bộ gen của virus thông qua lấy mẫu ngẫu nhiên từ những người dương tính với virus SARS-CoV-2. Một khi họ xác định được các đột biến quan trọng tiềm ẩn - ví dụ dựa trên vị trí những thay đổi xuất hiện trong bộ gen - họ có thể đưa những đột biến đó vào mô hình máy tính của protein đột biến tương tác với thụ thể ACE2 để đưa ra dự đoán về cách biến thể sẽ hoạt động. 

Nhưng cuối cùng để hiểu được đột biến đã thay đổi hành vi của virus như thế nào, họ phải thực hiện các thí nghiệm trên virus hoặc protein, Moore nói.

2. Các đột biến trong quá khứ

WHO đã công bố một loạt các biến thể của virus COVID-19 mới đây. Bạn có thể tìm hiểu trong: WHO phát hiện 13 biến thể COVID-19 ở Vũ Hán từ 2019. 

Mặc dù virus SARS-CoV-2 không đột biến nhiều như virus gây bệnh HIV hay cúm nhưng "nếu bạn đưa một loại virus này vào 100 triệu người thì sẽ có đột biến xảy ra", Moore nói với Live Science.

Các đột biến có sự tăng tốc điển hình trong lây nhiễm có thể kể đến B.1.1.7 ở Anh - Các nghiên cứu ban đầu cho thấy rằng đột biến chính của biến thể, được gọi là N501Y, một lần nữa làm tăng khả năng lây truyền, nhưng có khả năng không né tránh các kháng thể trung hòa đã phát triển để đáp ứng với D614G và các chủng coronavirus mới trước đó.

Một đột biến đáng lo ngại hơn xảy ra ở Nam Phi gọi là 1.1.351 hoặc N501Y.V2 - một đột biến tương tự như biến thể ở Anh, nhưng đột biến này cũng có các đột biến khác nằm gần vị trí liên kết thụ thể của protein đột biến - đây cũng là vị trí liên kết của virus với ACE2. Đột biến quan trọng ở đây có tên là E484K, làm thay đổi hình dạng của vùng liên kết thụ thể (RBD) đủ để các kháng thể đã nhận ra các chủng trước đó có thể khó nhận ra chủng mới này.

Một số nghiên cứu ban đầu đã gợi ý rằng các loại vaccine, chẳng hạn như của Moderna, Pfizer, Novavax và Johnson & Johnson, vẫn bảo vệ hệ miễn dịch chống lại biến thể này nhưng không hoạt động hiệu quả chống lại nó như đối với các biến thể trước đó, mà chúng được nghiên cứu ra để nhắm mục tiêu.

Một biến thể tương tự khác của B.1.351, được gọi là P.1, cũng được phát triển ở Brazil, và vì những điểm tương đồng với biến thể Nam Phi, nó cũng có thể xét tới tính liên quan. Giờ đây, các nhà khoa học đang tìm ra một số ít các biến thể B.1.1.7 cũng đã bị đột biến để bao gồm cả đột biến E484K.

Vùng xảy ra đột biến gọi là RĐ. Nó được tạo thành từ 223 axit amin và 22 trong số đó tiếp xúc với thụ thể ACE2 trên tế bào người, Racaniello nói. Bất kì một trong số các axit amin này đều có thể đột biến và làm tăng khả năng tiếp xúc với ACE2. Nói cách khác là tăng khả năng xâm nhập.

Tại sao các đột biến này xảy ra?

Virus đột biến mã gen và trở thành biến thể phổ biến khi nó tình cờ xâm nhập vào cơ thể người và lây lan rộng rãi tới một quần thể. Nhưng điều này không có nghĩa là lợi thể nghiêng về phía đột biến.

Nhưng đôi khi những đột biến lại xảy ra giống nhau hoặc rất giống nhau - chẳng hạn như N501Y xuất hiện ở các quốc gia khác nhau trên thế giới. Mohsan Saeed, phó giáo sư hóa sinh tại Trường Y Đại học Boston cho biết, thông thường thì đột biến sẽ tạo ra lợi thế cho virus.

Ông nói thêm, virus cực kì giỏi trong việc lây nhiễm sang người, do vậy, bất kì một lợi thế nào trong tương lai mà nó có thể tạo ra được từ các đột biến, có thể sẽ không đáng kể. Ông ví von điều này: "Nếu như bạn có một chiếc radio, đang để mức âm lượng to nhất là mức 10 chẳng hạn thì khi bạn điều chỉnh thêm 1 nấc nữa lên 11 thì không tạo ra một sự khác biệt lớn".

Tuy nhiên, "chúng ta sẽ không xem điều gì sẽ xảy ra khi vaccine được áp dụng trên một quy mô lớn. Trong những tình huống nhiều vậy, vaccine cũng có thể tạo ra một sự "thúc đẩy" với việc tạo ra đột biến của virus và ngăn chặn khả năng trung hoà kháng thể mà vaccine tạo ra".

3. Đột biến trong tương lai

"Virus SARS-CoV-2 chưa tồn tại trong thời gian quá dài, vì thế mà các nhà khoa học vẫn chưa đủ cơ sở để có thể đưa ra dự đoán về những biến thể nào có thể xuất hiện trong tương lại dựa trên các mô phỏng hoặc lịch sử của virus" - Saeed nói. "Nó vẫn chủ yếu là ngẫu nhiên".

 Moore cho biết thêm, các đột biến xảy ra theo tự nhiên và chúng tôi đang nỗ lực để có thể tìm hiểu các tác động của chúng tới khả năng lây truyền, nguy cơ gây tử vong hay kháng vaccine có xảy ra hay không. Mặc dù sẽ rất tuyệt nếu như chúng ta đi trước virus một bước nhưng - chẳng hạn như dự đoán, dựa trên mô phỏng thì điều này có thể không khả thi với mức độ mà virus có thể đột biến như đã nói ở trên.

"Protein rất linh hoạt trong khả năng tương tác với các thụ thể hoặc kháng thể; chúng có khả năng [dung nạp] đột biến theo nhiều cách khác nhau để đạt được cùng một điểm cuối", Moore nói. Và vì vậy "bạn không thể đoán trước điều gì sẽ xảy ra."

Một số đột biến rất rõ ràng có thể dự đoán nhưng đố chỉ là một phần của (sự) tăng đột biến và nhiều thay đổi khác có thể ảnh hưởng.

Mặc dù các nhà khoa học không thể dự đoán những đột biến nào sẽ mang lại lợi thế cho virus, nhưng họ biết những đột biến đó sẽ xuất hiện khi virus lây lan nhiều hơn.

Như đã nói ở trên, không phải đột biến nào cũng có thể được gọi là biến thể. Biến thể là khi chúng tạo ra khả năng lây nhiễm cao hơn hay tạo ra khả năng kháng vaccine - đây chính là hai điều kiện lớn nhất.

Với những vaccine có hiệu quả rất cao, có thể làm giảm cơ hội tái tạo và đột biến của virus. Nhưng rắc rối lại xảy ra khi mà việc sử dụng rộng rãi các loại vaccine có hiệu lực yếu hơn hay kéo dài thời gian giữa liều vaccine số 1 và số 2, lúc nào cơ thể không tạo ra kháng thể mạnh mẽ chống lại sự xâm nhập của virus - thì đây lại có thể trở thành "nơi các biến thể mới phát triển".

Vì thế mà, để đảm bảo ngăn chặn được các biến thể virus SARS-CoV-2 trong tương lai thì cần đảm bảo rằng chúng ta đang được tiêm vaccine theo đúng lịch trình và ngăn chặn sự lây lan của virus dựa vào các biện pháp bảo vệ.

Moore nói thêm, "những con virus này không đột nhiên có cách chui vào cơ thể bạn thông qua vài lớp khẩu trang hay có thể có những bước nhảy xa tới 50m. Chúng vẫn là virus COVID-19 và chúng ta vẫn có thể ngăn chặn được dựa trên những quy trình tiêu chuẩn mà chúng ta cần thực hiện theo".

Nguồn dịch: https://www.livescience.com/how-much-can-coronavirus-mutate-variants.html