Mô phỏng nCoV sử dụng gai protein để tấn công tế bào vật chủ. Ảnh: Sci Tech Daily
Dù vaccine có thể góp phần đưa thế giới trở lại nhịp sống bình thường sau Covid-19, nCoV đột biến thường xuyên đòi hỏi phát triển những loại thuốc hiệu quả. Trong nghiên cứu mới công bố hôm 16/8 trên tạp chí Nature Microbiology, các chuyên gia ở Viện Khoa học Weizmann, Israel, Viện Pasteur, Pháp và Viện Sức khỏe Quốc gia (NIH), Mỹ, mô tả một phương pháp điều trị mới để đối phó với nCoV. Thay vì nhắm vào protein cho phép virus xâm nhập tế bào, nhóm nghiên cứu tập trung vào protein trên màng tế bào tạo điều kiện cho virus bám vào. Sử dụng phương pháp tiến hóa nhân tạo tiên tiến, họ tạo ra nút phân tử chặn kín lối vào, ngăn virus bám lên tế bào và xâm nhập.
Phần lớn cách điều trị tiềm năng đối với nCoV hướng tới protein hình gai ở vỏ ngoài của virus. Tuy nhiên, protein này dễ xuất hiện đột biến làm giảm hiệu quả điều trị. "Do virus thường xuyên tiến hóa, chúng tôi phải chuyển mục tiêu sang thụ thể không tiến hóa ở người có tên ACE2, đóng vai trò như lối vào cho virus", giáo sư khoa Sinh học phân tử của viện Weizmann, người giám sát nghiên cứu, cho biết. Phương pháp này vẫn hiệu quả với biến thể virus mới xuất hiện, một trong những thách thức lớn trong cuộc chiến chống đại dịch.
ACE2 gắn vào màng tế bào biểu mô phổi và nhiều mô khác, là một enzyme quan trọng đối với điều tiết huyết áp. Do đó, dù ý tưởng chặn thụ thể này để ngăn nCoV xâm nhập rất hấp dẫn, mọi phương pháp đều không được ảnh hưởng tới chức năng của ACE2. Với kinh nghiệm nghiên cứu tương tác giữa các protein, Schreiber và cộng sự quyết định phát triển một phân tử protein nhỏ có thể bám vào ACE2 tốt hơn nCoV mà không làm gián đoạn hoạt động của thụ thể.
Nhóm chuyên gia đứng đầu là Jiří Zahradník, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ ở phòng thí nghiệm của Schreiber, bắt đầu bằng cách nhận dạng miền liên kết của nCoV, chuỗi ngắn gồm các khối xây dựng cơ bản của sự sống, nằm bên trong gai protein và phụ trách bám vào ACE2. Sử dụng miền liên kết thụ thể của chính virus như vũ khí chống lại nó, Zahradník tiến hành vài lượt thử trong ống nghiệm trên một chủng men làm bánh biến đổi gene. Do men rất dễ điều khiển, Zahradník có thể rà soát nhanh hàng triệu đột biến khác nhau tích lũy trong khi tiến hóa nhân tạo, quá trình phỏng theo tiến hóa tự nhiên nhưng ở tốc độ nhanh hơn nhiều. Mục tiêu cuối cùng là tìm ra phân tử nhỏ có độ bám tốt hơn virus.
Trong quá trình rà soát, nhóm của Schreiber tìm thấy bằng chứng củng cố giả thuyết nCoV lây nhiễm mạnh hơn khi đột biến tăng cường độ phù hợp của virus với ACE2. Các nhà nghiên cứu nhận thấy sau lượt chọn lọc đầu tiên, biến thể tạo ra trong phòng thí nghiệm có khả năng liên kết chặt hơn với ACE2, mô phỏng đột biến xuất hiện ở miền liên kết của phần lớn biến thể nCoV mạnh nhất như biến thể Anh (Alpha), biến thể Nam Phi (Beta) và biến thể Brazil (Gamma). Loại đang lan rộng hiện nay là biến thể Ấn Độ (Delta) dựa vào mánh khóe khác để lây lan mạnh hơn, đó là lẩn tránh một phần hệ miễn dịch.
Cuối cùng, Zahradník cô lập một đoạn protein nhỏ có khả năng liên kết mạnh hơn 1.000 lần so với miền liên kết ban đầu mà nó tiến hóa. "Siêu nút" này không chỉ vừa khít với ACE2 giống như găng tay, nó còn không ảnh hưởng tới hoạt động của enzyme. Ngoài ra, nhờ khả năng liên kết mạnh, chỉ cần nồng độ phân tử rất thấp để đạt hiệu quả ngăn chặn như mong muốn.
Để phát triển phương pháp điều trị tiềm năng sử dụng phân tử mới, Schreiber và cộng sự cộng tác với giáo sư Yinon Rudich ở khoa Trái Đất và Khoa học hành tinh của Viện Weizmann, để tạo ra chai xịt đưa phân tử mới vào cơ thể bệnh nhân. Gần đây, họ đã thử nghiệm công thức trên chuột hamster nhiễm nCoV ở NIH. Kết quả sơ bộ cho thấy phương pháp này làm giảm đáng kể triệu chứng bệnh, có thể trở thành thuốc điều trị tiềm năng. Các nhà nghiên cứu sẽ tiến hành thêm nhiều kiểm tra tại NIH trong tương lai gần.
An Khang (Theo Sci Tech Daily)