Ngay từ khi Covid-19 bắt đầu lây lan mạnh mẽ, các nhà khoa học ngày đêm nghiên cứu về mọi khía cạnh của loại virus mới. Chỉ trong 9 tháng, hàng trăm nghìn công trình được xuất bản. Chưa khi nào, giới chuyên gia chạy đua ráo riết đến vậy.
Song các phát minh của họ không bắt đầu từ trang giấy trắng. Sự tiến bộ nhanh chóng khi tìm hiểu về một căn bệnh chưa từng xuất hiện trước đây là nhờ vào các khám phá kéo dài hơn một thế kỷ về virus và hệ thống miễn dịch. Một vài trong số đó từng đạt giải Nobel.
Phát hiện về kháng thể
Năm 1901, nhà khoa học Emil von Behring đoạt giải Nobel Y Sinh đầu tiên cho nghiên cứu về bạch hầu, căn bệnh từng giết rất nhiều trẻ em vào thế kỷ 19. Thông qua thí nghiệm trên động vật, ông phát hiện máu của những con vật đã khỏi bạch cầu xuất hiện loại chất giúp "tự chữa bệnh". Sau khi loại bỏ tế bào hồng cầu, bạch cầu, ông thu được huyết thanh có thể ngăn chặn mầm bệnh xâm nhập các con vật khác, thậm chí chữa khỏi cho những cá thể đã tiếp xúc với virus bạch hầu.
Ông Behring và các đồng nghiệp đã phát triển huyết thanh thành thuốc, sản xuất với số lượng lớn, sử dụng để cứu sống trẻ em. Cộng sự chính của ông là Paul Ehrlich đã chuẩn hóa huyết thanh, đảm bảo mỗi liều có hiệu lực như nhau. Ehrlich cũng lý giải về cách thức hoạt động của nó. Dù nhầm lẫn về một số chi tiết nhất định, ông đã phân tích chính xác cốt lõi của miễn dịch. Theo đó, nhiễm trùng thúc đẩy tế bào giải phóng các chất bảo vệ, gọi là "kháng thể", đủ khả năng tiêu diệt mầm bệnh hoặc độc tố cụ thể.
Ehrlich được trao giải Nobel Y Sinh năm 1908. Arthur Silverstein, chuyên gia tại Khoa Lịch sử Y học tại Đại học Johns Hopkins ở Baltimore, nhận định: "Ông ấy (Ehrlich) đã định nghĩa một cách khoa học hơn về kháng thể, nguồn gốc và cách hoạt động của nó".
Nhà khoa học Paul Ehrlich làm việc trong phòng thí nghiệm những năm 1900. Ảnh: The Wellcome Collection
Ý tưởng này về cơ bản trùng khớp với huyết tương dưỡng bệnh, được sử dụng điều trị cho người mắc Covid-19. Sự khác biệt là chất kháng độc tố bạch hầu đến từ động vật, trong khi huyết tương ngừa nCoV thu được ở con người.
Huyết tương chứa kháng thể mạnh mẽ, giúp bảo vệ người bệnh khỏi các tổn thương nghiêm trọng. Tháng 8, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) đã cấp phép sử dụng cho liệu pháp này trị Covid-19.
Dù kháng độc tố bạch hầu có hiệu quả cao, thử nghiệm huyết tương dưỡng bệnh điều trị Covid-19 lại cho ra kết quả lẫn lộn. Timothy Block, chủ tịch Quỹ Viêm gan B và Viện Baruch S. Blumberg, tin rằng nó có thể giúp ích cho một số bệnh nhân ở giai đoạn nhất định.
Kháng thể đơn dòng
Các kháng thể cũng được sử dụng như một công cụ chẩn đoán bệnh tật. Một loại kháng thể duy nhất sẽ chỉ liên kết một mầm bệnh. Tìm ra kháng thể đặc trị, giúp các chuyên gia biết được một người có nhiễm virus, vi khuẩn hay không. Từ đó, họ điều chế thuốc và tạo ra các kit xét nghiệm nhanh Covid-19.
Song các thử nghiệm thuốc cần đến mẫu tinh khiết, trong khi máu của một người có chứa hàng nghìn loại kháng thể. Vấn đề được hai nhà khoa học César Milstein và Georges Köhler giải quyết vào năm 1975. Ở thời điểm đó, giới nghiên cứu biết rằng kháng thể được tạo ra bởi tế bào tế bào B. Nhưng tế bào B không tồn tại lâu bên ngoài cơ thể. Họ nảy ra ý tưởng nuôi cấy kháng thể trong phòng thí nghiệm.
Köhler và Milstein đã kết hợp tế bào B với tế bào ung thư. Mỗi "khối u lai" mang một kháng thể duy nhất, gọi là "kháng thể đơn dòng". Nghiên cứu này giúp họ giành giải Nobel Y Sinh năm 1984.
Đây là tiền đề để nhiều hãng dược phát triển phương pháp điều trị Covid-19, một trong số đó là thuốc viêm khớp Tocilizumab. Tổn hại lớn nhất mà nCoV gây ra cho cơ thể là ‘bão cytokine’ - phản ứng miễn dịch không kiểm soát. Tocilizumab có khả năng giảm phản ứng này bằng cách ức chế miễn dịch.
Các nhà khoa học cũng đang phát triển thuốc kháng thể đơn dòng tấn công trực tiếp nCoV, có thể kể đến REGN-COV2, đang sử dụng cho Tổng thống Donald Trump.
Tế bào T "sát thủ"
Dù các kháng thể cực kỳ quan trọng, chúng chỉ có thể tiêu diệt virus trôi nổi tự do trong máu. Một khi mầm bệnh xâm nhập tế bào người, nó sẽ trở nên vô hình. Lúc này, hệ miễn dịch sẽ sản sinh tế bào T, "sát thủ" đặc hiệu đối với mỗi loại virus.
Đầu những năm 1970, giới chuyên gia cho rằng tế bào T nhận biết tế bào nhiễm bệnh giống như cách kháng thể tìm ra virus. Tuy nhiên, hai nhà khoa học Peter Doherty và Rolf Zinkernagel đã chứng minh điểm khác biệt. Họ chỉ ra rằng tế bào T liên kết với các protein có tên gọi "MHC", phân biệt các vùng nhiễm bệnh và khỏe mạnh của cơ thể, bởi khi virus lây nhiễm, nó sẽ làm thay đổi protein MHC trên bề mặt tế bào.
Hình ảnh hiển vi tế bào T đang tấn công tế bào nhiễm bệnh. Ảnh: National Institutes of Health
Hai nhà khoa học đã giành giải Nobel cho nghiên cứu vào năm 1996. Đây cũng là nền móng của một trong những "ứng viên" sáng giá nhất năm nay: nghiên cứu về tín hiệu hệ miễn dịch của Pamela Bjorkman và Jack Strominger.
Thành tựu từ Doherty và Zinkernagel trở thành phần quan trọng trong cuộc chiến chống Covid-19. "Để không mắc nhiễm virus, phải có đề kháng tốt. Nhưng chúng sẽ suy giảm theo thời gian. Cuối cùng, bạn vẫn cần đến tế bào T để chiến đấu với một căn bệnh như Covid-19", Stefan Kaufmann, giám đốc Viện Sinh học Nhiễm trùng Max Planck, nhận định.
Theo Doherty, hầu hết nhà phát triển vaccine vẫn tập trung chủ yếu vào kháng thể. Điều này tương đối dễ hiểu. Phản ứng của tế bào T mất vài ngày để tăng lên, trong khi kháng thể tiêu diệt virus một cách nhanh chóng. Tuy nhiên, virus đường hô hấp như nCoV tạo nhiều thách thức trong quá trình điều chế. Đây là lý do tại sao vaccine cúm chỉ có hiệu quả khoảng 40-60%. Doherty lo ngại các liều chủng ngừa Covid-19 cũng gặp vấn đề tương tự. Bản thân WHO và các cơ quan y tế của Mỹ cũng chỉ đặt kỳ vọng vaccine hiệu quả khoảng 50%. Nếu kích thích phản ứng tế bào T mạnh, thay vì kháng thể, vaccine có khả năng loại bỏ nhiễm trùng nhanh chóng, ít để lại triệu chứng nghiêm trọng hơn.
Chiều 5/10, Hội đồng Nobel tại Viện Karolinska công bố giải Nobel Y Sinh. Giải thưởng được quyết định bởi 50 thành viên hội đồng. Do diễn biến của Covid-19, chủ nhân của giải thưởng năm nay sẽ không được nhận huy chương ở Stockholm, Thụy Điển như thường lệ. Họ sẽ lĩnh huy chương tại Đại sứ quán Thụy Điển trong nước hoặc nơi làm việc.
Thục Linh (Theo Inside Science)