Hướng đi tương lai của SARS-CoV-2

SARS-CoV-2 đã tiến hóa để vượt qua các kháng thể của con người tốt hơn. Nó cũng trở nên độc hại và dễ lây lan hơn, khiến nhiều người mắc bệnh hơn. Điều này ảnh hưởng rất lớn đến diễn biến của đại dịch.

Hiện tại, chủng Delta là một trong 4 "biến thể đáng quan tâm" được Tổ chức Y tế Thế giới xác nhận. Đây là biến thể rất khác với chủng gốc xuất hiện ở Vũ Hán (Trung Quốc) vào cuối năm 2019 và đã khiến nhiều quốc gia buộc phải thay đổi chính sách chống dịch.

Các chính phủ đang cố gắng đẩy nhanh chương trình tiêm chủng, đồng thời tuyên truyền trở lại việc đeo khẩu trang và biện pháp y tế công cộng khác.

SARS-CoV-2 còn có thể lây nhiễm nhiều hơn so chủng Delta

Aris Katzourakis, nhà tiến hóa sinh học tại Đại học Oxford, Anh, cho hay giai đoạn hỗn loạn nhất trong quá trình tiến hóa của SARS-CoV-2 có thể vẫn còn ở phía trước. Hiện tại, chúng ta đã có đủ miễn dịch trong dân số để gây áp lực, buộc virus phải thích nghi hơn nữa. Bên cạnh đó, phần lớn trên thế giới vẫn còn quá tải ca nhiễm, mở ra nhiều cơ hội cho virus nhân rộng và tạo ra các đột biến mới.

Tuy nhiên, việc dự đoán những yếu tố đáng lo ngại đó sẽ diễn biến như thế nào trong tương lai cũng rất khó khăn, sự tiến hóa được thúc đẩy bởi đột biến ngẫu nhiên, không thể đoán trước.

Tuy vậy, kinh nghiệm từ các chủng virus khác mang lại cho các nhà sinh học về tiến hóa một vài manh mối về cái đích SARS-CoV-2 muốn hướng đến. Các đợt bùng phát trong quá khứ cho thấy nCoV thậm chí còn có thể lây nhiễm nhiều hơn so chủng Delta hiện nay.

Aris Katzourakis cho biết: "Tôi nghĩ mọi người đều mong đợi rằng loại virus này sẽ tiếp tục thích nghi với con người và chúng ta thích ứng với chúng ngày càng tốt hơn. Tuy nhiên, con virus này không những không 'hiền hòa' hơn với chúng ta, chúng còn ngày càng trở nên nguy hiểm, tương tự một số loại từng xuất hiện trước đây (virus cúm năm 1918)".

Các vaccine Covid-19 đến nay vẫn ổn, nhưng lịch sử cho thấy rằng virus có thể phát triển thêm để làm mất tác dụng bảo vệ của vaccine.

Edvvard Holmes, chuyên gia nghiên cứu về tiến hóa của virus tại Đại học Sydney, Australia, đăng tải một trong những bộ gene SARS-CoV-2 đầu tiên lên internet vào ngày 10/1/2020. Kể từ đó, hơn 2 triệu bộ gene đã được giải mã và công bố, phác họa bức tranh chi tiết về một loại virus đang biến đổi liên tục. Holmes cho biết: "Tôi không nghĩ rằng chúng ta từng theo dõi quá trình tiến hóa nào ở mức độ chính xác như thế này".

Việc hiểu được dòng đột biến vô tận rất phức tạp. Mỗi đột biến chỉ là một sự tinh chỉnh trong quá trình tạo ra protein. Những đột biến nào sẽ lây lan phụ thuộc vào cách các virus mang protein đã được tinh chỉnh đó di chuyển trong thế giới thực.

Sự thay đổi đáng kinh ngạc nhất trong SARS-CoV-2 cho đến nay là khả năng lây lan giữa người với người. Vào thời điểm đầu của đại dịch, SARS-CoV-2 có chủng đột biến được gọi là D614G khiến nó có khả năng lây nhiễm cao hơn một chút. Chủng này đã lan rộng khắp thế giới và đa số virus hiện tại đều có nguồn gốc từ nó.

Sau đó, vào cuối năm 2020, các nhà khoa học đã xác định được một biến chủng mới được gọi là Alpha tìm thấy ở những bệnh nhân ở Kent (Anh) có khả năng lây nhiễm cao hơn khoảng 50%. Chủng Delta lần đầu tiên được phát hiện ở Ấn Độ và hiện lan rộng toàn thế giới, có khả năng lây nhiễm nhiều hơn từ 40% đến 60% so với Alpha.

Các biến chủng SARS-CoV-2 bắt đầu xuất hiện vào năm 2020. Chủng Alpha tăng mạnh ở nhiều quốc gia vào đầu năm 2021, sau đó phần lớn bị thay thế bởi Delta. Hai biến chủng khác đáng quan tâm là Beta và Gamma chiếm tỷ lệ thấp hơn.

"Tôi đã đánh giá thấp mức độ lây nhiễm mà virus có thể gây ra. Loại virus này đã tăng mức độ lây nhiễm lên 3 lần trong một năm và tôi nghĩ đó là điều bất ngờ lớn nhất đối với tôi", Holmes nói.

Vào tháng 7, các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã công bố bản in trước của nghiên cứu, cho thấy Delta có thể làm mức độ virus trong các mẫu bệnh phẩm cao gấp 1.000 lần so với biến chủng trước đó. Ngày càng nhiều chứng cứ cho thấy những người bị nhiễm không chỉ lây lan virus hiệu quả hơn mà còn nhanh hơn, cho phép biến chủng này lây lan nhanh chóng.

Cách thức lẩn trốn của virus

Ngay từ khi bắt đầu đại dịch, các nhà nghiên cứu đã lo lắng SARS-CoV-2 có thể tiến hóa để thoát khỏi sự tấn công của hệ miễn dịch tự nhiên hoặc vaccine. Hiện tại, một số biến chủng xuất hiện những thay đổi trên bề mặt protein gai khiến virus ít bị các kháng thể nhận ra hơn.

Derek Smith, nhà sinh học tiến hóa tại Đại học Cambridge, Anh, đã làm việc nhiều thập kỷ để hình dung sự né tránh miễn dịch của virus cúm trong bản đồ kháng nguyên. Hai biến chủng càng xa nhau trên bản đồ của Smith thì kháng thể chống lại biến chủng này sẽ càng kém hiệu quả đối với biến chủng kia. Trong nghiên cứu được công bố gần đây, nhóm của Smith cùng với nhóm David Montefiori tại Đại học Duke, Mỹ, đã áp dụng cách tiếp cận này để lập bản đồ cho các biến chủng quan trọng nhất của SARS-CoV-2.

Trên bản đồ này, biến chủng Alpha rất gần với chủng virus Vũ Hán ban đầu. Điều này có nghĩa là các kháng thể chống lại chủng virus Vũ Hán vẫn có thể vô hiệu hóa Alpha. Biến chủng Delta đã trôi đi xa hơn nhiều, nhưng nó cũng không tránh được hoàn toàn hệ miễn dịch của cơ thể. Tuy nhiên, Delta có khả năng lây nhiễm sang những người đã được tiêm chủng đầy đủ hơn so với các biến chủng trước đó.

Dự đoán

Theo các nhà khoa học, chúng ta không thể dự đoán chính xác mức độ lây nhiễm, độc lực và khả năng né tránh miễn dịch của virus sẽ tiếp tục phát triển như thế nào trong những tháng tiếp theo. Tuy nhiên, một số yếu tố rõ ràng sẽ ảnh hưởng đến quỹ đạo của virus.

Thứ nhất là khả năng miễn dịch cộng đồng hiện được xây dựng nhanh chóng trong dân số. Miễn dịch cộng đồng làm giảm khả năng bị mắc bệnh và có thể cản trở sự nhân lên của virus ngay cả khi họ bị nhiễm. Điều đó có nghĩa sẽ có ít đột biến xuất hiện hơn nếu chúng ta tiêm chủng cho nhiều người hơn. Mặt khác, bất kỳ biến chủng nào có thể né tránh miễn dịch đều có lợi thế lớn hơn so với loại khác.

Holmes cho rằng với hơn 2 tỷ người đã được tiêm ít nhất một liều vaccine và hàng trăm triệu người khác đã khỏi bệnh sau Covid-19, các biến chủng có khả năng né tránh miễn dịch giờ đây lại có lợi thế hơn những chủng có tính lây nhiễm cao hơn.

Katia Kolle, nhà sinh vật học tiến hóa, Đại học Emory, Mỹ, cho biết điều tương tự đã xảy ra khi chủng cúm H1N1 mới xuất hiện vào năm 2009 và gây ra đại dịch. Một nghiên cứu năm 2015 cho thấy những biến đổi của virus trong 2 năm đầu tiên dường như làm cho chúng có khả năng lây truyền từ người sang người tốt hơn. Trong khi đó, những biến đổi sau năm 2021 chủ yếu là để tránh khả năng miễn dịch của con người.

Có lẽ việc tạo ra những ưu thế về khả năng lây nhiễm đang ngày càng khó khăn hơn cho SARS-CoV-2. Jesse Bloom, nhà sinh vật học tiến hóa, Trung tâm Nghiên cứu Ung thư Fred Hutchinson, cho biết: "Có một số giới hạn cơ bản đối với khả năng lây nhiễm của virus. Tại một thời điểm nào đó, SARS-CoV-2 sẽ chạm tới giới hạn đó. Tôi nghĩ rất khó xác định liệu đây đã là giới hạn hay chưa hay nó vẫn tiếp tục diễn ra".

Nhà virus học tiến hóa Kristian Andersen của Scripps Research, Mỹ, đoán rằng virus vẫn còn có thể tiến hóa với khả năng lây nhiễm lớn hơn. Ông nói: "Giới hạn đã biết trong thế giới virus là bệnh sởi có khả năng lây truyền cao hơn khoảng 3 lần so với những gì chúng ta có với chủng Delta hiện nay".

Các nhà nghiên cứu đang cố gắng tìm hiểu những thay đổi di truyền nào khiến các chủng SARS-CoV-2 biến đổi hiệu quả nên đã tập trung vào protein gai-vị trí bám trên bề mặt virus và liên kết với tế bào người.

Chủng Alpha, Beta và Delta đều có những đột biến tại ba khu vực quan trọng của protein, có thể gây ảnh hưởng khả năng lây nhiễm và vượt qua hệ thống miễn dịch.

Việc vượt qua hệ thống miễn dịch rất đáng lo ngại vì virus có thể buộc nhân loại phải phát triển liên tục các loại vaccine giống như đối với bệnh cúm.

Một số manh mối về hướng đi tương lai của SARS-CoV-2 có thể đến từ các Coronavirus đã xuất hiện từ lâu trong lịch sử loài người trước đây như loại gây cảm lạnh thông thường. Một số được biết là có thể tái lây nhiễm cho người nhưng đến nay vẫn chưa rõ đó là do khả năng miễn dịch ở những trường hợp đã phục hồi suy yếu hay virus thay đổi bề mặt để "qua mặt" hệ miễn dịch.

Trong một bản in trước được công bố vào tháng này, các nhà nghiên cứu đã tìm hiểu SARS-CoV-2 nhằm tìm ra virus cần thay đổi đến mức độ nào để có thể vượt mặt kháng thể ở nhóm người được tiêm vaccine và bệnh nhân đã hồi phục. Kết quả cho thấy cần phải thay đổi protein gai đến 20 lần thì virus mới có khả năng vượt qua các đáp ứng kháng thể hiện tại hoàn toàn.

Một trong những tác giả của nghiên cứu trên, nhà virus học Paul Bieniasz thuộc Đại học Rockefeller, Mỹ, cho biết điều này có nghĩa là khả năng vượt qua hệ miễn dịch hoàn toàn của virus là thấp. Nhưng rất khó để dự đoán liệu điều đó có dễ dàng xảy ra đối với con virus này hay không.

William Hanage thuộc Trường Y tế Công cộng Harvard T.H.Chan, Mỹ, kết luận: "Việc vượt qua hệ miễn dịch hoàn toàn thực sự rất khó. Tuy nhiên lại có lập luận cho rằng, chọn lọc tự nhiên là ngôi trường đào tạo ra những giải pháp thực thụ, khi ấy, virus mới bắt đầu đối diện với áp lực sống còn, bắt buộc chúng phải tiến hóa để vượt qua hệ miễn dịch".

Virus cũng có những mánh khóe của chúng. Ví dụ như Coronavirus rất giỏi trong việc tái tổ hợp giúp các biến thể mới có thể xuất hiện đột ngột bằng cách kết hợp bộ gene và đặc tính của hai biến chủng khác nhau. Với đặc điểm sinh học của những loại virus này, sự tái tổ hợp có thể là một yếu tố tạo nên sự tiến hóa liên tục của SARS-CoV-2.

Eugene Koonin, nhà nghiên cứu tại Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia Mỹ, cho biết, mọi thứ đều còn nhiều biến số và thật đáng lo ngại khi chúng ta đã không thực sự làm tốt việc hạn chế sự lây lan của SARS-CoV-2. Một số biến chủng nguy hiểm xuất hiện nếu virus tạo nên được tổ hợp đột biến rất hiếm gặp. Để làm được điều này, chúng phải nhân bản rất nhiều lần.

"Với tình trạng hàng triệu người trên thế giới bị nhiễm bệnh, điều này là hoàn toàn có thể", ông nói.

"20 tháng qua là một lời cảnh báo cho chúng ta. Đừng bao giờ đánh giá thấp sự tiến hóa của virus. Nhiều người vẫn thấy chủng Alpha và Delta là quá tệ rồi. Nhưng chúng ta cần xem chúng chỉ như những bước đầu trên một quỹ đạo có khả năng gây thách thức cho khả năng đáp ứng về y tế cộng đồng của chúng ta", nhà khoa học Aris Katzourakis nhấn mạnh.

Bài viết do DS Nguyễn Thị Cẩm Trâm, Lý Quốc Kiệt (sinh viên khoa Y, Đại học Quốc gia TP.HCM) và TS Nguyễn Thị Thanh Vân (chuyên ngành Công nghệ sinh học, làm việc tại Đại học Uppsala, Thụy Điển), cung cấp thông tin.