Lá phổi 107 năm tuổi hé lộ bí mật chấn động về cúm Tây Ban Nha, giải mã cách virus thích nghi để tàn phá thế giới!

Một nhóm nghiên cứu quốc tế do Đại học Basel (Thụy Sĩ) dẫn đầu đã áp dụng công nghệ tiên tiến để trích xuất dấu vết của virus từ lá phổi của một thanh niên đã chết vì viêm phổi nặng tại một bệnh viện ở Zurich vào tháng 7 năm 1918. Lá phổi của thiếu niên này đã được lưu giữ trong bộ sưu tập y khoa của trường đại học từ khi ông qua đời, trong đợt bùng phát đầu tiên của đại dịch.

Verena Schünemann, nhà cổ sinh vật học và giáo sư khoa học khảo cổ học tại Đại học Basel, cho biết: "Đây là lần đầu tiên chúng tôi tiếp cận được bộ gen cúm từ đại dịch năm 1918 đến 1920 ở Thụy Sĩ. Nó mở ra những hiểu biết mới về động lực thích nghi của virus ở châu Âu khi đại dịch bắt đầu".

Sử dụng một giao thức giải trình tự RNA mới được thiết kế đặc biệt để trích xuất dữ liệu di truyền từ mô bị phân hủy và cố định hóa học, nhóm nghiên cứu đã so sánh bộ gen hoàn chỉnh với bộ gen từ Đức và Bắc Mỹ.

Từ đó, họ đã có thể chứng minh rằng chủng virus này đã có ba đặc điểm thích nghi quan trọng khiến nó trở nên nguy hiểm hơn đối với con người, và những đặc điểm này sẽ tồn tại trong cấu trúc virus cho đến khi đại dịch kết thúc.

Bí mật đột biến: Virus "lách luật" để tấn công con người

Hai trong số các đột biến này đã giúp virus lẩn tránh một phần quan trọng của hệ miễn dịch ở người, được gọi là MxA, một loại protein kháng virus thường ngăn chặn sự nhân lên của virus cúm. Protein này đặc biệt quan trọng trong việc chống lại virus cúm có nguồn gốc từ chim. Do đó, những thay đổi này khiến virus dễ lây lan giữa người với người hơn, tăng tốc độ lây lan của đại dịch.

Đột biến thứ ba làm thay đổi hình dạng của một protein bề mặt gọi là hemagglutinin, mà virus sử dụng để bám vào và xâm nhập vào tế bào người. Sự thay đổi này giúp virus nhận diện và liên kết tốt hơn với các thụ thể tế bào đặc hiệu của người, tăng hiệu quả lây nhiễm.

Trước đây, người ta cho rằng những đột biến này xuất hiện muộn hơn trong đại dịch. Nhưng sự xuất hiện của chúng ngay trong làn sóng đầu tiên ở Thụy Sĩ vào mùa xuân năm 1918 cho thấy loại virus này đã tiến hóa nhanh chóng và lan rộng ngay cả trước làn sóng thứ hai và gây chết người nhất của đại dịch vào mùa thu.

Điều thú vị là virus Zurich cũng cho thấy sự đa dạng di truyền bất thường ở đoạn polymerase (PB2), cho thấy sự chọn lọc tự nhiên mạnh mẽ hoặc sự pha trộn giữa các chủng virus. Ví dụ, khi so sánh với virus H1N1 năm 2009, virus năm 1918 có tính biến thiên cao hơn ở các gen quan trọng liên quan đến sự nhân lên và thích nghi với vật chủ.

Không có gì ngạc nhiên khi những sự thích nghi nhanh chóng này cũng là dấu hiệu đặc trưng của loại virus corona gây ra đại dịch gần đây nhất, cho thấy một quy luật tiến hóa chung của các đại dịch.

Mở ra cánh cửa giải mã DNA cổ đại

Một trong những phần thú vị nhất của nghiên cứu là quá trình nhóm nghiên cứu xây dựng nên bộ gen lịch sử này. Cho đến nay, loại mẫu vật ướt được bảo quản trong formalin này được coi là không phù hợp để phân tích RNA.

Nhưng dữ liệu di truyền toàn diện mà các nhà nghiên cứu có thể trích xuất từ mô phổi đã mở ra cánh cửa hé lộ những bí mật DNA được lưu giữ trong hàng ngàn lọ thủy tinh trong các bộ sưu tập y tế và động vật học trên khắp thế giới.

Christian Urban, tác giả đầu tiên của nghiên cứu, cho biết: "RNA cổ đại chỉ được bảo quản trong thời gian dài dưới những điều kiện rất cụ thể. Đó là lý do tại sao chúng tôi phát triển một phương pháp mới để cải thiện khả năng thu hồi các đoạn RNA cổ đại từ những mẫu vật như vậy".

Phương pháp dựa trên kỹ thuật gắn kết của các nhà nghiên cứu có thể thu thập các đoạn gen ngắn hơn, đồng thời bảo tồn định hướng của chuỗi RNA. Bằng cách khám phá ra loại thích nghi được thấy ở virus, trung tâm của các đại dịch trong quá khứ, các nhà nghiên cứu có thể thu thập được những manh mối tiến hóa quý giá, giúp chúng ta chuẩn bị tốt hơn để ứng phó với các đợt bùng phát trong tương lai.

Việc tìm hiểu cách virus lây lan từ động vật sang người cũng sẽ là chìa khóa trong việc phát triển các mục tiêu vắc-xin hiệu quả hơn.

Schünemann kết luận: "Hiểu rõ hơn về động lực thích nghi của virus với con người trong thời gian dài của đại dịch cho phép chúng ta phát triển các mô hình cho các đại dịch trong tương lai". Khám phá này không chỉ là một kỳ tích của khoa học mà còn là một lời cảnh báo, rằng lịch sử virus đang lặp lại, và việc học hỏi từ quá khứ chính là cách tốt nhất để bảo vệ tương lai của chúng ta.