Nhà khoa học Mỹ muốn tự tổng hợp virus Covid-19 bằng cách mua gen online, sau đó ghép lại như xếp hình

Trong khi toàn bộ thế giới đang sợ hãi chủng virus corona mới gây ra dịch Covid-19, các nhà khoa học tại Đại học Bắc Carolina lại muốn có được nó.

Chủng virus được đặt tên là SARS-CoV-2 gây ra các triệu chứng như cảm cúm, bao gồm sốt, ho, khó thở. Nhưng khi lây nhiễm trên những người có hệ miễn dịch yếu, nó lại có thể giết chết họ và để lại một lá phổi bị tàn phá đến mục ruỗng như tổ ong.

SARS-CoV-2 hiện mới chỉ được nuôi cấy và phân lập tại một số cơ sở nghiên cứu tại Trung Quốc, Nhật Bản, Australia và Việt Nam. Nhưng bộ gen của nó đã được các nhà nghiên cứu Trung Quốc giải mã toàn bộ và chia sẻ trên internet từ tháng 1.

Điều này khiến Ralph Baric, một chuyên gia nghiên cứu virus corona, nghĩ rằng ông có thể tổng hợp ra một phiên bản SARS-CoV-2 nhân tạo, ngay trong phòng thí nghiệm của mình.

Công việc phải làm chỉ là đặt hàng những đoạn DNA riêng lẻ, cung cấp bởi các nhà sản xuất vật liệu sinh học như Atum và Twist Bioscience. Sau đó, Baric sẽ ghép các đoạn gen này lại với nhau sao cho trùng khớp với RNA của virus corona mới.

Với khoảng 30.000 ký tự gen, công việc có thể kéo dài một tháng, tiêu tốn vài ngàn USD. Nhưng chỉ cần hoàn thành một nguyên mẫu virus duy nhất, Baric sẽ có thể cấy nó vào tế bào phổi để sản xuất hàng ngàn, thậm chí hàng triệu bản sao của SARS-CoV-2.

Nhà khoa học Mỹ muốn tự tổng hợp virus Covid-19 nhân tạo trong phòng thí nghiệm

Bạn có thể tưởng tượng việc tạo ra một chủng virus chết người bây giờ có vẻ dễ như trò xếp Lego. Về lý thuyết, một nhà khoa học chỉ cần có bản giải mã gen là có thể "teleport" một chủng virus từ Trung Quốc về Mỹ mà không cần nhập cảnh nó.

Việc đặt và giao hàng các mảnh "Lego gen" thậm chí có thể được thực hiện online. Điều này khiến nhiều người lo ngại một kẻ khủng bố nào đó bây giờ có thể tự tạo ra những chủng virus tại nhà và thực hiện các vụ tấn công sinh học.

Nhưng liệu mọi chuyện có dễ dàng như bạn tưởng tượng? Hãy cùng tìm hiểu xem Baric và đồng nghiệp của mình đang làm gì tại phòng thí nghiệm. Họ có sợ những chủng virus nhân tạo mà mình tổng hợp ra hay không?

Virus nhân tạo sẽ giống hệt virus thật, và còn hơn thế nữa

Một vài năm trở lại đây, những tiến bộ đột phá mà phòng thí nghiệm của Baric ở Đại học North Carolina đạt được đã khiến các nhà quản lý ở Washington hết sức đau đầu. Ông và các đồng nghiệp của mình đã chủ được những kỹ thuật di truyền và sinh học tiên tiến nhất, cho phép tổng hợp ra những chủng virus lây nhiễm trên chuột.

Mặc dù đó là một bước tiến bộ không thể ngờ vực trong khoa học, việc tạo ra virus bị các nhà quản lý đánh giá là rủi ro. Năm 2014, Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ từng ngừng cấp tài trợ cho Baric, trước khi ông chứng minh được những lợi ích tiềm năng, đặt bên cạnh độ an toàn của những gì mà mình đang làm.

Và tại thời điểm dịch Covid-19 đang lan nhanh trên toàn thế giới, tiềm năng của những virus nhân tạo đã được hiện thực hóa. Các nhà khoa học cần virus để nghiên cứu độc tính của nó, tìm hiểu cách nó gây bệnh, thử nghiệm các loại thuốc đặc trị và vắc-xin để làm chậm hoặc chống lại sự lây lan. Nhưng không phải ai cũng có khả năng tiếp cận những mẫu bệnh phẩm thực.

Hiện tại, chỉ có 4 quốc gia đã nuôi cấy và phân lập thành công chủng virus SARS-CoV-2 gây ra dịch Covid-19 là Trung Quốc, Australia, Nhật Bản và Việt Nam. Muốn nghiên cứu những virus thật này, các nhà khoa học ở những quốc gia khác, thậm chí phòng thí nghiệm khác sẽ phải đợi virus được gửi tới họ.

Nhưng một là, điều này không thể được tiến hành dễ dàng và tiềm ẩn những rủi ro nhất định. Hai là họ không muốn chờ đợi. Hướng tiếp cận lúc này là: Tại sao không tự tạo ra một bản sao virus SARS-CoV-2?

Điều này có thể thực hiện được không? Trên thực tế, ngay từ tháng 12 năm 2019, sau khi dịch bệnh bùng phát ở Trung Quốc, các nhà khoa học nước này đã giải mã thành công toàn bộ bộ gen của virus SARS-CoV-2 và chia sẻ nó công khai với cộng đồng khoa học quốc tế.

Baric đã lên mạng tải về và xem xét chuỗi di truyền này. Sau đó, ông so sánh nó với một số trình tự gen mà mình đang có sẵn. Công việc còn lại chỉ là dùng một kỹ thuật chỉnh sửa gen trong phòng thí nghiệm – điều mà Baric và các đồng nghiệp của mình đã thừa độ thành thạo – để ghép những mảnh DNA trùng khớp lại với nhau.

Virus SARS-CoV-2 chứa trong nó một RNA có khoảng 30.000 ký tự di truyền, công việc có thể mất khoảng 1 tháng. Cùng lúc đó, Baric sẽ chuẩn bị trước một số lượng tế bào để làm ngôi nhà ký sinh cho virus. Sau khi bộ gen của nó được sắp xếp xong, ông sẽ tiêm mẫu RNA vào những tế bào này.

Giống như những gì diễn ra trong cơ thể người bệnh, những tế bào bây giờ ở trên đĩa thí nghiệm sẽ hoạt động tựa một dây chuyền tự động, nó sẽ nhân mẫu RNA lên hàng ngàn lần, tạo ra hàng ngàn bản sao là những hạt virus SARS-CoV-2 nhân tạo.

Timothy Sheahan, một nhà nghiên cứu tại Đại học North Carolina đang làm việc cùng nhóm với Baric cho biết, virus thực và virus tổng hợp về cơ bản sẽ giống hệt nhau. Nhưng bằng cách nắm giữ công thức tạo ra nó, họ sẽ còn chủ động hơn trong quá trình nghiên cứu.

Chẳng hạn, Sheahan có thể tạo ra hàng loạt virus nhân bản giống hệt nhau tại cùng một thời điểm, điều mà khi phân lập và nuôi cấy virus khó có thể làm được bởi một thực tế rằng chúng sẽ luôn luôn tiến hóa và biến đổi. 

Việc có nhiều mẫu virus nhân bản giống nhau sẽ cho phép họ đối chiếu các thí nghiệm tốt hơn. Họ cũng có thể thêm bớt và chỉnh sửa một số ký tự di truyền nhất định, để làm phép loại trừ, nhằm tìm hiểu xem rốt cuộc những mã gen nào đã cho phép SARS-CoV-2 có được độc tính cũng như sự lây lan điên cuồng trên người của nó.

Các thí nghiệm tinh chỉnh virus nhân tạo cũng có thể làm tăng tốc quá trình tiến hóa của virus, giúp các nhà khoa học dự đoán trước được các kịch bản có thể xảy ra khi mầm bệnh biến đổi ngoài đời thực. 

"Tôi lo rằng tại một thời điểm nào đó trong dịch bệnh virus này sẽ biến đổi và điều này sẽ cho phép tôi nghiên cứu những ảnh hưởng của những đột biến đó", Stanley Perlman, một nhà vi sinh học đến từ Đại học Iowa cho biết.

Hình ảnh thật của SARS-CoV-2 dưới kính hiển vi điện tử.

Ở một hướng nghiên cứu khác, Sheahan muốn thử lây nhiễm những chuột với virus nhân tạo và cho chúng uống lần lượt nhiều loại thuốc khác nhau để xem loại thuốc nào có khả năng mang lại hiệu quả.

"Virus nhân tạo là một bản thay thế cho virus thực, nhưng với bản sao DNA của nó, bạn có thể điều khiển nó, tìm ra những điểm yếu của nó và phát triển một liệu pháp chống lại nó", Perlman cho biết thêm.

Làm thế nào để đảm bảo an toàn, và ngăn virus không rơi vào tay kẻ xấu?

Đầu những năm 2000, lần đầu tiên các nhà khoa học chứng minh được rằng họ có thể kết hợp những chuỗi DNA tổng hợp lại với nhau, để tạo ra một virus thật từ trình tự di truyền đã được giải mã của nó. 

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học New York đã làm điều này với virus gây bệnh bại liệt. Họ thậm chí không cần tự mình lắp ráp từng ký tự DNA. Một số công ty công nghệ sinh học đã nhìn thấy được tương lai này, và họ cung cấp cho khoa học các bộ ký tự được ghép sẵn, như những miếng Lego sinh học.

Công nghệ này ngay lập tức tạo ra những lo lắng về nguy cơ khủng bố. Điều gì sẽ xảy ra nếu những kẻ xấu sử dụng kỹ thuật này để hồi sinh bệnh đậu mùa? Mặc dù thực tế ấy chưa xảy ra, nhưng công nghệ tổng hợp gen vẫn tạo ra những mối đe dọa về an ninh sinh học, khi các mầm bệnh nguy hiểm đã tuyệt chủng, bây giờ, có thể được hồi sinh.

Điều đó thậm chí đã được thực hiện từ 15 năm trước. Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm kiểm soát và phòng ngừa dịch bệnh Hoa Kỳ (CDC) đã hồi sinh được chủng virus cúm Tây Ban Nha đã giết chết hơn 50 triệu người vào năm 1919.

Đó là năm 2005 và bây giờ, công nghệ gen đã tiến bộ hơn rất nhiều.

Một nhà khoa học tại Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh Hoa Kỳ đang kiểm tra mẫu virus cúm Tây Ban Nha được hồi sinh.

Để giữ cho công nghệ tránh khỏi tay những kẻ xấu, các công ty công nghệ sinh học đã liên kết với nhau để hạn chế quyền truy cập vào các gen nguy hiểm. Các nhà sản xuất DNA ở Mỹ liên tục phải đối chiếu đơn đặt hàng của họ với một cơ sở dữ liệu gồm khoảng 60 mầm bệnh gây chết người được gọi là "các tác nhân chọn lọc".

Chỉ có các phòng thí nghiệm được ủy quyền mới được phép mua những DNA này, chúng là những đoạn mã cần thiết để hồi sinh những mầm bệnh chết chóc.

Battelle, một công ty R&D hoạt động trong lĩnh vực khoa học đã phát triển ra một phần mềm có tên là ThreatSEQ. Phần mềm này có khả năng so sánh các mã trình tự gen để lọc ra các "tác nhân chọn lọc". Và họ đã xây dựng một kịch bản, trong đó, một kẻ xấu cố gắng tìm cách đặt mua một bản sao của SARS-CoV-2.

Theo Craig Bartling, một nhà nghiên cứu cao cấp tại Battelle, phần mềm của họ đã nhận diện được virus cũng như các mã gen nguy hiểm của nó ở "mức độ đe dọa cao nhất". Các cảnh báo này được nhận diện ngay lập tức, bởi virus mới rất giống với chủng SARS đã gây ra đại dịch toàn cầu vào năm 2003, giết chết khoảng 8.000 người trước khi nó tuyệt chủng.

Tuần trước, các nhà sản DNA đã nhanh chóng thiết lập một chính sách để kiểm soát việc đặt hàng những vật liệu di truyền để tổng hợp virus đang gây ra dịch Covid-19.

Trong một tuyên bố của mình, Hiệp hội Tổng hợp gen quốc tế đã nói rằng họ sẽ áp dụng các quy định trước đây cho virus SARS sang chủng corona mới. Điều đó có nghĩa là chính phủ Hoa Kỳ sẽ giám sát chặt chẽ việc sở hữu virus này.

Ralph Baric tin rằng ông có thể tổng hợp ra một phiên bản SARS-CoV-2 nhân tạo, ngay trong phòng thí nghiệm của mình.

Theo các quy định hiện hành, bất cứ ai muốn có một bản sao tổng hợp hoàn chỉnh của SARS-CoV-2 sẽ đều phải trải qua các cuộc kiểm tra nghiêm ngặt. Họ phải chứng minh được rằng mình đã được CDC chấp thuận để làm việc với virus SARS, như nhóm của Baric tại Đại học North Carolina.

Tuy nhiên, các công ty sản xuất DNA vẫn là người quyết định cuối cùng những gì họ sẽ bán ra, và sẽ bán chúng cho ai. Claes Gustaffson, người sáng lập kiêm giám đốc thương mại của Atum, một nhà cung cấp DNA ở California, cho biết ông đã nhận được đơn đặt hàng mẫu DNA của SARS-CoV-2 từ 8 công ty.

Một cơ quan chính phủ Hoa Kỳ cũng đã đặt hàng với họ để tạo ra 90% mã DNA của virus. Gustaffson đã chấp thuận yêu cầu của họ. Ông nghĩ rằng chính phủ Hoa Kỳ muốn tạo ra một phiên bản suy yếu (vô hại) của SARS-CoV-2.

"Có lẽ họ muốn tìm cách tạo ra vắc-xin càng nhanh càng tốt", ông nói. Nhưng nếu họ muốn đặt hàng 100%, hay toàn bộ virus, "tôi sẽ không chấp thuận. Có một số thứ, ví dụ như bệnh bại liệt, bạn sẽ không muốn tạo ra nó, cho dù cơ quan đặt hàng có là ai đi chăng nữa".

Có những nỗi sợ hãi đến từ thuyết âm mưu

Trên thực tế, số lượng những cơ sở nghiên cứu hiện nay có khả năng tổng hợp virus nhân tạo chỉ đếm được trên đầu ngón tay. Không có bất kể một công nghệ đơn giản hay tự chế nào có thể cho phép một người tự tổng hợp virus ngay tại nhà mình.

Chúng ta đang ở vào một thời điểm mà chỉ có những nhà khoa học giỏi nhất trong số những người giỏi nhất có thể tổng hợp được SARS-CoV-2 nhân tạo. Tuy nhiên, khả năng tổng hợp ra virus và chế tạo các mầm bệnh chắc chắn sẽ nuôi dưỡng các thuyết âm mưu. 

Một số thuyết âm mưu cho rằng SARS-CoV-2 đã phát tán từ một phòng thí nghiệm nghiên cứu vũ khí sinh học của Trung Quốc, đặt ngay tại Vũ Hán.

Gần đây, các mạng xã hội và một số trang blog đã liên tục truyền đi một tin giả cho rằng, virus SARS-CoV-2 đã phát tán từ một phòng thí nghiệm nghiên cứu vũ khí sinh học của Trung Quốc đặt ngay tại Vũ Hán.

Nhưng cho tới thời điểm này, không hề có bất kỳ một bằng chứng nào cho thấy điều đó là thật.

Về phần mình Baric nói rằng ông không cho rằng virus tổng hợp có thể gây ra một dịch bệnh tương tự như virus trong tự nhiên. Ngược lại, đó sẽ là một cơ hội để chúng ta có thể tìm hiểu về chúng, khắc chế chúng và ngăn chặn dịch bệnh. "Cho dù bạn có được mẫu virus từ một tế bào hay tự tổng hợp ra nó, mọi chuyện cũng nên kết thúc [có hậu] như vậy", Baric nói.

*Bạn đã phân biệt được đâu là những tin giả/tin thật về virus corona đang gây ra dịch Covid-19, hãy cùng làm bài trắc nghiệm dưới đây để kiểm tra:

Tham khảo Technologyreview