Phát hiện cấu trúc lạ trên gai protein SARS-CoV-2 là yếu điểm cho các nhà khoa học sản xuất thuốc và vắc-xin chống lại nó

Bất kể khi nào có một căn bệnh mới bùng phát và lây nhiễm, các nhà khoa học trên khắp thế giới đều sẽ đều nhảy vào nghiên cứu để tìm hiểu mọi thứ họ có thể biết về nó. Hiểu được virus, cách chúng lây nhiễm và gây bệnh là bước đầu tiên để tìm ra một loại thuốc hoặc vắc-xin.

Bây giờ, giữa đại dịch COVID-19 gây ra bởi chủng virus corona mới có tên gọi là SARS-CoV-2, các nhà khoa học tại Đại học Minnesota, Hoa Kỳ vừa có một khám phá quan trọng. Họ đã dựng lại được cấu trúc 3D của gai protein SARS-CoV-2, chính là thứ vũ khí lợi hại mà virus này dùng để xâm nhập và lây nhiễm tế bào phổi người.

Nhóm nghiên cứu hi vọng khám phá mới của họ sẽ trở thành nền tảng, giúp các nhà khoa học khác tìm ra một loại thuốc đặc trị hoặc vắc-xin cho COVID-19.

"Nhìn chung, bằng cách tìm hiểu các đặc điểm cấu trúc protein của virus, là thứ quan trọng nhất giúp chúng thiết lập tiếp xúc với tế bào người, chúng ta có thể thiết kế các loại thuốc nhận diện chúng và ngăn chặn hoạt động của chúng – giống như việc gây nhiễu radar của virus vậy", Fang Li, nhà nghiên cứu y sinh tại Đại học Minnesota cho biết.

Nghiên cứu mới vừa được công bố trên tạp chí Nature.

Trong nghiên cứu của mình, các nhà khoa học tại Đại học Minnesota đã sử dụng phương pháp tinh thể học tia X để tạo ra một mô hình 3D mô tả chi tiết cấu trúc gai protein của virus SARS-CoV-2 và cách mà nó liên kết với tế bào của con người.

Mặc dù những hình ảnh này trông không giống với virus corona mà bạn thường thấy, nhưng dưới con mắt của các nhà sinh học, nó lại là một mô hình cực kỳ hữu ích. Các mô hình này cho phép họ hình dung làm thế nào các đột biến nhỏ trong protein, tạo ra các nếp gấp và đường vân khác nhau, sau đó thay đổi cách thức virus gắn vào thụ thể trong tế bào phổi của chúng ta.

Phân tích kỹ đặc tính của mô hình này, nhóm nghiên cứu tại Minnesota nhận thấy chủng virus SARS-CoV-2 sở hữu một số đột biến tạo ra cấu trúc hình "đỉnh núi" rất nhỏ trên gai protein.

Đỉnh núi này nhỏ hơn so với thứ mà virus SARS năm 2002 từng sở hữu. Và đó có thể chính là lý do tại sao chủng SARS-CoV-2 lây nhiễm mạnh hơn và COVID-19 đã kéo dài hơn dịch SARS năm 2003.

Chúng ta biết rằng cả SARS và COVID-19 đều tấn công vào thụ thể ACE2 có trên bề mặt tế bào phổi. Ngoài ra, SARS trước đây đã tấn công cả vào ruột và thận của bệnh nhân, nơi cũng có các tế bào chứa thụ thể này. Tim cũng chứa ACE2, nhưng cả SARS và Covid-19 đều buông tha trái tim của các bệnh nhân, một điều các nhà khoa học cũng chưa hiểu tại sao lại vậy.

"Cấu trúc 3D cho thấy so với virus gây ra dịch SARS năm 2002-2003, chủng corona mới đã phát triển các chiến lược mới để liên kết với thụ thể của con người, dẫn đến sự ràng buộc chặt chẽ hơn", Li nói với The Guardian.

"Sự gắn kết chặt chẽ với thụ thể của con người có thể giúp virus lây nhiễm vào tế bào người và lây lan giữa người với người".

Nhóm nghiên cứu cũng đã xem xét các chủng virus corona tương tự ở dơi và tê tê. Trong quá trình đó, họ phát hiện ra rằng chủng virus corona lây nhiễm trên dơi sẽ phải trải qua nhiều đột biến, để biến hình protein gai của nó thành dạng có "đỉnh núi" lây nhiễm tế bào người.

Tuy nhiên, chủng virus corona lây nhiễm trên tê tê có thể cần ít đột biến hơn. Nghiên cứu này vì vậy, ủng hộ giả thuyết cho rằng tê tê chính là vật chủ trung gian lây nhiễm virus corona cho con người.

Bây giờ, với khám phá mới của mình, nhóm nghiên cứu tại Đại học Minnesota hy vọng mô hình 3D gai protein SARS-CoV-2 của họ sẽ phục vụ đắc lực vào công cuộc phát triển thuốc và vắc-xin cho COVID-19.

"Công việc của chúng tôi có thể định hướng cho sự phát triển của các kháng thể đơn dòng, hoạt động giống như một loại thuốc để nhận biết và vô hiệu hóa phần liên kết với thụ thể của gai protein virus", Li nói.

Việc chặn được các gai protein virus lây liên kết với thụ thể ACE2 của phổi là mục tiêu của các loại thuốc điều trị COVID-19 mà nhiều nhà khoa học đang hướng tới. Khi virus không thể thâm nhập tế bào người được nữa, nó nghiễm nhiên không thể gây bệnh.

Hoặc các nhà khoa học cũng có thể tạo ra một phân tử giống một phần các gai protein của virus. Phân tử này sẽ cho phép hệ miễn dịch nhận ra SARS-CoV-2 để tiêu diệt chúng. Phân tử nào có "một phần giống với gai protein cũng có tiềm năng trở thành một loại vắc-xin", Li nói.

Mặc dù vậy, chúng ta cần thận trọng ở giai đoạn này. Loại nghiên cứu này không ngừng phát triển và mặc dù mô hình đầy hứa hẹn, nghiên cứu chỉ sử dụng các đoạn nhỏ của gai virus - là miền liên kết với thụ thể tế bào phổi của nó. Virus vẫn chứa đựng nhiều bí ẩn cần được khám phá tiếp.

Nhưng có một điều chúng ta chắc chắn, rằng các nhà khoa học trên thế giới đang chạy đua để tìm hiểu mọi thứ họ cần biết về virus corona mới. Mỗi khi một nghiên cứu như vậy được công bố, chúng ta lại tiến gần hơn đến mục tiêu cuối cùng là đánh bại dịch bệnh.

Tham khảo Sciencealert