Virus không phải lúc nào cũng là kẻ phản diện, đây là 5 cách loài người "liên minh" với virus để chống lại bệnh tật

Nhắc đến virus, phần lớn chúng ta chỉ hình dung chúng như những sinh vật bẩn thỉu, vô hình và đáng sợ. Virus gây ra đủ loại bệnh tật cho con người, từ cảm lạnh thông thường, thủy đậu, bệnh sởi cho đến viêm gan và viêm não…

Xuyên suốt lịch sử nhân loại, các đại dịch lớn nhất từng xảy ra đều có nguyên nhân bắt nguồn từ virus. Có thể kể đến như Đại dịch cúm Tây Ban Nha giết chết 50 triệu người vào năm 1918. 

Virus đậu mùa cướp đi sinh mạng của hơn 500 triệu người, trước khi bị xóa sổ vào năm 1980. Nhưng chỉ một năm sau đó, thế giới lại phải đối mặt với đại dịch HIV/AIDS, hiện đã khiến hơn 85 triệu người tử vong, và con số vẫn còn tiếp tục tăng lên khoảng 1 triệu người mỗi năm.

Gần đây nhất, đại dịch COVID-19 do virus SARS-CoV-2 gây ra đã cướp đi sinh mạng của gần 7 triệu người trên thế giới. Trong suốt thời kỳ đại dịch, virus đã được con người khắc họa như những sinh vật hình cầu, xù xì, xấu xí và gớm ghiếc.

Chúng xuất hiện như những kẻ phản diện trong MV ca nhạc, các poster quảng cáo, từ báo chí cho đến truyền hình rồi được chia sẻ rộng rãi trên các nền tảng mạng xã hội. Điều này khiến phần lớn chúng ta quên mất rằng, đôi khi, virus cũng có lợi.

Sự thật là trong các phòng thí nghiệm sinh học trên khắp thế giới, các nhà khoa học đang phải dự trữ nhiều loại virus, thứ có thể trở thành vũ khí cho con người trong công cuộc chống lại các dịnh bệnh do chính virus gây ra. 

Hơn thế nữa, virus còn có thể giúp chúng ta chống lại vi khuẩn kháng kháng sinh, điều trị ung thư, thậm chí chỉnh sửa gen người. Dưới đây là 5 lĩnh vực mà con người đã tìm cách "liên minh" được với virus, để sử dụng chúng vào các mục đích có lợi cho loài người:

1. Chỉnh sửa gen người

Virus, bản thân chúng có một cấu trúc tương đối đơn giản, bao gồm một mảnh vật liệu di truyền (RNA hoặc DNA) được bao bọc trong một lớp vỏ protein gọi là capsid. Bởi vì không có cơ chế trao đổi chất, virus chỉ có thể sống bằng cách lây nhiễm vào tế bào vật chủ. Chúng tiến hóa và tìm ra cách giúp những sinh vật này lây nhiễm tế bào một cách tinh tế nhất có thể.

Theo đó, trên vỏ của mỗi virus chỉ mọc ra một thụ thể protein khớp với một loại tế bào nhất định. Nó giống như một chìa khóa để mở một ổ khóa duy nhất. Khi virus mở khóa và đi được vào tế bào, nó sẽ gắn DNA hoặc RNA của mình vào DNA của tế bào.

Sau đó, các DNA của virus sẽ chiếm lấy bộ máy sinh sản của tế bào để tạo ra các virus mới. Tùy thuộc vào đoạn mã DNA của virus trông như thế nào mà virus đó sẽ gây hại đến đâu. Một số virus chỉ chứa DNA vô hại, một số chứa DNA gây độc cực mạnh cho tế bào và cơ thể người.

Các nhà khoa học từ lâu đã muốn sử dụng những virus chứa DNA vô hại như một công cụ vận chuyển gen vào tế bào người. Họ lợi dụng khả năng xâm nhập tinh vi của virus, sau đó gắn lên đó những mảnh DNA của con người, nhờ virus mang vào tế bào của chúng ta, những tế bào chứa gen bị lỗi.

Virus sau khi nhiễm vào tế bào lỗi sẽ thay thế DNA lỗi của tế bào bằng mảnh DNA khỏe mạnh mà nó đang mang. Nhờ đó, gen lỗi của bệnh nhân sẽ được sửa chữa.

Các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp này để chữa được một số bệnh di truyền, chẳng hạn như bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm, rối loạn máu khó đông và bệnh thalassemia beta.

Năm 2018, một nhà khoa học người Trung Quốc thậm chí còn dùng virus để lây nhiễm tế bào phôi thai của con người, từ đó truyền vào một gen giúp những đứa trẻ được sinh ra có khả năng miễn nhiễm với HIV.

Mặc dù điều này bị lên án do vi phạm đạo đức sinh học, về mặt lý thuyết, các nhà khoa học có thể sử dụng virus để chỉnh sửa bất cứ gen nào của con người, dù mục đích là để chữa bệnh, tạo ra những đứa trẻ đột biến hay thậm chí tạo ra một giống loài mới.

Nếu không có virus, con người không thể làm được điều đó, do họ không có cách nào khác để đưa gen vào tế bào người.

2. Điều trị ung thư

Ung thư xảy ra do một đột biến lỗi có hại với tế bào người. Nó khiến cho tế bào liên tục nhân lên và không chết đi, tạo ra những khối u ác tính khắp cơ thể. Điều gì sẽ xảy ra nếu các nhà khoa học sử dụng virus để truyền vào tế bào ung thư những đoạn mã khiến chúng tự chết?

Đây chính là mục tiêu của một số nhóm nghiên cứu đang làm với p53, khi họ thấy tới một nửa số ca ung thư trên thế giới liên quan đến việc mất gen này. Nếu sử dụng được virus như một người giao hàng, gửi lại gen p53 vào cơ thể bệnh nhân ung thư, họ sẽ có cơ hội khỏi bệnh.

Một hướng nghiên cứu khác sử dụng virus trong điều trị ung thư đó là liệu pháp CAR-T. Trong đó, các nhà khoa học sử dụng virus lành tính để lây nhiễm tế bào T của bệnh nhân. Các virus này chứa RNA khớp với kháng nguyên của tế bào ung thư trong cơ thể bệnh nhân (được gọi là CAR). Sau khi truyền CAR cho tế bào T, tế bào này sẽ có khả năng nhận diện và tiêu diệt tế bào ung thư, như cách chúng tiêu diệt virus.

Hiện đã có 6 liệu pháp CAR-T được thương mại hóa. Chúng đã giúp điều trị cho ít nhất 35.000 bệnh nhân ung thư bao gồm bệnh đa u tủy, u lympho tế bào B lớn và một số bệnh ung thư máu khác.

CAR-T hiện đang được nghiên cứu và thử nghiệm để điều trị nhiều loại ung thư khác bao gồm ung thư phổi, ung thư đại trực tràng, ung thư gan và các loại khối u rắn.

3. Tạo phản ứng miễn dịch và vaccine

Nếu như virus gây bệnh cho con người, từ lâu, các nhà khoa học đã tìm ra cách sử dụng chính virus làm vaccine để chống lại căn bệnh đó. Cách đơn giản nhất là sử dụng virus giảm độc lực - nuôi cấy virus qua nhiều thế hệ cho đến khi độc lực của chúng tự nhiên giảm xuống, hoặc sử dụng hóa chất, phóng xạ hoặc nhiệt độ để làm hỏng cấu trúc DNA của virus.

Sau khi có virus giảm độc lực, chúng có thể được tiêm vào cơ thể người, để hệ miễn dịch của chúng ta tập luyện với việc đối phó với virus đó. Đến khi thực sự nhiễm virus thật, vì đã được tập luyện nên hệ miễn dịch của con người nhanh chóng tiêu diệt được virus thật.

Các loại vaccine thủy đậu, bại liệt và viêm não Nhật Bản trong quá khứ đã sử dụng phương pháp này.

Một số vaccine hiện đại tiên tiến hơn, trong đó, các nhà khoa học chỉ sử dụng vỏ của virus để tạo ra phản ứng miễn dịch. Họ làm điều này bằng cách cắt lấy một phần gen virus có hại rồi chèn nó vào một virus vô hại khác, để khi virus vô hại này được tiêm vào cơ thể, chúng sẽ tạo ra phản ứng miễn dịch với virus có hại.

Một số loại vaccine COVID-19 sử dụng cơ chế này, bao gồm vaccine AstraZeneca, Sputnik V và Johnson & Johnson.

4. Tiêu diệt vi khuẩn, giúp loài người trong cuộc chiến kháng kháng sinh

Chúng ta thường nghĩ virus và vi khuẩn là cùng một phe, bởi chúng đều lây nhiễm và gây bệnh cho con người. Nhưng thực tế không phải vậy, các nhà khoa học từ lâu đã quan sát thấy hiện tượng một số virus lây nhiễm vi khuẩn và giết chết vi khuẩn nhanh hơn cả cách chúng giết chết con người.

Virus có thể lây nhiễm vi khuẩn, nhân lên trong tế bào vi khuẩn đến nỗi chúng khiến vi khuẩn nổ tung. Những virus mới được sao chép lại tỏa ra, tìm kiếm các vi khuẩn mới để lây nhiễm chúng, cho đến khi không còn vi khuẩn nào để lây nhiễm nữa.

Trên lý thuyết, chỉ cần tìm được các virus lây nhiễm đặc hiệu với vi khuẩn, mà không lây nhiễm tế bào người, là các nhà khoa học có thể sử dụng chúng để điều trị bệnh nhiễm trùng.

Trong thập niên 1920-1930, Félix d'Herelle, một bác sĩ làm việc ở viện Pasteur, Paris, đã lần đầu tiên tìm thấy các virus đó. Ông gọi chúng là "thể thực khuẩn" – nghĩa là virus ăn vi khuẩn và sử dụng thể thực khuẩn để điều trị nhiều bệnh nhiễm trùng bao gồm tả, kiết lỵ và thương hàn.

Nhưng sau đó, Alexander Fleming đã tìm ra kháng sinh vào năm 1928, đó là các hóa chất mà nấm tiết ra để tiêu diệt vi khuẩn và hóa chất hoạt động nhanh hơn thể thực khuẩn rất nhiều. Liệu pháp thể thực khuẩn chỉ còn được sử dụng và phát triển ở Liên Xô và Đông Âu, nơi thuốc kháng sinh bị cấm vận trong thời kỳ Chiến Tranh Lạnh.

Bây giờ, khi các loại thuốc kháng sinh đang mất dần tác dụng do vi khuẩn tiến hóa để kháng lại chúng, liệu pháp thể thực khuẩn một lần nữa được nghiên cứu trở lại. Các nhà khoa học đang sàng lọc hàng tỷ tỷ tỷ virus trên thế giới để tìm ra các virus có khả năng lây nhiễm và giết chết các chủng vi khuẩn kháng kháng sinh.

Công việc đang mang lại hi vọng sống cho những bệnh nhân gặp phải tình trạng kháng kháng sinh, mà không có loại thuốc nào có thể chữa được cho họ. Chẳng hạn như trường hợp của Ali Khodadoust, một bác sĩ người Mỹ đã tiêm 100 triệu con virus vào lồng ngực mình để chữa một ổ nhiễm khuẩn tồn tại dai dẳng suốt 4 năm.

Năm 2018, một bé gái 15 tuổi người Anh bị nhiễm trùng gan và phổi cũng đã được cứu sống ngoạn mục nhờ liệu pháp thể thực khuẩn. Cô bé đã được tiêm hàng tỷ con virus vào người trong vòng 6 tuần và chúng đã giúp cô giữ lại được mạng sống trong thời khắc ngàn cân treo sợi tóc.

5. Tiêu diệt các loài xâm lấn

Như đã nói, virus đã được tiến hóa trang bị cho một cỗ máy lây nhiễm tế bào rất đặc hiệu, nghĩa là thông thường, một virus chỉ lây nhiễm theo loài (chỉ lây nhiễm một loài) và thậm chí đặc hiệu đế mức độ tế bào (chỉ lây nhiễm một loại tế bào).

Việc virus lây nhiễm rộng hay hẹp phụ thuộc vào các protein trên vỏ của chúng, đóng vai trò như chiếc chìa khóa khớp với ổ khóa là các thụ thể trên tế bào. Ví dụ, virus viêm gan B chỉ có thể lây nhiễm thành công vào tế bào gan của người và tinh tinh mà không thể lây nhiễm các tế bào khác trên cơ thể chúng ta hoặc loài động vật khác.

Virus bệnh dại thì có độ lây nhiễm cao hơn. Chúng có thể nhiễm sang tất cả các loài động vật có vú, bao gồm cả con người vì chúng ta có chung thụ thể phù hợp với chúng. Mặc dù vậy, virus dại không thể lây nhiễm chim, côn trùng hay bò sát vì các loài động vật này không có thụ thể phù hợp.

Các nhà khoa học từng sử dụng tính đặc hiệu của virus để tiêu diệt một số quần thể động vật xâm lấn gây hại. Chẳng hạn như vào năm 1950, họ phát hiện virus Myxoma có thể gây ra bệnh thối máu cho thỏ, nhưng không lây nhiễm bất kỳ loài động vật nào khác.

Chính quyền Australia sau đó đã cho phép lây nhiễm virus này vào quần thể thỏ hoang dã nước này, bằng cách pha virus vào nước và thức ăn cho thỏ. Kết quả là chỉ trong vòng 6 tháng, hơn 100 triệu con thỏ đã bị giết chết ở Australia, biến nó trở thành cuộc truy diệt động vật có xương sống lớn nhất trong lịch sử.

Bởi sự tàn bạo của nó, virus bây giờ không còn được sử dụng như một vũ khí sinh học với động vật. Tuy nhiên, các nhà khoa học hiện vẫn đang sử dụng chúng để kiểm soát các loài nấm và côn trùng, giúp bảo vệ mùa màng.

Chẳng hạn, Baculovirus hiện được sử dụng để làm thuốc trừ sâu bướm sinh học. Một số loại virus được sử dụng để tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh cho cà chua và nho.

Tham khảo Theconversation, NCBI, Cityofhope