Vaccine “chặn tuốt”

Đại dịch COVID-19 đã đạt đến mức tệ nhất trên toàn cầu, và các chuyên gia đang soi kỹ vai trò của các biến thể. Những đợt bùng phát chết chóc đang quét qua những nơi tưởng đã thoát được những ngày tăm tối nhất.

Ở Ấn Độ, nơi các bệnh viện hết oxy y tế và số ca nhiễm tăng theo hàm mũ, giới chức đang quan ngại về phiên bản “biến thể kép” có tên B.1.167 của virus SARS-CoV-2. Tại Brazil, nơi hơn 2.500 người chết mỗi ngày, chính phủ khuyến cáo người dân không nên mang thai vì lo ngại các biến thể như P.1.

Và các biến thể đó đang tiếp tục biến đổi, và tác động của chúng là rất sâu sắc.

Đuổi bắt không hồi kết

Virus SARS-CoV-2 vẫn đang lây lan khắp thế giới. Ở thời điểm này (đầu tháng 5), mỗi tuần có 5 triệu ca nhiễm mới được xác nhận, và có thêm biến thể là điều không thể tránh khỏi. Để đi trước đà đột biến của virus, Nhà Trắng vừa công bố khoản đầu tư 1,7 tỉ USD vào việc theo dõi bản đồ gen của virus. Liên tục lập bản đồ các đột biến và biến thể virus mới khi chúng phát triển có thể giúp tránh được tác động tệ nhất của chúng.

Nhưng cứ đưa ra các biện pháp ngăn chặn cho từng biến thể một rốt cuộc sẽ giống như chạy theo đường chân trời: đến khi ta hiểu được hoàn toàn một biến thể, việc khắc chế nó không còn hiệu quả nữa, trong khi một biến thể mới, nguy hiểm hơn đã hình thành rồi.

Truy dấu và xử lý từng biến thể một là một thách thức lớn, đòi hỏi phải có lối tiếp cận toàn diện và phải có sớm. Theo bác sĩ Anthony Fauci, chuyên gia dịch tễ hàng đầu của Mỹ, thay vì chơi đuổi bắt với mỗi biến thể, sẽ hợp lý hơn nếu tập trung mọi nguồn lực cho việc tìm ra một vaccine “vạn năng” cho virus SARS-CoV-2. Vaccine này sẽ bảo vệ ta bất kể SARS-CoV-2 đột biến theo hướng nào, tạo ra miễn dịch cho bất kỳ biến thể nào khả dĩ xuất hiện. Nếu không làm thế thì sẽ chỉ mãi chạy theo virus mà không thể diệt được nó.

Hàng chục nhóm nghiên cứu đang tìm cách giải thử thách này, và việc này nằm trong tầm tay của họ. Nhưng như thế thì cũng chỉ mới là bước đầu. Bước kế tiếp sau một loại vaccine chung cho SARS-CoV-2, theo Fauci, là một vaccine “chặn tuốt” cho mọi loại virus corona, có khả năng bảo vệ con người không chỉ tất cả các dạng của SARS-CoV-2 mà còn cả sự xuất hiện không thể tránh được của các chủng virus corona khác, vốn có thể gây ra các đại dịch trong tương lai.

Những cái gai biến hóa

Vấn đề căn bản của cuộc đua tìm ra vaccine “vạn năng” này là tế bào của chúng ta xem virus corona là bạn của chúng. Mỗi phân tử virus đều có các protein gai. Phần mũi gai trông giống như các phân tử tín hiệu bình thường của con người, thành ra các tế bào khỏe mạnh vẫn bám vào đó mà không nghi ngờ gì. Đây là sai lầm chết người của tế bào. Khi đã bám vào mặt tế bào, virus sẽ xâm nhập và dùng tế bào để tự sao chép thành hàng triệu bản.

SARS-CoV-2 đã khiến cả thế giới điêu đứng, và những thảm cảnh gây ra bởi các biến thể của nó, tất cả chỉ từ những protein gai nhỏ dưới mức phát hiện của kính hiển vi. Những protein gai này nguy hiểm là thế, nhưng chúng cũng là mục tiêu hoàn hảo cho vaccine nhắm vào. Các vaccine hiện tại “dạy” các tế bào miễn dịch cách nhận ra protein gai để vô hiệu hóa, không cho chúng xâm nhập tế bào.

Vấn đề là chỗ gai trên mỗi biến thể virus lại hơi khác nhau. Theo Pamela Bjorkman, giáo sư kỹ thuật sinh học tại Viện Công nghệ California, các vaccine hiện nay đều dựa trên mã gen của chủng virus đầu tiên phát hiện ở Vũ Hán. Chủng virus này hiện không còn tồn tại, vì vậy các vaccine vốn cũng đã không phải là vũ khí hoàn hảo cho các biến thể virus SARS-CoV-2 đang đe dọa con người. Tại thời điểm này, khác biệt về protein gai của các biến thể hiện tại với chủng ban đầu chưa đáng kể, nên vaccine vẫn có tác dụng. Có điều, virus vẫn liên tục đột biến và sẽ đến lúc sự bảo vệ này không còn.

Chính vì thế mà phải tạo ra vaccine dự đoán được mọi sự thay đổi của protein gai - dạy hệ miễn dịch phải nhận dạng và vô hiệu hóa các biến thể thậm chí chưa hề xuất hiện. Một trong những cách làm được kỳ vọng là nhắm vào phần ít biến đổi nhất trên protein gai. Phòng nghiên cứu của Đại học Texas ở Austin (Mỹ) tập trung vào phần gốc của protein gai trên virus SARS-CoV-2, vì nó ít đột biến hơn phần mũi.

Về lý thuyết, vaccine dạy hệ miễn dịch nhận ra gốc protein gai sẽ tạo ra được sự bảo vệ trước nhiều biến thể virus cùng lúc, miễn là chúng có phần gốc protein gai tương tự nhau. Tuy nhiên, thực tế kháng thể khó có thể nhận ra và chặn virus nếu mục tiêu của nó (phần gốc protein gai) nằm quá xa.

Bjorkman đang theo đuổi một giải pháp khác: một vaccine mang nhiều phiên bản khác nhau của protein gai. Các phần này như một “tấm tranh khảm” nằm trên phân tử nano. Năm ngoái, nhóm Bjorkman tiêm một vaccine đa chủng vào chuột và nhận thấy cơ thể chuột có sinh kháng thể chống lại từng protein gai trên tấm khảm.

Một cách làm tương tự là sử dụng công nghệ mRNA giống như vaccine của hãng Pfizer và Moderna. Thay vì chèn mã thông tin của một dòng virus, ta cài thêm thông tin của các biến thể khác, nhất là các biến thể nguy hiểm đã biết. David Martinez (Đại học North Carolina, Chapel Hill) đã thử nghiệm trên chuột với vaccine mRNA gồm thông tin của nhiều protein gai, kết quả là cơ thể chuột có sinh kháng thể.

 

Quên cái gai đi

Theo Baozhong Wang, chuyên gia sinh học tại Đại học bang Georgia, để có thể tạo một vaccine chung cho mọi biến thể SARS-CoV-2 và có tác dụng bảo vệ lâu dài, cần phải nghĩ xa hơn những cái gai của virus.

Chẳng hạn như xem xét cơ chế tế bào T phản ứng ở phổi, ghi nhớ các mầm bệnh hô hấp trước đó. Những phản ứng này chủ yếu đến từ các protein bên trong con virus, chẳng hạn các nucleoprotein và enzyme, chứ không phải những cái gai.

Bác sĩ Fauci tin rằng nhiều trong số các ý tưởng trên có thể thành công, và sẽ có một vaccine chung ngừa SARS-CoV-2 ngay cả trước khi đại dịch hiện tại chấm dứt. Fauci đã dành nhiều năm nghiên cứu một vaccine nhắm vào vùng bảo tồn (conserved region, vùng trên protein gai mà các virus đều có) trên virus cúm, với mục tiêu tương tự là bảo vệ khỏi mỗi chủng cúm có thể xảy ra. Dự án chưa đạt được thành công; vaccine cúm cũng không đáng tin hoàn toàn, hiệu quả chỉ đạt trung bình 50%. Nhưng theo Fauci, nghiên cứu với SARS-CoV-2 ít trở ngại hơn vì bản đồ gen của nó đơn giản hơn virus cúm và ít đột biến hơn.

Martinez đồng tình với nhận định này; dù đại dịch thật tồi tệ, nhưng xét về bản đồ gen của virus, phải nói nhân loại đang gặp may. Một vaccine “vạn năng” cho SARS-CoV-2 có thể sẽ thực sự cần thiết để chấm dứt đại dịch này. Cũng có khả năng các vaccine hiện đã là đủ, và chúng ta sẽ chỉ cần cải tiến thêm một chút. Nhưng ngay cả khi chủng virus corona gây ra đại dịch này được khống chế, chúng ta vẫn sẽ cần phải tìm cách bảo vệ mình trước những dòng virus khác đang chực chờ.

Ước tính có hàng ngàn mầm bệnh đang lây truyền trong các loài không phải linh trưởng khác nhau, và có thể lây sang con người bất kỳ lúc nào. Chỉ trong 18 năm qua, 3 chủng virus corona đã gây ra các bệnh dịch tàn khốc cho con người - SARS, MERS và COVID-19. “Vấn đề không phải là có hay không, mà là khi nào thì chủng virus corona đủ gây đại dịch kế tiếp xuất hiện” - Martinez nói.

Bjorkman cũng cho rằng SARS-CoV-2 chưa phải là cuối cùng. Ta sẽ có SARS-CoV-3, rồi SARS-CoV-4. “Mọi người đều nói thế trước khi đại dịch hiện tại xảy ra, nhưng thế giới hầu như phớt lờ. Làm thế lần nữa nghĩa là như [đà điểu] rúc đầu vào cát”.

Những thách thức thực sự

Hiện nay đã sẵn có công nghệ để tạo ra vaccine bảo vệ con người khỏi nhiều loại virus corona khác nhau cùng lúc. Nhưng để ngừa tất cả các loại virus corona là một thách thức phức tạp hơn so với một hay vài chủng, dù về lý thuyết là khả thi.

Việc cài đặt nhiều mục tiêu vào một vaccine không khó, theo Bjorkman. Nhóm nghiên cứu của cô có thể nhanh chóng mô phỏng được phần ngọn của protein gai và gắn chúng vào phân tử nano trong vaccine. Thách thức là biết được nên cài mục tiêu nào và bảo đảm chúng sẽ kích hoạt hệ miễn dịch.

“Vấn đề chính là hiểu được vũ trụ của virus corona” - Wayne Koff, trưởng dự án Human Vaccines Project, nói. Koff tin rằng nếu tìm hiểu cây gia phả của virus corona chi tiết hết mức có thể, sẽ xác định được các đặc tính chung về cách đột biến của nó.

Nếu nhà sinh thái học động vật thu thập đủ dữ liệu, có thể viết các thuật toán để xác định con nào có khả năng đột biến lớn nhất, và con nào sẽ tấn công con người. Trong tầm nhìn của Koff, sức mạnh siêu điện toán, các tiến bộ trong công nghệ học máy và lập mô hình sẽ đẩy mạnh tiến trình dự đoán đột biến của virus corona.

Dự án tạo ra vaccine “vạn năng” ngừa virus corona sẽ cần sự tham gia của nhiều ngành và lĩnh vực, từ sinh học tế bào, dịch tễ học, di truyền học đến trí tuệ nhân tạo, mô hình cấu trúc. Vì thế cũng cần một liên minh rộng lớn để đạt được mục tiêu, theo Koff.

Khoản đầu tư vào việc theo dõi bản đồ gen virus của Mỹ có thể là một mảnh ghép nhỏ góp vào hạ tầng cần thiết để theo dõi các virus khác. Sẽ cần thêm những nỗ lực tương tự từ khắp thế giới để theo sát bản đồ virus liên tục thay đổi.

Koff cho rằng chính phủ các nước G7 sẽ phải hợp tác với lĩnh vực tư nhân, WHO và các tổ chức phi lợi nhuận như quỹ Bill & Melinda Gates để thực hiện dự án. “Sẽ có thể tốn hàng tỉ USD, nhưng riêng đại dịch này đã khiến chúng ta mất hàng ngàn tỉ USD rồi. Chúng ta đã không rút ra bài học từ sau SARS, MERS, HIV và cúm lợn, nhưng lần này chúng ta sẽ làm thế” - Koff nói.■

Trúc Anh lược dịch