Giải mã đột biến của Omicron

So với các biến chủng trước, Omicron có nhiều đột biến vượt trội trên protein gai. Giới khoa học đang dần giải đáp vai trò của các đột biến này với sức mạnh của Omicron.

Biến chủng Omicron có khoảng 50 đột biến gene, trong đó 36 đột biến nằm ở phần protein gai. Đây là bộ phận quan trọng vì là cơ chế để virus bám vào và xâm nhập tế bào người.

Các nhà khoa học mới chỉ bắt tay vào giải đáp bí ẩn của Omicron, nhưng vị trí của các đột biến nằm ở những bộ phận mấu chốt của protein gai cũng giúp chúng ta biết được một số thông tin, theo Washington Post.

Những chiếc gai này là chìa khóa trả lời cho các câu hỏi cấp thiết nhất về biến chủng mới: Omicron dễ lây lan từ người sang người như thế nào? Biến chủng này sẽ gây bệnh nặng ra sao? Vaccine và hệ miễn dịch có thể bảo vệ chúng ta tới đâu trước Omicron?

Mỗi gai trên bề mặt virus corona được cấu thành từ 3 protein bện lại với nhau, khiến chúng có hình dạng như một đầu bông súp lơ với 3 nhánh.

Mỗi nhánh lại có 3 vùng trọng yếu: Miền liên kết thụ thể (RBD), miền điểm mút N (NTD), vị trí cắt furin (FCS). Hầu hết đột biến của Omicron tập trung tại ba vùng này.

Miền liên kết thụ thể tác động đến mức độ lây nhiễm

Các axit amin trong khu vực này gắn vào thụ thể của tế bào giống như chiếc chìa khóa tra vào ổ, giúp mở cửa tế bào để virus xâm nhập.

Lần đầu tiên nghiên cứu mã di truyền của Omicron, các nhà khoa học thấy một số đột biến trong số 15 đột biến trên phần gai có khả năng làm cho virus liên kết mạnh hơn với tế bào và e ngại rằng những đột biến còn lại cũng sẽ có khả năng như vậy. Sự kết nối chặt chẽ này giúp Omicron lây lan dễ dàng hơn so với các loại biến chủng trước.

Dữ liệu ban đầu cho thấy Omicron đang nhanh chóng lan truyền nhiều nơi với nhiều mô hình khác nhau, chứng tỏ tốc độ lây lan của nó nhanh hơn hai đến ba lần so với Delta - loại biến chủng vẫn còn bao trùm khắp nước Mỹ và nhiều nơi trên thế giới.

Mark Zeller, một nhà khoa học tại Viện nghiên cứu Scripps Research, đang nghiên cứu giải trình tự virus, nói rằng: “Tốc độ lây nhiễm của Omicron nhanh hơn Delta là điều hiển nhiên".

Bên cạnh đó, ngoài điểm mà virus liên kết với các tế bào, thì miền này chính là vùng đắc địa của hệ thống miễn dịch để tấn công virus.

Các kháng thể trung hòa - nhóm lực lượng chiến đấu chuyên biệt - cố gắng bám vào vùng này để ngăn chặn các gai gắn vào các thụ thể của tế bào. (Phương pháp điều trị bằng kháng thể đơn dòng là một ví dụ về kháng thể trung hòa).

Những kháng thể đó được hình thành để tấn công các gai của các phiên bản virus cũ. Chúng có thể sẽ gặp khó khăn hơn khi gắn vào các loại gai khác nhau của Omicron.

Giả sử miền liên kết thụ thể là một chiếc găng tay bắt bóng, thì chúng sẽ bắt gọn được 10 đột biến trong lòng bàn tay. Các axit amin trong điểm chuẩn này tương tác trực tiếp nhiều nhất với các thụ thể của tế bào.

Một trong những đột biến này là N501Y, loại đột biến đều có mặt trong Omicron, Alpha, Beta và Gamma. Nó giúp virus bám chặt hơn vào các thụ thể của tế bào và tạo sức ép cho các kháng thể. Tuy nhiên, cách thức hoạt động của nó khi kết hợp với các đột biến mới của Omicron vẫn chưa được giải đáp.

Beta và Gamma cùng có đột biến E484K, loại đột biến cản trở một số kháng thể trung hòa nhất định bằng cách thay đổi hình dạng của mục tiêu của chúng. Omicron có một axit amin khác ở điểm đó, và cũng đã thay đổi các mục tiêu khác trong hệ thống miễn dịch. Câu hỏi đặt ra là liệu các kháng thể có thể nhận diện được chúng hay không. May thay, ít nhất một loại kháng thể đơn dòng được gọi là sotrovimab dường như không bị đánh lừa bởi biến chủng mới.

Mấu chốt miễn dịch: Miền điểm mút N

Theo nhà vi sinh vật học Tulane Robert F. Garry, một chuyên gia về giải phẫu của virus, giới khoa học chưa chắc chắn chính xác chức năng của miền điểm mút N. Có thể, NTD giúp virus gắn vào tế bào theo một cách nào đó.

Nhưng rõ ràng là các kháng thể - cả loại được vaccine kích hoạt và loại được kích hoạt do bị lây nhiễm trước đó - đều có mục tiêu vào khu vực này.

Theo ông Zeller, miền điểm mút N trong Omicron đã được nâng cấp toàn bộ. Trong đó, 4 axit amin đã được hoán đổi, có tổng 6 axit bị đứt đoạn khỏi 3 vị trí và 3 axit mới được thêm vào cùng một điểm.

Giới khoa học hoài nghi việc đại tu rộng rãi này sẽ giảm khả năng liên kết của kháng thể, dẫn đến giảm hiệu quả trong việc ngăn chặn virus lây nhiễm sang các tế bào mới.

Nghiên cứu khoa học đầu tiên về Omicron chỉ ra rằng nó có khả năng né tránh được sự bảo vệ của kháng thể. Theo nhiều dữ liệu, những người được tiêm vaccine bổ sung có khả năng tránh khỏi những tác động nghiêm trọng nhất của virus, mặc dù triệu chứng trên mỗi người là khác nhau.

Vị trí cắt furin quyết định tình trạng bệnh

Khi vào bên trong tế bào, virus gây nhiễm trùng bằng cách biến cơ cấu của tế bào thành một nhà xưởng nhỏ, nhân bản các bản sao của virus.

Khi virus mới rời khỏi xưởng, enzyme furin của con người hoạt động giống như một chất kích hoạt, kích hoạt chúng bằng cách cắt gai của chúng ngay khi chúng tiến ra ngoài. Vị trí trên thân gai nơi có vết cắt được gọi là "vị trí cắt furin".

Phản ứng xảy ra sau vết cắt đó khá phức tạp và kể cả các phần chưa hoàn thiện đã giúp liên kết các màng tế bào với nhau. Kết quả là virus có thể dễ dàng di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác mà không qua tiếp xúc với kháng thể.

Ông Garry cho biết không phải tất cả các virus đều có vị trí cắt furin, nhưng những virus có khả năng đó thì thường dễ truyền vào nhiều loại mô. Có lẽ đây là một trong những lý do chính khiến SARS-CoV-2, có thể xâm nhập rất sâu vào phổi và khiến một số người bị bệnh nặng.

Một nhóm đột biến gần vị trí cắt furin có thể giúp Omicron dễ dàng tiến vào vào tế bào hơn.

Garry cho biết biến chủng Alpha đã cải thiện vị trí so với phiên bản gốc, còn vị trí của biến chủng Delta thì mạnh hơn Alpha. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra sự đột biến ở vị trí 681 là lý do đẩy Delta lây lan mạnh mẽ.

Đột biến của Omicron tại vị trí đó giống với Alpha, có vẻ là một bước lùi. Tuy nhiên, Omicron có 2 đột biến độc nhất gần đó. Sự kết hợp của cả 3 có làm cho vị trí của Omicron mạnh hơn, yếu đi hay giống với Delta không thì chưa có lời giải.

Theo dữ liệu ban đầu, biến chủng Omicron gây bệnh thể nhẹ hơn Delta ở đa số trường hợp - một điều khá tích cực từ loại biến chủng nguy hiểm.

Không phải mọi đột biến đều cải tiến virus. Trên thực tế, hầu hết chúng đều gây tổn hao cho virus hoặc tạo tác động nhẹ. Một biến chủng mới sẽ không loại bỏ những chủng khác, trừ khi có đột biến hoặc sự kết hợp của chúng khiến nó trở nên vượt trội hơn so với các phiên bản tiền nhiệm.