Giải mã “những vũ khí” mạnh nhất mà biến thể Delta sở hữu để áp đảo mọi biến thể khác

Biến “cỗ máy di truyền” của tế bào thành “nhà máy sản xuất virus”

Trong cuộc kiểm tra đầu tiên, những đột biến trong biến thể Delta dường như không đáng lo ngại. Ban đầu, biến thể Delta cũng chỉ có một vài thay đổi về gen so với chủng virus ban đầu.

Ảnh minh họa: Getty

"Khi mọi người chứng kiến đại dịch Covid-19 ở Ấn Độ chịu ảnh hưởng từ biến thể Delta, họ không nghĩ nó có thể trở nên tồi tệ hơn hoặc áp đảo so với các biến thể khác như vậy", Trevor Bedford, một nhà sinh học tiến hóa tại Trung tâm Nghiên cứu Ung thư Fred Hutchinson cho hay.

Tuy nhiên, những tính toán ban đầu đã đi sai hướng.

Biến thể Delta đã trở nên nguy hiểm hơn theo nhiều cách. Thời gian ủ bệnh của nó chỉ kéo dài 4 ngày thay vì 6 ngày, khiến cho mọi người dễ bị lây nhiễm hơn. Khi đại dịch mới bùng phát, một người mắc Covid-19 trung bình lây cho 2 - 3 người khác. Hiện nay, một người nhiễm biến thể Delta có thể lây nhiễm trung bình cho 6 người.

Trong tuần này, số ca nhiễm biến thể Delta chiếm ít nhất 92% số ca mắc mới tại Mỹ. Không cần thiết phải trở nên nguy hiểm hơn các biến thể khác, biến thể Delta vẫn có thể khiến một số lượng lớn người mắc tử vong bởi nó có thể lây nhiễm cho nhiều người hơn, Eric Topol, giám đốc và là người sáng lập Viện Nghiên cứu Scripps, đánh giá.

Các nhà khoa học đã giải mã trình tự các đột biến của Delta nhưng họ vẫn đang nỗ lực để hiểu được ý nghĩa đằng sau nó, Angela Rasmussen, nhà virus học tại Tổ chức Nghiên cứu Vaccine và Bệnh truyền nhiễm thuộc Đại học Saskatchewan cho hay.

"Khi chúng tôi nhìn vào các đột biến giống nhau lặp đi lặp lại một cách độc lập, điều đó chứng tỏ rằng chúng rất quan trọng".

Các nhà khoa học đã hiểu rõ hơn về những đột biến được gọi là protein gai, được virus sử dụng để xâm nhập vào tế bào con người. Thậm chí, chỉ cần một vài thay đổi trong protein gai cũng có thể giúp virus SARS-CoV-2 thoát khỏi các kháng thể.

Theo Vaughn Cooper, giáo sư về vi sinh học và di truyền phân tử tại Đại học Pittsburgh, các nhà khoa học tin rằng một trong những khu vực quan trọng nhất của protein gai là miền liên kết thụ thể, một phần đặc biệt của protein cho phép virus gắn vào một thụ thể trên bề mặt tế bào con người.

Chính các thụ thể đã cho phép protein tiếp xúc với tế bào. Khi virus virus xâm nhập vào tế bào, nó sẽ gây nên sự phá hủy, "bắt cóc" cỗ máy di truyền của tế bào và biến nó thành nhà máy sản xuất virus.

Sở hữu bộ vũ khí mạnh nhất từ trước đến nay

Sự lây lan nhanh chóng của biến thể Delta đặc biệt gây bất ngờ bởi nó không có 2 đột biến từng khiến các biến thể trước đó trở nên đáng sợ.

Biến thể Delta không có đột biến gai N501Y được tìm thấy trên các biến thể Alpha, Beta và Gamma, vốn khiến cho chúng xâm nhập vào tế bào thuận lợi hơn so với chủng virus trước đó. Đột biến trên đã thay đổi 1 amino acid trong miền liên kết thụ thể.

Biến thể Delta cũng không có đột biến E484K, đột biến từng khiến biến thể Gamma trở nên đáng lo ngại. Sự thay đổi về gen này, đôi khi được gọi là "Eek", cho phép virus lây lan ở cả những người chưa được tiêm vaccine.

Tuy nhiên, chữ "D" trong Delta biểu hiện sự "khác biệt" (different) khi đi "đường vòng" (detour) để tiến đến con đường đột biến gen khác biệt, nhà nghiên cứu Topol nhận định.

Trên thực tế, biến thể Delta cũng có một số đột biến tương tự so với các biến thể "thành công" khác. Giống như tất cả các đột biến đang lây lan được xác định hiện nay, biến thể Delta chứa một đột biến gai gọi là D614G, hay "Doug", trở nên phổ biến vào năm ngoái. Các nhà khoa học tin rằng sự gia tăng đột biến D614G làm tăng mật độ protein gai trên bề mặt virus và khiến nó dễ xâm nhập vào các tế bào hơn.

Delta cũng có một đột biến gai gọi là P681R, gần giống với một đột biến trong biến thể Alpha, có khả năng tạo ra tải lượng virus cao hơn trong cơ thể bệnh nhân, nhà nghiên cứu Cooper cho hay. Những người nhiễm biến thể Delta có lượng virus trong hệ hô hấp nhiều hơn tới 1.000 lần và điều đó tức là virus có khả năng lây lan mạnh hơn khi người mắc Covid-19 ho, hắt hơi hoặc trò chuyện.

Đột biến P681R, được tìm thấy trên cả biến thể Kappa, cũng được phát hiên ở phần đầu của hệ gen được gọi là vị trí phân cắt furin, cho phép virus SARS-CoV-2 chiếm đoạt một enzyme quan trọng hoạt động trong cơ thể người.

Một đột biến khác của biến thể Delta, cũng được tìm thấy trên biến thể Kappa và Epsilon, được gọi là L452R. Các thí nghiệm cho thấy đột biến này ảnh hưởng đến miền liên kết thụ thể, có vai trò ngăn chặn các kháng thể vô hiệu hóa virus, ông Cooper nói.

Điều đáng nói là các đột biến trên dường như trở nên ngày càng mạnh hơn khi kết hợp với nhau thay vì hoạt động đơn lẻ.

Những thay đổi gen này "chắc chắn đang làm điều gì đó nhưng tại sao sự kết hợp đó lại khiến biến thể Delta trở nên hoàn hảo hơn thì chúng tôi vẫn chưa thể hiểu rõ bởi ngay cả việc kết hợp chúng với nhau đã là một vấn đề", nhà nghiên cứu Bedford bình luận.

Biến thể Delta cũng phát triển một số sự thay đổi về gen chưa từng được phát hiện trên những biến thể khác, trong đó có một đột biến gai được gọi là D950N.

"Đây có lẽ là một đột biến độc đáo. Chúng tôi chưa từng thấy nó ở bất kỳ nơi nào khác".

Đột biến D950N khác với những đột biến khác bởi nó nằm ngoài miền liên kết thụ thể trong khu vực hệ gen của virus giúp nó liên kết với tế bào con người. Việc liên kết với các tế bào con người cho phép virus SARS-CoV-2 đưa chất liệu di truyền của nó vào trong những tế bào này.

Theo nhà nghiên cứu Cooper, những đột biến này có thể ảnh hưởng đến kiểu tế bào mà virus lây nhiễm, có nguy cơ khiến làm tổn thương các cơ quan khác trong cơ thể con người. Những đột biến trong khu vực này cũng có liên quan đến tải lượng virus cao hơn.

Biến thể Delta cũng bao gồm những đột biến trong một phần của protein gai được gọi là vùng N-terminal domain, vốn là nơi giúp các kháng thể "đóng cửa cài then" ngăn virus xâm nhập vào tế bào, Hana Akselrod, chuyên gia về dịch bệnh truyền nhiễm tại Trường Khoa học Sức khỏe và Y dược thuộc Đại học George Washington nhận định.

Những đột biến trong khu vực này khiến các kháng thể đơn dòng ít hiệu quả hơn trong việc điều trị Covid-19 và tăng khả năng biến thể Delta thoát khỏi các kháng thể do vaccine tạo ra, nhà khoa học Akselrod thông tin thêm. Điều đó có lẽ giải thích tại sao một số người được tiêm vaccine vẫn nhiễm biến thể Delta, và dù chỉ có các triệu chứng nhẹ nhưng lại có khả năng lây nhiễm sang người khác.

Tương lai tiến hóa của biến thể Delta

Các nhà khoa học cho biết không thể dự đoán chính xác biến thể Delta sẽ "hành xử" như thế nào trong tương lai, mặc dù nhà nghiên cứu Topol dự đoán tình hình sẽ "trở nên tồi tệ hơn". Theo ông Topol, các đợt bùng phát Covid-19 do biến thể Delta gây ra thường kéo dài từ 10 - 12 tuần bởi virus sẽ tìm cách càn quét hết những nhóm dân số dễ nhiễm bệnh.

"Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là mọi thứ sẽ kết thúc", chuyên gia này bình luận, đồng thời khẳng định các loại vaccine Covid-19 hiện nay vẫn có hiệu quả cao trong việc đối phó với các biến thể Delta.

Các loại vaccine bảo vệ con người khỏi Covid-19 bằng cách tạo ra các kháng thể để chúng tự gắn vào protein gai, ngăn virus xâm nhập vào tế bào. Qua việc giảm đáng kể số lượng virus xâm nhập vào tế bào, các loại vaccine có thể ngăn các ca bệnh trở nặng hoặc giảm mức độ lây nhiễm sang người khác.

Theo các nhà nghiên cứu, nếu Mỹ tiếp tục áp dụng chiến lược như Anh và Hà Lan thì số ca lây nhiễm ở nước này từ mức trung bình 42.000 ca/ngày như hiện tại có thể tăng lên 250.000 ca/ngày. Dù vậy, nhà nghiên cứu Topol cũng cho rằng Mỹ sẽ không trải qua tỷ lệ tử vong cao như Ấn Độ, Tunisia và Indonesia bởi gần một nửa dân số đã được tiêm vaccine đầy đủ.

Trong khi một số nghiên cứu kết luận rằng, vaccine Johnson&Johnson thúc đẩy các kháng thể mạnh mẽ chống lại biến thể Delta thì một nghiên cứu mới cho thấy các kháng thể được tạo ra sau 1 mũi tiêm có lẽ không đủ để vô hiệu hóa virus này. Các tác giả của nghiên cứu từ Trường Y Grossman thuộc Đại học New York cho rằng mũi vaccine thứ 2 có lẽ là cần thiết.

Hai mũi vaccine Pfizer/BioNTech có hiệu quả bảo vệ 94% trước biến thể Alpha và 88% trước biến thể Delta, nghiên cứu mới trên Tạp chí Y khoa New England cho biết. 2 mũi vaccine AstraZeneca có hiệu quả bảo vệ 75% trước biến thể Alpha và 67% trước biến thể Delta.

Cách tốt nhất để làm chậm sự tiến hóa của các biến thể là chia sẻ vaccine với thế giới và tiêm vaccine cho nhiều người nhất có thể, nhà khoa học Bedford khẳng định. Bởi vì virus chỉ thay đổi về gen khi chúng lây lan từ một vật chủ sang một vật chủ khác nên ngăn chặn sự lây nhiễm cũng là chặn đứng cơ hội đột biến của nó.

“Liệu virus SARS-CoV-2 có tiến hóa thành một biến thể có khả năng gây tử vong cao hơn hay không hoàn toàn phụ thuộc vào chúng ta. Nếu số ca mắc vẫn ở mức cao, nó sẽ tiếp tục tiến hóa", ông Cooper khẳng định.

Còn theo William Haseltine - cựu giáo sư Trường Y Harvard, không ngăn chặn virus qua việc tiêm vaccine, đeo khẩu trang và tránh đám đông đồng nghĩa với việc cho phép virus tăng khả năng phát triển thành những dạng thức nguy hiểm hơn.

"Nó sẽ trở nên hoàn hảo hơn và chúng ta đang giúp chúng làm điều đó. Việc để một nửa dân số được tiêm vaccine và một nửa không được tiêm vaccine, cũng như không được bảo vệ, chính là thí nghiệm mà virus sẽ thiết kế để trở có thể kháng vaccine"./.