Tiến hóa của SARS-CoV-2

Trong cuộc đấu tranh không ngừng giữa SARS-CoV-2 và trí thông minh của chúng ta, vi rút gây ra Covid-19 không ngừng thăm dò khả năng phòng vệ của con người bằng các bước thay đổi di truyền mới. Các biến thể mới của loại coronavirus này với khả năng lây truyền ngày càng tăng, đã xuất hiện vài tháng một lần và sẽ có khả năng còn tiếp diễn.

Dưới đây là bốn tình huống có thể xảy ra, mỗi tình huống được lấy trực tiếp từ sách hướng dẫn tiến hóa đã biết của vi-rút Corona.

1. Tiến về phía đặc hữu

Con người hiện đang cùng tồn tại với 4 vi-rút Corna đặc hữu. Các ký hiệu khoa học của chúng giống như mã kỹ thuật, bao gồm là: 229E, OC43, NL63 và HKU1. Hầu hết mọi người trên trái đất đều đã bị nhiễm cả bốn loại vi rút này trong đời. Những bệnh nhiễm trùng này có xu hướng nhẹ, chỉ gây ra nhiễm trùng đường hô hấp trên thoáng qua, do đó có tên viết là vi-rút Corona cảm lạnh thông thường (common cold coronavirus – CCC) cho nhóm 4 loại vi-rút này. Do khả năng miễn dịch đối với các vi-rút này suy giảm theo thời gian nên các bệnh nhiễm trùng có thể tái phát lại trong suốt cuộc đời của con người.

Câu hỏi về các CCC khi nào xuất hiện và từ đâu thì còn khá mơ hồ, nhưng các phân tích di truyền cho thấy chúng có thể bắt nguồn từ nhiều loài động vật khác nhau trước khi truyền sang người từ hàng trăm năm trước. Nguồn gốc tổ tiên của OC43 có thể là một loại vi-rút Corona ở bò; hàng xóm gần nhất của 229E là một loại vi-rút Corona ở lạc đà không bướu; và những loài khác có thể nảy sinh từ loại vi-rút Corona ở dơi.

Nếu các vi-rút corona gây cảm lạnh thông thường (CCC) này ban đầu xuất hiện từ các loài vi-rút ở động vật rồi lây sang người trước khi có lý thuyết về vi trùng và khoa học vi sinh hiện đại, chúng có thể đã bị nhầm với bệnh cúm và không được công nhận là bệnh mới. Khi những loại vi-rút Corona này thích nghi với con người, sẽ có sự áp lực chọn lọc để chúng có thể lây truyền hiệu quả hơn. Khi vi rút thích nghi với vật chủ mới, nó không tích lũy được lợi thế sống sót nào bằng cách làm suy nhược hoặc giết chết vật chủ của nó. Ngược lại: vi rút lây qua đường hô hấp dễ lây truyền hơn qua vật chủ lưu động.

SARS-CoV-2 cũng có thể đi theo con đường tương tự và trở thành loại vi-rút Corona cảm lạnh thông thường (CCC) thứ năm.

2. Bệnh thay đổi và các triệu chứng

Trong trường hợp này, SARS-CoV-2 tiến hóa để lây nhiễm các loại tế bào mới trong cơ thể người, chuyển từ lây nhiễm chủ yếu và ảnh hưởng đến hệ hô hấp sang lây nhiễm và ảnh hưởng đến các hệ thống cơ quan khác. Điều này có thể tốt hơn hoặc xấu hơn, tùy thuộc vào các cơ quan bị tổn thương và mức độ của nó.

Hầu hết các vi-rút Corona ở động vật (bao gồm cả SARS-CoV-2) lây nhiễm sang các tế bào ở đường tiêu hóa cũng như các tế bào ở đường hô hấp. Các đột biến có thể chuyển khả năng phát triển của vi rút trong tế bào của hệ cơ quan này sang tế bào của hệ cơ quan khác.

Ở người, SARS-CoV-2 đã được tìm thấy trong ruột, thận và hệ thần kinh trung ương. Một biến thể SARS-CoV-2 mới với sự ưu tiên chuyển hướng đối với các cơ quan mới (organ tropism) có thể tạo ra các dấu hiệu và triệu chứng Covid-19 mới.

3. Sự xuất hiện của một loại coronavirus tái tổ hợp mới

Các loại vi rút như cúm, HIV và coronavirus thường xuyên hoán đổi vật chất di truyền giữa các chủng. Nếu vật liệu di truyền của SARS-CoV-2 ở người được kết hợp với vật liệu di truyền của một loại coronavirus động vật hiện có – chẳng hạn như vi rút đặc hữu ở gà, lợn, động vật gặm nhấm hoặc thậm chí cả chó và mèo – thì nó có thể tạo ra một thế hệ lai, từ đó sinh ra một đại dịch mới. Khi một tế bào động vật đồng nhiễm với hai vi-rút Corona khác nhau, sự tái tổ hợp giữa hai dòng của cha mẹ có thể xảy ra, làm phát sinh một bộ gen lai mới có thể nhân bản tốt hơn cha mẹ của nó.

Đã có bằng chứng cho thấy các chủng SARS-CoV-2 đang tái kết hợp với các chủng SARS-CoV-2 khác. Những cá thể bị nhiễm SARS-CoV-2 tiếp xúc gần gũi với động vật bị nhiễm vi-rút Corona có thể dễ dàng trở thành vật chủ để tạo ra các vi rút tái tổ hợp.

Với số lượng khổng lồ người bị nhiễm SARS-CoV-2, rất có thể ai đó bị nhiễm đồng thời SARS-CoV-2 và một loại vi-rút Corona động vật – và một số tế bào của họ bị nhiễm cả hai – dẫn đến một tái tổ hợp virut lai mới. Và với số lượng cao của bộ gen SARS-CoV-2 trong hệ thống nước thải của con người, có thể một loài gặm nhấm hoặc chim bị nhiễm vi-rút Corona có thể gặp SARS-CoV-2 ở người khi tiếp xúc với chất thải của con người.

Bất kể vị trí và cách thức các tái tổ hợp mới của SARS-CoV-2 có thể phát sinh, loại vi-rút mới này có thể trốn tránh khả năng miễn dịch SARS-CoV-2 và thậm chí có thể có các biểu hiện bệnh khác với những gì đã thấy ở Covid-19.

4. Khai thác, tận dụng các kháng thể

Trong trường hợp đáng lo ngại này, SARS-CoV-2 tiến hóa để không chỉ né tránh phản ứng miễn dịch của vật chủ là con người mà còn để chủ động khai thác nó. Các biến thể chính liên tiếp của SARS-CoV-2 cho đến nay, từ chủng Alpha đến Omicron, cho thấy sự tiến hóa không ngừng của vi rút giúp chúng né tránh hệ thống miễn dịch. Nhưng một số vi-rút Corona, như virus viêm phúc mạc truyền nhiễm (vi-rút VPMTN) ở mèo, đã chuyển từ trốn tránh sang một cấp độ tiếp theo: đó là khai thác/tận dụng (exploitation).

Khi một người – hoặc trong trường hợp này là mèo – gặp vi rút hoặc nhận vắc xin, các tế bào miễn dịch bắt đầu tạo ra kháng thể. Các protein này liên kết với vi-rút và vô hiệu hóa nó. Nghịch lý là, các kháng thể chống lại vi-rút VPMTN này ở mèo được truyền vào những con mèo không có khả năng miễn dịch lại làm cho con vật dễ bị viêm phúc mạc và bệnh nặng hơn so với những con mèo không được truyền kháng thể chống vi rút.

Hiên tượng này có thể xảy ra khi con người bị nhiễm vi-rút sốt xuất huyết (không phải là vi-rút Corona). Lần đầu tiên bị nhiễm vi rút loại sốt xuất huyết này thường tạo ra một đợt bệnh tự giới hạn, kéo dài một tuần với sốt cao, đau cơ và khớp. Phản ứng miễn dịch của kháng thể đối với lần nhiễm trùng đầu tiên đó khiến một người có khả năng miễn dịch với những lần tiếp xúc trong tương lai với cùng loại vi rút sốt xuất huyết đó. Nhưng nếu sau đó người đó tiếp xúc với vi rút sốt xuất huyết thuộc một loại khác, thì lần lây nhiễm đầu tiên sẽ làm tăng nguy cơ mắc bệnh nặng thay vì bảo vệ cơ thể và chống lại vi-rút. Tại sao có thể như thế được?

Trong cơ thể người, một số tế bào có thụ thể đối với vi rút sốt xuất huyết trên bề mặt của chúng, trong khi các tế bào khác có thụ thể đối với kháng thể. Các kháng thể bình thường sẽ liên kết với vi-rút để ngăn chặn vi rút gắn vào các tế bào có thụ thể của bệnh sốt xuất huyết. Nhưng thay vào đó, những vi rút được bọc kháng thể có thể liên kết, xâm nhập và phát triển trong các tế bào có các thụ thể kháng thể trên bề mặt của chúng. Quá trình này được gọi là sự tăng cường phụ thuộc kháng thể (antibody dependent enhancement) của sự phát triển vi rút.

Vi-rút SARS-CoV-2 cũng có thể sử dụng khả năng tăng cường phụ thuộc kháng thể này để liên kết với các tế bào có thụ thể kháng thể, với vi rút đã được chứng minh là xâm nhập vào tế bào và bắt đầu nhân lên. Điều đáng lo ngại ở đây là nếu SARS-CoV-2 tiến hóa để sử dụng khả năng tăng cường phụ thuộc kháng thể để tăng sự phát triển và lây truyền của chúng, thì biến thể mới có thể nhanh chóng lây lan qua các quần thể miễn dịch.

** Viễn cảnh nào sẽ xảy ra?

Tương lai có khả năng xảy ra nhất đối với SARS-CoV-2 là nó sẽ trở thành dịch bệnh đặc hữu, nhưng các viễn cảnh đáng lo ngại hơn khác vừa được miêu tả đều có khả năng xảy ra: một dòng đột biến tạo ra một căn bệnh khác, một loại vi rút tái tổ hợp mới, hoặc một biến thể khai thác khả năng miễn dịch. Và những kịch bản này không loại trừ lẫn nhau. Một loại virus tái tổ hợp SARS-CoV-2 mới có chứa các gen vi-rút Corona ở động vật có thể gây ra thay đổi bệnh.

Một số trường hợp khác chưa được thảo luận cũng đáng để suy ngẫm, chẳng hạn như sự lây lan qua lại liên tục từ người sang động vật và trở lại người hoặc sự gia tăng khả năng lây truyền từ những người bị nhiễm bệnh mãn tính với “bệnh Covid kéo dài”.

Một biến thể virus mới có thể xuất hiện ở bất cứ đâu trên Trái đất để bao phủ toàn cầu trong vài tuần, như SAR-CoV-2 đã làm. Thật vậy, ở đâu đó trên Trái đất, các chủng SARS-CoV-2 có thể đã phát triển theo một trong các hướng được mô tả ở đây nhưng vẫn chưa được phát hiện.

Sự tiến hóa của vi-rút đòi hỏi sự lây truyền và nhân lên liên tục của vi-rút. Càng tạo ra nhiều hạt virut mới, thì khả năng xuất hiện các đột biến và tái tổ hợp virut mới càng lớn. Chống lại sự tiến hóa của các loại virus biến thể mới là một nhiệm vụ quan trọng và để thực hiện điều này đòi hỏi phải kiểm soát nhân bản của SARS-CoV-2 bằng cách dập tắt sự lây truyền vi rút từ người sang người trên toàn thế giới.

Source: Coronaviruses are ‘clever’: Evolutionary scenarios for the future of SARS-CoV-2. Statnews.com

Bệnh viện Nguyễn Tri Phương - Đa khoa Hạng I Thành phố Hồ Chí Minh

facebook.com/BVNTP