Chiến dịch giải mã biến thể nCoV Anh

Tiến trình giải mã gene nCoV được các nhà khoa học đặt tên là “Chiến dịch Heron”, diễn ra tại địa điểm ngay cạnh quán rượu Cambridge nổi tiếng.

Gần một tháng sau lần phong tỏa toàn quốc thứ ba, hầu như cả nước Anh chìm trong trạng thái “ngủ đông”. Cửa hàng ngừng hoạt động, các con phố tĩnh lặng và tàu điện vắng bóng người. Nhưng tại ngôi làng nhỏ ở vùng nông thôn gần Cambridge, rất nhiều hoạt động đang diễn ra.

Mặc áo blouse trắng và đeo khẩu trang phẫu thuật, các chuyên viên Viện Sanger bận rộn đi lại khắp nơi, chuyển từ máy móc này sang thiết bị khác. Robot và máy tính nặng đến nỗi cần được đặt trên một tấm thép chịu lực. Họ đang thực hiện nhiệm vụ quan trọng nhất hiện tại: giải trình tự gene nCoV. Trong nội bộ, quá trình đó được gọi là “Chiến dịch Heron”.

Dự án tốn nhiều công sức, với sự tham gia của hàng trăm người, đang diễn ra ngay cạnh quán rượu Cambridge, nơi nhà sinh vật học huyền thoại Francis Crick bước vào năm 1953, để tuyên bố ông đã “tìm thấy bí mật của sự sống” – cấu trúc của DNA. Ngày nay, phát hiện đó cho phép giới khoa học phân tích các đột biến nguy hiểm trong mã di truyền của nCoV, có thể khiến đại dịch tồi tệ hơn.

Giải trình tự gene quy mô công nghiệp

Hàng ngày, xe tải đến Viện Sanger mang theo các thùng chứa đầy mẫu virus từ khắp nước Anh. Chúng được bảo quản trong một tủ đông cỡ công nghiệp. Cả bệnh phẩm âm tính và dương tính đều là những gì còn sót lại sau thử nghiệm ban đầu. Các nhà khoa học cũng không cần nhiều hơn.

Bên trong phòng thí nghiệm, một robot được lập trình để chọn ra hàng trăm mẫu dương tính và hợp nhất thành một lọ duy nhất. Tại phòng khác, chuyên viên trộn thêm hóa chất bằng loại máy nhỏ, ép mỏng tiêu bản virus giữa hai mảnh thủy tinh. Tiêu bản đó được đặt vào thiết bị phân tích trình tự gene khổng lồ.

Tủ đông tại Viện Sanger đưu trữ hàng nghìn mẫu nCoV. Ảnh: CNN.

15 giờ sau, máy tính xuất file dữ liệu di truyền. Lượng dữ liệu đồ sộ đến nỗi máy chủ được thiết lập bên ngoài khuôn viên viện để lưu trữ. Toàn bộ quá trình kéo dài 5 ngày. Tại phòng thí nghiệm này, khoảng 10.000 mẫu được giải trình tự gene mỗi tuần, chiếm một phần tư toàn cầu. Tiếp đến, họ bước vào công đoạn khó khăn hơn đó là tổng hợp và chọn lọc dữ liệu.

“Chúng tôi đang tìm kiếm đột biến cho phép virus dễ lây truyền hoặc gây ra các triệu chứng nghiêm trọng hơn. Đặc biệt, khi vaccine đang được triển khai toàn cầu, chúng tôi phải tìm ra đột biến có thể ảnh hưởng đến các liều tiêm”, Ewan Harrison, nhà sinh vật học đang hỗ trợ điều phối hoạt động về bộ gene nCoV ở Anh, cho biết. Ông cho biết nếu giải mã đủ số mẫu nCoV, các nhà khoa học có thể hiểu được đã lưu hành thế nào trong cộng đồng, chỉ ra các cụm siêu lây nhiễm.

Tìm kiếm biến thể Anh

Cách đây chưa đầy hai tháng, cùng với núi dữ liệu khổng lồ, các nhà khoa học đã xác định và theo dõi sự lây lan của biến thể B.1.1.7 từ Anh. Nó được phát hiện lần đầu ở Kent, một quận nông thôn. Đây cũng là vùng nghèo đói nhất cả nước.

Ruairidh Villar, người phát ngôn Cơ quan Y tế Công cộng, nhận định: “Người dân ở Kent khi ấy không tổ chức tiệc tùng và không phải ai cũng đến cùng một siêu thị”. Vì vậy, giới khoa học nhanh chóng loại trừ hành vi cộng đồng ra khỏi yếu tố khiến dịch bệnh lây lan nhanh chóng.

Số ca nhiễm tiếp tục tăng trên toàn quận dù đã giảm ở hầu hết các khu vực. Họ nhanh chóng tìm ra thủ phạm là B.1.1.7. Khi ấy, cứ 10 mẫu dương tính nCoV có một mẫu chứa biến thể này. Nó đã lây lan ít nhất kể từ tháng 9, nhanh hơn 30-70% so với ban đầu, theo lời cố vấn khoa học chính phủ Patrick Vallance.

Biến thể nhanh chóng xuất hiện ở London và khắp cả nước. Hiện nó đã lan sang ít nhất 70 quốc gia, trong đó có Việt Nam. Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC) Mỹ cũng dự đoán nó có thể chiếm ưu thế ở nước này vào tháng 3.

Một nhà khoa học tại Viện Sanger chuẩn bị các mẫu nCoV để giải trình tự. Ảnh: CNN.

Bên trong phòng thí nghiệm của Viện Sanger, giáo sư Ravi Gupta, Đại học Cambridge, đang xem xét phả hệ virus. Ông cho biết B.1.1.7 như một “người anh em họ” của nCoV đầu tiên, xuất hiện ở Vũ Hán, Trung Quốc. Nó chứa 23 đột biến khác biệt, nhưng điều kỳ lạ là nó có quá ít biến thể gần gũi.

“Chúng tôi tìm thấy rất ít, hầu như không có trình tự gene nào liên quan đến B.1.1.7. Nói cách khác, nó như một biến thể xuất hiện từ hư không”, ông Gupta nói.

Các nhà khoa học chưa từng tìm thấy “bệnh nhân số 0″ – người đầu tiên nhiễm biến thể mới. Song họ có một giả thuyết. Năm ngoái, giáo sư Gupta đã nghiên cứu một người mắc Covid-19 có hệ miễn dịch suy yếu. Bệnh nhân không sinh được kháng thể chống virus trong hơn ba tháng. Người này sau đó tử vong. Theo các chuyên gia, bên trong một cơ thể không có phòng vệ, virus biến đổi nhanh hơn nhiều so với khi truyền từ người này sang người khác.

Gupta so sánh bệnh nhân của mình với cơ sở dữ liệu trình tự gene và phát hiện B.1.1.7 đang lưu hành có chung đột biến. “Điều này thực sự ấn tượng”, ông nói.

Ảnh hưởng đến vaccine

Nghiên cứu trước đó của ông chỉ ra rằng vaccine của Pfizer/BioNTech vẫn hiệu quả đối với biến thể Anh, dù giảm tác dụng một chút ở người trên 80 tuổi. Các công trình khác cho thấy điều tương tự. Song nhiều hãng dược vẫn phải điều chỉnh vaccine khi gặp biến thể Nam Phi. Mới đây, Cơ quan Y tế Công cộng Anh phát hiện B.1.1.7 của Anh có thêm đột biến mới là E484K, từng xuất hiện ở biến thể Nam Phi.

Trước khi vaccine thích ứng được với sự thay đổi của virus, các nhà khoa học vẫn cần giải trình tự gene. Viện Sanger, cùng với 16 phòng thí nghiệm nhỏ hơn của Anh, chịu trách nhiệm cho khoảng một nửa số mẫu virus trên thế giới. Một số quốc gia không đủ khả năng giải trình tự bất kỳ mẫu nào.

Giáo sư Ravindra Gupta cùng với các đồng nghiệp tại Đại học Cambridge là những người đầu tiên phát hiện biến thể nCoV của Anh. Ảnh: CNN.

Giáo sư Gupta và nhà sinh vật học Ewan Harrison cho rằng có thể nhiều khu vực sẽ không phát hiện được biến thể mới khi virus tiếp tục tiến hóa. “Người suy giảm miễn dịch ở khắp nơi. Một vài biến thể vẫn chưa được phát hiện”, ông Gupta nói.

Các nhà khoa học đang cố gắng khoanh vùng những quốc gia không thể giải trình tự gene để nâng cao nhận thức toàn cầu về đột biến virus ảnh hưởng thế nào đến sức khoẻ. Khi chính phủ Anh đẩy mạnh nỗ lực phân tích nhằm hỗ trợ cuộc chiến chống dịch, Viện Sanger đóng vai trò vô cùng quan trọng.

Giáo sư Harrison chưa chắc khi nào ông có thể quay trở lại công việc cũ. Một năm trước, ông vẫn đang tìm hiểu lý do tại sao con người bị tụ cầu vàng kháng methicillin. Khi Covid-19 ập đến, ông dành toàn bộ thời gian của mình cho “Chiến dịch Heron”. Các đồng nghiệp của ông cũng tạm dừng công việc trên thực vật, ký sinh trùng hoặc tế bào ung thư để tập trung cho nhiệm vụ cấp bách hơn.

“Đã qua một năm dài. Nhưng bạn biết đấy, tôi tự hào về những gì chúng tôi làm được với trình tự gene”, ông nói.