Lỗ hổng lớn bí ẩn trong ‘cây gia đình’ của biến thể Omicron

Làm thế nào Omicron lại tạo ra rất nhiều đột biến trên các protein gai của nó, mà không có bất kỳ bước tiến hóa trung gian nào thông qua các biến thể khác?

Hình ảnh dưới kính hiển vi điện tử của các hạt virus SARS-CoV-2, được phân lập từ một bệnh nhân. Ảnh: Getty Images

Theo Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC) Mỹ, biến thể Omicron hiện là biến chủng COVID-19 chiếm ưu thế ở Mỹ. Gần 3/4 trường hợp nhiễm mới là do biến chủng này – tăng gấp 6 lần so với mức nhiễm Omicron vào tuần trước, trong chỉ mới một tháng trước nước Mỹ ghi nhận ca Omicron đầu tiên.

Các nhà khoa học đã đạt được những bước tiến đáng kể trong việc tìm hiểu nguồn gốc và sự lây lan của COVID-19, nhưng đó lại là một phần nguyên nhân khiến biến thể Omicron gây bất ngờ: nguồn gốc của nó rất khó hiểu, vì nó không bắt nguồn từ các chủng nổi bật khác gần đây như biến thể Delta. Sự nhầm lẫn xung quanh nguồn gốc của biến thể mới này tạo ra nhiều rào cản hơn trong việc điều trị nó.

Ngoài khả năng lây truyền cực kỳ nhanh, biến thể Omicron còn đáng sợ là bởi nó có 30 đột biến nằm gần protein gai, là những phần lồi giống như cái gai trên hình cầu trung tâm của virus SARS-CoV-2. Do các vaccine công nghệ mRNA hiện có được thiết kế để huấn luyện hệ miễn dịch nhận ra những gai đó là kẻ xâm nhập, các đột biến trên các protein gai có thể giúp virus biến thể Omicron tránh được nỗ lực tự vệ của cơ thể và có thể tránh được một phần khả năng miễn dịch dựa trên vaccine hiện có.

Vậy làm thế nào mà Omicron lại tạo ra rất nhiều đột biến trên các protein gai của nó, mà không có bất kỳ bước tiến hóa trung gian nào thông qua các biến thể khác? Các nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết về việc điều đó đã xảy ra như thế nào, mặc dù không có giả thuyết nào có thể giúp trấn an.

Đầu tiên, cần lưu ý rằng chúng ta đều biết trước các đột biến sẽ xảy ra với một loại virus, ở mức độ nào đó. Khi SARS-CoV-2 bị đánh bại bởi hệ miễn dịch của con người và tấm khiên vaccine do chúng ta tạo ra, các virus sống sót có xu hướng trở thành những virus đột biến để ngăn chặn nỗ lực miễn dịch của con người. Những kẻ sống sót sau đó sẽ truyền những đặc điểm đó cho các virus con cái mà nó tạo ra thông qua quá trình sao chép. Nhờ công nghệ di truyền, các nhà nghiên cứu đã có thể nghiên cứu những chủng đột biến đó và tìm hiểu về “cây gia đình” của SARS-CoV-2, hay mối quan hệ giữa tất cả các biến thể có nguồn gốc liên quan đến nhau.

Nhân viên y tế chăm sóc bệnh nhân COVID-19 tại Mỹ. Ảnh: AP

Và đây là nơi chuyện kỳ lạ xảy ra. Có một lỗ hổng lớn trên dòng thời gian tiến triển của biến thể Omicron.

Thông thường các đặc điểm trình tự trong bộ gien của bất kỳ virus nào cũng có thể được khớp trong cơ sở dữ liệu với các chủng khác để các chuyên gia có thể suy ra nguồn gốc của chúng. Các nhà khoa học lần theo những “cây gia đình” này để tìm hiểu thêm về nguồn gốc của một loại virus, và với hy vọng rằng thông tin này sẽ giúp họ đánh bại nó. Tuy nhiên, các trình tự nhận dạng gần đây nhất trên bộ gien của biến thể Omicron lại bắt nguồn từ hơn một năm trước, từ giữa năm 2020. Điều này có nghĩa là các nhà khoa học không thể liên kết nó với các chủng hiện đang hoạt động. Tuy nhiên, họ biết chắc chắn rằng chủng Omicron rất khác với chủng SARS-CoV-2 ban đầu đã càn quét cả thế giới vào đầu năm 2020.

Vậy điều gì giải thích cho lỗ hổng đó? Biến thể Omicron đến từ đâu?

Một giả thuyết cho rằng Omicron đã phát triển ở một bệnh nhân COVID-19 bị suy giảm miễn dịch. Mặc dù không có bằng chứng trực tiếp cho thấy điều này đã xảy ra, nhưng các nhà khoa học biết rằng virú có thể trở nên mạnh hơn trong cơ thể của một người có hệ miễn dịch kém, bởi vì chúng lưu hành lâu hơn – tiếp tục biến đổi khi chúng trốn tránh hệ miễn dịch suy yếu của bệnh nhân. Một loại virus lưu hành nhiều tháng trong cơ thể của một bệnh nhân suy giảm miễn dịch có thể phát triển các kỹ năng sống sót vượt trội bằng cách tạo dựng khả năng phòng thủ chống lại các kháng thể của con người.

Tất nhiên, đây chỉ là những lý thuyết – người ta chưa chứng minh được rằng omicron có nguồn gốc từ một bệnh nhân suy giảm miễn dịch. Những nghiên cứu và lý thuyết này chỉ đơn thuần chứng minh rằng một sự phát triển như vậy có thể đã xảy ra.

Tiến sĩ William Haseltine – một nhà sinh vật học nổi tiếng với trong cuộc chiến chống đại dịch HIV / AIDS và hiện là Chủ tịch Tổ chức y tế toàn cầu Access Health International Haseltine, đề cập đến khả năng được thảo luận nhiều tiếp theo. Đó là biến thể Omicron xuất hiện từ một quá trình được gọi là chứng nhảy ngược từ động vật – tức là một tình huống trong đó một loại virus có nguồn gốc từ động vật khác nhảy sang người, sau đó quay trở lại động vật, và sau đó nhảy trở lại con người một lần nữa. Đại dịch COVID-19 bắt nguồn từ bước đầu tiên của quá trình đó (nhảy từ động vật, có thể là dơi hoặc tê tê sang người), và giả thuyết cho rằng virus này bằng cách nào đó đã nhảy từ người sang động vật và sau đó lây trở lại con người.

Hình ảnh virus SARS-CoV-2 dưới kính hiển vi.

Tuy nhiên, Trevor Bedford, một nhà virus học, giáo sư tại Trung tâm Nghiên cứu Ung thư Fred Hutchinson ở Seattle, nói rằng ông nghi ngờ biến thể Omicron bắt nguồn ở động vật vì ông không thấy vật liệu di truyền còn sót lại từ những con vật đó trong bộ gien của nó, mà thay vào đó là sự chèn RNA của con người. Điều này “cho thấy rằng nó đã tiến hóa ở người.”

Đáp lại, Tiến sĩ Haseltine đã viết cho tờ Forbes rằng giả thuyết này “hoàn toàn hợp lý và thực sự có thể xảy ra”. Chỉ ra số lượng đa dạng các loài động vật đã bị nhiễm COVID-19, ông lưu ý rằng sự chuyển giao kép như vậy giữa các loài đã được quan sát trước đây, dẫn đến một đột biến mới trong protein gai.

Giáo sư Bedford lại suy đoán rằng nguồn gốc bí ẩn của biến thể Omicron có thể được giải thích đơn giản bằng nguồn gốc không rõ của nó. Nhiều nơi trên hành tinh nơi COVID-19 được giám sát không đầy đủ, đặc biệt là ở Nam Phi (nơi Omicron lần đầu tiên được phát hiện), do đó, một chủng tràn lan có thể đã phát triển nhiều lần ở một trong những khu vực đó mà không bị phát hiện – ít nhất cho đến khi nó chưa lan ra ngoài khu vực.

Mặc dù biến thể Omicron dễ lây truyền hơn các chủng SARS-CoV-2 khác, nhưng dường như nó vẫn chưa gây tử vong nhiều hơn. Tuy nhiên, các chuyên gia tin rằng nó sẽ áp đảo hệ thống chăm sóc sức khỏe của Mỹ vì lây nhiễm cho rất nhiều người, trong đó có một số người chắc chắn sẽ bị bệnh nặng.