MIT phát triển hợp chất có thể ngăn chặn Covid-19

Các nhà hóa học đến từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đang nghiên cứu một loại thuốc có thể liên kết với một phần protein của coronavirus nhằm ngăn chặn virus có thể xâm nhập vào tế bào phổi.

Loại thuốc tiềm năng là một đoạn protein ngắn, hay còn gọi là peptide, giống một loại protein được tìm thấy trên bề mặt tế bào người. Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng peptide mới của họ có thể liên kết với protein mà coronavirus sử dụng để xâm nhập vào tế bào người để ức chế nó.

“Chúng tôi có một hợp chất mà chúng tôi thực sự muốn khám phá vì trên thực tế nó tương tác với protein virus theo cách mà chúng tôi dự đoán nó sẽ tương tác. Vì vậy nó có cơ hội ức chế sự xâm nhập của virus vào tế bào chủ”, Brad Pentelute, phó giáo sư hóa học của MIT, người đứng đầu nhóm nghiên cứu cho biết.

Nhóm nghiên cứu hiện đã gửi các mẫu peptide cho các cộng tác viên có kế hoạch thực hiện các xét nghiệm trong tế bào người.

Trước đó, phòng thí nghiệm của Pentelute đã bắt đầu làm việc trong dự án này hồi đầu tháng 3/2020, sau khi một nhóm nghiên cứu ở Trung Quốc công bố cấu trúc protein hình gai của coronavirus chủng mới cùng với thụ thể tế bào mà nó liên kết khi quan sát dưới kính hiển vi điện tử nghiệm lạnh (cryo-electron microscopy).

Các nghiên cứu về SARS-CoV-2 chỉ ra rằng một vùng cụ thể của protein tăng đột biến, được gọi là miền liên kết với thụ thể, liên kết với một thụ thể gọi là enzyme chuyển đổi angiotensin 2 (ACE2). Thụ thể này được tìm thấy trên bề mặt của nhiều tế bào người, bao gồm cả trong phổi. Thụ thể ACE2 cũng là điểm xâm nhập của coronavirus đã gây ra sự bùng phát dịch SARS 2002-03.

Với hy vọng phát triển các loại thuốc có thể ngăn chặn sự xâm nhập của virus, Genwei Zhang, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm Pentelute, đã thực hiện các mô phỏng tính toán về sự tương tác giữa thụ thể ACE2 và miền liên kết với thụ thể của protein coronavirus. Những mô phỏng này đã tiết lộ vị trí nơi miền liên kết của thụ thể gắn với thụ thể ACE2, một đoạn protein của protein ACE2 tạo thành một cấu trúc gọi là chuỗi xoắn alpha.

Đây là loại mô phỏng có thể cho chúng ta biết rõ hơn về cách các nguyên tử và phân tử sinh học tương tác với nhau, và những phần nào là thiết yếu cho sự tương tác này, Zhang Zhang nói.

Sau đó, nhóm nghiên cứu của MIT đã tiếp tục sử dụng công nghệ tổng hợp peptide mà phòng thí nghiệm Pentelute đã phát triển trước đó, để nhanh chóng tạo ra một peptide 23 axit amin với trình tự giống như chuỗi xoắn của thụ thể ACE2. Máy tổng hợp peptide có thể hình thành mối liên kết giữa các axit amin, các khối protein trong khoảng 37 giây và chỉ mất chưa đầy một giờ để tạo ra các phân tử peptide hoàn chỉnh chứa tới 50 axit amin.

Họ cũng tổng hợp một chuỗi ngắn hơn chỉ có 12 axit amin được tìm thấy trong chuỗi xoắn alpha và sau đó thử nghiệm cả hai peptide bằng thiết bị tại MIT có thể đo lường mức độ mạnh mẽ của hai phân tử liên kết với nhau. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng peptide dài hơn cho thấy liên kết mạnh mẽ với miền liên kết thụ thể của protein Covid-19, trong khi đó ngắn hơn cho thấy liên kết không đáng kể.

Mặc dù MIT đã thu nhỏ quy mô nghiên cứu từ giữa tháng 3, nhưng phòng thí nghiệm Pentelute đã được cấp phép đặc biệt cho phép một nhóm nhỏ các nhà nghiên cứu tiếp tục thực hiện dự án này. Họ hiện đang phát triển khoảng 100 biến thể khác nhau của peptide với hy vọng tăng sức mạnh liên kết và làm cho nó ổn định hơn.

“Chúng tôi tin tưởng rằng chúng tôi biết chính xác nơi phân tử này đang tương tác và chúng tôi có thể sử dụng thông tin đó để hướng dẫn thêm cho việc tinh chế, do đó có thể hy vọng có được mối quan hệ cao hơn và tiềm năng hơn để ngăn chặn sự xâm nhập của virus vào các tế bào”, Pentelute cho biết.

Trong khi hàng chục nhóm nghiên cứu trên khắp thế giới đang sử dụng nhiều cách tiếp cận khác nhau để tìm kiếm phương pháp điều trị mới cho Covid-19, Pentelute tin rằng phòng thí nghiệm này là một trong số ít nơi có nghiên cứu hiện đang sử dụng peptide cho mục đích này. Một lợi thế của các loại thuốc như vậy là chúng tương đối dễ sản xuất với số lượng lớn. Chúng cũng có diện tích bề mặt lớn hơn các loại thuốc phân tử nhỏ.

Peptide là một phân tử lớn hơn, vì vậy chúng thực sự có thể bám vào coronavirus và ức chế sự xâm nhập vào các tế bào, trong khi nếu bạn sử dụng một phân tử nhỏ, thì rất khó để chặn toàn bộ khu vực của virus đang kiểm soát. Các kháng thể cũng có diện tích bề mặt lớn, vì vậy chúng cũng có thể hữu ích.

Tuy nhiên, một hạn chế của thuốc peptide là không thể sử dụng dưới dạng uống mà phải tiêm vào tĩnh mạch hoặc dưới da. Loại thuốc này cũng cần điều chỉnh để có thể lưu lại trong mạch máu đủ lâu nhằm đem lại hiệu quả.

“Tôi rất khó để dự đoán sẽ mất bao lâu để có thứ gì đó có thể thử nghiệm ở bệnh nhân, nhưng mục đích của tôi là trong vòng vài tuần. Nếu nó trở nên khó khăn hơn, có thể mất vài tháng”, Pentelute nhấn mạnh.

Trang Phạm