Mẫu phổi trăm tuổi hé lộ bí ẩn chết chóc của đại dịch cúm: Điều SARS-CoV-2 đang làm với “vật chủ” con người

Ba thiếu niên – 2 nam, 1 nữ – không biết rằng rồi đến một ngày lá phổi của mình lại nắm giữ những manh mối đáng kể với nhân loại.

Tất cả những gì họ biết, hoặc cảm thấy, trước khi tử vong tại Đức năm 1918 là lá phổi của mình không còn hoạt động được bình thường, mỗi nhịp thở đều khó khăn hơn. Đại dịch cúm 1918 đã cướp đi sinh mạng của hàng chục triệu người và họ là ba người có mẫu phổi được một nhà bệnh học lưu lại.

Giờ đây, một thế kỷ sau, các nhà khoa học đã tìm cách giải trình tự gen của virus từ những mẫu phổi nhỏ cỡ hạt đậu. Những trình tự gen này phần nào đưa ra lời lý giải cho một trong những bí ẩn của đại dịch: Vì sao làn sóng thứ hai vào cuối năm 1918 lại chết chóc hơn nhiều so với làn sóng đầu tiên vào mùa xuân?

Câu trả lời từ mẫu phổi 103 tuổi

Với những công cụ hiện đại, các nhà khoa học đang theo dõi quá trình tiến hóa của virus theo thời gian thực và tìm ra những biến thể có khả năng lây nhiễm cao hơn. Hiện nay, hơn 1,4 triệu bộ gen đã được giải trình tự. Nhưng cơ sở dữ liệu cho đại dịch cúm 1918 thì nhỏ hơn nhiều – tới mức mọi so sánh đều cho cảm giác khập khiễng.

Mẫu phổi trăm tuổi vô cùng khó kiếm. Nhà dịch tễ học Sébastien Calvignac-Spencer thuộc Viện Robert Koch, Berlin, đã bắt gặp các mẫu phổi này một cách đầy may mắn.

Cách đây vài năm, ông quyết định xem xét các bộ sưu tập trong Bảo tàng Lịch sử Y học Berlin của Charité. Spencer không tìm kiếm cái gì cụ thể nhưng ông tình cờ thấy vài mẫu phổi từ năm 1918 – một thời điểm đáng chú ý đối với bệnh hô hấp. Mặc dù ai ai cũng biết tới dịch cúm này nhưng virus gây bệnh lại không được hiểu rõ.

“Tôi nghĩ, chà nó ở ngay trước mắt thế này, sao không thử?”, ông nói, “Sao không thử giải trình tự influenza từ những mẫu phổi này?”

(Cần lưu ý là công việc này không nguy hiểm. Những mẫu phổi này được bảo quản bằng hóa chất và không chứa virus còn nguyên vẹn hay có khả năng lây nhiễm. Tuy nhiên, nghiên cứu này chưa được bình duyệt.).

Calvignac-Spencer và đồng nghiệp cuối cùng đã xét nghiệm 13 mẫu phổi và tìm thấy bằng chứng về bệnh cúm trong 3 mẫu. Một mẫu là của một cô bé 17 tuổi, qua đời ở Munich vào năm 1918. Hai mẫu còn lại là từ các binh lính tử vong ở Berlin vào 27/6/1918.

Đội ngũ nghiên cứu khôi phục được bộ gen virus cúm hoàn chỉnh từ mẫu phổi của cô bé 17 tuổi. Hai bộ gen hoàn chỉnh còn lại liên quan tới dịch cúm 1918 là từ Mỹ – một phụ nữ được mai táng ở Alaska và một binh lính tử vong ở New York.

Có bộ gen trong tay, các nhà nghiên cứu tiến tới xem xét sự khác biệt.

Một số đột biến xuất hiện trong cơ chế sao chép của bộ gen virus cúm. Đây có thể coi là một điểm tiến hóa tiềm năng bởi khả năng sao chép được cải thiện có nghĩa là virus “thành công” hơn. Các nhà khoa học sau đó đã chép cơ chế nói trên của bộ gen từ mẫu phổi cô bé 17 tuổi vào các tế bào và phát hiện mức độ hoạt động của nó chỉ bằng phân nửa mẫu từ Alaska.

Mặc dù không xác định được chính xác thời điểm tử vong của cô bé 17 tuổi nhưng kết quả này mở ra khả năng: Hành vi của virus đã thay đổi trong suốt thời gian diễn ra đại dịch.

Các nhà khoa học lâu nay vẫn đồn đoán về lý do làn sóng thứ hai của đại dịch cúm 1918 lại chết chóc hơn lần đầu. Yếu tố về mùa và hành vi của con người có thể lý giải một số khác biệt nhưng bản thân virus có thể cũng đã thay đổi.

Mẫu phổi của hai binh lính trẻ ở Berline cũng đem lại một manh mối khác. Tử vong vào tháng 6/1918 thì nhiều khả năng đây là làn sóng thứ nhất của đại dịch. Những mẫu phổi này chỉ còn lại phần nào bộ gen nhưng nhóm các nhà nghiên cứu đã có thể tái xây dựng đủ để tiến gần tới những đột biến ở nucleoprotein – một trong những tổ hợp protein tạo nên cơ chế sao chép của virus.

Có vẻ như nucleoprotein của virus cúm 1918 đã biến đổi giữa làn sóng thứ nhất và thứ hai của dịch để tăng khả năng tránh né hệ miễn dịch của con người. Nucleoprotein của virus làn sóng thứ nhất trông hơi giống nucleoprotein trong virus cúm lây truyền ở chim – điều này là hợp lý bởi các nhà khoa học nghi ngờ đại dịch cúm 1918 bắt nguồn từ chim.

“Khi truyền sang người, virus vẫn chưa có khả năng kháng cự” với hệ miễn dịch của con người, Jesse Bloom – nhà dịch tễ học ở Trung tâm Nghiên cứu Ung thư Fred Hutchinson cho biết. Bloom và một số nhà khoa học khác đã xác định những đột biến cụ thể giúp nucleoprotein tăng cường khả năng chống cự lại hệ miễn dịch của con người.

Virus cúm trong làn sóng thứ nhất không có những đặc điểm này, nhưng virus trong làn sóng thứ hai thì có, nhiều khả năng là vì chúng đã có thời gian để thích nghi.

Khó có thể dự đoán điểm kết của đại dịch

Những mẫu phổi vừa được nghiên cứu mở ra một khả năng: Có thể virus đã tự mình biến đổi để dễ lây nhiễm hơn với con người. Điều này nghe có vẻ quen thuộc. SARS-CoV-2 cũng đang thích ứng với “vật chủ” của mình – con người.

Khi thế giới chật vật với biến thể siêu lây nhiễm Delta, các nhà khoa học chạy đua để tìm hiểu cơ sở sinh học cho hành vi của virus.

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra một đột biến amino-acid ở chủng Delta, có thể góp phần khiến virus trở nên dễ lây lan hơn. Theo các nghiên cứu, chủng này dễ lây hơn chủng Alpha được phát hiện ở Anh vào cuối 2020 tới 40%.

Thậm chí, mới đây, các nhà nghiên cứu di truyền cho biết họ đã phát hiện ra một biến thể SARS-CoV-2 mới đáng lo ngại ở Nam Phi.

Được gọi là C.1.2., biến thể mới chưa được đặt tên theo bảng chữ cái Hy Lạp nhưng đã được đề cập chi tiết trong nghiên cứu của Viện Bệnh Truyền nhiễm Quốc gia Nam Phi và trung tâm nghiên cứu KRISP (KwaZulu-Natal Research Innovation and Sequencing Platform).

Tiến hóa từ C.1, một trong các biến thể phổ biến trong giai đoạn đầu của dịch bệnh ở Nam Phi vào giữa tháng 5 năm ngoái, C.1.2. lần đầu được xác định ở các tỉnh Mpumalanga và Gauteng vào tháng 5 năm nay. Tới giờ, biến thể đã lan ra hầu hết các tỉnh ở Nam Phi, cũng như một số nước khác ở châu Phi, châu Âu, châu Á và châu Đại Dương.

Các tác giả nghiên cứu cho biết, họ cảm thấy lo ngại về biến thể bởi mức độ đột biến nhanh chóng của nó: C.1.2. có từ 44-59 đột biến so với virus lần đầu được phát hiện ở Vũ Hán và trở thành biến thể nhiều đột biến hơn so với các loại WHO đang lưu tâm.

Tiến sĩ Mỹ William A. Haseltine cho rằng sự biến hóa của virus là một trong hai nguyên nhân khiến con người khó có thể dự đoán được kết thúc của đại dịch.

Viết trên Forbes, ông Haseltine nhấn mạnh: “Chủng Delta đã làm thay đổi cán cân. Sau khi quan sát tình trạng gia tăng truyền nhiễm xuất hiện ở châu Âu vào tháng 2/2020 rồi sau đó là Alpha, Delta, tôi nghĩ khả năng cao một biến thể lây lan mạnh hơn và chết chóc hơn sẽ xuất hiện và một lần nữa làm thay đổi tính toán của chúng ta”.

Tin tốt là “các đại dịch đều kết thúc”, theo bác sĩ Carlos Del Rio (Đại học Y Emory, Atlanta).

Tuy nhiên, chỉ với một phương thức thì điều đó là bất khả thi – Tiến sĩ Haseltine khẳng định. “Chúng ta cần cả 4 phương thức kết hợp với nhau: vaccine, động thái thi hành luật cứng rắn về y tế công cộng, thuốc kháng virus và hợp tác quốc tế”.

Thi Tốt