Xác định các kháng thể có thể vô hiệu hóa Omicron

Bằng cách xác định mục tiêu của các kháng thể “trung hòa rộng rãi” này trên gai protein, có thể thiết kế vắc xin và phương pháp điều trị kháng thể hiệu quả chống lại không chỉ biến thể Omicron mà còn các biến thể khác xuất hiện trong tương lai, theo David Veesler, nhà nghiên cứu ở Viện Y tế Howard Hughes kiêm giáo sư sinh hóa ở Trường Y khoa Đại học Washington tại Seattle.

Veesler cho biết: “Phát hiện này cho chúng ta biết bằng cách tập trung vào kháng thể nhắm vào các vị trí không biến đổi trên gai protein, thì sẽ có cách để đối phó với sự tiến hóa liên tục của vi rút”.

Nhà nghiên cứu Veesler dẫn đầu dự án cùng với Davide Corti của công ty Humabs Biomed SA, Vir Biotechnology, ở Thụy Sĩ. Các phát hiện của nghiên cứu đã được công bố vào ngày 23.12 trên tạp chí Nature. Tác giả chính của nghiên cứu là Elisabetta Cameroni, Christian Saliba (Humabs), John E. Bowen (UW Biochesmistry) và Laura Rosen (Vir).

Omicron có 37 đột biến trong gai protein, dùng để bám và xâm nhập vào tế bào. Đây là số lượng đột biến cao bất thường. Các nhà khoa học cho rằng những thay đổi này giải thích một phần lý do tại sao Omicron có thể lây lan nhanh như vậy. Biến thể này cũng lây nhiễm sang những người đã tiêm chủng và khiến người từng mắc COVID-19 tái nhiễm.

“Các câu hỏi chính mà chúng tôi đang cố gắng trả lời là cụm đột biến trong gai protein của biến thể Omicron đã ảnh hưởng như thế nào đến khả năng liên kết với tế bào và né tránh các phản ứng kháng thể của hệ thống miễn dịch”, Veesler nói.

Veesler và các đồng nghiệp của ông suy đoán rằng số lượng lớn các đột biến của Omicron có thể đã tích tụ trong quá trình lây nhiễm kéo dài ở một người có hệ miễn dịch suy yếu hoặc do vi rút truyền từ người sang động vật và ngược lại.

Để đánh giá tác động của những đột biến này, các nhà nghiên cứu đã thiết kế một loại vi rút bất hoạt không thể nhân bản, được gọi là pseudovirus, để tạo ra các gai protein trên bề mặt của nó, giống như coronavirus. Sau đó, họ tạo ra các pseudovirus có các gai protein với những đột biến giống Omicron và những đột biến được tìm thấy trên các biến thể sớm nhất được xác định trong đại dịch.

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu xem xét những phiên bản gai protein khác nhau liên kết tốt tới mức nào với protein trên bề mặt tế bào. Protein này có tên là thụ thể enzyme chuyển đổi angiotensin 2 (ACE2). Họ phát hiện ra gai protein ở biến thể Omicron có khả năng liên kết tốt hơn gấp 2,4 lần so với gai protein được tìm thấy trong vi rút được phân lập vào đầu đại dịch.

“Đó không phải là sự gia tăng quá lớn. Nhưng trong đợt bùng phát dịch SARS năm 2002-2003, các đột biến trong gai protein làm tăng ái lực có liên quan đến khả năng lây truyền và lây nhiễm cao hơn”, Veesler lưu ý.

Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng biến thể Omicron có thể liên kết hiệu quả với các thụ thể ACE2 của chuột. Điều này cho thấy Omicron có thể có khả năng lây truyền qua lại giữa người và động vật có vú khác.

Sau đó, các nhà nghiên cứu xem xét các kháng thể chống lại các chủng vi rút ban đầu có thể bảo vệ trước biến thể Omicron như thế nào. Họ đã dùng kháng thể từ những bệnh nhân đã bị nhiễm các chủng vi rút trước đó, đã tiêm vắc xin ngừa COVID-19 hoặc đã bị nhiễm và sau đó được tiêm phòng.

Họ phát hiện ra rằng các kháng thể từ những người đã bị nhiễm bởi các chủng trước đó và từ những người đã nhận một trong 6 loại vắc xin phổ biến nhất hiện nay đều suy giảm khả năng ngăn chặn lây nhiễm.

Các kháng thể từ những người trước đó đã bị nhiễm bệnh và những người đã tiêm vắc xin Sputnik V hoặc Sinopharm cũng như một liều duy nhất của Johnson & Johnson có ít hoặc không có khả năng ngăn chặn sự xâm nhập của biến thể Omicron vào tế bào. Các kháng thể từ những người đã tiêm 2 liều vắc xin Moderna, Pfizer/BioNTech và AstraZeneca vẫn giữ được một phần khả năng vô hiệu hóa, mặc dù giảm hiệu quả từ 20 đến 40 lần, nhiều hơn nhiều so với bất kỳ biến thể nào khác.

Kháng thể từ những người đã bị nhiễm bệnh, khỏi bệnh và sau đó được tiêm 2 liều vắc xin cũng bị giảm hoạt tính, nhưng mức độ giảm ít hơn, khoảng 5 lần, chứng tỏ rõ ràng rằng việc tiêm vắc xin sau khi nhiễm bệnh là hữu ích.

Kháng thể từ những người đã được tiêm nhắc lại liều thứ 3 của vắc xin mRNA do Moderna và Pfizer/BioNTech sản xuất cho thấy khả năng vô hiệu hóa chỉ giảm 4 lần. “Điều này cho thấy liều thứ ba thực sự rất hữu ích đối với Omicron”, Veesler nhận định.

Theo Veesler, chỉ có một phương pháp điều trị bằng kháng thể đã được chấp thuận sử dụng với những bệnh nhân tiếp xúc với vi rút là không bị giảm nhiều khả năng vô hiệu hóa Omicron trong phòng thí nghiệm. Trường hợp ngoại lệ này là một kháng thể có tên sotrovimab, với tác dụng vô hiệu hóa đối với Omicron chỉ giảm 2-3 lần.

Nhưng khi kiểm tra một loạt các kháng thể lớn hơn đã được tạo ra để chống lại các chủng vi rút trước đó, các nhà nghiên cứu đã xác định được 4 lớp kháng thể vẫn giữ được khả năng vô hiệu hóa Omicron. Các thành viên của mỗi lớp này nhắm mục tiêu vào một trong 4 khu vực cụ thể của gai protein, không chỉ có trong các biến thể SARS-CoV-2 mà còn cả một nhóm coronavirus liên quan gọi là sarbecovirus. Các vị trí này trên protein có thể tồn tại vì chúng có một chức năng thiết yếu mà protein sẽ mất đi nếu chúng bị đột biến. Những khu vực không biến đổi như vậy được gọi là “được bảo tồn”.

“Việc phát hiện rằng các kháng thể có thể vô hiệu hóa vi rút thông qua việc nhận biết các khu vực được bảo tồn trong rất nhiều biến thể khác nhau của chúng, cho thấy việc thiết kế vắc xin và phương pháp điều trị kháng thể nhắm vào các khu vực này có thể hiệu quả chống lại một loạt các biến thể xuất hiện thông qua đột biến”, Veesler nói.