Các nhà sinh học tại Viện Công nghệ California (Caltech) đã xác định những thay đổi ở cấp độ phân tử của các dòng virus cúm H1N1 mà nhờ vào đây có thể cho phép chúng kháng lại các loại thuốc chống virus, ví dụ như Tamiflu (Oseltamivir).
Nghiên cứu này đã được đăng trên số tháng 6 của tạp chí Science được dẫn đầu bởi David Baltimore và giáo sư sinh học Robert Andrews Millikan - người đã nhận giải Nobel Sinh lý học năm 1975 cùng tiến sĩ Jesse D. Bloom.
Tamiflu và một số biệt dược kháng virus khác trực tiếp tiêu diệt virus, không như vaccine là kích thích hệ miễn dịch cơ thể phản ứng chống lại nguồn bệnh sau khi chúng xâm nhập vào cơ thể.
Trong nhiễm cúm, virus cúm khống chế các acid sialic trên bề mặt các tế bào vật chủ bằng một protein thường được gọi là hemagglutinin (HA). Sau đó virus xâm nhập vào tế bào và nhân lên tại đây. Khi một thế hệ virus mới được nhân lên và thoát ra khỏi tế bào, chúng cũng khống chế các acid sialic. Virus dùng một protein neuraminidase (NA) để cắt các acid sialic rồi tự phóng thích chúng để tiếp tục lây nhiễm các tế bào mới.
 |
Nuôi cấy virus |
Tuy nhiên quá trình này bị chặn lại bởi sự có mặt của Tamiflu, loại thuốc có khả năng ngăn cản các neuraminidase chia tách các acid sialic. “Tamiflu làm được điều này là bởi đã khống chế được khu vực trọng yếu của phân tử neuraminidase, nơi mà neuraminidase dùng để chia tách các acid sialic”, ông Bloom nói.Thông thường, để một virus trở nên kháng với Tamiflu hay các loại thuốc kháng virus khác thì các neuraminidase phải có khả năng xác định được sự khác nhau giữa acid sialic và Tamiflu.
Sự nhận biết được là khả năng đột biến của virus trong các protein neuraminidase, ở đây được biết đến là chủng đột biến H274Y. Đột biến này là sự trao đổi qua lại một phân tử amino acid tại một vị trí đặc biệt trên các protein neuraminidase, tạo ra một thay đổi nhỏ về hình dạng trong vị trí hình chữ thập của toàn bộ cấu trúc protein neuraminidase. Ông Bloom nói “một khi sự thay đổi này xảy ra thì các neuraminidase không bị khống chế bởi Tamiflu nữa và như vậy nó vẫn tiếp tục quá trình chia tách các acid sialic”.
 |
… mặc dù vậy, Tamiflu vẫn được tin dùng trên toàn cầu. |
Ông cho biết thêm “mọi người đã từng biết đến sự đột biến H274Y trong hơn một thập niên qua, nhưng đột biến này được cho là gây trở ngại đến khả năng nhân lên và truyền thông tin cho nhau của virus. Các phần tử cơ bản cho sự mâu thuẫn này cũng chưa thật rõ ràng, và rằng virus đột biến H274Y cũng chưa tạo ra một ý nghĩa to lớn nào về mặt lâm sàng”.
Tuy nhiên, trong suốt mùa cúm của 2 năm 2007 và 2008, virus cúm H1N1 với đột biến H274Y đã bắt đầu nổi lên trên toàn thế giới. Vào năm tiếp theo, tất cả các virus cúm mùa H1N1 đã bất ngờ kháng với Tamiflu vì sự đột biến này.
Chỉ có một sự khác biệt: giờ đây chúng đang trên đà tăng trưởng như các virus cúm thông thường.
”Chúng tôi đã từng nghĩ đó là điều bí ẩn trong tiến hóa”, Bloom nói. “Một cái gì đó đã làm cho virus kháng với Tamiflu thì cũng có khả năng được sao chép và lan rộng trong những chủng virus cúm hoang dại khác”.
Bước đầu tiên trong khám phá này là để xác định tại sao đột biến H274Y lại thường gây ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và lây lan của virus.
Bloom nói “theo giả thuyết của chúng tôi thì đột biến mang tính đề kháng này là một hiệu ứng ngẫu nhiên trong quá trình ngăn chặn neuraminidase tiến đến màng tế bào”. Nên nhớ rằng, điều này làm giảm khả năng của protein neuraminidase trong chia tách, tạo ra những virus với phiên bản mới từ acid sialic của chúng trên tế bào vật chủ. Điều này cho phép chúng lây nhiễm tiếp đến các tế bào khác.
”Nếu bây giờ chúng ta có thêm một sự đột biến nửa mà rằng sự đột biến này có khả năng chế ngự được vấn đề này trong các chủng H274Y”, Bloom nói, “chúng ta có một virus tăng trưởng tốt và kháng lại Tamiflu và như vậy điều này là không tốt gì cho chúng ta”.
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện một đột biến thứ phát trong các gen neuraminidase của chủng virus cúm mùa kháng Tamiflu đã bắt đầu hình thành từ đợt cúm năm 2007 – 2008.
Các nhà nghiên cứu cũng cho biết thêm, trong một thí nghiệm xem xét về trình tự các đột biến trên virus cho thấy đột biến thứ phát đã diễn ra trước trước khi chủng đột biến H274Y bắt đầu lây lan. Sự tồn tại của những “đột biến tiền thích nghi” đã cho phép chủng H274Y sống sót và lan rộng rồi sau đó mới có những đột biến thích nghi hoàn toàn trước Tamiflu.
”Nghiên cứu này cho thấy cách kết hợp giữa sự hiểu biết cơ bản về cơ chế tiến hóa ở cấp độ phân tử với một cơ sỡ dữ liệu phong phú của các chủng cúm có thể mang lại cho chúng ta những hiểu biết sâu sắc hơn về những thách thức mà virus này gây ra cho con người”, ông Baltimore nói. “Chỉ bằng cách sắp xếp thứ tự những thông tin sẵn có là sẽ hiểu tại sao virus có thể chịu được những đột biến không tốt trước đây. Điều này cho thấy rằng những đột biến không nhất thiết là “tốt” hay “xấu” mà quan trọng là những ảnh hưởng từ những đột biến này xuất hiện vào lúc nào”.
Cho đến nay, đột biến H274Y của dòng H1N1 chưa lan rộng kể cả chủng cúm H5N1 hay virus cúm có nguồn gốc từ lợn gây dịch gần đây. “Chúng tôi hy vọng với những hiểu biết cơ bản về sự tiến hóa của virus trong vấn đề kháng với Tamiflu sẽ giúp chúng ta có thêm những kinh nghiệm trong nghiên cứu bệnh cũng như những thuốc kháng virus khác”, ông Bloom nói.