Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

 Lạc đà không bướu.
Nguồn: © ginton / stock.adobe.com

Các nhà khoa học tại Viện Sức khoẻ Quốc gia Hoa Kỳ (NIH - National Institutes of Health) đã phân lập được một bộ gồm các kháng thể nhỏ hay còn gọi là “nanobody” từ một con lạc đà không bướu có tên là Cormac, có khả năng chống lại SARS-CoV-2. Các kết quả ban đầu đã được công bố trên tạp chí Scientific Reports cho thấy có ít nhất một trong số các kháng thể này, được gọi là NIH-CoVnb-112, có thể ngăn chặn sự lây nhiễm và có khả năng phát hiện các hạt virus bằng cách bắt giữ các protein gai của SARS-CoV-2. Ngoài ra, kháng thể này cũng có khả năng hoạt động tốt ở cả dạng lỏng hoặc khí dung, từ đó cho thấy rằng nó có thể duy trì hiệu quả sau khi hít vào. SARS-CoV-2 là virus gây bệnh COVID-19.

Nghiên cứu được dẫn đầu bởi hai nhà thần kinh học là bác sĩ phẫu thuật Thomas J. Esparza và Tiến sĩ, Bác sĩ David L. Brody, cả hai đang làm việc ở phòng thí nghiệm chụp ảnh não bộ tại Viện nghiên cứu các rối loạn thần kinh và đột quỵ quốc gia (National Institute of Neurological Disorders and Stroke) thuộc Viện Sức khoẻ Quốc gia Hoa Kỳ.

“Trong nhiều năm Thomas J. và tôi đã thử nghiệm cách sử dụng các nanobody nhằm giúp cải thiện việc chụp ảnh não bộ. Khi đại dịch Covid-19 bùng phát, chúng tôi đã nghĩ đây thực sự là một tình huống cực kỳ đặc biệt, cần sự trợ giúp và tham gia của mọi người”, Bác sĩ Brody, Giáo sư tại Đại học Y khoa Quân đội và cũng là tác giả chính của nghiên cứu cho biết. “Chúng tôi hy vọng những nanobody kháng COVID-19 này có thể có hiệu quả cao và có nhiều ứng dụng trong cuộc chiến chống đại dịch do coronavirus này”.

“Nanobody” là một dạng kháng thể được sản xuất trong tự nhiên bởi hệ miễn dịch của các động vật thuộc họ lạc đà, bao gồm lạc đà, lạc đà không bướu và lạc đà cừu. Bình thường, những protein này chỉ bằng khoảng 1/10 trọng lượng của hầu hết các kháng thể người. Đó là bởi vì các nanobody được phân lập ở phòng thí nghiệm chỉ là những phiên bản phần đầu nhánh trôi nổi tự do của các protein chuỗi nặng giúp hình thành bộ khung cơ bản của một phân tử kháng thể IgG điển hình có dạng hình Y ở người. Những phần đầu nhánh này giữ vai trò quan trọng trong hệ thống phòng vệ của hệ miễn dịch bằng cách nhận biết những protein trên virus, vi khuẩn và các tác nhân ngoại lai khác, hay còn được gọi là kháng nguyên.

Bởi vì các nanobody ổn định hơn, chi phí sản xuất thấp hơn và dễ dàng thiết kế hơn so với các kháng thể truyền thống, một nhóm các nhà nghiên cứu bao gồm ông Esparza và Bác sĩ Brody đã sử dụng chúng trong nghiên cứu y khoa. Cách đây vài năm các nhà khoa học đã chứng minh rằng các nanobody đã bị nhân hóa có thể cho hiệu quả cao hơn trong điều trị một dạng tự miễn xuất huyết giảm tiểu cầu huyết khối (thrombotic thrombocytopenic purpura), một rối loạn máu hiếm gặp, so với các liệu pháp hiện nay.

Từ khi đại dịch bùng phát, nhiều nhà nghiên cứu đã tạo ra các nanobody có nguồn gốc từ lạc đà không bướu nhận diện protein gai của SARS-CoV-2. Các kháng thể này có thể có hiệu quả trong việc ngăn chặn quá trình lây nhiễm bệnh. Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã sử dụng một chiến lược hơi khác hơn so với những người khác để tìm ra các nanobody có thể hoạt động đặc biệt hiệu quả.

“Protein gai của SARS-CoV-2 hoạt động như một chiếc chìa khóa. Nó thực hiện việc này bằng cách mở ra quá trình lây nhiễm khi bám vào một protein được tìm thấy trên bề mặt của một số tế bào, gọi là thụ thể ACE2 (angiotensin converting enzyme 2)”, ông Esparza, tác giả chính của nghiên cứu cho biết. “Chúng tôi đã phát triển một phương pháp sẽ giúp phân lập các nanobody có khả năng ngăn chặn quá trình lây nhiễm thông qua việc bao phủ chiếc răng nhọn của protein gai bởi protein này sẽ gắn và mở khóa thụ thể ACE2”.

Để làm việc này, các nhà nghiên cứu đã gây đáp ứng miễn dịch trên một con lạc đà không bướu có tên Cormac 5 lần trong 28 ngày với protein gai đã tinh sạch của SARS-CoV-2. Sau khi thử nghiệm hàng trăm nanobody, họ đã phát hiện ra rằng Cormac đã sản sinh ra 13 loại nanobody là những ứng viên rất tiềm năng.

Các thử nghiệm ban đầu đã cho thấy một ứng viên, được gọi là NIH-CoVnb-112, có thể hoạt động rất hiệu quả. Kết quả in vitro cho thấy nanobody này gắn với thụ thể ACE2 mạnh hơn 2-10 lần so với các nanobody được tạo ra bởi các phòng thí nghiệm khác. Các thử nghiệm khác cũng cho thấy nanobody này gắn trực tiếp lên phần gắn với thụ thể ACE2 của protein gai.

Sau đó, nhóm nghiên cứu đã cho thấy nanobody NIH-CoVnB-112 có thể có hiệu quả trong việc ngăn chặn sự lây nhiễm do coronavirus. Để bắt trước virus SARS-CoV-2, các nhà khoa học đã gây đột biến gene để tạo ra một “virus giả” (pseudovirus) vô hại vì thế nó có thể sử dụng protein gai để lây nhiễm các tế bào có các thụ thể ACE2 của người. Họ thấy rằng ở các mức độ tương đối thấp của nanobody NIH-CoVnB-112 đã có thể ngăn chặn pseudovirus lây nhiễm những tế bào này ở trên đĩa petri.

Đáng chú ý, các nhà khoa học này đã chứng minh rằng phân tử nanobody này cũng có hiệu quả tương đương trong việc ngăn chặn quá trình lây nhiễm trên đĩa petri khi nó được phun thông qua một loại máy khí dung, hay máy xông mũi họng, thường được sử dụng để giúp điều trị các bệnh nhân bị hen suyễn.
“Một trong những phát hiện thú vị về nanobody đó là, không giống như hầu hết các kháng thể truyền thống, chúng có thể được chuyển hóa thành dạng khí dung và được hít để bao phủ phổi và các đường thở”, Bác sĩ Brody cho biết.

Nhóm nghiên cứu đã vừa mới đăng ký patent cho nanobody NIH-CoVnB-112.

“Mặc dù chúng tôi còn có khá nhiều việc ở phía trước, nhưng những kết quả này đã cho thấy một bước khởi đầu đầy hứa hẹn”, ông Esparza cho biết. “Với sự hỗ trợ từ Viện Sức khoẻ Quốc gia Hoa Kỳ, chúng tôi đang nhanh chóng tiến về phía trước nhằm xác định xem những nanobody này có phải là biện pháp ngăn chặn an toàn và hiệu quả chống lại COVID-19. Những cộng sự của chúng tôi cũng đang làm việc để tìm hiểu xem liệu chúng có thể được sử dụng làm xét nghiệm rẻ tiền và chính xác hay không”.

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201222081257.htm