Với mong muốn khiến các cuộc điều nghiên an toàn hơn, nhanh hơn và có thể tiếp cận với nhiều nhóm người trên khắp thế giới, các nhà virus học chế tạo ra những bản sao SARS-CoV-2 — RNA tự sao chép không lây nhiễm và giống với virus thật. 

 

Bản sao chép mô phỏng gần như mọi khía cạnh của vòng đời virus. RNA của những giả virus này có tất cả những thông tin mà virus cần để nhân bản và tạo bản sao, nhưng không có thông tin hướng dẫn tạo gai (spike), những protein cho phép virus xâm nhập và lây nhiễm sang tế bào người.

Sau khi được đưa vào các tế bào trong khay thí nghiệm, bản sao virus sẽ tạo ra các thế hệ tiếp theo nhưng không thể lây lan sang các tế bào lân cận.

Charles M. Rice, nhà virus học đoạt giải Nobel thuộc Đại học Rockefeller, đồng chỉ đạo công trình nghiên cứu với Volker Thiel từ Đại học Bern và Viện Vi rút học và Miễn dịch học cho biết: “Sử dụng hệ thống này, các nhà khoa học có thể nghiên cứu SARS-CoV-2 và những biến thể của virus, thử nghiệm những loại thuốc điều trị và đánh giá những kháng thể trung hòa. Công việc nghiên cứu có thể tiến hành nhanh hơn và trong những môi trường an toàn sinh học thấp hơn”. Công trình nghiên cứu được công bố trên tạp chí  Science. 

Vô hiệu hóa khả năng lây nhiễm

Hệ thống bản sao virus được chứng minh là công cụ hiệu quả trong tiến trình phát triển các loại thuốc chống lại các loại virus khác nhau, trong đó có viêm gan C. Khi  nhóm nhà khoa học do nhà virus học Rice lãnh đạo tạo ra những bản sao viêm gan C, các nhóm nghiên cứu khác đã phát triển những loại thuốc mạnh và an toàn, có thể điều trị bệnh nhiễm virus mãn tính này hiệu quả. 

Các bản sao thường được tạo ra bằng cách nhân bản bộ gen RNA virus thành các đoạn DNA trong ống nghiệm, được sử dụng để chế tạo RNA nhân tạo. Nhưng phương pháp này không phù hợp với RNA của coronavirus do chúng đặc biệt dài. Các nhà nghiên cứu thực hiện một phương pháp tiếp cận khác, sử dụng một nền tảng do nhóm nghiên cứu Volker Thiel phát triển để lắp ráp bộ gen coronavirus từ những mảnh nhỏ hơn trong nấm men, thay vì ống nghiệm.

Bằng phương pháp này, nhóm nghiên cứu hình thành bộ gen coronavirus thiếu đoạn RNA với các chỉ dẫn tạo protein spike. Joseph Luna, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ thuộc phòng thí nghiệm Rice và là đồng tác giả công trình khoa học nhận xét:

“Nếu virus là một chiếc xe đua, chúng tôi đã tạo ra một phiên bản không có bánh xe. Nó có động cơ và tất cả các bộ phận cho phép di chuyển, nhưng không thể đi được ”. 

Nhưng loại bỏ protein spike gây ra một vấn đề. Đại đa số các nghiên cứu hiện nay tập trung vào chính thành phần này của SARS-CoV-2, ví dụ là mục tiêu chính của các liệu pháp kháng thể đơn dòng. Để khiến các bản sao hữu ích trong nghiên cứu các liệu pháp như kháng thể, nhóm nghiên cứu biểu thị protein spike tách biệt cùng với bản sao.

Những RNA bản sao không lây nhiễm này có thể được bổ sung và chuyển hóa với glycoprotein của virus để tạo ra các hạt phân phối bản sao (RDP) để đưa vào tế bào.

Những hạt này có khả năng xâm nhập vào tế bào theo cách tương tự như các hạt coronavirus nhưng bị giới hạn khả năng lây nhiễm trong đúng một vòng đời của virus. 

Phạm vi ứng dụng rộng rãi

Các nhà khoa học cho biết những bản sao của virus được sử dụng để nghiên cứu cách virus tấn công bộ máy của tế bào và cách tạo ra các bản sao mới. Những bản sao virus giúp  xác định những protein của con người mà virú cần có để tái tạo. Chứng minh về khái niệm này, nhóm nghiên cứu xem xét tác động của TMEM41B, một loại protein ở người, được phát hiện là là cần thiết cho sự nhân bản của SARS-CoV-2. Tương tự như coronavirus, các bản sao không thể tái tạo trong các tế bào nếu thiếu protein này. 

Các bản sao virus cũng được sử dụng để sàng lọc, phát hiện các hợp chất thuốc có khả năng ngăn chặn sự nhân bản của virus. Trong những thí nghiệm khác, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm ủ các bản sao bằng remdesivir, một hợp chất có tác dụng ức chế virus.

Inna Ricardo Lax, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm Rice, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi thấy được,  chất kháng virus ức chế bản sao ở nồng độ tương tự như ức chế virus thực sự. Điều đó chứng minh rằng, hệ thống bản sao viirus có thể là một sự thay thế đáng tin cậy cho SARS-CoV-2 để thử nghiệm những loại thuốc khác nhau."