Các xét nghiệm kháng thể mới có thể tiết lộ quy mô thật về đại dịch coronavirus
Bao nhiêu ca COVID-19 không thể dò được? Và có những ca nào có triệu chứng không rõ rệt về bệnh tật - có lẽ quá nhẹ đến mức họ coi đó là cảm lạnh hoặc các chứng dị ứng – được miễn dịch với những lây nhiễm mới? Nếu vậy thì họ có thể làm chậm sự lây lan của đại dịch không?
Một nhân viên kỹ thuật đang chuẩn bị các mẫu xét nghiệm COVID-19 cho việc xét nghiệm bán tự động tại Phòng thí nghiệm Y tế Northwell ở Lake Success, New York. (John Minchillo/AP Photo)
Trả lời những câu hỏi này là vấn đề mấu chốt để quản lý đại dịch và dự đoán tiến trình của nó. Nhưng các câu trả lời này không đến từ các xét nghiệm bệnh dựa trên RNA. Các nhà khoa học đang tìm hiểu sự hiện diện của các gene virus trong gạc chứa dịch mũi hoặc dịch hầu họng, một tín hiệu của lây nhiễm thực sự. Nhưng các nhà khoa học cần xét nghiệm máu hoặc các kháng thể của một cá nhân với virus SARS-CoV-2. Rất nhiều xét nghiệm có thể dò được tình trạng nhiễm bệnh nhưng quan trọng hơn, chúng có thể nói là liệu hay không một cá nhân bị nhiễm bệnh trong quá khứ bởi cơ thể vẫn còn lưu giữ các kháng thể chống lại từng chống lại thành công các mầm bệnh.
Các phòng thí nghiệm và các công ty trên khắp thế giới đang chạy đua phát triển các xét nghệm kháng thể. và một số đã được sử dụng trong các nghiên cứu nhỏ và bắt đầu được chấp thuận thương mại hóa, trong đó có một số của Trung Quốc. Tuy nhiên thì các dữ liệu quy mô lớn của các xét nghiệm – ví dụ cho thấy một phần nhỏ những người nhiễm bệnh ở Vũ Hán, có thể giờ được miễn dịch – vẫn còn thiếu hoặc ít nhất là không công khai. Các nhà khoa học hi vọng sẽ sớm thay đổi khi nhiều ca xét nghiệm hơn được công khai.
Một đơn hàng khác có thể đặt các phòng thí nghiệm một phương án là chờ đợi hoặc mua các xét nghiệm khi chúng được thương mại hóa. Florian Krammer, một nhà vi trùng học tại trường Y Icahn tại Mount Sinai, và đồng nghiệp đã đưa một tiền ấn phẩm của mình lên một trang web miêu tả một xét nghiệm kháng thể SARS-CoV-2 mà họ vừa phát triển, và những cách để sao chép nó. Đó là một trong nhiều quy trình chi tiết đầu tiên được công bố rộng rãi, và việc sản xuất nó cũng đủ đơn giản, ông nói, để các phòng thí nghiệm khác có thể dễ dàng nâng quy mô lên “để sàng lọc hàng trăm người một ngày” và nhanh chóng có được nhiều dữ liệu về sự chính xác và đặc trưng của xét nghiệm kiểu này. Cùng với sự sẵn sàng của các xét nghiệm đã được thương mại hóa, điều đó nghĩa là thêm một số trả lời quan trọng về sự miễn dịch với COVID-19 có thể sớm có được, ông cho biết thêm.
Để tạo ra xét nghiệm này, các nhà nghiên cứu bắt đầu thiết kế một phiên bản được biến đổi đôi chút của protein gai trên lớp vỏ ngoài SARS-CoV-2. Protein này giúp cho virus xâm nhập vào các tế bào và đó là một đích chính để hệ miễn dịch phản hồi lại virus này, khi cơ thể “khuấy” các kháng thể ghi nhận được protein và bắt virus này để triệt hạ nó. Họ cũng cô lập phần này của protein gai, hay còn được gọi là miền liên kết thụ thể (receptor-binding domain RBD), vốn được virus sử dụng để tấn công các tế bào và giành quyền kiểm soát. Sau đó, họ sử dụng các dòng tế bào để tạo ra một lượng lớn các protein gai được biến đổi và các miền liên kết thụ thể.
Các phân tử được làm trong phòng thí nghiệm giúp cung cấp những yếu tố cơ quản cho một xét nghiệm ELISA, trong đó các kháng thể trong một mẫu má hoặc trigơ plasma thay đổi màu sắc khi chúng ghi nhận một protein đích – ở đây là một miền liên kết thụ thể hoặc protein gai. Các xét nghiệm ban đầu của bốn mẫu máu từ ba bệnh nhân được xác định là nhiễm coronavirus mới và từ 59 mẫu huyết thanh được lưu trữ trước khi bệnh dịch khởi phát chứng tỏ xét nghiệm này hiệu quả, vì các kháng thể đã ghi nhận được protein gai của SARS-CoV-2. Nó chỉ cho kết quả dương tính đối với bệnh nhân nhiễm bệnh COVID-19 chứ không phải cho bất kỳ virus đã được kiểm soát nào.
Các mẫu máu được kiểm soáy này được lấy từ những người trong độ tuổi 20 đến 70, nhiều người từng phơi nhiễm với những virus khác. Họ có chung một coronavirus khác là NL63, vốn là nguyên nhân gây ra các triệu chứng cảm lạnh. Protein gai của nó được sử dụng như thụ thể trên tế bào người để lây nhiễm, vì vậy các nhà khoa học đã lo ngại rằng các kháng thể với virus có thể có phản ứng chéo và là nguyên nhân dẫn đến các xét nghiệm dương tính giả. “Nhìn toàn thể thì nó âm tính”, Krammer nói.
Sự thật về việc các kháng thể với NL63 không phản ứng với các protein của SARS-CoV-2 đang gợi mở nguyên nhân khác, ông cho biết thêm. Một số dịch bệnh do virus khác gây ra, như sốt xuất huyết, có thể là nguyên nhân nhiều triệu chứng nghiêm trọng nếu một người từng bị phơi nhiễm với một chủng họ hàng gần của virus này và sẵn sàng có miễn dịch một phần. Sự tồn tại của các kháng thể có thể phản ứng với kẻ xâm nhập hàng gần và kích hoạt một phản ứng quá mạnh và nguy hiểm, hiện tượng tăng cường kháng thể phụ thuộc (antibody-dependent enhancement ADE). Một vài nhà nghiên cứu đã đề xuất là tăng cường kháng thể phụ thuộc có thể giải thích tại sao virus lại trở nên độc hơn với người lớn tuổi và ít độc hơn vơi trẻ em, những người bị phơi nhiễm ít hơn với các coronaviruse khác.
Krammer cho biết ông và đồng nghiệp đang sẵn sàng sử dụng xét nghiệm của mình tại bệnh viện New York để hiểu rõ hơn về cách bệnh nhân COVID-19 bắt đầu phát triển các kháng thể với virus. Trogn tương lai, nó có thể giúp nhận diện được những bệnh nhân phục hồi để họ có thể đóng góp huyết thanh giàu kháng thể SARS-CoV-2 để giúp điều trị các bệnh nhân nhiễm nặng. Theo Krammer thì một ứng dụng quan trọng khác là có thể nhận diện được người đã phát triển miễn dịch với virus. Họ có thể có khả năng điều trị bệnh nhân một cách an toàn hơn hoặc đảm trách những việc nguy hiểm trong suốt thời gian diễn ra đại dịch.
Việc xét nghiệm bằng kháng thể trên diện rộng có thể cung cấp dữ liệu quan trọng cho những nỗ lực về mô hình hóa quá trình bệnh dịch. Các dự đoán hiện nay kháu nhau quá lớn, dẫn đến việc một số nhà khoa học đặt câu hỏi về sự cần thiết của các phương pháp khoanh vùng bệnh dịch như đóng cửa khu vực có bệnh hoặc cách ly xã hội. Bằng việc chỉ ra bao nhiêu người dân đã được miễn dịch bởi chỉ lây nhiễm nhẹ, dữ liệu về kháng thể có thể đề xuất ra một cách thức kiểm soát tình hình lây truyền virus hiện nay.
Dữ liệu được bổ sung có thể hình thành các vấn đề thiết thực như liệu có cần mở cửa trường học hoặc mở lại như thế nào. Một số ca nhiễm bệnh ở trẻ em nhưng vẫn còn chưa rõ là liệu chúng không bị lây nhiễm hay vì các lây nhiễm của chúng về tổng thể quá nhẹ đến mức bị bỏ qua? Xét nghiệm trẻ em bằng các kháng thể SARS-CoV-2 có thể giải quyết được vấn đề này.
Các xét nghiệm kháng thể về dài hạn sẽ giúp các nhà nghiên cứu hiểu khả năng miễn dịch với virus kso dài trong bao lâu, một vấn đề quan trọng với bất kỳ loại vaccine tương lai nào. Với các loại virus của họ corona khác, Krammer lưu ý, sự miễn dịch sau một lần lây nhiễm vẫn còn mạnh trong vài tháng nhưng sau đó bắt đầu yếu đi. Các bác sĩ ở Đức đang thử nghiệm trên các bệnh nhân COVID-19 từ một nhóm nhỏ ở Bavaria nhiễm bệnh vào tháng 1/2020. Một tháng sau khi lây nhiễm, các mức kháng thể vẫn còn ở mức cao, Clemens Wendtner, một chuyên gia về bệnh truyền nhiễm tại Schwabing Clinic, nói.
Nhóm nghiên cứu của Krammer đang sốt sắng muốn xét nghiệm càng nhiều mẫu máu càng tốt nhưng khi bệnh dịch đang có ở New York thì nó cũng khiến công việc của phòng thí nghiệm chậm thêm một chút. Ông nói với các thành viên của phòng thí nghiệm là tránh di chuyển. “Mọi người không thuộc diện đi bộ hoặc đi xe đạp đều ở nhà.”
Thanh Phương dịch
