Lần đầu tiên tái tạo nhanh virus SARS-CoV-2 bằng phương pháp sử dụng nấm men

Nhóm tác giả, gồm tác giả thứ nhất NCS Trần Thị Như Thảo, 2 tác giả liên hệ là GS Joerg Jores và GS Volker Thiel, đều ở ĐH Bern, Thụy Sĩ đã công bố trên tạp chí Nature một phương pháp mới, tái tạo thành công virus corona và một số họ virus khác bằng cách sử dụng nấm men.

Quy trình tái tạo virus sử dụng TAR, ảnh trong bài báo nghiên cứu của nhóm tác giả.

Phương pháp này rất có ý nghĩa trong bối cảnh các nhóm nghiên cứu trên khắp thế giới đang tìm nhiều cách tổng hợp và kiểm tra các mẫu virus corona, tìm thuốc kháng virus và phát triển vaccine càng nhanh càng tốt. Và trong tương lai, phương pháp được phát triển ở Bern cũng có thể được sử dụng để chống lại các loại virus có khả năng lây nhiễm cao khác.

Nhóm tác giả công bố “Rapid reconstruction of SARS-CoV-2 using a synthetic genomics platform” [Tái tạo nhanh virus SARS-CoV-2 bằng cách sử dụng nền tảng gene tổng hợp] đã tái tạo thành công virus SARS-CoV-2 từ DNA tổng hợp (axit deoxyribonucleic). Các bản sao DNA có chứa các đoạn của bộ gene coronavirus đã được đưa vào các tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae và được ghép thành một bản sao virus hoàn chỉnh.

“Dựa trên nền tảng này, chúng tôi có thể sắp xếp và khôi phục được virus SARS-CoV-2 tổng hợp chỉ trong vòng 1 tuần sau khi có các đoạn DNA tổng hợp”, các tác giả viết trong bài báo trên Nature. Hệ thống tế bào nấm men cũng được phát triển ở ĐH Bern từ trước đó – đây là lần đầu tiên được chứng minh giá trị để cấy ghép các đoạn gene coronavirus trong tình hình dịch bệnh. 

Phương pháp mới này không chỉ tái tạo ra SARS-CoV-2 mà còn cho phép tạo ra các bản sao các virus mới và lây lan nhanh khác nhau thuộc họ Coronaviridae, Flaviviridae và Paramyxoviridae. “Chúng tôi đã tối ưu hóa hệ thống này để cho phép nhân bản coronavirus và các loại virus khác một cách nhanh chóng”, giáo sư Jörg Jores, Viện Vi khuẩn thú y tại ĐH Bern cho biết.

Các kết quả nghiên cứu được đăng trên Nature và bản thảo trên hệ thống truy cập mở Biorxiv.org đã thu hút sự quan tâm của giới chuyên môn. Nhiều công ty và các nhà nghiên cứu trên thế giới cũng đã đề nghị nhóm nghiên cứu thử nghiệm cách tác nhân chống virus trên các bản sao virus mà nhóm tạo ra. 

Tiến bộ kỹ thuật 

Trong phương pháp của nhóm nghiên cứu này, các mảnh của bộ gene coronavirus được tạo ra từ DNA tổng hợp và sau đó được ghép lại trong các tế bào nấm men bằng cách sử dụng một quá trình được gọi là kỹ thuật tái tổ hợp liên kết- chuyển đổi (Transformation-associated recombination – TAR). Kỹ thuật này gắn các phần bộ gene virus vào những vị trí cụ thể trong bộ gene của nấm men. Kết quả là tạo ra được một nhiễm sắc thể nấm men nhân tạo mà trong đó lưu trữ thông tin di truyền của virus. RNA của virus sau đó được sản xuất trong ống nghiệm (không có tế bào nấm men) sử dụng chất xúc tác T7 RNA polymerase. 

Để xem liệu nền tảng tổng hợp gene có thể áp dụng được cho các virus trong họ coronavirus hay không và liệu nó có thể dùng để gây đột biến nhanh hay không, các nhà nghiên cứu đã thực hiện một thí nghiệm tương tự, sử dụng virus MERS-CoV, một số chủng coronavirus và những virus họ khác như virus Zika, virus hợp bào hô hấp RSV ở người. Họ đã dòng hóa thành công các bộ gen virus này trong nấm men, bất kể nguồn virus, mẫu axit nucleic hay số lượng đoạn DNA.

“Nói chung, các kết quả này chứng minh rằng nền tảng tổng hợp gene này cung cấp những tiến bộ kỹ thuật để nhanh chóng tạo ra các dòng phân tử vô tính của RNA virus khác nhau, bằng cách sử dụng nguyên liệu ban đầu là các virus phân lập, DNA nhân bản, DNA tổng hợp hoặc các mẫu lâm sàng.”

Một ưu điểm chính của hệ thống nhân bản dùng phương pháp TAR là bộ gene của virus có thể phân chia thành ít nhất 19 mảnh chồng nhau và được ghép lại với hiệu quả vượt trội, các tác giả nói thêm.

Ngô Hà tổng hợp

Nguồn
https://phys.org/news/2020-05-synthetic-coronavirus-clones.html
https://www.genomeweb.com/synthetic-biology/researchers-rapidly-reconstruct-sars-cov-2-virus-using-synthetic-genomics#.XrIivCkzbIU

Nguồn nghiên cứu gốc: Thao, T.T.N., Labroussaa, F., Ebert, N. et al. Rapid reconstruction of SARS-CoV-2 using a synthetic genomics platform. Nature (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2294-9