SARS-CoV-2 gây hại cho các tế bào phổi chỉ trong vài giờ như thế nào?

Một số loại thuốc hiện có được  Cơ quan dược phẩm Mỹ ( FDA) chấp thuận, bao gồm một số loại được thiết kế ban đầu để chống lại bệnh ung thư, có thể ngăn chặn SARS-CoV-2.

 Một nhóm các nhà nghiên cứu của Đại học Boston, Trung tâm Y học Tái tạo và Trung tâm Sinh học Hệ thống Mạng (CNSB) của trường này đã hợp tác liên ngành, kết hợp nhiều lĩnh vực chuyên môn trong virus học, kỹ thuật mô phổi có nguồn gốc từ tế bào gốc và giải trình tự phân tử sâu để bắt đầu trả lời những câu hỏi này.

Họ đồng thời cho lây nhiễm SARS-CoV-2 cho hàng chục nghìn tế bào phổi của con người, và sau đó theo dõi chính xác những gì xảy ra trong tất cả các tế bào đó trong vài giây đầu tiên sau khi bị nhiễm.

Nhóm đã tiết lộ bản đồ toàn diện nhất cho đến nay về tất cả các hoạt động phân tử được kích hoạt bên trong tế bào phổi khi bắt đầu nhiễm SARS-CoV-2. Họ cũng phát hiện ra có ít nhất 18 loại thuốc hiện có, được FDA phê duyệt, có khả năng được sử dụng lại để chống lại nhiễm  COVID-19 ngay sau khi một người bị nhiễm bệnh.

Theo thực nghiệm, năm loại thuốc trong số đó đã làm giảm sự lây lan của SARS-CoV-2 trong tế bào phổi của con người tới hơn 90%. Phát hiện này gần đây đã được công bố trên Molecular Cell.

Các nhà nghiên cứu cho biết, giờ đây, các cộng tác viên trong ngành từ khắp nơi trên thế giới đang liên hệ với nhóm về các bước tiếp theo .

Các biện pháp can thiệp điều trị đúng lúc và hiệu quả hơn có thể giúp giảm tổng số ca tử vong liên quan đến COVID-19.

"Điều khiến nghiên cứu này trở nên bất thường là chúng tôi đã xem xét các mốc thời gian rất sớm, chỉ một giờ sau khi virus lây nhiễm vào các tế bào phổi.” Elke Mühlberger, một trong những nhà điều tra cấp cao của nghiên cứu và là nhà virus học tại NEIDL của đại học Boston cho biết.

Cô thường làm việc với một số loại virus gây chết người cao nhất thế giới như Ebola và Marburg.

Theo Andrew Emili, một trong những nhà điều tra cấp cao của nghiên cứu, đồng thời là giám đốc CNSB của đại học Boston, điểm nổi bật nhất là có bao nhiêu con đường phân tử bị ảnh hưởng. Thật đáng kinh ngạc về mức độ virus chỉ huy các tế bào mà nó lây nhiễm.

Virus không thể tự tái tạo vì chúng thiếu bộ máy phân tử để sản xuất protein. Đó là lý do tại sao chúng dựa vào việc lây nhiễm tế bào để chiếm đoạt bộ máy bên trong của tế bào và sử dụng nó để phát tán vật chất di truyền của chính chúng.

Emili cho biết, khi SARS-CoV-2 tiếp quản, nó sẽ thay đổi hoàn toàn quá trình trao đổi chất của tế bào, và thậm chí làm hỏng màng nhân của tế bào trong vòng 3 đến 6 giờ sau khi lây nhiễm, điều mà nhóm nghiên cứu thấy rất ngạc nhiên.

Ngược lại, "các tế bào bị nhiễm virus Ebola chết người không cho thấy bất kỳ thay đổi cấu trúc rõ ràng nào ở những thời điểm nhiễm trùng ban đầu này, và ngay cả ở giai đoạn cuối của nhiễm trùng, màng nhân vẫn còn nguyên vẹn", Mühlberger nói.

Màng nhân bao quanh nhân, nơi chứa phần lớn thông tin di truyền của tế bào, đồng thời kiểm soát và điều hòa các chức năng bình thường của tế bào.  Với việc nhân tế bào bị tổn thương bởi SARS-CoV-2, mọi thứ nhanh chóng chuyển biến xấu cho toàn bộ tế bào.

Dưới sự bao vây, các tế bào, thường đóng vai trò duy trì sự trao đổi khí thiết yếu của oxy và carbon dioxide xảy ra khi chúng ta thở, bị chết.  Khi các tế bào chết đi, chúng cũng phát ra các tín hiệu đau đớn làm tăng tình trạng viêm, kích hoạt một chuỗi hoạt động sinh học làm tăng tốc độ chết của tế bào và cuối cùng có thể dẫn đến viêm phổi, suy hô hấp cấp tính và suy phổi.

Nhóm nghiên cứu đã tận dụng kiến thức chuyên môn để phát triển tế bào túi khí phổi của con người, loại tế bào nằm bên trong phổi.  Tế bào túi khí thường khó phát triển và duy trì trong nuôi cấy truyền thống và khó chiết xuất trực tiếp từ bệnh nhân cho mục đích nghiên cứu.  Đó là lý do tại sao nhiều nghiên cứu về SARS-CoV-2 cho đến nay của các phòng thí nghiệm khác đã dựa vào việc sử dụng các loại tế bào sẵn có hơn, như tế bào thận của khỉ.  Vấn đề là tế bào thận của khỉ không phản ứng theo cách giống như nhiễm SARS-CoV-2 như tế bào phổi của người, khiến chúng trở thành một mô hình kém để nghiên cứu virus.

Trong một nghiên cứu khác gần đây bằng cách sử dụng các tế bào phổi người được thiết kế của CReM, nhóm nghiên cứu đã xác nhận rằng, các loại thuốc hiện có remdesivir và camostat có hiệu quả trong việc chống lại virus, mặc dù không phải là cách sửa chữa hoàn hảo để kiểm soát tình trạng viêm mà COVID-19 gây ra.

Remdesivir, một loại thuốc kháng virus được sử dụng rộng rãi, đã được sử dụng trên lâm sàng cho bệnh nhân COVID-19. Nhưng dựa trên những phát hiện của nghiên cứu mới rằng, virus gây tổn hại nghiêm trọng đến các tế bào trong vòng vài giờ, gây ra tình trạng viêm nhiễm. Emili nói: “remdesivir không thể cứu sống nếu bệnh đã tiến triển.”

Nhóm nghiên cứu đã sàng lọc một số loại thuốc điều trị ung thư như một phần của nghiên cứu và phát hiện ra rằng, một số loại thuốc trong số đó có thể ngăn chặn SARS-CoV-2 nhân bản. Giống như virus, các tế bào ung thư muốn tái tạo bộ gen của chính chúng, phân chia nhiều lần.  Để làm được điều đó, chúng cần sản xuất nhiều pyrimidine, một chất xây dựng cơ bản cho vật chất di truyền.  Làm gián đoạn quá trình sản xuất pyrimidine — sử dụng một loại thuốc điều trị ung thư được thiết kế cho mục đích đó — cũng ngăn cản việc hình thành bộ gen SARS-CoV-2.

Tuy nhiên, Mühlberger cảnh báo rằng, thuốc điều trị ung thư thường có rất nhiều tác dụng phụ.

Các nhà nghiên cứu kết luận, thời điểm là tất cả, điều quan trọng là xác định sớm để can thiệp. Nếu thực sự hiểu về sự lây nhiễm từ khi mới bắt đầu, mới có thể đưa ra phác đồ điều trị kịp thời.