Công ty Mỹ lùng xục kho DNA để giải mã những biểu hiện "lươn lẹo" của Covid-19
Công ty phân tích gen 23andMe muốn sử dụng dữ liệu hàng triệu khách hàng của mình để tìm kiếm manh mối cho câu hỏi tại sao lại có những người nhiễm Covid-19 nặng hơn những người khác.
SARS-COV-2, một chủng mới của virus corona xuất hiện lần đầu tiên tại Trung Quốc vào cuối năm ngoái và đây là loại virus rất "công bằng". Chỉ cần bạn là con người, chúng đều muốn xâm nhập cơ thể bạn. Bất kể giới tính, tuổi tác hay chủng tộc, tất cả mọi người đều có nguy cơ nhiễm loại virus này là như nhau. Điều này hoàn toàn hợp lý vì đây là một mầm bệnh mới mà gần như không ai có khả năng tự miễn dịch.
Tuy nhiên, Covid-19 lại có biểu hiện "lươn lẹo" trong việc thể hiện ra bên ngoài. Có một số người nhiễm có triệu chứng, một số thì không. Một số người thì có rất nhiều triệu chứng, nhưng một số chỉ có sốt và ho. Có những người lại có triệu chứng đau dạ dày hoặc tiêu chảy, một số lại mất vị giác hoặc mất khứu giác. Một số chỉ cần ở nhà truyền dịch và xem phim là tự khỏi, nhưng có nhiều người phải cần đến máy thở mới có thể đưa không khí vào phổi. Những người lớn tuổi đang mắc các bệnh khác và nam giới chiếm tỉ lệ cao trong số người tử vong do Covid-19, tuy nhiên không phải tất cả những người trong diện này đều không qua khỏi. Tại Mỹ, tỉ lệ số người dưới 40 tuổi phải nhập viện đang ở mức đáng báo động. Cả trẻ nhỏ và trẻ sơ sinh đều có thể bị nhiễm Covid-19.
Để hiểu rõ điều gì đã tạo nên sự khác biệt này, các nhà khoa học đã phân tích các dữ liệu dịch tễ học từ các vùng dịch lớn như Trung Quốc, Ý và Mỹ để tìm ra mô hình lây nhiễm theo tuổi tác, chủng tộc, giới tính, tình trạng kinh tế - xã hội, hành vi và khả năng tiếp cận dịch vụ y tế. Đến nay, các nhà khoa học đã chuyển sang tìm kiếm thông tin từ một nguồn khác, chính là trong DNA của chúng ta.
Hôm 6/4 vừa qua, công ty 23andMe đã tiến hành một nghiên cứu mới nhằm tìm kiếm bất cứ đặc điểm di truyền nào liên quan đến việc triệu chứng của Covid-19 trên mỗi bệnh nhân là khác nhau. Công ty 23andMe cũng đã tham gia một số các dự án khoa học cấp bách khác để tìm câu trả lời cho câu hỏi trên. Các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng có một số đột biến trong gen có thể khiến một số người có nguy cơ nhiễm Covid-19 cao hơn. Một số khác lại có khả năng bảo vệ trước nguy cơ lây nhiễm, giống như hiện tượng đột biến CCR5 giúp con người có khả năng kháng lại HIV. Tại thời điểm này, vẫn còn rất sớm để có thể kết luận bất cứ điều gì về mối liên hệ giữa DNA và khả năng lây nhiễm Covid-19. Nhưng những phát hiện này có thể được sử dụng để xác định những người có nguy cơ cao mắc phải các triệu chứng nghiêm trọng để có thể tìm kiếm các phương pháp điều trị thích hợp.
"Chúng tôi muốn hiểu rõ bộ gen của chúng ta tác động như thế nào đến phản ứng của cơ thể với virus",;Joyce Tung, phó giám đốc bộ phận nghiên cứu của 23andMe, cho biết. "Hy vọng với những dữ liệu từ những người đã được kiểm tra và chẩn đoán Covid-19, chúng tôi tôi có thể phát hiện được điều gì đó về mặt sinh học để đóng góp cho cộng đồng khoa học nhằm hỗ trợ quá trình điều trị bệnh nhân trong dịch bệnh".
Trong khi các công ty xét nghiệm DNA tại nhà khác đã biến các phòng thí nghiệm của mình thành trạm xét nghiệm Covid-19, thì 23andMe đã đưa ra một quyết định có một không hai, họ đã tận dụng tài sản duy nhất của công ty, đó là dữ liệu của hơn 10 triệu khách hàng. Trong đó, 80% khách hàng đã đồng ý cho phép sử dụng thông tin di truyền của họ và thông tin chi tiết trong các báo cáo cá nhân phục vụ nghiên cứu khoa học. Công ty 23andMe đã dành nhiều năm để xây dựng một nền tảng giúp họ có thể dễ dàng mở một cuộc khảo sát với một lượng lớn người tham gia. Kết quả là mỗi hồ sơ di truyền học được hình thành sẽ có hàng trăm đầu dữ liệu mẫu, ví dụ như khách hàng đã hút bao nhiêu điếu thuốc trong đời hoặc có ai trong gia đình họ được chẩn đoán mắc bệnh tiểu đường hay không. Khối lượng dữ liệu khổng lồ mà 23andMe xây dựng được đã giúp công ty này phát triển vượt trội trong lĩnh vực nghiên cứu dược phẩm và trở thành công ty hàng đầu trong nghiên cứu gen.
Cuộc khảo sát mới nhất dành cho các khách hàng của 23andMe gồm các câu hỏi về nơi sinh sống, loại hình cách ly xã hội đang áp dụng, đã được xét nghiệm, chẩn đoán hoặc đã lây nhiễm Covid-19 hay chưa. Cuộc khảo sát này chỉ dành cho các khách hàng tại Mỹ. Công ty này cho biết họ hy vọng có thể tiếp cận được hàng trăm nghìn khách hàng trong khảo sát lần này, bao gồm cả những người đã xác nhận dương tính và âm tính với Covid-19, những người có triệu chứng tương tự Covid-19 nhưng chưa được xét nghiệm và cả những người đã có người thân dương tính với Covid-19.
Adam Auton, nhà khoa học đứng đầu dự án nghiên cứu liên quan Covid-19 tại 23andMe, cho biết đối với những khách hàng đã có kết quả xét nghiệm dương tính với virus, họ sẽ nhận thêm một bảng khảo sát khác về mức độ nghiêm trọng của các triệu chứng và họ có đang nằm viện hay không. Các khách hàng đã tham gia khảo sát sẽ được gửi lại bảng khảo sát sau mỗi tháng để trả lời thêm một số câu hỏi khác. Nhờ đó, 23andMe có thể cập nhật bất cứ ca nhiễm mới nào và phát triển cơ sở dữ liệu theo thời gian.
Sau khi thu thập đủ thông tin, đội nghiên cứu của 23andMe có thể tiến hành phương pháp phân tích thống kê có tên GWAS, hay còn gọi là nghiên cứu tương quan toàn bộ nhiễm sắc thể. GWAS là nền tảng chính trong lĩnh vực nghiên cứu di truyền học. GWAS sẽ phân loại các cá thể thành những nhóm khác nhau, trong nghiên cứu lần này là phân loại dựa trên triệu chứng bệnh, và sau đó tiến hành quét dữ liệu DNA để tìm ra liệu có biến thể nào thường xuyên xuất hiện hơn trong nhóm những người có cùng một triệu chứng nhất định hay không. Nếu điều này xảy ra một số lần nhất định, các nhà khoa học có thể tự tin khẳng định rằng những biến thể đó có liên quan đến những triệu chứng nhất định.
Trưởng khoa di truyền học tại Đại học Stanford, Michael Snyder cho biết rất khó để dự đoán trước loại gen nào sẽ được tìm ra sau khi rà soát cả bộ gen, nhưng sẽ có thể có nhiều gen liên quan đến chức năng điều hòa phản ứng miễn dịch của cơ thể. "Về tổng thể, chúng ta biết rõ di truyền có tác động đến khả năng lây nhiễm của virus vào cơ thể". Ông còn cho biết thêm rằng lịch sử tiến hóa loài người đã trải qua nhiều môi trường sống khác nhau và tiếp xúc với nhiều mầm bệnh. "Do đó việc hệ miễn dịch của mỗi người là khác nhau cũng là điều hợp lý". Trên thực tế, một phản ứng miễn dịch quá mức gây nguy hiểm, được gọi là Hội chứng giải phóng cytokine, từng gây ra cái chết của nhiều bệnh nhân SARS. Hội chứng này bị nghi ngờ là nguyên nhân dẫn đến một số trường hợp tử vong ở những bệnh nhân Covid-19 trẻ tuổi.
Một giả thuyết khác cho rằng nguyên nhân xuất phát từ gen chứa mã thụ thể ACE2. Thụ thể này xuất hiện trên bề mặt phổi và các tế bào khác của con người, đây được cho là một cánh cửa cho SARS-CoV-2 xâm nhập vào cơ thể chúng ta. Chỉ cần một sự biến đổi nhỏ trong gen này cũng có thể khiến thụ thể này thay đổi, chúng có thể mở ra dễ hơn hoặc khó hơn. Ngoài ra, cũng có những biến thể gen có thể kích hoạt hoặc vô hiệu hóa ACE2, chúng cũng có thể đóng vai trò nào đó trong quá trình xâm nhập của Covid-19. Khi cơ thể tạo ra ít thụ thể ACE2 có khả năng hoạt động hơn thì virus sẽ có ít nơi để bám vào hơn.
Snyder cho biết đến nay, vẫn còn quá sớm để có thể phỏng đoán biến thể gen nào đóng vai trò giúp Covid-19 lây nhiễm nhanh chóng. Nhưng ông cũng mong rằng các dự án như của công ty 23andMe không chỉ tìm ra một biến thể duy nhất có thể xác định liệu bệnh nhân nào có nguy cơ cao phải vào phòng chăm sóc đặc biệt. "Tôi sẽ rất ngạc nhiên nếu họ tìm thấy thứ gì hiệu quả như BRCA", ông nói. BRCA là một trong những phương pháp chẩn đoán ung thư tốt nhất mà các nhà khoa học đã tìm ra; theo đó, đột biến ở gen BRCA của bệnh nhân ung thư vú tăng gấp bốn lần người bình thường.
Vì GWAS cơ bản là một trò chơi với những con số. Phương pháp này tập trung phát hiện các đột biến lặp đi lặp lại trong toàn bộ mẫu kiểm nghiệm, trong đó có những đột biến có thể có tác động rất nhỏ đến khả năng nhiễm bệnh của mỗi người. Và vì GWAS thường chỉ hoạt động trong một giới hạn dữ liệu gen xác định mà 23andMe đưa vào, với khoảng 600.000 vị trí trong bộ gen, do đó những đột biến phổ thông sẽ dễ dàng nhận thấy hơn là những đột biến hiếm gặp.
Tuy nhiên, nhà nghiên cứu tại Trung tâm Di truyền học Wellcome của Đại học Oxford, Stephen Chapman cho biết có thể có những đột biến cực kỳ hiếm dẫn đến những trường hợp nhiễm Covid-19 có tình trạng rất nghiêm trọng. Giữa những năm 2000, ông đã triển khai những nghiên cứu đầu tiên về sự nhạy cảm của vi khuẩn viêm phổi và phát hiện ra rằng có những đột biến hiếm gặp trong bộ gen quy định hệ miễn dịch của người khiến cho người lớn và cả trẻ em khỏe mạnh cũng có thể dễ dàng bị một loại vi khuẩn cụ thể nào đó tấn công. Chapman nghi ngờ rằng có những đột biến tương tự liên quan đến hệ thống miễn dịch và phản ứng viêm khiến các trường hợp là trẻ em, cũng như người lớn dù không mắc các bệnh nào khác nhưng vẫn rơi vào tình trạng nguy kịch. "Theo tôi, đây là nhược điểm lớn nhất của GWAS. Phương pháp này sẽ bỏ qua các đột biến hiếm gặp có thể là nguyên nhân chính", ông nói.
Để tìm được những đột biến hiếm gặp, các nhà nghiên cứu cần phải lấy mẫu máu của những trường hợp này và phân tích toàn bộ bộ gen. Việc giải mã bộ gen của những bệnh nhân trẻ nhưng vẫn phải dùng đến máy thở có thể phát hiện ra một lỗ hổng di truyền giúp Covid-19 phát triển mạnh hơn. Ngược lại, các mẫu DNA từ những người đã có xét nghiệm dương tính với Covid-19 nhưng không có bất cứ triệu chứng nào có thể chứa các đột biến gây ức chế sự phát triển của virus và bảo vệ cơ thể.
Hiện đang có hơn 90 dự án nghiên cứu các loại đang được tiến hành trong các phòng thí nghiệm trên toàn thế giới. Các nhà khoa học đang khẩn trương chạy đua với thời gian khi số người chết do Covid-19 đang tăng cao từng ngày. Một số dự án nghiên cứu di truyền học đã được tiến hành trong nhiều năm với hàng nghìn tình nguyện viên, như BioBank của UK. Hay công ty DeCODE tại đảo Iceland đã thu thập dữ liệu di truyền và sức khỏe của 364 nghìn người dân trên hòn đảo này trong nhiều thập kỷ, cũng đã được chính phủ cho phép sử dụng kết quả để nghiên cứu Covid-19. Một số công trình khác mới được triển khai tập trung vào nghiên cứu các bệnh nhân nhiễm Covid-19. Để có thể tổng hợp toàn bộ dữ liệu di truyền từ tất cả các dự án di truyền học đang triển khai, các nhà nghiên cứu tại Đại học Helsinki gần đây đã ra mắt một trung tâm thông tin có tên Trung tâm Sáng kiến Di truyền Covid-19. Với nhiều dữ liệu hơn từ các nguồn khác, việc thống kê sẽ càng có hiệu quả và làm tăng cơ hội tìm thấy các đột biến có thể tác động đến khả năng chống chọi của con người đối với mầm bệnh mới, cũng như thay đổi quá trình nhân loại chiến đấu chống lại nó.
Tuy nhiên, quá trình này không thể diễn ra trong ngày một ngày hai. Chapman cho biết hầu hết kết quả của các nghiên cứu này sẽ không có khả năng tìm ra các trường hợp nhạy cảm hơn với Covid-19 chỉ dựa vào DNA. Thay vào đó, các nghiên cứu sẽ cung cấp cho con người cái nhìn rõ ràng hơn về các dạng nguy hiểm của Covid-19 về mặt phân tử. Chapman cho biết "Với một dịch bệnh mới đang tàn phá toàn cầu thì nhu cầu nghiên cứu về mặt sinh học là rất cấp thiết". Xây dựng bản đồ gen có tác động trực tiếp đến hệ miễn dịch có thể giúp tìm ra phương pháp điều trị mới hoặc giúp các bác sĩ có thể chữa trị hiệu quả hơn. "Cả GWAS và toàn bộ các phương pháp phân tích gen đều có vai trò quan trọng", Chapman cho biết.
Tuổi tác, tình trạng sức khỏe, được tiếp cận các biện pháp chẩn đoán sớm hay khả năng tiếp cận dịch vụ y tế… những yếu tố này không còn đóng vai trò quá lớn trong việc xác định ai sống, ai chết trước Covid-19. DNA của chúng ta gần như chắc chắn đóng một vai trò quan trọng trong dịch bệnh lần này. Tuy nhiên, hiện vẫn còn rất nhiều thứ mà các nhà khoa học vẫn chưa thể giải đáp.
Minh Bảo theo WIRED
Chủ đề khác
