Vài tháng trước, khi các nhà nghiên cứu tại Sở Y tế Minnesota, St. Paul, Mỹ, giải trình tự các mẫu virus đậu mùa khỉ, họ đã phát hiện điều đáng kinh ngạc. Trong mẫu được thu thập từ một người bệnh, phần lớn bộ gene của virus bị thiếu. Ngược lại, một phần khác đã di chuyển đến vị trí hoàn toàn mới trong trình tự gene.
Theo Nature, nhà sinh vật học Crystal Gigante, Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh Mỹ (CDC), được mời đến để kiểm tra các đột biến. Bà và đồng nghiệp tìm thấy hiện tượng xóa, sắp xếp lại tương tự trong một số bộ gene đậu mùa khỉ khác được thu thập tại Mỹ. Họ ngay lập tức chia sẻ kết quả này trên bioRxiv vào ngày 17/9.
Không ngạc nhiên
Các nhà khoa học không lo lắng, nhưng họ vẫn đang theo dõi tình hình cẩn thận để hiểu tại sao những thay đổi này lại xuất hiện và chúng có ý nghĩa gì với đợt bùng phát bệnh đậu mùa khỉ trên toàn cầu. Nhà virus học Elliot Lefkowitz, Đại học Alabama, cho biết virus đậu mùa khỉ càng được truyền giữa người với người, cơ hội tiến hóa của nó càng cao.
Các đột biến được nhà sinh vật học Gigante đánh giá không phải là những thay đổi đơn chữ cái mà các nhà khoa học vẫn thường nhìn thấy trong bộ gene SARS-CoV-2. Trong một số trường hợp, toàn bộ gene đã biến mất. Điển hình như ở mẫu của một người bệnh tại Floria, khoảng 7% bộ gene bị thiếu. Nhưng còn quá sớm để nói liệu các đột biến có lợi, trung tính hay có hại đối với virus, ông Lefkowitz nói. Nếu các quan chức y tế phát hiện số lượng mẫu virus mang những đột biến này tăng lên, đó có thể là tín hiệu đột biến giúp virus lây lan mạnh.
 |
| Đậu mùa khỉ là virus DNA, dễ dàng phát hiện và sửa chữa các đột biến nhỏ trong bộ gene. Vì vậy nó tiến hóa chậm hơn các mầm bệnh khác. Nguồn: Viện Y tế Quốc gia/Thư viện Ảnh Khoa học. |
Hiện tượng các trình tự gene bị xóa bỏ và tái sắp xếp lần đầu tiên được ghi nhận ở Minnesota không gây ngạc nhiên cho nhà virus tiến hóa Eneida Hatcher, Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia Mỹ. Năm 2015, bà là đồng tác giả của một nghiên cứu với nhà sinh vật học Lefkowitz. Nghiên cứu này cho thấy những đột biến như vậy phổ biến ở hầu hết poxvirus và phần lớn các gene mà chúng phá vỡ nằm ở vùng cuối của bộ gen. Giáo sư Hatcher nói: “Thật sự rất vui khi chứng kiến một số tiến hóa lặp lại những gì chúng tôi đã thấy trong quá khứ".
Dòng Orthopoxvirus là một chi của poxvirus, bao gồm virus đậu mùa khỉ và virus variola (gây bệnh đậu mùa). Chúng có chung bộ lõi gồm khoảng 174 gene ở trung tâm. Nhưng vùng đầu cuối của chúng thay đổi nhiều hơn và chứa ít gene thiết yếu hơn.
Một số gene ở những vùng này được cho là mã hóa các protein, giúp loại bỏ nhiều phản ứng miễn dịch của vật chủ và được điều chỉnh để lây nhiễm cho các vật chủ cụ thể, Giáo sư Lefkowitz nói. Điều này là cơ sở cho giả thuyết về lý do variola thành thạo trong việc lây nhiễm sang người. Trong khoảng thời gian hàng nghìn năm, một phiên bản trước đó của virus có thể đã mất các gene từ termini cho phép nó lây nhiễm sang nhiều loài động vật. Cuối cùng, nó tiến hóa nó trở thành chuyên gia lây nhiễm cho con người. Trước khi bệnh đậu mùa bị xóa sổ, nó đã giết chết hàng triệu người với tỷ lệ 30%.
Một số nhà khoa học lo lắng tình huống tương tự có thể xảy ra với bệnh đậu mùa khỉ. Nó có thể lây nhiễm cho nhiều loài động vật có vú, bao gồm một số loài gặm nhấm và con người.
Nhưng việc dự đoán hành vi của virus đậu mùa khỉ sẽ thay đổi như thế nào khi nó đột biến là rất khó. Bởi các nhà nghiên cứu vẫn chưa xác định được chức năng của nhiều gene trong bộ gene lớn của nó. Ví dụ, các nhà nghiên cứu lần đầu tiên phát hiện hai chủng virus đậu mùa khỉ đã lây lan ở châu Phi hơn 17 năm trước, nhưng họ vẫn đang đấu tranh để xác định chính xác gene nào gây ra sự khác biệt về tỷ lệ tử vong giữa hai chủng này, ông Lefkowitz nói. Tỷ lệ tử vong của một trong số đó - nhánh I, chủ yếu ở Trung Phi - là khoảng 10%. Clade II, lưu hành ở Tây Phi, có tỷ lệ tử vong khoảng 1-3%.
Tính toán sau bộ gene đột biến
Nhờ phân tích các chuỗi bệnh đậu mùa khỉ, các nhà nghiên cứu cũng tìm hiểu thêm về cách mà loại virus này có thể gây ra đợt bùng phát toàn cầu. Họ nhận thấy dạng đột biến chữ cái, tách biệt với những thay đổi được phát hiện lần đầu tiên ở Minnesota, dường như là dấu ấn di truyền của cuộc chiến giữa hệ miễn dịch con người với virus.
Khi sử dụng các dữ liệu thu thập được đến nay để tính toán gần đúng số lượng các đột biến này dự kiến mỗi năm, họ ước tính chủng gây ra sự bùng phát toàn cầu đã chuyển từ động vật sang người vào đầu năm 2016. Nghĩa là hơn 1,5 năm trước khi chủng này lần đầu tiên được phát hiện ở người bởi các quan chức y tế Nigeria.
Tin tốt là mặc dù virus đậu mùa khỉ tiếp tục phát triển, không có đột biến nào ảnh hưởng đến phần bộ gene mã hóa protein gai mà thuốc kháng virus tecovirimat nhắm đến. Nhưng vấn đề vẫn có thể xảy ra trong thử nghiệm cuối cùng.
Để phát hiện virus đậu mùa khỉ, các kỹ thuật viên sử dụng xét nghiệm PCR. Bà Gigante và các đồng nghiệp phát hiện một trong 2 bản sao đã bị xóa trong một mẫu mà họ phân tích. Xét nghiệm PCR cho kết quả dương tính, nhưng các tác giả cảnh báo những dạng đột biến này có thể khiến xét nghiệm không hiệu quả.
Giáo sư Hatcher cho biết sự chú ý toàn cầu về bệnh đậu mùa khỉ sẽ giúp các nhà nghiên cứu hiểu được không chỉ virus gây bệnh mà còn cả poxvirus nói chung. Trước năm 2022, chỉ có khoảng 100 bộ gene gần như hoàn chỉnh của bệnh đậu khỉ tồn tại. Giờ đây, khoảng 2.000 trình tự đã được gửi vào các kho lưu trữ quốc tế. Bà nói: “Tôi rất vui khi thấy thái độ hợp tác quốc tế với giám sát và trình tự gene vẫn tiếp tục bên cạnh Covid-19".
