“Siêu kháng thể” S2H97 và khả năng chống lại nhiều loại vi-rút corona khác nhau: tiềm năng mới cho trận chiến COVID-19?

Dương Bảo Châu, PGS.TS Nguyễn Thị Thu Hoài,
Nhóm nghiên cứu Vi sinh Y, Khoa Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Quốc tế ĐHQG-HCM
----------

Gần đây, các nhà khoa học đã ghi nhận khả năng của một loại kháng thể không chỉ chống lại các biến thể khác nhau của SARS-CoV-2 mà còn những loại vi-rút Corona khác giống với SARS-CoV-2. Phát hiện này đã mở ra hướng đi tiềm năng trong việc phát triển các phương pháp điều trị trên diện rộng và nghiên cứu vắc-xin chống lại các biến thể khác nhau của SARS-CoV-2 [1].

Tyler Starr và cộng sự trực thuộc Trung tâm nghiên cứu ung thư Fred Hutchinson (Seattle, Washington) đã tiến hành nghiên cứu để tìm ra giải pháp mới cho việc điều trị bằng kháng thể đối với COVID-19, trước tình hình một số biến thể của SARS-CoV-2 chứa các đột biến cho phép vi-rút đào thoát miễn dịch. Nghiên cứu được tiến hành trên 12 kháng thể được thu từ huyết tương của các bệnh nhân đã hồi phục sau COVID-19 bởi Công ty Vir Biotechnology (San Francisco, California). Kết quả cho thấy, những kháng thể này bám vào vùng liên kết thụ thể (receptor binding domain – RBD) một phần trên protein gai của vi-rút, vốn là nơi liên kết với thụ thể của tế bào người, từ đó ngăn cản sự xâm nhập của vi-rút. Đây có thể là lý do các kháng thể thành công bảo vệ bệnh nhân trước sự tấn công của SARS-CoV-2 và bệnh nhân hồi phục. Các nhà khoa học đã lập danh sách các đột biến ở vùng liên kết của biến thể SARS-CoV-2 và các loài khác trong nhóm vi-rút sarbeco (vi-rút corona gây nên Hội chứng hô hấp cấp tính nặng – Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus), sau đó khảo sát ảnh hưởng của các đột biến trên vùng RBD đến khả năng trung hòa vi-rút của 12 loại kháng thể đã thu nhận.

Kết quả thu được đáng ngạc nhiên khi kháng thể S2H97 nổi bật với khả năng liên kết vùng RBD của 42/45 chủng vi-rút sarbeco được khảo sát. Kháng thể S2H97 được nhóm nghiên cứu gọi là kháng thể vi-rút pan-sarbeco, có khả năng ngăn cản sự lây nhiễm của hầu hết biến thể SARS-CoV-2 và vi-rút sarbeco từ các tế bào nuôi cấy trong phòng thí nghiệm. Cụ thể, dựa trên nghiên cứu của Starr và cộng sự [1], kết quả của thí nghiệm mô tả sự liên kết của vi-rút và kháng thể dựa trên phương pháp phân loại tế bào bằng đánh dấu huỳnh quang (Fluorescence-activated cell sorting- FACS) cho thấy kháng thể S2H97 có khả năng trung hòa toàn bộ 45 chủng vi-rút trong thí nghiệm sơ cấp, tuy nhiên mất khả năng liên kết ở lần thí nghiệm thứ cấp đối với chủng Rs4231, RsSHC014, và Rs4084 thuộc nhánh vi-rút SARS-CoV-1(1a) (Hình 1). Bên cạnh đó, kháng thể S2H97 cũng được ghi nhận khả năng bảo vệ chuột lang khỏi sự lây nhiễm SARS-CoV-2. Starr nhận định “Đó là loại kháng thể tuyệt vời nhất mà chúng tôi từng phát hiện”.

Đi sâu vào cơ chế trung hòa vi-rút của kháng thể S2H97, nhóm nghiên cứu đã phát hiện kháng thể S2H97 có khả năng liên kết với vùng RBD nhưng ở một vùng nằm ở vị trí khác biệt với vùng liên kết RBD của các kháng thể khác (Hình 2A). Starr cũng nhấn mạnh rằng những phân tử có khả năng liên kết với vùng này (bề mặt màu vàng, Hình 2A) có thể tạo nên sự bảo vệ đối với nhiều chủng vi-rút và đầy tính hứa hẹn trong phát triện loại vắc-xin pan-sarbeco trong tương lai.

Hình 1. Bản đồ nhiệt minh họa mức độ liên kết của các loại kháng thể với nhiều chủng vi-rút sarbeco khác nhau dựa trên phương pháp phân loại tế bào bằng đánh dấu huỳnh quang (Fluorescence-activated cell sorting- FACS) (thanh màu, phía dưới bên trái). Dấu hoa thị biểu thị ái lực của liên kết giảm trong lần thí nghiệm thứ cấp; RBD- Receptor binding domain, vùng liên kết thụ thể; RBM – Receptor binding motif – vùng cho phép liên kết với thụ thể (Nguồn hình ảnh: chỉnh sửa và tổng hợp từ “Starr, T.N., et al., SARS-CoV-2 RBD antibodies that maximize breadth and resistance to escape. Nature, 2021. 597(7874): p. 97-102.”).

**Hình 2.** **Cơ chế trung hòa vi-rút của siêu kháng thể S2H97.** (A) Cấu trúc sử dụng kính hiển vi điện tử lạnh (Cryo-EM) của S2H97 Fabs (bề mặt xanh lục) gắn với protein gai (spike protein) của SARS-CoV-2 ở vị trí thuận lợi cho sự mở rộng vùng RBD (bề mặt màu vàng) và tạo điều kiệu để kháng thể S2H97 trung hòa vi-rút. RBD đóng (bề mặt màu xám nhạt, PDB: 7K43) và vùng RBD liên kết với Fab của kháng thể khác (bề mặt màu xám đậm, PDB: 7JVC) được hiển thị để so sánh. Các protomer của protein gai được biểu diễn bằng màu vàng, xanh lam và hồng. (B) Hình ảnh hiển vi điện tử chụp bằng phương pháp nhuộm âm tính (negative-stain electron microscopy) của cấu trúc trimer protein gai (native-like soluble prefusion trimer S) trước (SARS-CoV-2 S) và sau khi ủ với kháng thể S2H97 (+S2H97). (Nguồn hình ảnh: chỉnh sửa và tổng hợp từ “Starr, T.N., et al., SARS-CoV-2 RBD antibodies that maximize breadth and resistance to escape. Nature, 2021. 597(7874): p. 97-102.”)

Ngoài kháng thể S2H97, 11 loại kháng thể còn lại có khả năng truy bắt nhiều loại vi-rút. Tuy nhiên, những kháng thể hiệu quả với các chủng SARS-CoV-2, ngăn cản sự xâm nhập sớm của vi-rút lại thể hiện số lượng liên kết hạn chế trong nghiên cứu này. Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện rằng các kháng thể có thể trung hòa nhiều loại vi-rút, nhắm vào các đoạn có tính bảo tồn trên vùng RBD khi vi-rút biến đổi. Nghiên cứu đã cung cấp thông tin về khả năng kích thích miễn dịch của kháng thể pan-sarbecovirus, đại diện là kháng thể S2H97, hướng đến trong tương lai phát triển các kháng thể và vắc-xin phản ứng chéo với các dòng vi-rút sarbeco có khả năng lây lan từ động vật sang người. Mặc dù các kháng thể giống S2H97 hiếm gặp trong các huyết thanh mang kháng thể đa dòng, nhưng khả năng bảo vệ và cách thức liên kết đặc biệt của kháng thể S2H97 đã mở ra hướng mới để cải thiện khả năng truy bắt vi-rút bằng cách nhắm vào các vùng tiềm năng trên RBD.

Arinjay Banerjee, một nhà vi-rút học tại Đại học Saskatchewan ở Saskatoon, Canada, nhận định đây là một tin tốt khi nhóm nghiên cứu đã xác định được các kháng thể có thể liên kết với một loạt các vi-rút sarbeco. Tuy nhiên, ông cũng nhấn mạnh rằng “Câu hỏi lớn nhất còn lại là lối đi nào cho những loại vi-rút mà chúng ta chưa biết đến sự tồn tại của chúng?”. Mặc dù theo Banerjee, các nhà khoa học không thể khảo sát hoạt động của kháng thể đối với những loại vi-rút chưa được phát hiện nhưng phát hiện mới về liệu pháp điều trị và phòng vi-rút sarbeco sẽ tạo tiền đề cho cuộc chiến chống lại sự lây lan của các chủng vi-rút Corona từ động vật hoang dã.

Tài liệu tham khảo:

Starr, T.N., et al., SARS-CoV-2 RBD antibodies that maximize breadth and resistance to escape. Nature, 2021. 597(7874): p. 97-102.

Dịch từ bài viết “Kwon, D., This ‘super antibody’ for COVID fights off multiple coronaviruses. Nature, 2021. Retrieved from: https://www.nature.com/articles/d41586-021-01917-9”