Thử nghiệm văcxin và thuốc kháng SARS-CoV-2 bằng virus giả

Virus giả không thể tái tạo

Như tên gọi, đây không phải là virus thực sự, nhưng có thể được sử dụng làm vật liệu thay thế an toàn trong kiểm tra và thí nghiệm.

Virus giả (pseudovirus) thường được tạo ra bằng phương pháp kết hợp protein trên bề mặt một loại virus, như protein đột biến của SARS-CoV-2 với bộ gene lõi hoặc vật liệu di truyền của một loại virus bất hoạt khác, như virus viêm miệng mụn nước (VSV), hoặc một retrovirus.

Tính chất quan trọng ở đây là bộ gene cốt lõi của những pseudovirus thiếu các gene thiết yếu cần thiết cho quá trình sao chép. Có nghĩa là những virus giả không thể tái tạo và gây ra hiện tượng nhiễm trùng đích thực.

Sabarinath Neerukonda, nhà nghiên cứu thuộc Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Mỹ (FDA) cho biết, pseudovirus chỉ lây nhiễm tế bào một lần và thể hiện các protein, được mã hóa trong bộ gene lõi.

Bộ gene cốt lõi được thiết kế biến đổi chứa một gene báo cáo mã hóa cho một protein mà hoạt động của protein có thể được đo lường sau khi lây nhiễm vào tế bào. Protein báo cáo này là một enzym (ví dụ: luciferase sáng đom đóm) hoặc protein huỳnh quang. Hoạt động của luciferase hoặc protein huỳnh quang được đo bằng công cụ trên một bước sóng cụ thể, sử dụng quang kế hoặc fluorometer.

Phương thức xét nghiệm này dễ dàng phát hiện các đặc điểm quan trọng của virus, đánh giá các kháng thể hoặc khả năng ngăn ngừa sự lây nhiễm của văcxin đối với  tế bào khỏe mạnh, một bước cực kỳ quan trọng trước khi thử nghiệm lâm sàng trên cơ thể người.

Neerukonda giải thích, trong trường hợp SARS-CoV-2, protein spike (dằm) là mục tiêu chính mà hệ thống miễn dịch xác nhận để tạo ra kháng thể ngăn chặn hoặc 'vô hiệu hóa' sự xâm nhập của virus và cũng là mục tiêu chính để phát triển văcxin và liệu pháp kháng thể đơn dòng.

Sự thành công của văcxin và liệu pháp kháng thể được đo lường trong phòng thí nghiệm bằng một thử nghiệm trung hòa, có thể kiểm tra được khả năng kháng thể vô hiệu hóa sự xâm nhập của pseudovirus.

Nếu kháng thể vô hiệu hóa được pseudovirus, pseudovirus không thể lây nhiễm vào tế bào và do đó, không thể biểu hiện protein báo cáo và ngược lại, do hoạt động của gene báo cáo có thể được đo lường dễ dàng để đánh giá hiệu lực của văcxin.

Virus giả có thể được sử dụng để đưa gene vào tế bào

Ngoài những ứng dụng trong kiểm tra hiệu lực của văcxin và phương pháp điều trị, pseudovirus có thể được sử dụng để nghiên cứu những loại tế bào khác nhau có thể lây nhiễm SARS-CoV-2. Một tế bào có thể bị lây nhiễm khi xuất hiện những thụ thể thích hợp mà protein spike (dằm) của virus có thể liên kết.

Do pseudovirus có gai (protin spike) trên bề mặt nên có thể được sử dụng để gây lây nhiễm các loại tế bào khác như những tế bào từ mũi, phổi, ruột...

Những pseudovirus có thể được sử dụng để xác định các thụ thể và đồng thụ thể mà virus sử dụng để xâm nhập vào tế bào. Hơn nữa, nhiều loại thuốc chống SARS-CoV-2 sử dụng phương pháp ức chế sự xâm nhập của virus vào tế bào, những pseudovirus có thể được sử dụng để thử nghiệm sàng lọc quy mô lớn loại thuốc này.

Ngoài ra, pseudovirus có thể được sử dụng để đưa gene vào tế bào. Gene cần được phân phối cho tế bào thường được thiết kế ở vị trí gene mã hóa cho protein báo cáo.

Nhóm nhà khoa học của Neerukonda hiện đang phát triển một thử nghiệm trung hòa pseudovirus độ nhạy cao, sử dụng một retrovirus cho những nghiên cứu nhằm chấm dứt đại dịch hiện nay.

Để tạo điều kiện thuận lợi cho pseudovirus lây nhiễm, nhóm nghiên cứu thiết kế các tế bào ổn định có chứa thụ thể ACE2 mà virus SARS-CoV-2 sử dụng để xâm nhập tế bào và protease TMPRSS2, cho phép pseudovirus xâm nhập vào tế bào.

Những tế bào này có mức độ lây nhiễm cao với cả SARS-CoV-2 và pseudovirus. Do thụ thể ACE2 và enzyme TMPRSS2 trên các tế bào đường thở của người rất khó nuôi cấy trong phòng thí nghiệm, những tế bào được thiết kế rất hữu ích cho việc tiến hành các xét nghiệm quy mô lớn.

Thời gian là yếu tố quan trọng trong tình huống lây lan nhanh chóng của SARS-CoV-2 và sự xuất hiện những biến thể mới trên toàn thế giới. Hệ thống xét nghiệm này có thể cho kết quả nhanh chóng, cho phép các nhà nghiên cứu ngành y tế sử dụng trên toàn thế giới để sàng lọc quy mô lớn văcxin, liệu pháp kháng thể và thuốc ức chế xâm nhập chống lại Covid-19.