Cấu trúc ba chiều của polymerase (enzyme chủ chốt của virus cúm) - Ảnh: LEBM

Virus cúm chơi trò "của người phước ta"

Công ty dược phẩm Shionogi ở Osaka (Nhật) đã giải đáp câu hỏi này bằng thuốc điều trị cúm Xofluza (hoạt chất baloxavir marboxil). Xofluza đã được Bộ Y tế Nhật phê duyệt vào cuối tháng 2-2018. 

Tháng 10-2018, Cơ quan Quản lý thực phẩm và dược phẩm (FDA) ở Mỹ đã phê duyệt Xofluza dùng trong điều trị bệnh cúm không biến chứng nơi người từ 12 tuổi trở lên có nguy cơ cao bị biến chứng. 

Đến cuối tháng 11-2020, FDA tiếp tục mở rộng chỉ định dùng thuốc Xofluza để phòng ngừa sau phơi nhiễm cho người từ 12 tuổi trở lên sau khi tiếp xúc với ca nhiễm cúm.

Trang web của Đại học Texas (Mỹ) nhận xét nói đến thuốc điều trị cúm Xofluza cần phải nhắc đến TS khoa học sinh học phân tử Robert M. Krug và các cộng sự đã có công phát hiện cơ chế "đánh cắp" của virus cúm.

Virus cúm A có hai loại protein trên bề mặt gồm hemagglutinin (H) và neuraminidase (N). Có thể so sánh virus cúm giống như dân bụi đời xông vào nhà bạn sử dụng đồ đạc của bạn rồi sinh con đẻ cái tùm lum. Tương tự như vậy, mỗi virus cúm xâm nhập vào một tế bào trong phổi, sau đó lợi dụng vật liệu di truyền và cơ chế sản sinh protein của tế bào để rồi tạo ra nhiều bản sao chính nó.

Các tế bào thông thường sản sinh protein liên tục để xây dựng mọi thứ, điều chỉnh các chức năng sống, giao tiếp với các tế bào khác... Đầu tiên tế bào tạo ra ARN truyền tin. Mỗi ARN có một chuỗi hóa học ngắn ở đầu được gọi là mũ. Từ các mũ này, ARN truyền tin mới biết đường chỉ đạo tế bào sản xuất ra protein.

Cơ chế "đánh cắp" của virus cúm diễn ra như sau: virus sử dụng enzyme endonuclease để cắt và đánh cắp phần mũ của ARN truyền tin, sau đó với phương châm "của người phước ta", nó gắn phần mũ ăn cắp đó vào một đoạn ARN của nó để tạo thành ARN truyền tin riêng của mình với hình dạng y hệt ARN truyền tin của tế bào vật chủ. 

Hậu quả là tế bào vật chủ nhìn lầm người, vô tình nhận chỉ thị giả mạo rồi "đẻ" protein ra cho virus cúm xài chơi.

Các nhà nghiên cứu đặt tên cho quy trình này là "đánh cắp mũ" (cap-snatching). Với cơ chế "đánh cắp" này, virus tạo ra nhiều bản sao rồi các virus bản sao lại kích hoạt enzyme neuraminidase (còn gọi là sialidase) để tách ra khỏi tế bào chủ và lây nhiễm khắp phần còn lại trong cơ thể bạn.

Ban đầu nhóm nghiên cứu của Krug không biết làm thế nào virus tạo các ARN truyền tin giữ "văn bản chỉ đạo" sản sinh protein của virus. Kết quả thí nghiệm cho thấy virus không thể tự mình khởi động tiến trình tạo ARN truyền tin. Krug giải thích: "Nếu bạn lấy virus ra khỏi tế bào vật chủ và yêu cầu nó tạo ra ARN truyền tin thì nó không làm được". 

Phải đến năm 1978, Krug và các cộng sự mới giải đáp được cơ chế "đánh cắp" nêu trên của virus cúm. Krug giải thích: "Virus đánh cắp một đoạn ARN truyền tin của tế bào chủ để làm mồi tạo ra chuỗi ARN truyền tin của nó. Thật quá bất ngờ! Thật khó khăn khi lần đầu tiên viết bài công bố vấn đề này vì lúc đó không ai tin cả".

Sau đó, TS Krug tự hỏi liệu có thuốc nào có khả năng phá vỡ được giai đoạn đầu trong quá trình nhân lên của virus để từ đó ngăn ngừa nhiễm cúm hay không? Song nếu muốn ngăn chặn virus cúm phát lệnh giả, cần phải hiểu thấu đáo về các phân tử protein gọi là polymerase.

Đến năm 2014, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Sinh học phân tử châu Âu (LEBM) ở Pháp đã công bố cấu trúc ba chiều của polymerase virus cúm. Thông tin quý giá này đã cung cấp mắt xích còn thiếu để áp dụng phát hiện của Krug trong thập niên 1970 vào thực tế.

Ít lâu sau, Công ty công nghệ sinh học Shionogi ở Nhật đã phát hiện phân tử baloxavir marboxil bám dính polymerase của virus cúm và ức chế hành vi "đánh cắp mũ" của virus cúm, từ đó đã phát triển thuốc điều trị cúm Xofluza.

Thuốc Xofluza do Genentech sản xuất ở Mỹ - Ảnh: Genentech

Điều trị sớm, hạn chế lây nhiễm cúm

Xofluza là nhóm thuốc kháng virus điều trị cúm đầu tiên được thiết kế để ức chế protein endonuclease phụ thuộc vào mũ của ARN. Trước khi thuốc Xofluza ra đời đã có hai loại thuốc điều trị cúm Tamiflu (hoạt chất oseltamivir) và Relenza (hoạt chất zanamivir) lưu hành trên thị trường. 

Tamiflu và Relenza tìm cách ngăn chặn neuraminidase hoạt động, tức tấn công virus sau khi virus đã phân chia thành nhiều bản sao trong tế bào vật chủ. Trong khi đó, Xofluza hoạt động theo cơ chế khác.

Thuốc Xofluza xuất chiêu sớm hơn, ức chế không cho virus tạo ra nhiều bản sao để lây nhiễm nặng hơn. Với đòn "tiên hạ thủ vi cường" này, đặc điểm then chốt của Xofluza là điều trị sớm, đặc biệt trong vòng 24-48 tiếng đầu tiên sau khi nhiễm, tức trước khi triệu chứng bộc lộ. 

Đây là công dụng điều trị rất quan trọng vì một khi virus cúm đã nhân lên và lan ra khắp cơ thể thì các biện pháp điều trị sẽ bị hạn chế nhiều hơn.

Trong thử nghiệm lâm sàng giai đoạn III mang tên CAPSTONE-1, các nhà nghiên cứu của Công ty Shionogi đã so sánh baloxavir marboxil với hoạt chất oseltamivir và giả dược. 

Kết quả nghiên cứu được công bố trên trang Open Forum Infectious Diseases (Mỹ) ghi nhận các yếu tố như sau: baloxavir marboxil bảo vệ người bị nhiễm cúm sớm hơn (trung bình 24 tiếng) so với oseltamivir (trung bình 72 tiếng); người dùng baloxavir marboxil có lượng virus thấp hơn so với người dùng oseltamivir trong 3 ngày đầu nhiễm cúm...

Thuốc Xofluza còn tiện lợi ở chỗ chỉ cần uống một liều trong ngày thay vì phải uống hai viên Tamiflu mỗi ngày trong thời gian năm ngày. Với cơ chế ngăn chặn virus cúm kiểu mới, Xofluza còn chứng minh hiệu quả chống lại nhiều chủng virus cúm, bao gồm các chủng kháng oseltamivir (nghiên cứu trong ống nghiệm) và các chủng gia cầm H7N9, H5N1 (nghiên cứu phi lâm sàng).

Tạp chí Nature Communications vào đầu tháng 6-2020 đã công bố nghiên cứu của các nhà khoa học tại Đại học Texas (Viện Y tế quốc gia Mỹ tài trợ). Họ lập mô hình để quan sát tác động của thuốc điều trị cúm thế hệ cũ oseltamivir (Tamiflu) và thuốc điều trị cúm thế hệ mới baloxavir marboxil (Xofluza).

Kết quả cho thấy baloxavir marboxil không chỉ giúp bình phục nhanh mà còn ngăn ngừa virus cúm nhân lên hiệu quả và nhanh chóng nếu sử dụng thuốc trong giai đoạn đầu bị nhiễm, như vậy giảm đáng kể thời gian mắc bệnh, từ đó hạn chế cúm lây lan tốt hơn. 

Nghiên cứu ước tính tránh được khoảng 22 triệu ca nhiễm và 6.000 ca tử vong trong mùa cúm 2017- 2018 ở Mỹ bằng cách sử dụng baloxavir marboxil cho 30% số ca nhiễm trong vòng 48 tiếng sau khi bệnh nhân có triệu chứng. Nếu sử dụng thuốc trong vòng 24 tiếng, tác dụng tăng gần gấp đôi.

Vài năm nữa chúng ta sẽ có thế hệ vắc xin cúm mới sử dụng công nghệ mARN hoặc loại vắc xin chống được mọi chủng virus cúm. Cảnh mỗi năm đi tiêm vắc xin cúm một lần sẽ chấm dứt.

Kỳ tới: Một vắc xin chọi nhiều đối thủ

Bệnh cúm - Kỳ 4: Vắc xin cúm ra đời trong Thế chiến thứ 2 như thế nào?

TTO - Đầu năm 1941, nhà virus học và dịch tễ học Thomas Francis Jr. chuyển gia đình trẻ của mình từ New York về Ann Arbor làm việc cho Đại học Michigan. Nhiệm vụ của ông là thành lập một khoa mới về dịch tễ học.