Phát triển hệ thống cảnh báo di truyền sớm phòng ngừa đại dịch trong tương lai

Công nghệ đột phá

Các nhà nghiên cứu người Anh đang phát triển một công nghệ đột phá để theo dõi những thay đổi di truyền của virus đường hô hấp khi chúng lưu hành khắp thế giới. Hệ thống này sẽ được sử dụng để xác định chính xác các biến thể mới nguy hiểm khi chúng xuất hiện và hoạt động như một hệ thống cảnh báo sớm các bệnh mới và đại dịch trong tương lai

Nhóm nghiên cứu có trụ sở tại Viện Wellcome Sanger thuộc Đại học Cambridge dự định làm cho công nghệ này rẻ, dễ sử dụng và có khả năng mở rộng để cung cấp khả năng giám sát toàn cầu đối với nhiều loại virus. Các mục tiêu sẽ bao gồm virus cúm, virus hợp bào hô hấp (RSV), virus corona và những mầm bệnh chưa biết trước đây.

Mục đích cuối cùng của dự án “Sáng kiến Virus Hô hấp và Hệ vi sinh vật” là tạo ra một hệ thống triển khai công nghệ giải trình tự DNA để xác định tất cả các loài virus, vi khuẩn và nấm trong một mẫu duy nhất được lấy từ tăm bông ngoáy mũi của bệnh nhân.

Ông Ewan Harrison, người đứng đầu nhóm nghiên cứu dự án tại Viện Sanger (một trung tâm hàng đầu thế giới về nghiên cứu di truyền và giải trình tự DNA), cho biết: “Nước Anh đi đầu trong việc giám sát bộ gen của Covid-19 và chịu trách nhiệm về khoảng 20% trong số tất cả các bộ gen của SARS-CoV-2 đã được giải trình tự trên khắp thế giới trong đại dịch".

“Kiến thức và dữ liệu mà chúng tôi tạo ra cho phép chúng tôi theo dõi (với tốc độ và độ chính xác chưa từng có) virus SARS-CoV-2 và sự thay đổi của nó. Đó là một trợ giúp tuyệt vời trong việc chống lại bệnh tật. Giờ đây, chúng tôi đang nhắm đến việc góp phần xây dựng hệ thống giám sát bộ gen toàn cầu đối với tất cả các loại virus đường hô hấp. Bởi đây là những tác nhân có nhiều khả năng gây ra các đại dịch mới nhất”, ông Harrison cho biết thêm.

Một minh họa về mối đe dọa của đại dịch trong tương lai được nhin thấy từ coronavirus. Ba lần trong 20 năm qua, một loại coronavirus chưa từng được biết đến trước đây đã xuất hiện để lây nhiễm sang người: SARS ở Trung Quốc và các nước láng giềng; MERS ở Trung Đông; và Covid-19, đã ảnh hưởng đến toàn hành tinh.

Tuy nhiên, chính việc sử dụng các cuộc khảo sát bộ gen trong đại dịch Covid-19 đã cho thấy tiềm năng vượt trội của công nghệ. Vào tháng 12/2020, khi số ca mắc Covid-19 đột ngột gia tăng ở Đông Nam nước Anh, công nghệ cho thấy sự gia tăng đột biến này là do sự xuất hiện của một biến thể mới, dễ lây nhiễm hơn. Ban đầu được gọi là chủng Kent, sau đó nó được đổi tên thành biến thể Alpha.

Ông John Sillitoe, lãnh đạo đơn vị giám sát bộ gen của Viện Sanger, cho biết: “Phát hiện này là một yếu tố thay đổi cuộc chơi. Chúng tôi đã tạo dữ liệu bộ gen rất nhanh và có thể thấy rằng, biến thể này đang lây truyền với tốc độ rất cao. Từ đó, thế giới có thể thấy những gì bộ gen có thể làm. Nó cho phép bạn thấy những thay đổi của virus nhanh hơn rất nhiều so với các phương pháp khác và bây giờ chúng ta sẽ khai thác sức mạnh đó”.

Nhóm nghiên cứu Sanger đang hợp tác với Cơ quan An ninh Y tế Vương quốc Anh, các học giả Anh và các cơ quan y tế công cộng khác trong dự án, với mục đích phát triển các kỹ thuật cho phép họ giải trình tự (từ một mẫu duy nhất) không chỉ một biến thể virus mà bất kỳ biến thể nào có thể lây nhiễm cho bệnh nhân. Thông thường, các mẫu sẽ được lấy từ những người mới nhập viện, nơi có khả năng xuất hiện các dấu hiệu của một căn bệnh mới nổi lần đầu tiên.

Hướng đến ứng dụng rộng rãi

Tuy nhiên, công nghệ như vậy sẽ phải thích ứng với các phòng thí nghiệm trên khắp thế giới. Ông Sillitoe nói thêm: “Sẽ không tốt nếu chỉ có Vương quốc Anh và một hoặc hai quốc gia phát triển khác học cách giải trình tự bộ gen của virus đường hô hấp. Nếu chúng ta không có loại hình giám sát này trên toàn cầu, chúng ta sẽ không phát hiện ra một biến thể nguy hiểm mới cho đến khi nó đã lan rộng khắp hành tinh”.

Theo ông Sillitoe, để hệ thống hoạt động trên toàn cầu, nó phải là hệ thống dễ nhất, rẻ nhất, nhanh nhất và dễ điều chỉnh nhất có thể.

Ông Harrison tiết lộ với tờ Observer rằng, ba phiên bản khác nhau của công nghệ trên hiện đang được thử nghiệm. “Trong những tháng tới, chúng tôi sẽ xem liệu chúng tôi có thể hoán đổi các bit hay không và cuối cùng có thể tạo ra một sự kết hợp hay không. Mục đích sẽ là đưa một hệ thống có thể sử dụng được vào hoạt động trong một năm, mặc dù sau có thể có những cải tiến”, ông Harrison nói thêm.

Theo ông Harrison, điểm quan trọng là chúng ta phải phát triển một hệ thống sử dụng thuốc thử rẻ tiền, không yêu cầu đội ngũ kỹ thuật viên được đào tạo chuyên sâu và có thể được sử dụng trên quy mô lớn. Sau đó, chúng ta thực sự có thể tạo ra sự khác biệt.

“Hiện tại, đối với nhiều loại virus đường hô hấp, chúng tôi đã giải mã được khoảng 1.000-2.000 bộ gen. Chúng tôi muốn tạo ra hàng trăm nghìn bộ gen cho mỗi loại trong tương lai gần. Thông tin mà chúng cung cấp sẽ là vô giá, không chỉ trong việc theo dõi một căn bệnh mới mà còn giúp đẩy nhanh quá trình phát triển vaccine và thuốc”, ông Harrison nói.

Nhóm nghiên cứu tại Viện Sanger không phải là nhóm các nhà khoa học duy nhất đang nỗ lực mở rộng các cuộc khảo sát bộ gen để bao quát nhiều loại virus mới nổi khác. Các trung tâm ở Mỹ và Đức cũng đang thực hiện các dự án tương tự.