Các kháng thể có thể vô hiệu hóa virus được gọi là kháng thể trung hòa, là thành phần then chốt giúp cơ thể chống nhiễm trùng. Các nhà hóa học của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đưa ra một phương pháp mới, cho phép xác định những kháng thể trung hòa trong mẫu máu bằng phương pháp phân tích, cách những kháng thể tương tác với các phân tử đường trên bề mặt protein spike (dằm) của virus.

Thử nghiệm mới có thể giúp xác định, người nào có kháng thể trung hòa chống lại các virus như SARS-CoV-2 và người nào không? SARS-CoV-2 là virus mà các nhà nghiên cứu tập trung vào trong nghiên cứu này. Những kháng thể trung hòa được tạo ra bằng phương pháp tiêm vắc-xin hoặc người đã bị nhiễm trùng trước đó, giúp bảo vệ chống lại những bệnh nhiễm trùng trong tương lai.

Laura Kiessling, GS Hóa học Novartis tại MIT, tác giả chính của nghiên cứu khoa học cho biết: “Loại xét nghiệm này có thể được sử dụng để kiểm tra xem bệnh nhân có thực sự được bảo vệ bằng vắc-xin hay không. Trong tình huống có nguy cơ mắc bệnh cao, sẽ rất quan trọng nếu có thể nhanh chóng xác định, liệu văc-xin hiện có có tạo ra kháng thể trung hòa hay không.”

 Các kháng thể trung hòa, được mô tả bằng màu xanh lam nhạt chống virus SARS-CoV-2 trong mẫu máu. Ảnh: iStock

Kiessling cho biết, kỹ thuật này sử dụng những thiết bị chung, được trang bị trong nhiều phòng thí nghiệm hóa sinh, có thể giúp các trung tâm y tế cộng đồng nhanh chóng xác định mức độ hiệu quả của những loại vắc-xin đã sử dụng có thể bảo vệ con người chống lại những biến thể mới xuất hiện của SARS-CoV-2 hay không?

Cựu nghiên cứu sinh sau TS Michael Wuo và nhà khoa học nghiên cứu Amanda Dugan của MIT là tác giả chính của báo cáo khoa học, được xuất bản ngày 10/5 trên tạp chí truy cập mở ACS Central Science.

Những vắc-xin hiện có có tạo ra các kháng thể trung hòa hay không?

Hầu hết các loại vắc-xin chống SARS-CoV-2 đều nhắm đến protein spike (dằm) của virus, được sử dụng để xâm nhập vào tế bào chủ thông qua thụ thể ACE2. Tương tự như hầu hết các protein, được tìm thấy trên vỏ bọc của virus, protein spike (dằm) được bao phủ bởi những chuỗi đường, bám trên protein.

GS Kiessling, lãnh đạo phòng thí nghiệm nghiên cứu phương thức protein tương tác với carbohydrate (phân tử đường đơn giản), được tìm thấy trên bề mặt tế bào đã đặt câu hỏi, liệu có thể tạo ra “dấu vết” của những kháng thể khác nhau trên cơ sở cách những kháng thể này tương tác với các phân tử đường, được tìm thấy trên protein của virus như protein spike (dằm) SARS-CoV-2.

Kiessling nói: “Để biết một kháng thể có khả năng trung hòa hay không, thường phải thực hiện một loạt những xét nghiệm tương đối phức tạp. Nhà nghiên cứu phải kiểm tra xem, kháng thể có ngăn chặn virus lây nhiễm vào tế bào hay không? Chúng tôi nghĩ rằng nếu có thể phát triển được dấu vết này, thì chúng ta sẽ xác định những kháng thể trung hòa chống virus nhanh hơn nhiều”.

Hiện thực hóa ý tưởng này, các nhà nghiên cứu xây dựng một bảng các lectin (những protein liên kết với các phân tử đường “carbohydrate”) có bán trên thị trường, được lấy từ nhiều loại sinh vật, chủ yếu là thực vật và vi khuẩn. Lectin, thường tham gia vào các chức năng như tương tác tế bào với tế bào và phản ứng miễn dịch, liên kết với phân tử đường ở cuối chuỗi đường, bám lơ lửng trên protein.

Khi các nhà nghiên cứu cho protein spike của SARS-CoV-2 tiếp xúc với những lectin này, mỗi lectin sẽ gắn vào một tập hợp con cụ thể của các phân tử đường được phát hiện trên protein. Sau đó, nhóm nghiên cứu bổ sung thêm huyết thanh chứa kháng thể chống SARS-CoV-2. Nếu những kháng thể có ái lực cao với protein spike, kháng thể sẽ lấn át các lectin có sẵn tại chuỗi đường trên potein spike.

Mỗi kháng thể sẽ thay thế một nhóm lectin khác nhau, tùy thuộc vào tính đặc hiệu của liên kết, sự thay thế này có thể được xác định bằng phương pháp sử dụng một xét nghiệm trong phòng thí nghiệm, được gọi là xét nghiệm lectin liên kết với enzyme (ELLA). Bằng phương pháp phân tích, xác định mỗi kháng thể có thay thế 28 loại lectin khác nhau liên kết với protein spike hay không, nhóm nghiên cứu có thể xác định những kiểu dịch chuyển của lectin, tạo ra một “dấu vết” đặc hiệu cho mỗi kháng thể.

Đầu tiên, nhóm nghiên cứu xác định dấu vết của các kháng thể, đã được biết là trung hòa hoặc không trung hòa. Sau đó, các nhà khoa học kiểm tra các mẫu máu của bệnh nhân, từ đó có thể xác định, những kháng thể từ các mẫu máu có trung hòa hay không bằng phương pháp so sánh với dấu vết do những kháng thể trung hòa đã biết tạo ra.

Kiessling giải thích: “Bằng phương pháp xem xét hàng loạt mẫu khác nhau, nhóm nghiên cứu nhận thấy, các kháng thể trung hòa thuộc một nhóm có dấu vết khác với nhóm của những kháng thể không trung hòa.

Sử dụng phân tích này, các nhà cũng phân loại được những kháng thể trung hòa đến từ những người đã tiêm vắc xin Moderna COVID-19 hay vắc xin Pfizer COVID-19, mỗi loại nhắm mục tiêu đến các chuỗi RNA virus theo phương thức khác nhau.

Nhóm nghiên cứu đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho công nghệ mà các nhà khoa học hy vọng có thể được phát triển để thực hiện những xét nghiệm nhanh tại phòng khám bác sĩ, có thể xác định hồ sơ kháng thể của từng bệnh nhân.

Kiessling cho biết, kỹ thuật này có khả năng được điều chỉnh để xác định các kháng thể trung hòa chống lại những biến thể mới của SARS-CoV-2 hoặc các loại virus gây bệnh truyền nhiệm khác. Hiện nay, các nhà khoa học đã có một bảng những lectin, có thể được sử dụng cho thử nghiệm, chỉ cần chạy lại phân tích với những kháng thể đã biết là trung hòa và không trung hòa, để có thể xác định dấu vết chính xác của những kháng thể đó trong cơ thể con người.

GS Kiessling nói: “Chúng tôi có thể sử dụng cùng một nhóm lectin cho tất cả những biến thể SARS-CoV-2 có nguy cơ lây nhiễm cao. Phương pháp này có thể hiệu quả đối với bất kỳ loại virus mới nào xuất hiện, miễn là có vỏ bọc bên ngoài.”