Biến thể Omicron: Bốn bí ẩn chưa có lời giải

Omicron biết “đi đường tắt” để dễ lây nhiễm hơn?

Omicron tuy gây bệnh nhẹ hơn các biến thể “tiền nhiệm” nhưng vẫn nhanh chóng làm tăng áp lực cho hệ thống y tế vì lây lan rất nhanh chóng. Nó có thể dễ dàng lây nhiễm cho những người đã có kháng thể chống lại các biến thể SARS-CoV-2 trước đó, thông qua tiêm chủng hoặc nhờ hồi phục sau nhiễm. Omicron lại còn có hai biến thể phụ là BA.2 và BA.1, trong đó thì biến thể phụ BA.2 dường như dễ lây hơn BA.1, nhưng gây bệnh nhẹ hơn.

Nghiên cứu của nhà virus học Micahel Chan tại Đại học Hong Kong cho thấy Omicron nhân bản tại đường hô hấp trên nhanh hơn tất cả các biến thể trước đó. Một nghiên cứu khác của Wendy Barclay, nhà virus học tại Đại học Hoàng gia London cho thấy Omicron nhân bản nhanh hơn Delta trong các tế bào mũi được nuôi cấy. Một số nghiên cứu khác chỉ ra Omicron tạo ra nồng độ kháng thể tương tự hoặc thấp hơn Delta tại đường hô hấp trên.

Barclay nghĩ rằng khả năng lây truyền mạnh của Omicron liên quan đến cách thức nó xâm nhập tế bào. Các biến thể SARS-CoV-2 trước đó dùng thụ thể ACE2 để liên kết với các tế bào thông qua enzyme TMPRSS2 để cắt protein gai, cho phép virus xâm nhập tế bào.

Còn Omicron thì dường như ưa “đi đường tắt” - hầu như bỏ qua con đường TMPRSS2. Thay vào đó, nó vào tế bào bằng con đường thực bào. Hầu hết các tế bào trong mũi không biểu hiện TMPRSS2, nghĩa là Omicron vẫn chiếm lĩnh “trận địa” ngay khi bị hít vào, xâm nhiễm vào tế bào đường hô hấp trên mà không cần phải xuống phổi, nơi biểu hiện nhiều enzyme TMPRSS2. Điều này giải thích tại sao Omicron có thể lây nhiễm giữa người với người một cách dễ dàng và nhanh chóng.

Tại sao Omicron gây bệnh nhẹ hơn?

Tỉ lệ nhập viện và tử vong do Omicron thấp hơn các biến thể trước, gợi ý rằng nó là một chủng yếu hơn. Nhưng trong bối cảnh dân số có một mức độ miễn dịch nhất định thông qua tiêm chủng hoặc hồi phục sau COVID, thật khó khăn để phân biệt rõ ràng được sự giảm độc lực của Omicron bắt nguồn từ bản chất sinh học của nó hay từ hệ thống miễn dịch của con người đã được củng cố nhờ tiêm chủng hoặc hồi phục sau COVID.

Để phân biệt rõ điều này, các nhà khoa học đã thử loại bỏ các yếu tố nhiễu thông qua phân tích các trường hợp trẻ em dưới 5 tuổi, vốn chưa đủ điều kiện tiêm chủng. Ở lứa tuổi này, nhiễm Omicron ít nghiêm trọng hơn so với Delta, cụ thể là tỉ lệ khám bệnh cấp cứu, tỉ lệ nhập viện hoặc chăm sóc tích cực, tỉ lệ cần thông khí cơ học đều thấp hơn.

Các nhà nghiên cứu Nam Phi đã phân tích nguy cơ nhập viện và tử vong của người lớn đối với Omicron và các làn sóng trước đó. Dữ liệu của họ đã tính đến các trường hợp nhiễm trùng trước đó, tiền sử tiêm chủng, và các yếu tố khác, qua đó ước tính được mức độ gây bệnh nhẹ của Omicron có khoảng 25% xuất phát từ bản chất của nó.

Tại sao “móng vuốt” của Omicron lại mòn hơn so với các biến thể khác? Nhóm của Michael Chan chỉ ra rằng mặc dù xâm chiếm đường hô hấp trên dễ dàng, nhưng Omicron lại khó nhân bản trong nhu mô phổi. Các nghiên cứu trên chuột cho thấy phổi ít bị viêm và tổn thương hơn. Trên người, Omicron ít gây ra các trường hợp viêm phổi và suy hô hấp, nhưng làm gia tăng các triệu chứng cảm cúm khó chịu.

Đáp ứng miễn dịch với Omicron có gì khác biệt?

Tế bào sản sinh ra interferon là tín hiệu cho các tế bào khác tấn công những dị nguyên xâm nhập vào cơ thể. Các biến thể trước đây có thể tránh và vô hiệu hóa nhiều hiệu ứng của interferon. Một số nghiên cứu cho thấy Omicron đã đánh mất một số lợi thế này. Mặc dù cũng có một số nghiên cứu khác cho kết quả trái ngược.

Các nhà nghiên cứu cũng lập bản đồ các phần của virus thu hút sự tấn công của tế bào T. Các protein của Omicron bị tế bào T nhận diện dường như không thay đổi so với các biến thể trước. Đó là một tin tốt, vì cho thấy hệ miễn dịch vẫn phản ứng trước các biến thể mới. Mặc dù đáp ứng miễn dịch tế bào có phần chậm hơn so với miễn dịch do kháng thể, nhưng giúp ngăn chặn các trường hợp nhiễm trùng đột phá tiến triển nghiêm trọng.

Nắm được những thành phần ít bị đột biến của SARS-CoV-2 cũng như các chất hoạt hóa tế bào T có thể giúp các nhà phát triển vaccine tạo ra một công thức mới đem lại miễn dịch lâu dài chống lại các biến thể hiện tại và tương lai.

Điều gì sẽ xảy ra tiếp theo?

Dữ liệu tổng thể về Omicron gợi ý cho chúng ta thấy rằng Omicron lây rất mạnh trong giai đoạn đầu cư trú trên đường hô hấp trên. Nhưng tải lượng và khả năng lây truyền sang tế bào khác và người khác giảm mạnh khi nó cố gắng xâm lấn ra ngoài đường hô hấp trên hoặc phải đương đầu với interferon.

Nhà virus học Jesse Bloom tại trung tâm nghiên cứu ung thư Fred Hutchinson đưa ra hai kịch bản có thể xảy ra trong tương lai. Một là Omicron tiếp tục tiến hóa trở thành biến thể kiểu như Omicron Plus, tệ hơn BA.1 hoặc BA.2. Hai là một biến thể không liên quan sẽ xuất hiện và trở nên chiếm ưu thế.

Nhà virus học Lucy Thorne tại Đại học UCL cho biết có rất nhiều con đường tiến hóa đối với virus. Hàng tá đột biến đã mở ra cho Omicron thêm nhiều không gian tiến hóa hơn nữa. Nhiều đột biến của Omicron khiến nó kém thích ứng hơn, nhưng một số đột biến khác giảm thiểu những nhược điểm đó, và Omicron vẫn phát triển mạnh.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Alabama đã thử dự đoán hướng tiến hóa tiếp theo của virus thông qua mô phỏng trong phòng thí nghiệm. Qua nhiều vòng nuôi cấy, biến thể SARS-CoV-2 ban đầu đã phát triển được khả năng gắn với phân tử heparan sulfate hiện diện trên bề mặt của mọi loại tế bào. Trong khi đó, nó vẫn lưu giữ khả năng sử dụng con đường ACE2, nghĩa là khả năng lây nhiễm của virus đã trở nên tốt hơn.

Các tác giả lưu ý kết quả nuôi cấy không nhất thiết cho biết virus sẽ dễ lây nhiễm hơn, bởi có rất nhiều hướng đột biến khác nhau, hoạt động theo những cách khác nhau

Các nhà khoa học cũng thử gây áp lực đột biến lên virus trong môi trường thí nghiệm để quan sát sự tiến hóa trong môi trường có kháng thể hoặc thuốc kháng virus. Trong môi trường đĩa nuôi cấy chứa thuốc remdesivir, virus đã mau chóng phát triển các đột biến giảm nhạy cảm với thuốc.

Các phương thức thí nghiệm này giúp dự đoán hướng phát triển của virus. Điều này không đồng nghĩa những đột biến trong phòng thí nghiệm sẽ xuất hiện trong tự nhiên, nhưng giúp các nhà khoa học có tư liệu đối chứng để giám sát quá trình tiến hóa tự nhiên của virus.

SARS-CoV-2 được cho đã lây nhiễm cho một số loài động vật, bao gồm chồn, hươu, chuột đồng. Người ta cũng nghi ngờ Omicron đã qua vật chủ trung gian là động vật trước khi lây sang người và được phát hiện lần đầu tiên tại Nam Phi. Các nhà khoa học đang tự hỏi liệu virus có lây nhiễm sang nhiều loài khác và trở lại lây sang người với thêm nhiều đặc tính thích nghi nguy hiểm.

Không có gì bảo đảm mức độ nghiêm trọng của các biến thể sau này sẽ ngày càng giảm dần. Michael Chan nghi ngờ nhiệt độ là một yếu tố ảnh hưởng: phải chăng biến thể ưa thích nhiệt độ thấp, khoảng 33°C ở đường hô hấp trên sẽ có độc lực thấp hơn biến thể ưa thích nhiệt độ cao, khoảng 37°C như trong phổi. Omicron BA.1 dường như phát triển mạnh ở cả hai nhiệt độ này, và ông đang kiểm tra với biến thể phụ BA.2.

Dù điều sẽ xảy ra sắp đến là gì thì Omicron vẫn sẽ biến thể khiến các nhà khoa học bận rộn trong nhiều tháng tới. Hầu hết các nghiên cứu đều ở mức sơ bộ, còn chờ kiểm chứng độc lập từ những nhóm khác. Thực sự chúng ta còn chưa có nhiều hiểu biết về Omicron, trong khi nhiều câu hỏi về Delta vẫn còn bỏ ngỏ.

Cao Hồng Chiến dịch

Nature 603, 22-24 (2022)

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-022-00428-5