Virus viêm phổi Vũ Hán, hay còn gọi là virus nCoV, 2019-nCoV, đang ngày càng hoành hành trong khi những kiến thức khoa học về loại virus này vẫn chưa phổ biến. Vậy tại sao chúng ta không nghĩ đến việc tìm hiểu về cả họ virus mà chủng corona mới này được xếp vào? Dẫu biết rằng virus là dạng ký sinh với khả năng biến đổi rất khó lường, nó dù thế nào đi nữa, cũng phải có những điểm tương đồng với họ hàng của mình (hệ gen giống 80% với SARS-CoV).
Bài viết dưới đây cung cấp cho các bạn những thông tin chung về họ Coronaviridae, cùng một số thông tin đã biết về virus nCoV.
1. Phân loại virus nCoV thuộc về nhóm nào
Hình 1.
Các virus corona tạo nên một nhóm lớn thuộc về bộ Nidovirales. Trong đó virus Vũ Hán (nCoV-2019) thuộc về chi Beta Coronavirus. Trong khi Alpha và Beta Coronavirus có vật chủ là thú, Gamma Cororavirus có vật chủ là chim (trừ 1 ngoại lệ). Các virus corona lây nhiễm trên người được ký hiệu chung chung là HCoVs.
2. Hình dạng và cấu trúc của virus nCoV
Các virus corona là virus có vỏ, đường kính virion khoảng 50 – 200 nm, trong đó 2019-nCoV có kích thước dưới 100 nm. Chúng gần tròn và thể hiện mức độ đa hình vừa phải. Dưới kính hiển vi, chúng trông giống bông hoa với các gai vỏ (hình 2).
Trên vỏ của virus Corona chứa các protein: gai (S), màng (M), hemagglutinin-esterase dimer (HE) và vỏ (E); nucleocapsid (N)(N) xoắn trong lõi (hình). Phần đỉnh của gai S gồm 3 tiểu phần tạo hình hình dạng giống vương miện (crown), đó cũng là nguồn gốc cho tên của nhóm virus này.
Hình 2.
3. Hệ gen của các corona virus
Hệ gen RNA đơn có kích cỡ 26-32 kb (2019-nCoV có kích thước khoảng 29.9 kb), và là những virus RNA có hệ gen gen lớn nhất.
Hệ gen chính chứa các gen cơ bản, có thứ tự bất biến là 5′-replicase-S-E-M-N-3′, trong đó riêng replicase chiếm hơn 2/3 kích thước vùng mã hóa. Replicase-transcriptase cũng là protein duy nhất được dịch mã trực tiếp từ gRNA; các sản phẩm của tất cả các khung đọc mở khác đều là từ subgenomic mRNAs (các mRNA được phiên mã sau đó).
Hình 3a.
Bên cạnh các gen cơ bản, có thể có từ 1 đến 8 khung đọc mở khác, được gọi là các gen phụ trợ (các khung màu xám trên hình 3a).
Hiện nay, các nhà khoa học đã nắm được trình tự hệ gen corona Vũ Hán (2019-nCoV). Về mặt tổ chức hệ gen, 2019-nCoV không có gì quá khác biệt với các “họ hàng”. Theo dữ liệu mới công bố, virus corona mới này vẫn bảo thủ mang ORF 1ab (chồng gối của ORF 1a và ORF 1b), theo sau là gen S, E, M, N; các gen phụ trợ bao gồm ORF 3a, 6, 7a, 8 và 10 (hình 3b).
Hình 3b.
4. Chu trình sao chép của virus nCoV
– Gắn vào tế bào chủ: đầu amino, có tính biến đổi cao hơn của gai protein, tức S1, là phần bám vào thụ thể. Vùng mà S1 bám vào thụ thể (RBD) là khác nhau giữa các virus corona. Sự tương tác với thụ thể dẫn tới biến đổi cấu hình và giúp dung hợp virus với màng tế bào, với sự hỗ trợ của phần ít biến đổi hơn của gai protein, S2. Các thụ thể của một số virus đã biết được liệt kê bên dưới (Bảng 1)
Bảng 1.
– Thâm nhập và cởi áo: Quá trình đi vào của hạt virus xảy ra nhờ sự tái sắp xếp quy mô lớn của protein S, dẫn đến sự dung hợp. Những sự kiện tái sắp xếp này được kích hoạt bởi quá trình bám vào thụ thể, sự cắt protein S và tiếp xúc với pH thấp. Chi tiết về bước ly giải để cắt protein vẫn chưa được hiểu rõ ở nhiều coronavirus nhưng đã được nghiên cứu nhiều ở SARS-CoV (sự thâm nhập của virus là nhờ cathepsins, là các proteases kích hoạt bởi axit. Sự xâm nhiễm của SARS-CoV vì thế có thể bị ức chế bởi chất ức chế cathepsin hoặc bởi các chất dạng lysosomotropic.)
Hình 4.
– Biểu hiện gen: Sau khi mang được nucleocapsid vào tế bào chất, bước tiếp theo là dịch mã gen replicase từ gRNA. Gen này gồm 2 ORF lớn – rep 1a và rep 1b – có một vùng nhỏ gối lên nhau. Việc dịch mã toàn bộ replicase phụ thuộc vào một cơ chế gọi là ribosomal frameshifting, trong đó, với một tỉ lệ cố định, một ribosome đang dịch mã sẽ chuyển lên vị trí -1, từ khung đọc của rep 1a sang rep 1b. Sự chuyển bị này được lập trình bởi 2 yếu tố RNA nằm gần vùng chồng gối. Yếu tố RNA thứ nhất là trình tự trượt (slippery) 5’-UUUAAAC-3’, giống nhau ở tất cả các virus corona và có lẽ đã được chọn lọc tối ưu cho vai trò của nó. Yếu tố thứ hai, nằm không quá xa phía sau trình tự trượt, là một cấu trúc RNA pseudoknot (hình 5).
Hình 5.
Sản phẩm của rep 1a và rep 1b, polyproteins pp1a (440–500 kDa) và pp1ab (740– 810 kDa), tự cải biến để trở thành các sản phẩm ký hiệu là nsp1 đến nsp16. Quá trình cải biến cũng tạo ra nhiều mảnh sản phẩm có một phần hoạt tính ly giải protein, có thời gian sống dài.
Các nsp đã chế biến được lắp ráp để hình hành phức hệ replicase-transcriptase (RTC). Sự biểu hiện và lắp ráp RTC là bước đệm cho quá tình tổng hợp RNA, một quá trình dẫn đến sự sao chép gRNA và sự phiên mã của nhiều subgenomic RNAs (sgRNAs). Các mảnh sgRNAs đóng vai trò như mRNA của các gen nằm sau replicase (S, M, E, N và các gen phụ trợ).
Mỗi sgRNA bao gồm một leader RNA dài 70- 100 nu, giống với đầu 5’ của gRNA và một body RNA, giống với đầu 3’ của gRNA. Sự dung hợp hợp của leader RNA với body RNAs xảy ra ở một trình tự ngắn gọi là TRSs. Đây là đặc điểm đặc trưng nhất của bộ Nidovirales (hình 6).
Hình 6.
Sự tổng hợp của gRNA và sgRNA đều thông qua trung gian (-) RNA, dựa vào RdRp.
– Đóng gói và giải phóng: các protein trên vỏ virus, M, S, E ban đầu được gắn vào lưới nội chất (ER), từ đó, chúng chuyển tiếp đến vị trí đóng gói hạt virus, tức bộ phân trung gian lưới nội chất – Golgi (ERGIC). Ở đây, nucleocapsids bao gồm hệ gen RNA được bao bọc bởi N protein, sẽ nảy chồi vào trong ERGIC, liên hợp với các thành phần của vỏ để tạo hạt virus.
Sau bước lắp ráp và nảy chồi, hạt virus được chuyển ra khỏi tế bào dưới dạng các túi có vỏ trơn nhẵn, rồi được giải phóng thông qua xuất bào (xem lại hình 4).
5. Đáp ứng miễn dịch và sự lẩn tránh
Một trong những bước đầu tiên trong đáp ứng miễn dịch với sự lây nhiễm virus corona là sự sản sinh IFN nhóm I (IFN α/β). Ngay khi IFN được kích hoạt, sự loại bỏ virus đòi hỏi sự biểu hiện của các cytokine và chenokine tiền viêm và các thụ thể của nó, như CCL2, CXCL9, CXCL10, CCL3 để kích hoạt tế bào T và đại thực bào đi tìm diệt.
Coronaviruses có nhiều cách khác nhau, cả chủ động và bị động, để lẩn tránh đáp ứng IFN của vật chủ, và vì thế gây ra sự lây nhiễm hiệu quả (bảng 2). Ví dụ, virus sao chép trong các túi màng kép (DMV) để che giấu RNA virus khỏi sự nhận biết, vì thế trong các tế bào tua gai thông thường mà bị nhiễm MHV hoặc SARS-CoV, biểu hiện IFN không được kích hoạt.
Bảng 2.
6. Chẩn đoán
Hầu hết HCoV, ngoài SARS-CoV, đều không hoặc khó được chẩn đoán vì chúng gây các bệnh nhẹ, giới hạn ở phần trên đường hô hấp. Việc chẩn đoán cần thực hiện trong phòng thí nghiệm vì sự nhiễm virus corona khó mà phân biệt bằng lâm sàng với các nguồn lây nhiễm đường hô hấp khác, như rhinoviruses.
Coronavirus ở người và động vật ban đầu được chẩn đoán bằng cách phân lập virus, bằng kính hiển vi điện tử hoặc các chẩn đoán huyết thanh học. Tính đến 29.1, một nhóm nghiên cứu người Australia đã tuyên bố phân lập, nuôi cấy được chủng 2019-nCoV và chia sẻ quy trình này với WHO.
Các phương pháp dựa vào RT-PCR hay miễn dịch huỳnh quang (IFA) phát hiện kháng nguyên virus đã thay thế đáng kể các phương pháp trên để chẩn đoán virus corona gây bệnh hô hấp.
Hiện nay, quy trình phát hiện virus corona Vũ Hán, 2019-nCoV bằng Real-time PCR đã được chia sẻ bởi WHO.
7. Điều trị
Trong đại dịch SARS, đa số bệnh nhân được điều trị với ribavirin hoặc steroids liều cao, vì virus corona có thể nhạy cảm với ribavirin và steroid có thể giúp làm giảm các tác dụng phụ trong đáp ứng miễn dịch. Cuối đại dịch SARS, dựa vào khả năng ức chế sao chép SARS-CoV in vitro và/hoặc trên động vật, IFN-α, SARS convalescent-phase immune globulin, và lopinavir kết hợp ritonavir (2 chất ức chế protease được phê duyệt cho hỗ trợ điều trị HIV) đã được dùng để điều trị bệnh nhân viêm đường hô hấp cấp.
Hiểu về sinh học phân tử của virus corona (virus nCoV) gợi ý một số đích tiềm năng để phát triển các thuốc, bao gồm RdRp, protease mã hóa bởi virus, các thụ thể tế bào chủ và protein gai S.
Toàn bộ hình ảnh và thông tin (trừ thông tin liên quan đến virus nCoV) được tham khảo từ:
Fields virology/editors-in-chief, David M. Knipe, Peter M. Howley. – 6th ed
iceberg (biên tập)
