Covid-19: Siêu kháng thể - phản ứng miễn dịch đang 'thách đố' các nhà khoa học

Ngay sau khi ca nhiễm Covid-19 đầu tiên được phát hiện ở Trung Quốc, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu phân tích các mẫu bệnh phẩm và gửi các thông tin giải mã di truyền của virus lên các cơ sở dữ liệu.

Việc theo dõi các đột biến của SARS-CoV-2 cho phép các nhà nghiên cứu nắm bắt được mức độ lây lan, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đánh giá các liệu pháp lâm sàng, chiến lược phòng ngừa và các biện pháp can thiệp khác.

Hình minh họa các kháng thể phản ứng với virus SARS-CoV-2. (Nguồn: Science Photo Library)

Khoảng một năm trước đây, trước khi chủng Delta và các biến thể khác xuất hiện, 2 chuyên gia virus học Theodora Hatziioannou và Paul Bieniasz, tại Đại học Rockefeller ở New York ( Mỹ), bắt đầu tạo ra một phiên bản của protein SARS-CoV-2 có khả năng né tránh tất cả các kháng thể ngăn chặn nhiễm trùng mà cơ thể con người tạo ra.

Mục đích thí nghiệm là để xác định các protein gai của SARS-CoV-2 - vũ khí để virus sử dụng tấn công vào các tế bào và lây nhiễm sang người. Khi virus xâm nhập vào cơ thể, kháng thể trung hòa của cơ thể sẽ tìm đến các protein gai này để tiêu diệt và loại bỏ virus. Các nhà nghiên cứu muốn biết cơ chế hoạt động của kháng thể trung hòa này tiêu diệt SARS-CoV-2 như thế nào từ đó lập bản đồ phản ứng của cơ thể với virus.

Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã thử kết hợp các loại đột biến khác nhau được phát hiện ở phòng thí nghiệm cùng với các loại virus đang lưu hành, đồng thời tiến hành thử nghiệm trên các protein gai của các virus “giả” vô hại không có khả năng gây ra Covid-19.

Kết quả nghiên cứu được công bố vào tháng 9/2021 trên tạp chí Nature cho thấy, một protein gai của SARS-CoV-2 có 20 biến đổi đã hoàn toàn có khả năng kháng cự lại các kháng thể trung hòa được lấy từ những người đã bị nhiễm bệnh hoặc đã được tiêm chủng.

Song điều đáng chú ý là, kháng thể của những người đã khỏi Covid-19 và tiêm chủng sau đó, có thể vô hiệu hóa các protein gai. Các kháng thể của những người này thậm chí còn ngăn chặn các loại virus corona khác như SARS-CoV. Hatziioannou nói: “Rất có thể kháng thể này sẽ có hiệu quả chống lại bất kỳ biến thể nào trong tương lai mà SARS-CoV-2 sản sinh ra”.

Khi cả thế giới đang theo dõi các biến thể SARS-CoV-2 mới, hiện tượng "siêu miễn dịch" này đã trở thành một trong những "bí ẩn" lớn của đại dịch. Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng, bằng cách lập bản đồ về sự khác biệt giữa biện pháp bảo vệ từ miễn dịch sau khi nhiễm trùng tự nhiên so với miễn dịch sau khi được tiêm chủng, họ có thể tìm ra con đường an toàn, thuận lợi để giúp loài người đạt được mức độ bảo vệ cao này.

Miễn dịch lai

Sau khi các quốc gia bắt đầu tung ra các loại vaccine, các nhà nghiên cứu bắt đầu nhận thấy các đặc tính độc đáo của vaccine khi tiêm vào những người trước đó mắc Covid-19 đã hồi phục. Rishi Goel, nhà miễn dịch học tại Đại học Pennsylvania ở Philadelphia, thuộc nhóm nghiên cứu siêu miễn dịch (còn được gọi hay miễn dịch lai) cho biết: “Chúng tôi thấy rằng các kháng thể đạt đến một mức độ phi thường, vượt xa những gì bạn nhận được từ hai liều vaccine”.

Theo các nghiên cứu ban đầu về những người có miễn dịch lai, trong huyết thanh của họ chứa kháng thể có khả năng vô hiệu hóa các chủng có khả năng né tránh miễn dịch, như biến thể Beta được tìm thấy ở Nam Phi cùng các loại virus corona khác, trong khi những người được tiêm chủng nhưng chưa bao giờ bị nhiễm SARS-CoV-2 thì khả năng này hạn chế hơn. Khi đó, các nhà nghiên cứu chưa rõ đó là do lượng kháng thể trung hòa cao hay do các đặc tính khác.

Các báo cáo gần đây nhất cho thấy, người có miễn dịch lai là do có vai trò của các tế bào miễn dịch (tế bào lympho), cụ thể là tế bào B ghi nhớ (memory B cell).

Theo GS.TS. Shane Crotty – chuyên gia virus học thuộc Viện Miễn dịch La Jolla ( Mỹ), các tế bào B có thể ghi nhớ những lần gặp trước đó một loại bệnh lây nhiễm cụ thể và tạo ra các kháng thể tương đồng khi chúng gặp lại cùng loại bệnh đó.

Ngoài ra, các tế bào B này còn tạo ra một loạt các phiên bản đa dạng của kháng thể. Giáo sư Crotty gọi đây là "một kho dự trữ các biến thể miễn dịch". Ông viết: “Những tế bào B có 'trí nhớ' đa dạng này được tạo ra để phản ứng với sự lây nhiễm ban đầu đồng thời giúp hệ thống miễn dịch đoán trước về những biến thể virus nào có thể xuất hiện trong tương lai”.

Nhân viên y tế tiêm vaccine Covid-19. (Nguồn: Getty Images)

Kháng thể tiềm năng

Theo Giáo sư Michel Nussenzweig, người đứng đầu Phòng thí nghiệm Miễn dịch học phân tử tại Đại học Rockefeller, việc bị lây nhiễm hay tiêm chủng có thể "tiết lộ" protein gai cho hệ thống miễn dịch của chúng ta theo nhiều cách khác nhau.

Trong một loạt các nghiên cứu, nhóm của Giáo sư Nussenzweig đã so sánh các phản ứng kháng thể của những người bị nhiễm bệnh và những người đã được tiêm chủng và thấy rằng, các tế bào B ghi nhớ tạo ra kháng thể đã phát triển để trở nên mạnh hơn, điều này xảy ra ở mức độ lớn hơn ở người từng bị nhiễm bệnh.

Nhóm nghiên cứu đã phân lập hàng trăm tế bào B ghi nhớ, mỗi tế bào tạo ra một kháng thể duy nhất, từ những người ở các thời điểm khác nhau sau khi nhiễm bệnh và tiêm chủng. Sự lây nhiễm tự nhiên kích hoạt các kháng thể tiếp tục phát triển về hiệu lực và bề rộng của chúng chống lại các biến thể trong một năm sau khi nhiễm bệnh, trong khi hầu hết các kháng thể được tạo ra bởi tiêm chủng dường như ngừng thay đổi trong vài tuần sau khi tiêm liều thứ hai.

So với các tế bào được tiến hóa sau khi tiêm chủng, các tế bào B ghi nhớ được tiến hóa sau khi người bệnh bị nhiễm trùng có khả năng cao hơn về việc tạo ra kháng thể ngăn chặn các biến thể né tránh miễn dịch như Beta và Delta.

Một nghiên cứu riêng biệt khác, sau khi so sánh kháng thể thu được sau tiêm chủng vaccine theo công nghệ mRNA với người bị nhiễm bệnh cho thấy, có một nhóm kháng thể được tạo ra có thể nhận dạng các biến thể đồng đều hơn bằng cách nhắm mục tiêu vào các vùng đa dạng của protein gai.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng, những người có miễn dịch lai tạo ra lượng kháng thể cao hơn và liên tục hơn so với những người chưa bao giờ bị nhiễm bệnh nhưng được tiêm chủng (theo dõi trong tối đa bảy tháng).

Theo nhà miễn dịch học Duane Wesemann tại Trường Y Harvard (Mỹ), ở những người có miễn dịch lai, nồng độ kháng thể cũng ổn định hơn.

Lợi ích khi tiêm vaccine

Matthieu Mahévas, nhà miễn dịch học tại Bệnh viện Nhi Necker (Pháp) cho hay, liều vaccine thứ ba có thể cho phép những người chưa bị nhiễm bệnh đạt được những lợi ích giống như miễn dịch lai. Một số tế bào B ghi nhớ từ những người đã tiêm vaccine Covid-19 chưa từng mắc bệnh có thể nhận ra biến thể Beta và Delta sau hai tháng tiêm chủng.

Nhóm nghiên cứu gồm các nhà virus học tại Đại học Montreal đã phát hiện ra rằng những người nhận được phác đồ tiêm phòng này có mức kháng thể SARS-CoV-2 tương tự như ở những người có miễn dịch lai. Những kháng thể này từng có thể vô hiệu hóa một loạt các biến thể SARS-CoV-2 - cũng như virus gây ra dịch SARS 2002. Do đó, việc kéo dài thời gian giữa các liều vaccine có thể "bắt chước" các đặc điểm của miễn dịch lai.

Một số nước đã và đang có kế hoạch tiêm mũi thứ 3 vaccine Covid-19. (Nguồn: Reuters)

Theo các nhà khoa học, việc hiểu được cơ chế đằng sau khả năng miễn dịch lai sẽ là chìa khóa để mô phỏng nó. Hiện nay, các nghiên cứu mới nhất đang tập trung vào nghiên cứu phản ứng kháng thể do tế bào B tạo ra và họ cũng đang bỏ ngỏ có khả năng phản ứng của tế bào T (một loại tế bào lympho khác) sau tiêm chủng và sau nhiễm trùng cũng hoạt động khác nhau.

Sự lây nhiễm tự nhiên cũng kích hoạt các phản ứng chống lại các protein khác của virus, không chỉ protein gai. Trong quá trình lây nhiễm, hàng trăm triệu hạt virus cư trú trong đường thở, gặp các tế bào miễn dịch thường xuyên đến các hạch bạch huyết gần đó, nơi có các tế bào B ghi nhớ trưởng thành.

Các protein của virus bám quanh ruột của một số người nhiều tháng sau khi hồi phục và có thể sự tồn tại này giúp tế bào B trau dồi phản ứng của chúng với SARS-CoV-2.

Theo Giáo sư Gonzalo Bello Bentancor, nhà virus học tại Viện Oswaldo Cruz ở Rio de Janeiro (Brazil), khả năng miễn dịch lai cũng có thể là nguyên nhân làm giảm số ca bệnh trên khắp Nam Mỹ. Trước đại dịch, tỉ lệ lây nhiễm ở khu vực này rất cao, nhưng hiện tình hình đã khác sau khi một phần lớn dân số của họ đã được tiêm phòng.

Một nghiên cứu khác được đăng tải trên tạp chí khoa học Science cho thấy, những người đã khỏi bệnh Covid-19, tiêm một liều duy nhất vaccine mRNA (của Pfizer hay Moderna) có thể làm tăng mức độ kháng thể trung hòa chống lại tất cả các biến thể hiện nay lên đến 1.000 lần.

Các tác giả kết luận, nghiên cứu của họ là sự khẳng định tầm quan trọng của việc tiêm chủng cho những người đã mắc bệnh Covid-19, để cung cấp cho họ khả năng miễn dịch với các biến thể mới.