Đặc điểm phân loại

Coronavirus là nhóm virus thuộc họ Coronavirinae trong bộ Nidovirales, nhóm virus này có thể gây bệnh trên nhiều đối tượng động vật như dơi, chim, mèo, chó, lợn, gà, chuột, ngựa, cừu, lạc đà và cá voi. Tên gọi corona theo tiếng latinh có nghĩa là vương miện – do các gai trên bề mặt virus tạo thành cấu trúc hạt virus giống hình vương miện. Họ Coronaviridae có 2 họ phụ là Coronavirinae và Torovirinae. Họ phụ Coronavirinae có 4 chi: Chi Alphacoronavirus gây bệnh trên nhiều loài động vật, có 2 virus ở chi này đã lây lan sang người là HCoV-229E và HCoV-NL63; Chi Betacoronavirus cũng gây bệnh trên nhiều động vật và có 4 chủng lây lan sang người là HCoV-OC43, HCoV-HKU1, SARS-CoV và MERS-CoV; Chi Gammacoronavirus gồm các virus gây bệnh trên cá voi và chim; Chi Deltacoronavirus gồm các virus gây bệnh trên chim và lợn (Hình 1).

Hình 1. Đại diện các chi virus thuộc họ phụ Coronavirinae

Hình dạng và cấu tạo của SARS-CoV

SARS-CoV có dạng hình cầu kích thước khoảng 120 nm, bao xung quanh bởi lớp màng kép phospholipid (lấy từ tế bào chủ). Bộ gen của SARS-CoV là phân tử RNA một mạch dương (mạch có trình tự nucleotide giống với phân tử RNA thông tin) có kích thước khoảng gần 30 kp, chứa các gen mã hóa cho 4 protein cấu trúc là gai S (thụ thể giúp virus bám dính lên bề mặt tế bào chủ - chính các gai này tạo nên cấu trúc bề mặt virut giống hình vương miện), protein E (envelope), protein M (membrane) và protein N (protein này bao quanh bộ gen virus để tạo thành cấu trúc nucleocapsid) (Hình 2), khoảng 2/3 bộ gen virus chứa các gen mã hóa cho các protein không cấu trúc trong đó phải kể đến enzyme phiên mã tái bản bộ gen virus (RNA-dependent RNA-polymerase). Cấu trúc bộ gen của virus có cấu trúc giống như một phân tử RNA thông tin (mRNA) bao gồm mũ ở đầu 5’ và chuỗi poly(A) ở đầu 3’, cấu trúc này giúp virus có thể dịch mã ngay lập tức sau khi xâm nhập vào trong tế bào chủ.

Hình 2. Cấu trúc bộ gen và hạt virus SARS-CoV

Nguồn gốc của SARS-CoV-2

Cho đến nay nguồn gốc của SARS-CoV-2 vẫn chưa được làm rõ, tuy nhiên nhiều nhà khoa học cho rằng cũng giống như SARS-VoV, SARS-CoV-2 có thể có nguồn gốc từ động vật. Vậy SARS-VoV có nguồn gốc từ đâu?

Nhiều dẫn chứng cho rằng SARS-VoV đã lây lan từ động vật sang người ở một khu chợ buôn bán động vật. Nghiên cứu chỉ ra rằng, SARS-CoV gây bệnh trên người có nhiều đặc điểm giống với virus được phân lập trên cầy hương được bán ở một số khu chợ động vật. Tuy nhiên, những nghiên cứu tiếp theo cho thấy virus giống với SARS-CoV ngày càng ít được tìm thấy trên cầy hương. Ngược lại các nghiên cứu so sánh về bộ gen lại cho thấy trình tự gen của SARS-CoV giống từ 88-92% so với trình tự gen của virus gây bệnh trên dơi. Kết quả này đi đến giả thuyết virus này vốn tồn tại và lan truyền ở dơi, chúng có thể biến đổi và lan truyền sang cầy hương rồi từ cầy hương lan sang người, khi nhiễm vào người chúng lại thích nghi và biến đổi và lây nhiễm từ người này sang người khác (Hình 3).

Hình 3. Giả thuyết về nguồn gốc của SARS-CoV gây bệnh năm 2003

Chu trình sống của SARS-CoV trong cơ thể người

Cũng giống như các virus khác, chu trình sống của SARS-CoV trải qua các giai đoạn chính. Giai đoạn đầu tiên virus bám dính lên bề mặt tế bào chủ nhờ mối liên kết đặc hiệu giữa thụ thế của virus (gai S) và thụ thể của tế bào chủ là enzyme chuyển angiotensis 2 (Angiotensin-converting enzyme 2- ACE2). Thụ thể ACE2 có trên bề mặt của tế bào biểu mô phổi và ruột non, tuy nhiên ngoài ACE2 thì cần có các đồng thụ thể khác thì virus mới xâm nhập được vào tế bào, ví dụ ACE2 cũng có trên bề mặt tế bào nội mô mạch máu và tế bào cơ trơn ruột nhưng virus không xâm nhiễm vào các tế bào này. Sau khi bám dính lên bề mặt tế bào, virus sẽ xâm nhập vào tế bào chủ theo cơ chế dung hợp giữa màng tế bào (dung hợp giữa màng bọc virus và màng tế bào chủ), virus vào trong tế bào giải phóng bộ gen trong tế bào chất. Ngay sau khi được giải phóng ở tế bào chất, bộ gen của virus tiến hành dịch mã để sinh tổng hợp các protein virus trong đó có enzyme RNA-dependent RNA-polymarase. RNA-dependent RNA-polymarase sẽ xúc tác sinh tổng hợp sợi ARN mạch âm (mạch có trình tự nucleotide  tương bù với phân tử RNA thông tin) từ mạch khuôn RNA dương. RNA mạch âm sau khi được tổng hợp sẽ làm khuôn để sinh tổng hợp lên nhiều phân tử RNA mạch dương mới (bộ gen của virus). Các RNA mạch dương sẽ tiếp tục dịch mã để tổng hợp lên nhiều phân tử protein mới. Các phân tử protein virus và RNA mạch dương (bộ gen virus) sẽ kết hợp với nhau (giai đoạn đóng gói) để hình thành hạt virus. Các hạt virus sẽ được giải phóng dần khỏi tế bào chủ theo cơ chế xuất bào (Hình 4). Các hạt virus mới sẽ tiếp tục đi xâm nhiễm và gây bệnh cho các tế bào bên cạnh.

Hình 4. Chu trình nhân lên của SARS-CoV

Con đường lây lan virus từ người sang người

Virus SARS-CoV lan truyền từ người này sang người khác thông qua tiếp xúc trực tiếp với giọt bắn ra từ đường hô hấp người bị nhiễm bệnh hoặc gián tiếp qua tiếp xúc với các chất tiết của người bệnh qua đồ vật, môi trường xung quanh. Nghiên cứu gần đây của các một nhóm nhà khoa học Mỹ đã chỉ ra rằng: virus SARS-CoV-2  có thể tồn tại khoảng 3 giờ trong không khí, 24 giờ trên bề mặt của tủ, 2-3 ngày trên bề mặt của plastic và thép. Virus có thể lan truyền từ người bệnh sang người lành trước khi xuất hiện những triệu chứng của bệnh, do đó biện pháp hiệu quả để phòng dịch là phát hiện và cách ly người nhiễm SARS-CoV-2 kết hợp với các biện pháp hỗ trợ điều trị, đối với người nghi nhiễm SARS-CoV-2 thì cần khoanh vùng, cách ly và theo dõi.

Biểu hiện bệnh khi nhiễm SARS-CoV

Số liệu nghiên cứu từ các bệnh nhân ở Vũ Hán, Trung Quốc cho thấy: thời gian ủ bệnh trung bình của SARS-CoV-2 là từ 3 đến 7 ngày và cá biệt có thể lên tới 2 tuần. Số liệu cũng cho thấy số lượng người nhiễm bệnh có thể tăng lên gấp đôi sau 7 ngày. Số liệu nghiên cứu của Li và cộng sự trên 425 ca bệnh ở Vũ Hán cho thấy: số ca nhiễm bệnh có tuổi dao động từ 15 đến 89, tuổi trung bình là 59, không có ca nhiễm bệnh xuất hiện ở trẻ dưới 15 tuổi. Tỉ lệ mắc bệnh giữa nam và nữ gần tương đương nhau. Như vậy số liệu cho thấy, người cao tuổi dễ bị virus tấn công hơn so với người trẻ. Tuy nhiên tỉ lệ này chỉ có tính chất tham khảo vì đã xuất hiện những bệnh nhân dưới 15 tuổi.

Nghiên cứu của các tác giả Trung Quốc trên người bệnh ở Vũ Hán đã chia biểu hiện lâm sàng của bệnh thành 3 mức độ:

+ Bệnh nhẹ: những bệnh nhân này thường có triệu chứng nhiễm virus đường hô hấp trên bao gồm sốt nhẹ, ho khan, đau họng, nghẹt mũi, khó chịu, đau đầu, đau cơ. Bệnh nhân không bị viên phổi, khoảng 81% bệnh nhân dương tính với SARS-CoV-2 thuộc trường hợp này.

+ Bệnh nặng: bệnh nhân bị ho, khó thở, tần suất hô hấp trên 30 lần/phút, hàm lượng oxy bão hòa trong máu (SpO2) ≤93%, bệnh nhân có thể bị viêm phổi nhẹ. Số ca bệnh nặng chiếm khoảng 14%.

+ Bệnh rất nặng: bệnh nhân bị suy hô hấp cấp tính, nhiễm trùng hoặc rối loạn đa cơ quan, chiếm khoảng 5% số ca nhiễm SARS-CoV-2. Trong trường hợp này các bác sĩ thường đánh giá tình trạng oxy trong máu thông qua tỉ lệ PaO2/FiO2 (partial pressure of oxygen (PaO2) - áp suất riêng phần của oxy, fraction of inspired oxygen (FiO2) - phân lượng oxy hít vào). Người bình thường sẽ có chỉ số PaO2/FiO2 trong khoảng 400-500, trong khi đó bệnh nhân suy hô hấp sẽ có tỉ lệ PaO2/FiO2 < 300, tỉ lệ càng thấp thì nguy cơ tử vong càng cao.

Phương pháp điều trị và kiểm soát bệnh

Cho đến nay chúng ta vẫn chưa có vắc xin hoặc thuốc điều trị đặc hiệu đối với virus SARS-CoV-2. Phương pháp điều trị phổ biến vẫn là liệu pháp oxy – các biện pháp cung cấp oxy để hỗ trợ người bệnh.

Mặc dù chưa có phương pháp điều trị đặc hiệu nào được khuyến cáo, tuy nhiên một số phương pháp cũng đã được đề xuất như: sử dụng alpha-interferon (5 triệu đơn vị/ngày) hoặc sử dụng các loại thuốc kháng virus như lopinavir/ritonavir (loại thuốc thường được sử dụng trong điều trị HIV/AIDS).

Gần đây loại thuốc remdesivir (GS5734) - thuốc được sử dụng trong điều trị nhiều loại virus có bộ gen RNA đang được phát triển và thử nghiệm trong điều trị SARS-CoV-2 (Hình 5). Việc sử dụng thuốc remdesivir dựa theo đặc tính điển hình của các enzyme polymerase do virus tạo ra. Enzyme tái bản bộ gen virus SARS-CoV-2 là RNA-dependent RNA polymerase, enzyme này không có cơ chế sửa sai do vậy người ta đã thiết kế cấu trúc thuốc gần giống với cấu trúc của nucleotide để đánh lừa virus. Trong quá trình tái bản bộ gen virus, thay vì sử dung các nucleoitde thì virus có thể sử dụng remdesivir và khi remdesivir được sử dụng thì quá trình tái bản bộ gen của virus bị ngừng lại. Kết quả là virus không tạo được bộ gen hoàn chỉnh nên không có khả năng phát tán và gây bệnh. Tuy nhiên cũng phải nói thêm rằng, enzyme RNA-dependent RNA polymerase không có cơ chế sửa sai vừa là điểm yếu nhưng cũng chính là điểm khó lường của SARS-CoV-2. Do không có cơ chế sửa sai nên tần số đột biến sẽ cao nghĩa là nguyên liệu cho chọn lọc tự nhiên cao, điều này gây khó khăn trong việc chế tạo vắc xin hay phát triển thuốc chữa bệnh vì thuốc hoặc vắc xin có thể sẽ mất tác dụng sau một thời gian sử dụng do virus đã biến đổi để kháng thuốc.   

Hiện nay, các nhà khoa học đang nỗ lực nghiên cứu vắc xin phòng SARS-CoV-2. Gần đây, Trung Quốc đã tuyên bố là đang thử vắc xin trên động vật thí nghiệm, đại học Queensland (Úc) cũng tuyên bố đã thử nghiệm xong trên qui mô phòng thí nghiệm và sẽ tiến hành thử trên động vật thí nghiệm. Ngoài ra, Viện nghiên cứu về bệnh truyền nhiễm ở Mỹ cũng tuyên bố đã tiến hành thử nghiệm xong pha 1. Hy vọng trong thời gian sắp tới các nhà khoa học sẽ phát triển thành công vắc xin phòng SARS-CoV-2.

Hình 5. Cấu trúc của remdesivir

Trong điều kiện hiện tại khi chưa có vắc xin hoặc thuốc đặc hiệu để phòng và chữa bệnh, tổ chức y tế thế giới (WHO) khuyến cáo người dân các biện pháp phòng bệnh:

+ Tránh tiếp xúc gần với các đối tượng bị nhiễm trùng đường hô hấp cấp tính.

+ Rửa tay thường xuyên, đặc biệt là sau khi tiếp xúc với người bị nhiễm bệnh hoặc môi trường của họ.

+ Sử dụng các biện pháp bảo hộ khi tiếp xúc với động vật hoang dã.

+ Những người có triệu chứng nhiễm trùng đường thở cấp tính nên giữ khoảng cách, che miệng khi ho hoặc hắt hơi bằng khăn giấy, rửa tay ngay sau đó.

+ Trong các bệnh viện, việc áp dụng các biện pháp vệ sinh nghiêm ngặt để phòng ngừa và kiểm soát nhiễm trùng.

+ Tránh tụ họp nơi đông người.

+ Không đưa tay lên mắt, mũi, miệng sau khi chạm vào các vật có thể có virus.

Do virus quá nhỏ (120 nm), nên việc sử dụng khẩu trang thông thường ít có tác dụng ngăn ngừa sự xâm nhiễm của virus, tuy nhiên việc sử dụng khẩu trang có tác dụng lớn trong việc ngăn ngừa phát tán các giọt bắn của người bệnh ra môi trường.

 

Đoàn Văn Thược  - Công đoàn khoa Sinh học

 

 

Tài liệu tham khảo

Burrell CJ, Howard CR, Murphy FA. 2017. Fenner and White’s medical virology. Elsivier.

Cascella M, Rajnik M, Cuomo A, Dulebohn SC, Napoli RD. 2020. Features, evaluation and treatment corovavirus (COVID-19). StatPearls [internet].

Dankekar AA, Perlman S. 2005. Immunopathogenesis of corronavirus infections: implication for SARS. Nature Review Immunology. 5:917-927.

Du L, He Y, Zhou Y, Liu S, Zheng BJ, Jiang S. 2009. The spike protein of SARS-CoV – a target for vaccine and therapeutic development. Nature Reviews Microbiology. 7: 226-236.

Guerrant RL, Walker DH, Weller PF. 2011. Tropical infectious diseases: principles, pathogens and practice. Saunders Elsivier.

Huang C, Wang Y, Li X et al., 2020. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China. Lancet. 15;395(10223):497-506. 

Li Q, Guan X, Wu P et al., 2020. Early Transmission Dynamics in Wuhan, China, of Novel Coronavirus-Infected Pneumonia. New England Journal of Medicine. DOI: 10.1056/NEJMoa2001316.

Van Doremalen N, Bushmaker T, Morris DH et al., 2020. Aerosol and surface stability of HCoV-19 (SARS-CoV-2) compared to SARS-COV-1. medRxiv preprint doi: ttps://doi.org/10.1101/2020.03.09.20033217