Các nhà khoa học lần đầu tiên tìm ra cách thức virus HIV bắt đầu xâm nhập vào tế bào ở người

Các nhà khoa học tại Đại học Y khoa Virginia (Hoa Kỳ) mới đây đã phát triển thành công một phương pháp mới có thể giúp hiểu nhân loại hiểu rõ hơn về cách thức HIV cũng như các loại virus khác bắt đầu lây nhiễm vào tế bào của con người, qua đó góp phần đưa ra những biện pháp ngăn ngừa phù hợp đối với những loại bệnh gây ra bởi virus, chẳng hạn như chính HIV và COVID-19 đang hoành hành trên toàn thế giới hiện nay.

Về cơ bản, các chủng virus nói chung đều có kích thước vô cùng nhỏ, do đó để nghiên cứu chúng, các nhà khoa học phải sử dụng đến kính hiển vi điện tử thay vì kính hiển vi quang học truyền thống. Nhưng những hạn chế trong cách chuẩn bị mẫu cho kính hiển vi điện tử từ lâu đã được biết đến như một nguyên nhân gây cản trở những nỗ lực tìm hiểu về giai đoạn đầu của quá trình lây nhiễm virus vào tế bào. Nói cách khác, từ trước đến nay trong mọi cuộc chiến với virus, các nhà khoa học đã vào trận không thể biết được chính xác cuộc xâm lược đã bắt đầu như thế nào.

Để khắc phục nhược điểm này, các nhà nghiên cứu tại Đại học Y khoa Virginia đã nghĩ ra một giải pháp tài tình: Sử dụng những phần nhỏ, tách rời của màng tế bào để quan sát cách thức HIV và các loại virus khác thực hiện “đòn tấn công đầu tiên”. Các mẫu màng tế bào virus mỏng manh được đông lạnh siêu nhanh trong khi virus đang cố gắng phá vỡ màng tế bào để tạo thành băng "thủy tinh" (không kết tinh), nhờ vậy, các cấu trúc có thể được bảo quản như trong dung dịch và được chụp ảnh ở -196 độ C bằng cách sử dụng kính hiển vi điện tử lạnh - một kỹ thuật đã được trao giải Nobel Hóa học năm 2017.

"Các mẫu vật dùng cho kính hiển vi điện tử cần phải cực kỳ mỏng - mỏng hơn cả tế bào người - để tạo ra hình ảnh virus khi chúng bắt đầu lây nhiễm bằng cách xâm nhập vào tế bào. Tỉ lệ thành công của phương pháp này là không cao, đến gần mức như không thể, và còn phải tùy thuộc vào từng loại virus nhất định”, tiến sĩ Amanda E. Ward, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết. "Việc mô phỏng và hình dung các bước trung gian khi màng virus và màng plasma hợp nhất đưa chúng ta đến gần hơn với hiểu biết ở cấp độ phân tử về sự sắp xếp lại đáng kể mà protein và lipid trải qua khi hai màng trở thành một và virus bắt đầu chu kỳ lây nhiễm của nó".

Góp phần ngăn chặn nguy cơ lây nhiễm

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm cách tiếp cận mới của mình với virus HIV, nhưng cho biết phương pháp này cũng có thể được áp dụng để hiểu rõ hơn về nhiều loại virus khác, bao gồm SARS-CoV-2, nguyên nhân gây ra COVID-19. Về cơ bản, chỉ cần tạo ra các chất trắng từ nhiều tế bào khác nhau (chẳng hạn như tế bào biểu mô phổi đối với SARS-CoV-2) biểu hiện các thụ thể thích hợp cho loại virus mà họ muốn nghiên cứu. Kỹ thuật mới đã cho phép các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về cách thức HIV xâm nhập vào tế bào của con người. Về lý thuyết, quá trình này có thể bị gián đoạn bởi hai loại protein mà cơ thể chúng ta tạo ra: Serinc3 và Serinc5 - có vai trò ngăn không cho HIV và các vi khuẩn lentivirus xâm nhập vào tế bào. Tuy nhiên trên thực tế, HIV đã phát triển một phương thức đặt biệt để chống lại sự ức chế của Serincs, vì vậy các loại protein này có thể không đóng vai trò lớn trong việc kiểm soát lây nhiễm HIV ở người.

Phương pháp mới đã mang lại những hiểu biết quan trọng về cách cơ thể chúng ta phản ứng với quá trình phơi nhiễm HIV. Ví dụ, các nhà khoa học đã có thể xác định được rằng các protein Serincs tìm cách ngăn chặn HIV bằng cách gây ra những thay đổi lớn đối với quá trình hợp nhất màng. Đây là một kết quả gây bất ngờ, đi ngược lại vời nhiều hiểu biết khoa học trước đây về Serincs cũng như những tác nhân ức chế virus tương tự. Các nhà khoa học hoàn toàn có thể dựa vào cơ chế này để tạo ra các loại thuốc hỗ trợ ngăn chặn quá trình lây nhiễm của nhiều chủng virus khác nhau trong tương lai.