Các nhà khoa học tìm ra gen ngăn chặn virus HIV-1

Hai nghiên cứu của các nhà khoa học tại trường Y khoa Massachusetts thuộc Đại học Trento ở Ý,  và đại học Geneva ở Thụy Sỹ, đã chỉ ra một chiến lược mới chống retrovirus đầy hứa hẹn để chiến thắng virus HIV-1. Hai nghiên cứu này đã được công bố trực tuyến trên tạp chí Nature, chỉ ra rằng các protein trên màng tế bào vật chủ SERINC5 và SERINC3 làm giảm đáng kể hoạt lực của HIV-1 bằng cách ngăn chặn virus xâm nhập vào tế bào mới. HIV-1 mã hóa một protein gọi là Nef có thể trung hòa SERINC. Và các loại thuốc mới với mục tiêu là protein Nef của HIV-1 sẽ cho phép các protein SERINC làm bất hoạt virus. Bài báo này sẽ được xuất bản trong số ra ngày 8 tháng 10 trên tạp chí Nature.

“Thật ngạc nhiên, tác dụng của những protein này trên khả năng lây nhiễm là vô cùng quan trọng.” Jeremy Luban, MD, the David J. Freelander Professor in AIDS Research and professor of molecular medicine at UMass Medical School. “Các protein SERINC làm giảm sự lây nhiễm của virus HIV-1 hơn 100 lần.”

Heinrich Gottlinger, giáo sư phân tử, tế bào và sinh học ung thư tại trường Y khoa UMass nói, “Khả năng HIV ức chế protein SERINC có một tác động sâu sắc đến năng lực lây nhiễm cho các tế bào khác. Phá vỡ cơ chế này có thể là một chiến lược rất hữu dụng trong điều trị HIV và các virus tương tự có chứa protein Nef."

Hai nghiên cứu này, mỗi nghiên cứu được thực hiện độc lập, sử dụng phương pháp nghiên cứu hoàn toàn khác nhau, nhưng bổ sung cho nhau để làm sáng tỏ những tương tác phức tạp giữa protein Nef của HIV-1 và các protein màng tế bào SERINC5 và SERINC3, cả hai đều hiện diện trong tế bào lympho T của hệ miễn dịch. Tiến sỹ Luban, hợp tác với các cựu thành viên của phòng thí nghiệm của ônh ấy - tiến sỹ Massimo Pizzato - hiện tại đang làm việc cho Đại học Trento ở Ý, và Federico Santoni của trường Đại học Geneva ở Thụy Sỹ, họ thực hiện song song nhiều lần một quá trình trên 31 dòng tế bào người khác nhau về mức độ quan trọng của sự phụ thuộc vào Nef trong quá trình nhân đôi của virus HIV. Một cách độc lập, tiến sỹ Gottlinger tiếp cận các vấn đề sinh hóa. Ông tiến hành phân tích các protein tinh khiết được tạo ra từ các hạt virus, ông đã xác định được các protein của tế bào vật chủ chịu sự chi phối của Nef.

“Chúng ta đã biết hơn 20 năm nay rằng Nef cần thiết để HIV-1 trở thành một virus chết người.” Luban nói “Các nghiên cứu mới của chúng tôi cuối cùng đã cung cấp cho chúng ta một cái nhìn quan trọng bằng cách nào Nef có thể làm điều này.”

Virus là một sinh vật tương đối đơn giản, chúng thiếu những thành phần cần thiết cho quá trình sinh sản của chính nó. Ví dụ virus HIV-1 chỉ có 9 gen. Để thực hiện quá trình nhân đôi, HIV-1 đòi hỏi 1 tế bào chủ. Một khi virus nhiễm vào một tế bào nó cần phải trải qua một số quá trình nhất định để có thể tiến hành sinh sản. Cuối cùng, các tế bào vật chủ sản xuất hạt virus mới mang bộ gen của HIV-1. Các hạt virus, lần lượt tìm kiếm các tế bào vật chủ khác để tiếp tục chu trình lây nhiễm.

 Nef, một trong 9 protein cơ bản của HIV, gây ra nhiều thay đổi trong tế bào vật chủ làm tăng khả năng virus lây nhiễm sang tế bào mới. Một trong những công việc của nó, theo như kết quả của Luban, Gottlinger và các cộng sự là cô lập SERINC5 và SERINC3 để các protein tế bào vật chủ này không tới được bề mặt tế bào và không thể kết hợp với hạt virus mới hình thành. Trong trường hợp thiếu vắng Nef, hạt virus gắn kết với các protein SERIN5 và SERINC3 tại lớp màng tế bào khi chúng rời khỏi tế bào chủ, khiến chúng không thể lây nhiễm tế bào mục tiêu mới.

 “Những hạt virus có thể bám vào tế bào vật chủ tiềm năng.” Gottlinger nói “nhưng bộ gen HIV-1 không thể đi qua vỏ của virus khi SERINC5 và SERINC3 có mặt. Bằng cách nào đó các protein này đang ngăn chặn việc giải phòng bộ gen virus, hành động cần thiết cho sự lây lan của virus.”

Chiết tách các protein SERINC bằng con đường sinh hóa là đặc biệt khó khăn, Gottlinger giải thích “Protein SERINC rất khó tồn tại trong điều kiện tiêu chuẩn vì chúng có xu hướng kết tập ở bất kỳ nhiệt độ nào trên 37 độ” ông nói “Để hóa giải vấn đề này, chúng tôi phải nghĩ ra một cách để chạy các thử nghiệm ở nhiệt độ mà các protein vẫn ở dạng hòa tan.”

Cả hai nhóm, cùng chạy một thí nghiệm tương tự, với kết quả tương tự, bằng cách sử dụng protein có cấu trúc virus bệnh bạch cầu ở chuột (MLV)  với tên gọi glycoGag, dùng để mô phỏng chức năng của protein Nef. Những phát hiện này chứng minh rằng protein SERINC có khả năng ức chế sự lây nhiễm của tất cả các virus phiên mã ngược, ngay cả những họ hàng xa nhất là HIV-1.

“Tác dụng chống virus phiên mã ngược của SERINC do đó dường như mở rộng trên tất cả các virus phiên mã ngược và trở thành một quy luật chung.” Luban nói “Phát hiện của chúng tôi có thể có ý nghĩa đối với việc điều trị virus có lớp vỏ bọc.”

Bước tiếp theo cho Luban và Gottlinger là xác định chính xác xem các protein SERINC bằng cách nào có thể ngăn cản bộ gen của virus xâm nhập vào tế bào vật chủ mới. "Một khả năng có thể xảy ra là SERINC giữ bộ gen của virus liên kết với vỏ virus khi đi qua màng tế bào vật chủ. Vẫn còn nhiều điều chúng ta chưa biết về quá trình này và làm thế nào để SERINC thể hiện tác động của nó.”

Về đại học y khoa Massachusetts

Đại học y khoa Massachusetts là một trong những trong tâm y tế học thuật phát triển nhanh nhất tại Hoa Kỳ, đã xây dựng danh tiếng như là một viện nghiên cứu đẳng cấp thế giới, có những nghiên cứu đáng chú ý trong khoa học cơ bản và nghiên cứu lâm sàng. Trường y khoa đã thu hút hơn 249 triệu đô kinh phí nghiên cứu hàng năm, 80% trong số đó đến từ nguồn tài trợ của liên bang. Nhiệm vụ của trường là thúc đẩy sức khỏe và sự thịnh vượng chung của mọi người và thế giới thông qua giáo dục tiên phong, nghiên cứu, cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe công cộng với các đối tác lâm sàng.

Dược sĩ Hồ Đức Cường