Tại sao một số người dễ mắc COVID-19 hơn những người khác?

Kể từ khi bắt đầu xảy ra đợt bùng phát đại dịch, các nhà khoa học và các bác sĩ cố gắng tìm hiểu lý do tại sao một số người mắc COVID-19 ở mức độ bệnh nặng và nghiêm trọng. Trước hết, đó là những người cao tuổi và những người có bệnh nền như ung thư, tiểu đường, béo phì, suy thận, các bệnh mãn tính về gan và tim mạch, suy giảm miễn dịch nguyên phát hoặc mắc phải. Nhưng, không chỉ những yếu tố này.

Sau khi có thêm dữ liệu được tích lũy, các nhà khoa học đã thấy rằng, vi rút SARS-CoV-2 thay đổi đặc tính trong từng khu vực, dân tộc và cá nhân. Có lẽ điều này là do đặc điểm di truyền của những người cụ thể hoặc toàn bộ nhóm dân số, các nhà khoa học đề xuất. Và họ bắt đầu tìm kiếm các biến thể trên gen người xác định tính dễ bị tổn thương. Ở đây nói về các đột biến hoặc các giống đa hình, mà các nhà sinh vật học gọi là "các biến thể trên gen người có ảnh hưởng đến mức độ nhạy cảm và mức độ nghiêm trọng của COVID -19".

Trước hết, các chuyên gia chú ý đến các gen mã hóa enzyme chuyển đổi angiotensin 2 (ACE2) là thụ thể trên màng tế bào, qua đó SARS-CoV-2 xâm nhập vào cơ thể. Enzyme này được tìm thấy trong hầu hết các mô: nó chịu trách nhiệm duy trì cân bằng muối nước cần thiết cho huyết áp bình thường. Trong phổi và trong màng nhầy của đường hô hấp có rất nhiều chất này, mà đây là cửa ngõ tấn công của virus. Nồng độ của thụ thể ACE2 trên màng càng cao, vi rút càng dễ xâm nhập qua nó, người bị nhiễm bệnh càng nhanh và bệnh càng nặng.

Một nhóm các nhà virus học Anh dưới sự hướng dẫn của Giáo sư Paul Klenerman từ Đại học Oxford đã phát hiện ra rằng, số lượng thụ thể ACE2 trên bề mặt tế bào là một đặc điểm bẩm sinh được hình thành từ khi mới sinh ra. Gen IFNL4 của hệ thống miễn dịch bẩm sinh chịu trách nhiệm về đặc tính này, mã hóa interferon IFN-λ4 có liên quan đến phản ứng với vi rút. Một số đột biến nhất định gây ra tình trạng thiếu hụt interferon. Kết quả là nồng độ ACE2 tăng gấp đôi.

Các tác giả nhận thấy rằng, các đột biến gen IFNL4 xảy ra với tần suất khác nhau ở những nhóm dân tộc khác nhau, điều này có thể giải thích tại sao tỷ lệ mắc bệnh và tỷ lệ tử vong do virus corona lại quá khác biệt giữa các khu vực trên thế giới. Điều này có thể được nhìn thấy rõ ràng nhất ở những bệnh nhân trẻ tuổi. Theo các nhà khoa học, điều đó giải hích tại sao một số người trẻ khỏe tử vong vì COVID-19, trong khi những người khác mắc bệnh mà hầu như không có triệu chứng.

Các chuyên gia từ Đại học Oxford cùng với các đồng nghiệp Tây Ban Nha đã xác định được gen chịu trách nhiệm về việc gia tăng nguy cơ phát triển suy hô hấp nặng do COVID-19. Các tác giả đã nghiên cứu liên kết mức toàn hệ gen (GWAS) để so sánh DNA của những bệnh nhân bị bệnh nặng, thở máy và nhóm đối chứng bị nhiễm trùng không có triệu chứng.

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã xác định được đoạn nhiễm sắc thể có liên quan đến việc tăng gấp hai lần nguy cơ biến chứng hô hấp do COVID-19. Sau đó, với sự trợ giúp của các phương pháp học máy, họ đã phát hiện một trình tự cụ thể. Hóa ra, đây là gen LZTFL1 ít được nghiên cứu. Phiên bản gen này làm tăng nguy cơ COVID-19 ở 60% người có tổ tiên Nam Á, 15% người có tổ tiên Châu Âu, và chỉ 2% người có tổ tiên gốc Châu Phi.

Các tác giả lưu ý rằng, đột biến của gen LZTFL1 không thể được coi là nguyên nhân duy nhất gây ra các biến chứng hô hấp do COVID-19. Ví dụ, yếu tố tuổi tác cũng đóng một vai trò quan trọng. Theo các nhà khoa học, nguy cơ bệnh nặng và tử vong do COVID-19 ở người dưới 60 tuổi tăng gấp đôi do loại gene LZTFL1. Gen này có liên quan đến việc điều chỉnh các tế bào phổi trong phản ứng với lây nhiễm. Khi phiên bản đột biến của gen này xuất hiện, các tế bào phổi dường như làm ít việc hơn để bảo vệ mình khỏi bị nhiễm virus SARS-CoV-2.

May mắn thay, sự hiện diện của gen LZTFL1 không ảnh hưởng đến hệ thống miễn dịch. Tức là những người mang phiên bản gen này sẽ phản ứng bình thường với vắc xin cũng như những người khác. Nhưng, có những gen mà sự biến đổi của chúng ảnh hưởng đến khả năng miễn dịch.

Các nhà sinh học ở Viện Miễn dịch học La Jolla tại California (Mỹ) đã tiến hành nghiên cứu chuyên sâu đầu tiên về mối quan hệ giữa mức độ nghiêm trọng của COVID-19 và biểu hiện gen trong các tế bào miễn dịch - tế bào lympho T, tế bào lympho B, tế bào lympho NK và tế bào bạch cầu đơn nhân. Tổng cộng, các tác giả đã nghiên cứu 13 loại biểu hiện gen và đánh giá rủi ro từ các biến thể trong mỗi loại. Các chuyên gia đặc biệt chú ý đến gen IFNAR2: khi bị đột biến, gen này ảnh hưởng đến hầu hết các tế bào được nghiên cứu. Vùng này mã hóa một thụ thể rất quan trọng để cảnh báo hệ thống miễn dịch về tình trạng nhiễm trùng. Theo các nhà nghiên cứu, cơ thể của những người bị rối loạn gen này không khởi phát phản ứng miễn dịch mạnh với SARS-CoV-2.

Một trong những triệu chứng sớm và phổ biến nhất ở người nhiễm COVID-19 là mất khứu giác và vị giác. Tuy nhiên, cơ chế sinh học của các triệu chứng này vẫn chưa được làm rõ. Các nhà khoa học không hiểu tại sao một số bệnh nhân không phân biệt được vị ngon trong khi những người khác không có triệu chứng này. Và điều đó không liên quan gì đến mức độ nghiêm trọng của bệnh.

Các nhà nghiên cứu ở công ty công nghệ sinh học 23andMe (Mỹ) đã phân tích dữ liệu di truyền của hơn một triệu người. Họ đã nghiên cứu khảo sát gần 70.000 người dương tính với Covid-19. 68% trong số họ có triệu chứng mất khứu giác hoặc vị giác. Các nhà nghiên cứu so sánh bộ gen của người bệnh bị mất mùi vị với người bệnh không có triệu chứng này. Kết quả là họ đã tìm thấy một vùng gen nằm gần hai gen UGT2A1 và UGT2A2 liên quan đến sự khác nhau giữa hai nhóm bệnh nhân. Cả hai gen này đều được biểu hiện trong mô bên mũi liên quan đến mùi và đóng vai trò chuyển hóa các chất tạo mùi.

Không một gen đơn lẻ nào có thể giải thích tất cả các khía cạnh của nguy cơ mắc bất kỳ bệnh nào. Điều thậm chí còn phức tạp hơn là xác định bộ gen chịu trách nhiệm về sự phát triển của một bệnh nhiễm trùng nguy hiểm và đa dạng như COVID-19. Mặc dù mọi tế bào của con người đều có cùng một DNA, nhưng bất kỳ đoạn trình tự nào của nó cũng có thể có các biến thể và chỉ hoạt động ở một số loại tế bào. Tất cả điều này làm phức tạp thêm việc tìm kiếm các gen "covid".

Hiện nay, tất cả các khuyến cáo về điều trị COVID-19 và tiêm chủng đều là vạn năng. Nhưng, có những trường hợp ngoại lệ đòi hỏi cách tiếp cận cá nhân hóa. Và di truyền học có thể đóng một vai trò quyết định ở đây.

Nhiều công ty hoạt động trong lĩnh vực khám chữa bệnh đang cung cấp dịch vụ xét nghiệm di truyền cá nhân hóa để xác định nguy cơ bị nhiễm trùng và mắc COVID-19 thể nặng. Một số công ty chỉ tiết lộ tình trạng của các gen riêng lẻ, những công ty khác định hướng nghiên cứu các bộ gen. Ví dụ, các nhà khoa học từ công ty Genetic Technologies Limited của Úc đề xuất một mô hình dựa trên bảy dấu ấn DNA. Nhưng, hiện tại, đây mới chỉ là những bước đầu tiên hướng tới việc phát triển các liệu pháp điều trị COVID-19 được cá nhân hóa.