Các nhà khoa học tìm ra loại siêu kháng thể mạnh gấp 1.000 lần, chống lại được mọi biến chủng COVID-19

Cuộc chiến với những con virus SARS-CoV-2 trong cơ thể người là một cuộc chiến trên quy mô siêu nhỏ. Đó là bởi những con virus SARS-CoV-2 chỉ có kích thước khoảng 100 nanomet, bằng 1/900 lần đường kính sợi tóc người.

Bây giờ, để chống lại được chúng, các nhà khoa học đến từ Viện nghiên cứu Max Planck và Trung tâm Y tế Đại học Gottingen của Đức cũng đã tạo được ra những kháng thể nano siêu nhỏ có khả năng chặn đứng con đường xâm nhập của virus SARS-CoV-2 vào tế bào người.

Với kích thước ưu việt, các kháng thể nano sẽ có ái lực rất cao, khả năng thẩm thấu vượt trội để tiếp cận các mô nằm sâu trong mọi ngóc ngách cơ thể. Thử nghiệm ban đầu cho thấy kháng thể nano có khả năng vô hiệu hóa virus SARS-CoV-2 gấp 1.000 lần kháng thể thông thường.

Ngoài ra, kháng thể nano còn có thể chống lại được các biến chủng COVID-19 nguy hiểm hiện có, từ Alpha, Beta đến Gamma và Delta. Các nhà khoa học cho biết kháng thể nano của họ ban đầu được nuôi từ cơ thể lạc đà alpaca, có chi phí sản xuất thấp nên rất có tiềm năng trở thành một loại thuốc điều trị COVID-19 giá rẻ, dễ dàng tiếp cận và đáp ứng được nhu cầu của toàn bộ thế giới.

Hơn 1 tỷ kháng thể được nuôi trong cơ thể 3 con lạc đà

Kháng thể là những phân tử sinh học giúp hệ thống miễn dịch của chúng ta chống lại các tác nhân gây bệnh. Chúng làm việc bằng cách gắn mình vào virus hoặc vi khuẩn, vô hiệu hóa khả năng xâm nhập tế bào người của mầm bệnh.

Sau khi nhiễm bệnh, một số bệnh nhân có thể sản xuất kháng thể một cách tự nhiên, nhưng một số bệnh nhân có hệ miễn dịch yếu hơn thì không. Do đó, vào những ngày đầu của đại dịch COVID-19, các bác sĩ đã phải lấy kháng thể trong máu của những bệnh nhân khỏi bệnh để chữa trị cho những bệnh nhân đang COVID-19 đang tiến triển nặng.

Các kháng thể này hoạt động giống như một loại thuốc, làm giảm tải lượng virus, từ đó giảm các triệu chứng và rút ngắn thời gian phục hồi cho bệnh nhân. Tuy nhiên, việc sản xuất kháng thể COVID-19 trên quy mô công nghiệp hiện tại là rất khó khăn bởi các kháng thể hiện tại không bền và khó bảo quản. Giá thành của loại hình điều trị này vì thế cũng rất đắt.

Để giải quyết vấn đề này, một nhóm các nhà khoa học tại Viện nghiên cứu Max Planck và Trung tâm Y tế Đại học Gottingen của Đức đã thử một quy trình sản xuất kháng thể nano từ loài lạc đà cừu alpaca đã được thử nghiệm trước đó.

Họ tiêm protein gai của virus SARS-CoV-2 vào 3 con lạc đà alpaca. Protein gai này kích thích cơ thể chúng sản sinh kháng thể giống với một loại vắc-xin. Máu của những con lạc đà sau đó được nghóm nghiên cứu trích xuất, chứa khoảng 1 tỷ kháng thể nano.

Các nhà khoa học sử dụng đại thực khuẩn để chọn lựa ra những kháng thể tốt nhất, đưa vào lò phản ứng sinh học chứa vi khuẩn và nấm men để sản xuất kháng thể trên quy mô công nghiệp. Kết quả là họ đã có được các kháng thể COVID-19 với kích thước nano ưu việt có độ bền sinh học cao và khả năng sản xuất công nghiệp lớn.

"Các kháng thể siêu nhỏ của chúng tôi có thể chịu được nhiệt độ lên tới 95^oC mà vẫn giữ nguyên chức năng, khối kết tụ. Chúng vẫn hoạt động trong cơ thể người đủ lâu để sản sinh hiệu quả. Các kháng thể chịu nhiệt tốt bao giờ cũng dễ sản xuất, xử lý và bảo quản hơn", Giáo sư Matthias Dobbelstein, Giám đốc đốc Viện Ung thư phân tử tại Đại học Gottingen giải thích.

Kháng thể nano với 3 gọng kìm, mạnh gấp 1.000 lần và chống lại được mọi biến thể COVID-19

Nếu chỉ nhìn qua, các kháng thể nano hầu như không khác biệt lắm với kháng thể COVID-19 từng được phát triển trước đó. Chúng đều có tác dụng liên kết để vô hiệu hóa protein gai của SARS-CoV-2, thứ mà virus dùng để xâm nhập tế bào vật chủ.

Thế nhưng, điểm khác biệt của kháng thể nano là ở chỗ, nó có một "bộ ba thân nano" giúp cải thiện khả năng bám lấy protein gai của virus SARS-CoV-2. Các cấu trúc này hoạt động như một gọng kìm 3 chân đối xứng đều bám chặt lấy virus.Thomas Güttler, một trong số các tác giả nghiên cứu cho biết: "Với bộ ba vật thể nano, chúng tôi đã có thể tạo ra một hợp lực theo đúng nghĩa đen: Trong một kịch bản lý tưởng, mỗi gọng kìm nano này sẽ gắn vào một trong ba miền liên kết của virus. Điều này tạo ra một liên kết hầu như không thể đảo ngược.

Bộ ba sẽ không để protein gai của virus được tự do, do đó vô hiệu hóa virus tốt hơn 30.000 lần so với các thể nano đơn lẻ. Một ưu điểm khác của cấu trúc này là từ kích thước lớn hơn của chúng. Bộ ba thân nano có khả năng làm chậm quá trình bài tiết của thận. Điều này giữ cho chúng tồn tại lâu hơn trong cơ thể lâu và hứa hẹn một hiệu quả điều trị lâu dài hơn".

Kháng thể mới có một "bộ ba thân nano" giúp cải thiện khả năng bám lấy protein gai của virus SARS-CoV-2

Ngoài ra, một đặc điểm ưu việt của kháng thể nano là chúng có khả năng liên kết rất mạnh với phần đột biến của virus. Do đó, kháng thể này có khả năng chống lại được tất cả các biến thể COVID-19 hiện có.

"Lần đầu tiên chúng tôi tìm thấy kháng thể có tính ổn định cao và hiệu quả vượt trội chống lại virus SARS-CoV-2 và cả các biến chủng như Alpha, Beta, Gamma, Delta", Giáo sư Dirk Görlich, Giám đốc Viện Hóa lý Sinh học Max Planck, nhấn mạnh.

Đối với tất cả các biến thể, các nhà nghiên cứu nhận thấy chỉ một lượng rất nhỏ của kháng thể nano đã đủ để ngăn chặn mầm bệnh. Nếu được sử dụng như một loại thuốc, điều này sẽ cho phép bác sĩ dùng nó ở liều lượng thấp và do đó gây ra ít tác dụng phụ hơn cho bệnh nhân và chi phí sản xuất cũng thấp hơn.

"Bằng cách thử nghiệm một loạt các dung dịch pha loãng kháng thể nano, chúng tôi đã tìm ra được nồng độ giúp đạt được hiệu ứng miễn dịch", Kim Stegmann, đồng tác giả nghiên cứu cho biết.

"Một số kháng thể nano thực sự rất ấn tượng. Ít hơn một phần triệu gam trên một lít dung dịch môi trường là đủ để ngăn ngừa hoàn toàn khả năng lây nhiễm của virus. Trong trường hợp của kháng thể nano có 3 gọng kìm, nó có thể được pha loãng tới 20 lần mà vẫn có tác dụng".

Kháng thể hiện là một phương pháp điều trị rất đắt đỏ cho bệnh nhân COVID-19, nhưng với kháng thể nano sản xuất được trên quy mô công nghiệp, giá thành của nó có thể sẽ giảm.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Gottingen đang chuẩn bị cho cuộc thử nghiệm lâm sàng để đánh giá mức độ an toàn của kháng thể nano. Nếu nó đáp ứng các điều kiện, Giáo sư Dobbelstein cho rằng đây sẽ là một loại thuốc chữa COVID-19 mới mang lại nhiều lợi ích cho bệnh nhân nặng và những người chưa được tiêm chủng, hoặc không đủ khỏe để nhận vắc-xin như những người mắc bệnh suy yếu miễn dịch.

Bên cạnh đó, các kháng thể nói trên cũng có thể được ứng dụng để sản xuất vaccine ngừa COVID-19. Ưu điểm của chúng là chi phí rẻ, nhanh chóng thích nghi được với các biến chủng mới. Đây cũng là hy vọng mới cho các quốc gia chưa tiếp cận được vắc-xin.