Nghiên cứu sinh tiến sĩ Trần Thị Như Thảo cùng các cộng sự tại Đại học Bern, Thụy Sĩ, đã phát triển một nền tảng gen tổng hợp dựa trên nấm men có khả năng tái tạo nhanh chóng các loại virus RNA khác nhau, bao gồm cả SARS-CoV-2, cho phép chúng ta phản ứng kịp thời với các loại virus mới. Nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Nature.

Quy trình tái tạo virus sử dụng TAR, ảnh trong bài báo nghiên cứu của nhóm tác giả

Nghiên cứu được nộp lên tạp chí Nature vào tháng 2 và bản thảo bài báo được công bố vào ngày 4/5/2020 vừa qua với tiêu đề "Rapid reconstruction of SARS-CoV-2 using a synthetic genomics platform" (tạm dịch: Tái tạo nhanh virus SARS-CoV-2 bằng cách sử dụng nền tảng gene tổng hợp).

Các tác giả chính, có đóng góp như nhau, gồm nghiên cứu sinh tiến sĩ Trần Thị Như Thảo, TS Fabien Labroussaa và TS Nadine Ebert. Cả ba đều đang làm việc tại Đại học Bern, Thụy Sĩ. Hai tác giả liên hệ có vai trò giám sát nhóm gồm GS Joerg Jores và GS Volker Thiel cùng trường.

Kích thước bộ gen RNA của virus thường khá lớn, chẳng hạn như bộ gen của coronavirus lên tới 26 - 32 kilobase pair, gần như lớn nhất trong các virus RNA, nên chúng rất khó để nhân bản và thao tác trong khuẩn E. coli. Đôi khi quá trình này cũng không ổn định. Do đó để thay thế, nhóm nghiên cứu đã phát triển một nền tảng tổng hợp gen dựa trên nấm men Saccharomyces cerevisiae để tái tạo lại các virus RNA.

Họ đã tạo ra các đoạn subgenomic từ việc phân lập virus, nhân bản virus, tổng hợp DNA hoặc sử dụng các mẫu lâm sàng. Sau đó chúng được ghép lại trong tế bào nấm men, sử dụng kỹ thuật tái tổ hợp liên kết- chuyển đổi (Transformation-associated recombination - TAR). Kỹ thuật này gắn các phần bộ gen virus vào những vị trí cụ thể trong bộ gen của nấm men và duy trì chúng như một nhiễm sắc thể nấm men nhân tạo.

"Dựa trên nền tảng này, chúng tôi đã có thể sắp xếp và khôi phục được virus SARS-CoV-2 tổng hợp chỉ trong vòng 1 tuần sau khi nhận được các đoạn DNA tổng hợp”, các tác giả viết trong bài báo.

"Tiến bộ kỹ thuật được mô tả ở đây cho phép chúng ta phản ứng nhanh với các loại virus mới, bởi nó giúp ta biết được các thế hệ tiến hóa của những biến thể virus RNA và đặc tính chức năng của chúng trong đợt dịch theo thời gian thực”.

Trong giai đoạn đầu của dịch SARS-CoV-2, phân lập được virus là điều cực kì cần thiết để có thể phát triển các phương pháp chẩn đoán bệnh, thuốc kháng virus và vaccine; đồng thời để có thể thiết lập các mô hình bệnh phù hợp trên cơ thể sống. Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng sẵn có cho các cơ quan y tế và cộng đồng khoa học.

Việc tạo được virus SARS-CoV-2 từ DNA tổng hợp hóa học có thể vượt qua được những hạn chế hiện có của quá trình phân lập virus và cho phép sửa đổi di truyền cũng như những đặc tính chức năng của chúng.

Phương pháp mới này không chỉ tái tạo ra SARS-CoV-2 mà còn cho phép tạo ra các bản sao các virus mới và lây lan nhanh khác nhau thuộc họ Coronaviridae, Flaviviridae và Paramyxoviridae.

"Đáng chú ý, chúng tôi đã dòng hóa được virus RSV-B ở người mà không có bất kỳ thông tin nào trước về kiểu gen virus. Quá trình đó sử dụng trực tiếp một mẫu lâm sàng (hút mũi họng) trong thiết kế các đoạn mồi liên ứng RSV để khuếch đại bốn đoạn DNA chồng nhau", các tác giả viết.

"Nói chung, các kết quả này chứng minh rằng nền tảng tổng hợp gen này cung cấp những tiến bộ kỹ thuật để nhanh chóng tạo ra các dòng phân tử vô tính của virus RNA khác nhau, bằng cách sử dụng nguyên liệu ban đầu là các virus phân lập, DNA nhân bản, DNA tổng hợp hoặc các mẫu lâm sàng".

Một ưu điểm chính của hệ thống nhân bản dùng phương pháp TAR là bộ gen của virus có thể phân chia thành ít nhất 19 mảnh chồng nhau và được ghép lại với hiệu quả vượt trội, các tác giả nói thêm.

NASATI