Nghiên cứu sử dụng hệ thống thụ thể bề mặt tế bào chủ để chống lại sự xâm nhiễm của virus

Bệnh truyền nhiễm ở trẻ em luôn là một trong những mối quan tâm hàng đầu của hệ thống chăm sóc sức khỏe mỗi quốc gia, trong đó có Việt Nam. Đặc biệt đối với bệnh Tay Chân Miệng có tác nhân gây bệnh là virus, với con đường lây nhiễm phổ biến và dễ dàng qua đường hô hấp, đường tiêu hóa, hay qua việc tiếp xúc bề mặt có chứa dịch tiết mang mầm bệnh, khiến virus gây bệnh lây lan nhanh và khó kiểm soát, dễ bùng thành dịch mỗi năm, đặt gánh nặng cho hệ thống y tế và xã hội. Enterovirus 71 (EV71) là một trong những nguyên nhân chính gây bệnh, đồng thời nó cũng là nguyên nhân dẫn đến các biến chứng nặng về thần kinh, tim mạch, hô hấp, hay thậm chí tử vong cho người bệnh khi mắc phải. Đối mặt với các bệnh truyền nhiễm xảy ra ở trẻ em, vaccine luôn là giải pháp ưu tiên, tuy nhiên việc nghiên cứu và chế tạo rất phức tạp, cũng như đòi hỏi nhiều thời gian. EV71 đồng thời lại là một thách thức to lớn cho chiến lược sản xuất vaccine phòng ngừa, do nó mang bộ gene RNA dễ biến đổi, thường xuyên tạo ra các đột biến dẫn đến sự đa dạng lớn về kiểu gene. Hiện tại vaccine EV1 bất hoạt toàn phần đã được phát triển và lưu hành tại Trung Quốc, nhưng sự hiệu quả, tính ổn định và độ an toàn của vaccine vẫn cần được xem xét kĩ lưỡng trước khi phát hành đại trà. Nhược điểm lớn nhất của vaccine loại này chính là nó không giúp phòng ngừa tác nhân chính còn lại là Coxsackievirus A16 (CVA16), với tỉ lệ gây bệnh cao hơn EV71 dù không dẫn đến biến chứng.

Trong những nỗ lực tìm kiếm giải pháp phòng ngừa ngoài vaccine, hướng tiếp cận mới nhắm đến tương tác giữa virus với thụ thể tế bào đích đã trở thành điểm khai sáng cho chiến lược phòng bệnh cũng như tiềm năng hỗ trợ điều trị. Bằng cách can thiệp vào quá trình xâm nhiễm tế bào chủ của EV71 thông qua việc ngăn tương tác với thụ thể bề mặt, cụ thể là sử dụng các thụ thể tái tổ hợp như một loại “bẫy” virus, ngăn không cho virus tiếp xúc với thụ thể tự nhiên, sẽ giúp làm giảm khả năng gây bệnh của virus trên cơ thể người bệnh, đồng thời làm giảm khả năng lây lan sang người lành. Scavenger receptor B2 (SCARB2) đã được xác nhận là một trong những thụ thể chính hỗ trợ cho quá trình xâm nhiễm của EV71. SCARB2 có mặt ở rất nhiều mô trong cơ thể, biểu hiện đặc biệt nhiều ở các tế bào thần kinh trung ương, phổi, gan, ống thận, lách và ruột. Đây cũng là thụ thể hỗ trợ nhập bào cho tất cả các chủng EV71 hiện có, và là đồng thụ thể cho các tác nhân gây bệnh TCM khác bao gồm CVA16. SCARB2 là một protein xuyên màng kép loại 3, gồm 478 amino acid, một domain ngoại bào lớn và domain nội bào với các đuôi N và C, có 10 vị trí gắn N-glycosyl và hai cầu nối disulfide. Nó tham gia vào vận chuyển màng, chức năng sinh lý được biết đến nhiều nhất là trung gian phân phối β-glucocerebrosidase từ lưới nội chất đến lysosome. Do đó, phần lớn SCARB2 được định vị trên màng lysosome.

Trong công trình đã được công bố của nhóm nghiên cứu, SCARB2 được biểu hiện trong tế bào E. coli BL21(DE3). Đây là hệ thống biểu hiện thuộc Prokaryote, không hỗ trợ các biến đổi sau dịch mã như tạo cầu nối disulfide hay đường hóa, đó có thể là một trong những nguyên nhân khiến protein mục tiêu thu được dưới dạng thể vùi. Sau các bước của quy trình tái gấp cuộn, SCARB2 đã được thu nhận dưới dạng tan. Kết quả ELISA cho thấy SCARB2 tái tổ hợp vẫn có khả năng bám với vỏ virus EV71 ở môi trường pH kiềm (7,4), tuy nhiên, tín hiệu tương tác ở môi trường pH acid (5,5) lại cho kết quả cao hơn vượt trội. EV71 là virus không có màng bao, có thể tồn tại ổn định trong môi trường acid. Ngược lại, SCARB2 dưới tác động của môi trường pH thấp (điển hình là các túi lysosome), sẽ xảy ra các biến đổi cấu trúc làm thay đổi vị trí các bó xoắn thuộc domain III. Điều này khiến cho “cửa ngõ” của thụ thể dãn ra, và làm tăng khả năng “bắt” virus. Có thể thấy, vị trí tương đối của các bó xoắn thuộc domain III nắm vai trò quan trọng trong việc làm tăng tính bám của thụ thể với EV71. Tuy nhiên, vẫn cần có những nghiên cứu sâu hơn tìm hiểu về vai trò của các cầu nối disulfide và các gốc đường lên tương tác của thụ thể-virus, để có thể lựa chọn chiến lược phù hợp và tối ưu nhất biểu hiện thụ thể. Qua đó có thể ứng dụng cho mục tiêu xa hơn sau này là sản xuất thực phẩm chức năng chứa thụ thể, hỗ trợ “bắt” virus để làm giảm hậu quả cũng như quy mô lây lan virus gây bệnh trong cộng đồng.

Thông tin chi tiết hơn về kết quả nghiên cứu của công trình được mô tả trong bài báo sau:

[Link bài báo] https://link.springer.com/article/10.1007/s40995-020-01025-9

Vo-Nguyen HV, Nguyen TT, Vu HT, Nguyen TT, Hoang QC, Tran TL, Tran-Van H. Recombinant Human SCARB2 Expressed in Escherichia coli and its Potential in Enterovirus 71 Blockage. Iran J Sci Technol Trans A Sci. 2021 Jan 5:1-7. doi: 10.1007/s40995-020-01025-9. Epub ahead of print. PMID: 33424194; PMCID: PMC7781817.