NGHIÊN CỨU BỘ GEN: SỰ CHUẨN ĐOÁN COVID-19

Kiểm soát sự lây lan của dịch bệnh đòi hỏi phải có sự hiểu biết chính xác về tác nhân gây bệnh, cơ chế lây truyền, thông tin bệnh nhân và các biện pháp can thiệp hiện có. Các đợt bùng phát dịch bệnh liên quan đến hô hấp chưa rõ nguyên nhân bao gồm dịch COVID-19 gần đây, trước đây được gọi là coronavirus mới năm 2019 (2019nCoV), có khởi điểm từ hàng loạt các trường hợp viêm phổi ở Vũ Hán. Loại coronavirus mới này hiện được gọi là SARS-CoV-2, đã được phân lập từ các bệnh nhân bị nhiễm bệnh vào đầu tháng 1 năm 2020.

Tính mới của mầm bệnh

Chỉ sau năm ngày virus được phân lập, các nhà khoa học Vũ Hán đã công bố trình tự bộ gen đầy đủ của SARSCoV-2. Thông tin được này giúp cộng đồng quốc tế phát triển các công cụ để ngăn chặn sự tiến triển của dịch bệnh - từ các công cụ chẩn đoán đến phát triển sơ bộ vaccine điều trị. Nhờ vào sự nỗ lực này, các cơ sở xét nghiệm COVID-19 được hình thành chỉ vài tuần sau đó.

Thông qua phân tích bộ gen, SARS-CoV-2 được nhận diện là chị em của hội chứng hô hấp cấp tính nặng coronaviruses (SARS-CoVs), thuộc chi Betacoronavirus, chủng Sarbecovirus, loài coronavirus hô hấp cấp tính nặng. Sự liên quan của SARS-CoV-2 với MERS-CoV (2012, Betacoronavirus, Merbecovirus) và SARS-CoV (2002, Betacoronavirus, Sarbecovirus) giúp ích rất nhiều cho việc phát triển hệ thống chuẩn đoán và điều trị

Trình tự bộ gen

Hình 1. Bộ gen (trình tự 29,7 kb của SARS-CoV-2), Nguồn hình ảnh: GISAID Dịch tễ học bộ gen của SARS-CoV-2.

Giống như các coronavirus khác, bộ gen RNA sợi dương của SARS-COV-2 bao gồm các khung đọc mở (ORF) tương ứng với các protein dự đoán khả năng gây bệnh của các virus bao gồm polymerase 1a, 1b (RNA polymerase phụ thuộc RNA, RdRP), protein bề mặt - protein tăng đột biến (S), protein màng nhỏ (E), protein màng (M), nucleocapsid (N) và các protein phụ khác virus sử dụng để lây nhiễm các tế bào.

Với việc bổ sung liên tục các trình tự bộ gen có chiều dài đầy đủ được công bố trực tuyến, các mẫu cho thấy sự khác biệt và một vài đột biến từ tổ tiên chung, có thể bắt nguồn từ tháng 11 đến tháng 12 năm 2019. Sự lây truyền từ người sang người được duy trì cho phép tiếp tục tính đột biến virus; như những gì quan sát được ở virus RNA. Mặc dù vậy, sự biến đổi chỉ xảy ra tại các điểm được chọn trong bộ gen, bao gồm ORF1a, ORF3a và ORF8. Điều này tạo điều kiện cho chúng ta phát triển các mồi PCR-based và thăm dò để chống lại các khu vực được bảo tồn của bộ gen.

Sự phát triển bộ Kit chuẩn đoán

Sau khi nhận được trình tự đầy đủ của bộ gen virus, các phòng thí nghiệm R&D, cũng như ngành chẩn đoán, đã nhanh chóng bắt tay vào việc phát triển nhanh các bộ kit chẩn đoán COVID-19.

Bộ Kit chuẩn đoán PCR real-time đã được thiết kế dựa trên các vùng khác biệt (với các coronavirus liên quan) trong bộ gen của SARS-CoV-2. Bài báo đầu tiên (Zhu và cộng sự) mô tả virus đã sử dụng gen S để phân tích. Các nhà khoa học của Cơ quan Khoa học, Công nghệ và Nghiên cứu (A * Star) cũng đã phát triển bộ chẩn đoán (được Cơ quan Khoa học Y tế phê duyệt) cho coronavirus, phân phối cho các bệnh viện và phòng thí nghiệm địa phương và sau đó, 10.000 bộ được gửi đến Trung Quốc.

WHO đã phân phối các bộ kit được phát triển bởi Drosten, dựa trên các đoạn mồi và đầu dò của bộ PCR thời gian thực trên 3 gen, với gen RdRP được sử dụng để phân biệt SARS-CoV với SARS-CoV-2.

Một số bộ dụng cụ cải tiến cũng được sử dụng để nhận dạng Pan-CoV, tạo điều kiện phân loại coronavirus tốt hơn, cũng như nắm bắt các đột biến có thể có của virus. Về mặt này, một số biến thể đang được phát triển bao gồm khả năng ghép kênh để xác định sự hiện diện của Betacoronavirus và phân biệt các chủng coronavirus khác nhau.

Giải pháp cho việc chuẩn đoán và nghiên cứu

Quy trình PCR cho chẩn đoán SARS-CoV-2 thường bao gồm việc chiết xuất RNA, chuẩn bị mastermix và khuếch đại. Thực hiện chuẩn đoán SARS-CoV-2 nên được tiến hành trong phòng thí nghiệm an toàn sinh học cấp 2 (BSL-2), theo hướng dẫn của Trung tâm kiểm soát và phòng ngừa dịch bệnh (CDC). Esco cung cấp một loạt các sản phẩm chất lượng cao cho các phòng thí nghiệm xử lý chẩn đoán SARS-CoV-2.

Hình 2. Những sản phẩm của Esco phục vụ cho qui trình PCR

Thiết bị của Esco cho quy trình PCR đảm bảo cho ra kết quả PCR chính xác, ít nhiễm chéo và bảo vệ các chuyên gia y tế và nhà nghiên cứu khỏi các tác hại có thể có.

Nỗ lực toàn cầu để ngăn chặn sự lây lan của dịch bệnh bao gồm sự phát triển các bộ chuẩn đoán nhanh cũng như tăng cường khả năng chẩn đoán chính xác (cung cấp bộ dụng cụ xét nghiệm và đào tạo kỹ thuật viên để thực hiện PCR). Điều này rất cần thiết để thực hiện sàng lọc các đối tượng có nguy cơ nhiễm cao như có du lịch đến Trung Quốc gần đây tại một số sân bay trên thế giới.

Chúng tôi chung tay đóng góp cùng với cộng đồng quốc tế trong sự ngăn chặn dịch bệnh bằng cách cách cung cấp các thiết bị tạo điều kiện cho công nghệ chuẩn đoán và ngăn chặn sự lây lan COVID-19 được thực hiện chính xác, hiệu quả và an toàn. Chúng tôi luôn đảm bảo hàng có sẵn để cung ứng cho nhu cầu cấp bách của thị trường- vì sự bùng phát dịch bệnh là liên tục, không có điểm dừng và chúng tôi cũng vậy!

THAM KHẢO:

1. Gorbalenya, A. et al. Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus – The species and its viruses, a statement of the Coronavirus Study Group. bioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.02.07.937862 (2020).

2. European Center for Disease Prevention and Control (2020). Factsheet for health professionals on Coronaviruses. Last accessed 20 February 2020. Retrieved from https://www.ecdc.europa.eu/en/factsheet-health-professionals-coronaviruses

3. Sheridan. Coronavirus and the race to distribute reliable diagnostics. Nature Biotechnology. doi: 10.1038/d41587-020-00002-2 (2020).

4. World Health Organization (2020). Novel Coronavirus - China. Last accessed 20 February 2020. Retrived from https://www.who.int/csr/don/12-january-2020-novel-coronavirus-china/en/

5. The Strait Times (2020). Coronavirus: Made-in-Singapore diagnostics test rolled out at some hospitals here. Last accessed 25 February 2020. Retrieved from https://www.straitstimes.com/singapore/health/coronavirus-made-in-singapore-diagnostics-testimplemented-at-hospitals-here

6. World Health Organization (2020). Novel Coronavirus - China. Last accessed 20 February 2020. Retrieved from https://www.who.int/csr/don/12-january-2020-novel-coronavirus-china/en/

7. Zhou, P. et al. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature https:// doi.org/10.1038/s41586-020-2012-7 (2020).