Máu của những bệnh nhân COVID-19 khỏi bệnh: Món quà vô giá cho y học và cuộc đua tìm kiếm thuốc cho đại dịch

Một chiếc xe của hãng chuyển phát nhanh dừng lại ở số 2215 đường Yukon thành phố Vancouver, Canada. Người nhân viên vận chuyển lấy trong thùng xe ra một cái hộp được niêm phong sinh học. Đối với anh ấy, cái hộp chẳng có gì đặc biệt. Nhưng với 117 nhân viên của AbCellera, món đồ mà họ đang chờ đợi là một báu vật thực sự.

Bên trong chiếc hộp được giao cho công ty công nghệ sinh học có trụ sở tại Canada là một mẫu máu của bệnh nhân COVID-19 đã khỏi bệnh. Nó đã được gửi sang đây từ Mỹ và là một trong những mẫu máu đầu tiên mà chính phủ Hoa Kỳ cho phép cung cấp ra bên ngoài lãnh thổ của mình.

Máu của người sống sót rất giàu tế bào miễn dịch. Chúng là các tế bào tiết ra kháng thể hình đinh ba có khả năng bắt giữ virus corona ngăn không cho nó lây nhiễm được vào trong tế bào. Những phân tử này chính là thứ đã giúp những bệnh nhân COVID-19 hồi phục và nhiều khả năng sẽ miễn nhiễm với căn bệnh trong vài tháng.

Kháng thể chính là mục tiêu săn tìm của AbCellera. Ngay khi mẫu máu được chuyển đến, các nhà khoa học của họ đã nhanh chóng phân tích nó trên một con chip vi lỏng – nơi mà từng tế bào miễn dịch đơn lẻ có thể được phân lập cho phép các nhà nghiên cứu nhìn vào kháng thể của chúng.

"Trong vòng 3 ngày, chúng tôi đã kiểm tra được 5 triệu tế bào và tìm thấy 500 loại kháng thể chúng tiết ra có thể dính vào các protein gai trên bề mặt virus - có khả năng ngăn chặn nó", Giám đốc điều hành AbCellara Carl Hansen cho biết. "Bất kỳ một trong số những kháng thể này đều có thể là một phương thuốc cho những bệnh nhân COVID-19 còn đang trên giường bệnh".

Máu của bệnh nhân COVID-19 khỏi bệnh: Một món quà vô giá

AbCellera không phải là công ty công nghệ sinh học duy nhất săn lùng cũng kháng thể hình đinh ba có trong máu của những bệnh nhân hồi phục sau COVID-19. Tại Mỹ, nhiều công ty khác bao gồm Berkeley Light, GenScript, Regeneron Chemicals và VIR Biotech cũng đang tìm kiếm nó.

Kháng thể có thể khóa virus và vô hiệu hóa thứ mầm bệnh nửa sống nửa chết này. Điều đó có nghĩa là một liều kháng thể tiêm cho bệnh nhân COVID-19 nặng có thể đánh bại sự lây nhiễm và giảm tỷ lệ tử vong.

Những liều thuốc này không hẳn phải là vắc-xin, nhưng vì kháng thể sẽ tồn tại hàng tuần hoặc hàng tháng trong máu, chúng cũng có thể hoạt động giống như một loại vắc-xin tạm thời để bảo vệ nhân viên y tế trong khi họ làm nhiệm vụ chăm sóc người bệnh.

Nếu một loại kháng thể đặc trị COVID-19 được tìm thấy, nó có thể được sản xuất, đóng chai và xuất khẩu khắp thế giới để trở thành phương pháp điều trị đầu tiên cho COVID-19 ở thời điểm này. Suy ngược lại, máu của những người sống sót sau khi mắc COVID-19 hiện đang là một tài sản quý giá nhất.

Vào tháng 3, Đại học Rockefeller ở New York đã gửi một email cho những người Mỹ với nội dung: "Bạn đã hồi phục sau khi bị nhiễm coronavirus chưa? Nếu rồi, các nhà khoa học cần sự giúp đỡ của bạn!" Những người trên 18 tuổi đến hiến máu sẽ được cung cấp một khoản bồi thường đáp lại.

Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ (NIH) sau đó cũng kêu gọi những bệnh nhân hồi phục sau COVID-19 hiến máu.

Bệnh viện Bệnh Nhiệt đới Trung ương Hà Nội mới đây cũng đang liên lạc lại với các trường hợp mắc COVID-19 đã được điều trị khỏi để vận động họ hiến huyết thanh. Huyết thanh này sẽ được truyền trực tiếp vào cho những bệnh nhân còn tiên lượng nặng.

Việc sử dụng huyết thanh như vậy được coi là một cứu cánh khẩn cấp trong bối cảnh chưa có thuốc chữa cho COVID-19. Nhưng đó không phải là một giải pháp hoàn hảo, bởi huyết thanh của người khỏi bệnh chứa nhiều kháng thể, trong đó chỉ có một lượng nhỏ các kháng thể chống lại được virus corona.

Các nghiên cứu ban đầu tại Trung Quốc cho biết huyết thanh có hiệu quả, nhưng hiệu quả của nó bị hạn chế và chắc chắn không thể mạnh bằng thuốc.

Truyền huyết thanh không phải là lời giải cho đại dịch này, Michel Nussenzweig, một nhà nghiên cứu miễn dịch tại Đại học Rockefeller cho biết. Mặc dù vậy, máu của các bệnh nhân COVID-19 khỏi bệnh vẫn là một tài sản vô giá. Nó ẩn chứa các kháng thể cụ thể mà nếu tìm ra, chúng ta có thể cô đặc và truyền chúng sang cho những bệnh nhân khác.

Các công ty công nghệ sinh học đang lao vào một cuộc đua để săn tìm kháng thể đó. Lời hứa có thể là một năm, một năm nữa chúng ta sẽ có các liều thuốc COVID-19 đầu tiên dựa trên kháng thể của người khỏi bệnh.

Thuốc kháng thể hoạt động như thế nào?

Bên trong hệ tuần hoàn của bạn có vô số tế bào miễn dịch đang theo dòng máu chạy khắp cơ thể. Mỗi tế bào đều có một kháng thể độc nhất. Hãy nghĩ về kháng thể như một cỗ máy dò mìn lắp cảm biến siêu nhạy. Ở trong cơ thể, nó có thể dò được ra các phần tử lạ bao gồm cả vi trùng, virus và thậm chí tế bào ung thư.

Cơ thể con người có thể sản xuất rất rất nhiều loại kháng thể. Nó làm điều đó một cách hết sức đơn giản. Mỗi khi có một mầm bệnh lạ xâm nhập, những tế bào miễn dịch B trong tủy xương nhận ra được mầm bệnh đó. Nó sẽ tái cấu trúc DNA bên trong tế bào miễn dịch để tạo thành một khuôn mẫu.

Từ khuôn mẫu đó, tủy xương sẽ sinh ra hàng loạt tế bào B mang kháng thể chống lại mầm bệnh và phun chúng vào dòng máu đi khắp cơ thể. Trong khoảng thời gian 1 tuần, số lượng tế bào B mang kháng thể sẽ áp đảo được số lượng mầm bệnh trong cơ thể. Đó được coi là điểm đáp ứng miễn dịch.

AbCellera sở hữu một công nghệ kênh vi lỏng có thể thu giữ từng tế bào B từ mẫu máu của bệnh nhân. Từ đó, mỗi tế bào sẽ được phân vào một buồng siêu nhỏ. Trên một con chip vi lỏng của AbCellera có tổng cộng 200.000 và họ có thể phân tích 200.000 tế bào B cùng lúc.

Các phân tích sẽ tiết lộ tế bào nào đang tạo ra các kháng thể có khả năng gắn mạnh nhất vào protein gai của virus corona – thứ mà virus dùng để xâm nhập vào tế bào người. Sau khi đã tìm ra chúng, AbCellera sẽ khéo kéo trích xuất DNA của tế bào B tạo ra kháng thể mạnh nhất, dùng nó để hướng dẫn các tế bào B khác cùng tập trung tạo ra loại kháng thể đặc trị COVID-19.

"Cơ thể bạn có tiềm năng mã hóa tới 100 tỷ kháng thể khác nhau", Hans Hansen nói. "Các tế bào B này đặc biệt bởi vì chúng có thể tái tổ hợp DNA của mình và đó là những gì công nghệ của chúng tôi cũng có thể làm để tìm ra một tế bào có thể điều trị (được COVID-19 cũng như bất kể một căn bệnh nào khác)".

Chúng ta sẽ cần một dự án Manhattan mới

Ngay tại thời điểm này, khoảng 19 triệu người trên thế giới đã nhiễm COVID-19. Hơn 700.000 ca tử vong và vẫn còn 6 triệu bệnh nhân đang được điều trị. Nếu đại dịch tiếp tục đi theo xu hướng này, bất cứ một phương thuốc nào được tìm ra cũng khó có thể đáp ứng được ngay lập tức nhu cầu điều trị.

Điều đó đặc biệt đúng với kháng thể. Trước đây với Ebola, mỗi bệnh nhân điều trị thường cần dùng tới liều cao 150 miligram kháng thể/1 kg trọng lượng. Điều đó nghĩa là liều trung bình dành cho một người có thể lên tới 10 gam.

Trong kịch bản AbCellera hay bất kể một công ty công nghệ sinh học nào tạo ra được kháng thể COVID-19, tập khách hàng của họ có thể lên tới hàng triệu người. Họ sẽ phải nuôi các tế bào trong những bể sinh học khổng lồ, thu thập kháng thể mà chúng tiết ra rồi sấy khô thành bột. AbCellera sẽ cần sản xuất ra hàng tấn kháng thể theo đúng nghĩa đen để đáp ứng.

COVID-19 hiện là một đại dịch chưa từng có trong lịch sử thế giới, và ngành công nghiệp sinh học cũng chưa bao giờ phải đối mặt với một nhu cầu kháng thể lớn đến vậy. Carnley Norman, phó chủ tịch sản xuất của KBI Biopharma, một công ty sản xuất kháng thể cho biết các cơ sở lớn nhất thế giới hiện nay mới chỉ đang có những hệ thống bể sinh học 150.000 lít.

Những nhà máy này trị giá hàng tỷ USD nhưng có lẽ chỉ có thể đáp ứng được nhu cầu kháng thể cho khoảng 1 triệu người mỗi năm. Hiện chúng ta đang có 6 triệu bệnh nhân COVID-19 cần điều trị. Điều gì sẽ xảy ra khi con số tăng lên 10 triệu, thậm chí 100 triệu và trong số đó còn có những bệnh nhân sẽ cần liều cao?

Có lẽ chúng ta sẽ cần những dự án Manhattan cho kháng thể, và thậm chí là một dự án đại khổng lồ, trên cả Manhattan. Carnley Norman ước tính chúng ta sẽ cần khoảng 300 siêu nhà máy 1 tỷ USD để có thể sản xuất đủ kháng thể cho đại dịch. Và đó là những gì không tồn tại trong thế giới của chúng ta.

"Nếu đại dịch hoàn toàn không được kiểm soát, chúng ta sẽ gặp vấn đề", Hansen nói. "Có một câu hỏi rằng liệu quy mô sản xuất có thể theo kịp sự bùng phát của đại dịch hay không?". Trong điều kiện không thể có đủ thuốc cho tất cả mọi người, các chính phủ và bác sĩ sẽ phải đưa ra lựa chọn cứu sống và bảo vệ ai trước.

Kháng thể có thể được ưu tiên sử dụng cho các các ca bệnh nặng và các bác sĩ trên tuyến đầu chống dịch. Ước tính đó là khoảng một phần mười bệnh nhân sẽ được ưu tiên, và chúng ta có thể cung cấp đủ.

Câu hỏi đặt ra lúc này là bao giờ chúng ta sẽ có kháng thể chống lại COVID-19?

"Chúng tôi đang phải kiểm soát cả tính hiệu quả lẫn an toàn của kháng thể", Liusong Yin, người đứng đầu cuộc đua săn lùng thuốc điều trị COVID-19 tại GenScript , một công ty nghiên cứu sinh học với quy mô 50 nhân viên của Trung Quốc cho biết.

Do đó, thời gian phát triển thuốc kháng thể có thể tương ứng với thời gian chúng ta có được vắc-xin. Đại dịch hiện đang diễn biến phức tạp, nhưng điều đó có nghĩa là nếu chúng ta có được cả kháng thể và vắc-xin cùng lúc, đó sẽ là một cuộc phản công kép.

Dẫu vậy, virus sẽ luôn luôn biến đổi. Ông Yin nói rằng nếu virus biến đổi, chúng ta sẽ cần các loại kháng thể phức tạp hơn để tấn công nó ở ba hoặc bốn điểm yếu cùng một lúc. Và đối với những trường hợp mắc COVID-19 nặng, ông lo lắng kháng thể đôi khi có thể khiến người bệnh diễn biến nặng hơn nếu nó kích hoạt những cơn bão miễn dịch trong cơ thể họ.

Trước những lo ngại như vậy, một số ý kiến cho rằng giới khoa học và các công ty công nghệ sinh học không nên đưa ra những tuyên bố lạc quan thái quá. Vấn đề là chúng ta thậm chí chưa hiểu rõ chủng virus corona mới này. Những bí ẩn về nó vẫn chưa được tiết lộ, bao gồm cả những người dễ bị tổn thương nhất và tại sao họ lại dễ bị tổn thương?

Tuy nhiên, trên con đường đi tìm một sản phẩm đáp ứng một thị trường bệnh nhân lớn nhất trong lịch sử bệnh truyền nhiễm, các công ty công nghệ sinh học có vẻ đang nhanh nhảu cầm đèn đi trước khoa học.

Trong một bài xã luận , Holden Thorp, biên tập viên của tạp chí Science, đã so sánh việc phát triển biện pháp điều trị cho COVID-19 như việc "sửa một chiếc máy bay đang bay trong khi bản thiết kế của nó vẫn đang được vẽ".

Anh ấy biết rằng những nỗ lực đó có thể thất bại: "Tôi rất lo lắng về việc khoa học có thể sẽ đánh giá quá cao những gì có thể được đưa ra để đối phó với COVID-19". Nhưng thực sự thì chúng ta có thể làm gì hơn? Nhiều người sẽ đồng ý rằng việc phát triển kháng thể và các phương pháp điều trị COVID-19 ngay từ lúc này là lựa chọn chuẩn xác.

Chúng ta thà làm một điều gì đó, còn hơn là ngồi một chỗ và chấp nhận số phận của mình.

Tham khảo Technologyreview