Trong cuộc đua để tìm ra vaccine, tìm ra thuốc điều trị hiệu quả cũng như để làm rõ phương thức gây bệnh của SARS-CoV-2 thì mô hình động vật chính là chìa khóa thành công của một nghiên cứu. Mô hình động vật không chỉ giúp các nhà khoa học có thể đánh giá hiệu quả của vaccine, thuốc mà còn giúp phát hiện các nguy hiểm tiềm ẩn nếu sản phẩm được đưa vào sử dụng lâm sàng. Vì vậy việc lựa chọn mô hình động vật là cực kỳ cần thiết, một nghiên cứu thành công cần phải được thực hiện trên một mô hình động vật phù hợp. Vậy loài động vật nào (Hình 1) sẽ là ứng cử viên sáng giá trong cuộc chiến chống đại dịch Covid-19 này?
Hình 1. “Những ứng cử viên” trong sử dụng làm mô hình nghiên cứu
Chuột nhắt
Nhắc tới mô hình động vật, không thể không nhắc đến chuột nhắt trắng (Hình 2). Chúng dễ nuôi, dễ sinh sản, vòng đời ngắn, bộ gene của chuột lại rất giống với con người. Chính vì vậy từ lâu chuột bạch đã được sử dụng để làm mô hình nghiên cứu y sinh. Vậy với đại dịch Covid-19 thì chuột bạch liệu có giữ vững ngôi vị này?
Thật không may nghiên cứu trên chuột nhắt (chuột bạch) gặp khó khăn từ những bước đầu tiên bởi vì thụ thể ACE2 của chúng quá khác biệt so với con người. Điều này khiến việc lây nhiễm SARS-CoV-2 trên chuột gần như bất khả thi, ít nhất điều này vẫn đúng đối với những chú chuột bạch bình thường.
Hình 2. Chuột nhắt trắng – mô hình y sinh kinh điển
May mắn thay những con chuột mang thụ thể ACE2 của người đã được Stanley Perlman tạo ra vào năm 2007, ông tạo ra giống chuột này nhằm phục vụ cho nghiên cứu dịch SARS. Tuy nhiên khi ấy dịch SARS đã không còn, vậy nên ông đã tặng giống chuột này cho phòng thí nghiệm Jackson (JAX). Đáng tiếc cho Perlman, nhưng may mắn cho JAX khi mà giờ đây hàng nghìn đơn đặt mua giống chuột này từ khắp nơi trên thế giới để phục vụ cho nghiên cứu về đại dịch Covid-19.
Dù vậy giống chuột mang ACE2 của người do Perlman tạo ra nhiễm SARS-CoV-2 với những triệu chứng rất nhẹ, nguyên nhân được cho là do chúng vẫn biểu hiện cả thụ thể ACE2 của chuột. Vì vậy các nhà khoa học của JAX đã sử dụng hệ thống CRISPR để khiến những con chuột này chỉ biểu hiện ACE2 của con người.
Dĩ nhiên cũng có một cách tiếp cận khác để có thể sử dụng chuột làm mô hình, nhóm nghiên cứu của Sheahan đang nghiên cứu thay đổi gen tạo protein bề mặt của virus để chúng có thể lây nhiễm vào những con chuột thí nghiệm bình thường.
Chuột cống
Cũng không ít nhóm nghiên cứu quyết định nghiên cứu trên chuột cống thay vì chuột nhắt. Cũng giống như chuột nhắt, chuột cống cũng cần phải biến đổi gene trước khi được sử dụng cho nghiên cứu SARS-CoV-2. Tuy nhiên to bự là một lợi thế, thật vậy trong nghiên cứu đôi lúc cần phải lấy máu định kỳ để đánh giá (Hình 3), tuy nhiên không thể làm việc này đối với chuột nhắt được nên việc chuyển sang sử dụng chuột cống là một lựa chọn đáng để cân nhắc.
Bên cạnh đó, các nghiên cứu về độc tính của thuốc hầu hết đều sử dụng mô hình chuột cống trắng, vì vậy việc tạo một con chuột cống mang ACE2 của người và nghiên cứu luôn trên nó sẽ giúp tiết kiệm thời gian hơn.
Hình 3. Chuột cống trắng – ưu thế về kích thước
Chuột hamster
Hamster là một loại sinh vật cảnh đáng yêu, chúng giờ đây cũng là ứng cử viên sáng giá trong giới động vật phòng thí nghiệm (Hình 4) khi mà các nghiên cứu trên hamster có thể là chìa khóa làm sáng tỏ cách SARS-CoV-2 lây truyền từ người sang người và cả các trường hợp lây nhiễm không triệu chứng.
Không giống với chuột nhắt hay chuột cống, chúng ta hoàn toàn có thể lây nhiễm SARS-CoV-2 vào những con chuột hamster mà không cần bất cứ bước điều chỉnh gene nào, điều này tạo một ưu thế rất lớn khi sử dụng hamster để nghiên cứu về đại dịch Covid-19.
Kết quả nghiên cứu bước đầu trên hamster khá khả quan, khi bỏ một con hamster nhiễm SARS-CoV-2 vào một cộng động hamster khỏe mạnh, sự lây lan diễn ra gần như mọi lúc. Mặc dù sự lây lan được cho là qua các giọt hô hấp, tuy nhiên hamster lại ăn phân nên không loại trừ khả năng virus này có thể lây nhiễm qua đường tiêu hóa.
Hình 4. Chuột hamster trong phòng thí nghiệm
Chồn sương
Chồn sương là minh tinh trong nghiên cứu các bệnh về hô hấp, chúng không chỉ nhiễm bệnh mà còn biểu hiện các triệu chứng tương tự con người. Một con chồn sương bị cúm thậm chí còn hắt hơi và lây lan virus cho cộng đồng qua không khí. Tuy nhiên, điều này không đồng nghĩa chúng sẽ phù hợp làm mô hình nghiên cứu covid-19. Tương tự như hamster, chồn sương có thể bị nhiễm SARS-CoV-2 mà không cần bất cứ biến đổi gene nào.
Nghiên cứu cho thấy những con chồn sương nhiễm SARS-CoV-2 chỉ gia tăng nhiệt độ cơ thể mà không có bất kì triệu chứng nào khác. Dù vậy, loài chồn sương vẫn mô phỏng được một khía cạnh của Covid-19: Sự lây lan qua hô hấp. Những con chồn sương nhiễm SARS-CoV-2 không chỉ lây lan virus cho những con khác cùng chuồng mà còn lây cho một số con ở chuồng bên cạnh. Điều này có thể là bằng chứng cho thấy SARS-CoV-2 có khả năng lây nhiễm qua khí dung (aerosol).
Khỉ
Mặc dù đắt tiền và khó thao tác, khỉ được đánh giá tiềm năng rất cao trong thử thuốc và vaccine, đơn giản vì chúng có họ hàng gần với con người. Đó cũng là lý do chúng thường được sử dụng làm bước đệm cuối cùng trước khi tiến hành thí nghiệm lâm sàng trên con người. Cũng giống như chồn sương và hamster, khỉ có thể bị nhiễm SARS-CoV-2 một cách tự nhiên mà không cần bất kỳ biến đổi gene nào.
Một nghiên cứu ở Hà Lan trên 8 con khỉ đuôi dài (Macaca fascicularis) cho thấy 4 con già hơn có tải lượng virus SARS-CoV-2 cao hơn 4 con trẻ. Mặc dù tất cả chúng đều không có triệu chứng gì, giải phẫu tử thi 4 con trong số chúng cho thấy có 2 con có dấu hiệu tổn thương ở phổi. Biểu hiện tổn thương này tương tự những người có triệu chứng nhẹ khi nhiễm SARS-CoV-2.
Những nghiên cứu trên khỉ rhesus (Macaca mulatta) cho thấy những con nhiễm SARS-CoV-2 đã khỏi bệnh thì sẽ không tái nhiễm trong 4 tuần sau đó. Đây là một tín hiệu đáng mừng cho thấy miễn dịch kích hoạt từ vaccine cũng sẽ có khả năng bảo vệ tương tự.
Cũng giống như chồn sương, khỉ cũng được nghiên cứu để cố gắng trả lời câu hỏi kinh điển rằng “SARS-CoV-2 có lây qua khí dung (aerosol) hay không?”. Vấn đề này cực kì cần thiết để biết được liệu khẩu trang có bảo vệ được chúng ta hay không, nếu SARS-CoV-2 thật sự lây qua khí dung (aerosol) thì điều này rất tồi tệ.
Những người có biểu hiện nặng thường mắc các bệnh nền như cao huyết áp hoặc đái tháo đường, vì vậy việc tạo ra những mô hình khỉ mắc bệnh nền có thể sẽ có ích rất lớn trong cuộc chiến chống đại dịch covid-19.
Ứng cử viên tương lai và vấn đề cần cân nhắc
Danh sách này theo thời gian sẽ còn tiếp tục mở rộng. Điển hình là gần đây nhất đã có ghi nhận về mèo cũng có khả năng nhiễm SARS-CoV-2 với các triệu chứng tổn thương lớn ở mũi, khí quản và phổi. Điều này có thể sẽ khiến một số nhà khoa học nên cân nhắc trong việc sử dụng mèo để nghiên cứu.
Các loài động vật gần gũi với con người như mèo, hamster có khả năng nhiễm bệnh cũng gợi ý cho chúng ta rằng việc ngăn chặn sự lây lan của covid-19 muốn đạt hiệu quả cao thì cần có các nghiên cứu mở rộng về khả năng lây nhiễm chéo virus từ vật nuôi sang người để cân nhắc việc các xét nghiệm cách ly không chỉ thực hiện trên con người mà nên thực hiện điều này cả trên vật nuôi.
Sơn Phạm – Lược dịch và tổng hợp
