Cách đây một năm và hai ngày, trình tự di truyền của vi-rút SARS-CoV-2 lây lan khắp thế giới đã được chia sẻ. Mặc dù chúng ta vẫn chưa đánh giá cao tác động mà vi-rút sẽ gây ra đối với cuộc sống, nhưng đây đã là thời điểm mà khoa học bắt đầu chống lại.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ nêu bật các mốc quan trọng của khoa học đã mang lại cho mọi người phương pháp điều trị, vắc xin, và nhiều thứ khác nữa. Bạn hãy giành ít thời gian để tham khảo nhé!
Đôi nét
Giống như trình tự di truyền của chúng ta, trình tự di truyền của vi-rút chứa tất cả các chỉ dẫn mà nó cần để hoạt động: mã (code) cho các protein giúp vi-rút xâm nhập vào tế bào của cơ thể chúng ta và các bước để nó tạo ra các bản sao của chính nó để có thể lây nhiễm vào vật chủ mới.
Trong khi thông tin di truyền của chúng ta được mã hóa trong phân tử DNA sợi đôi, thì thông tin của SARS-CoV-2 được mã hóa trong sợi đơn của nó, RNA.
Vật chất di truyền được xây dựng từ các nucleotide. Cũng giống như các chữ cái trong bảng chữ cái tạo nên từ và câu, các nucleotide tạo nên mã di truyền.
Sự khác biệt là, trong khi bảng chữ cái tiếng Anh có 26 chữ cái, bảng chữ cái nucleotide của mã di truyền chỉ có bốn: adenosine, guanosine, cytidine và thymidine.
Các nucleotide này được viết tắt là A, G, C và T. Trong RNA, thymidine được thay thế bằng uridine (được ký hiệu bằng chữ U).
Xác định trình tự di truyền liên quan đến việc tìm ra trình tự As, Gs, Cs và Us tạo nên nó. Điều này nghe có vẻ không đơn giản khi bạn nhận ra rằng trình tự di truyền của SARS-CoV-2 dài khoảng 30.000 nucleotide.
Kỹ thuật
Có một số kỹ thuật đã được phát triển để cho phép các nhà khoa học bẻ khóa mã – kỹ thuật được sử dụng để giải trình tự ban đầu SARS-CoV-2 được gọi là ‘giải trình tự bằng tổng hợp’.
Như tên của nó, giải trình tự bằng tổng hợp bao gồm việc tìm ra trình tự di truyền bằng cách xây dựng nó.
Đầu tiên, chuỗi RNA của vi-rút được chuyển đổi thành DNA. DNA này được tinh chế, chia thành các phần nhỏ hơn để giải trình tự, sau đó được sao chép hàng nghìn lần.
Mỗi phần nhỏ hơn của DNA được ‘giải nén’ để được sao chép, tách nó thành hai sợi bổ sung.
Trong quá trình giải trình tự, một enzym polymerase xây dựng trình tự di truyền một nucleotide tại một thời điểm, sử dụng DNA đã giải nén làm khuôn mẫu cho bản sao mà nó tạo ra.
Mỗi nucleotide có một phân tử ‘terminator’ (terminator, là ddNTP: dideoxynucleotide triphosphate) gắn liền với nó, phân tử này giúp tạm dừng chuỗi mỗi khi nucleotide mới được thêm vào.
Terminator này cũng có gắn một tag (thẻ) huỳnh quang, có thể được phát hiện bằng một camera đặc biệt. Ánh sáng phát ra từ thẻ huỳnh quang cho biết nucleotide nào đã được thêm vào chuỗi.
Sau đó, terminator và tag bị loại bỏ, tạm dừng phản ứng sao chép, bắt đầu lại. Một nucleotide khác được thêm vào. Tạm ngừng.
Các nucleotide được thêm vào được ghi lại. Dừng lại. Và cứ tiếp tục như vậy cho đến khi tất cả gần 30.000 nucleotide đã được ghi lại.
Phương pháp này nghe có vẻ tốn thời gian, ghi lại từng nucleotide một, nhưng nó thực sự khá nhanh chóng và có thể xác định trình tự di truyền trong vài giờ.
Vi-rút SARS-CoV-2 chỉ thực sự được phân lập một vài ngày trước khi trình tự gen dự thảo được công bố. Trình tự được công bố bởi một tập đoàn nghiên cứu do Trung Quốc đứng đầu là truy cập mở, có nghĩa là các nhà khoa học khác trên thế giới có thể tận dụng nó ngay lập tức.
Chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn một số tiến bộ khoa học mà nó đã kích hoạt khi chúng ta xem qua loạt bài này, nhưng đáng để làm nổi bật một vài tiến bộ thích hợp ngay bây giờ.
Ví dụ, vắc-xin Moderna được phê duyệt gần đây sử dụng một phần mã RNA của SARS-CoV-2 – và được thiết kế chỉ vài ngày sau khi trình tự di truyền được công bố.
Gần đây cũng có rất nhiều mối quan tâm và thảo luận về các biến thể mới nổi của vi-rút SARS-CoV-2. Kiến thức về các biến thể này có được nhờ giải trình tự gen, giúp chúng ta so sánh trình tự hiện tại với trình tự ban đầu này và hiểu được những thay đổi có thể ảnh hưởng đến vi-rút như thế nào.
Trở lại vào ngày 10 tháng 1 năm 2020, không ai trong chúng ta có thể lường trước được đại dịch sẽ đến. Nhưng một trong những công cụ khoa học quan trọng để giúp chúng ta xuất hiện từ đó đã có sẵn.
Bài viết đến đây là hết rồi. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai. Lần sau nếu có ai hỏi về chủ đề này thì hãy nhớ về hóa học đằng sau chúng nhé.
Tham khảo Compound Interest.
