Hé lộ con đường virus SARS-CoV-2 xâm nhập vào các tế bào thần kinh

Nghiên cứu mới nêu bật một cơ chế lây lan chưa từng được biết đến trước đây, virus SARS-CoV-2 sẽ tạo ra các ống nano để lan truyền từ mũi đến các tế bào thần kinh.

Virus SARS-CoV-2 chủ yếu nhắm vào đường hô hấp, nhưng trong một số trường hợp, nó cũng ảnh hưởng đến các cơ quan khác như ruột, gan, thận, tim và não.

Ống nano cho phép virus SARS-CoV-2 di chuyển vào các tế bào thần kinh. (Ảnh: Anna Pepe).

Làm thế nào virus xâm nhập vào não và gây ra các triệu chứng thần kinh vẫn chưa rõ ràng vì "cửa ngõ" chính của virus - thụ thể men chuyển 2 (ACE2) hầu như không được phát hiện trong các tế bào não (không giống như tế bào mũi và phổi).

Tìm ra được cách thức virus SARS-CoV-2 xâm nhập vào các tế bào thần kinh là chìa khóa để hiểu (và điều trị) các biểu hiện thần kinh liên quan đến Covid-19.

Chiara Zurzolo, giám đốc nghiên cứu tại Viện Pasteur và nhóm của cô đã phát hiện ra rằng virus COVID-19 có một con đường hoàn toàn khác để xâm nhập vào các tế bào thiếu thụ thể ACE2.

Theo đó, nó lợi dụng một con đường giao tiếp giữa các tế bào được gọi là "ống nano đường hầm" (TNT) hoặc "ống nano hiệu ứng đường hầm".

Con đường lây lan trực tiếp của virus

TNT là những đường hầm cực nhỏ, đường kính vài chục nanomet, cho phép ít nhất hai tế bào trao đổi ion, toàn bộ cơ quan… và thậm chí cả virus! Vào năm 2016, nhóm của Chiara Zurzolo đã chỉ ra rằng TNT thậm chí còn đóng một chức năng trong sự lan truyền gian bào của các protein amyloid gây bệnh liên quan đến bệnh Alzheimer và Parkinson.
 

Các nhà khoa học đã tiếp tục nghiên cứu hoạt động của các ống nano này kể từ đó để làm rõ sự liên quan của chúng trong việc lan truyền một số loại virus và vi khuẩn trong cơ thể.

Đối mặt với những hậu quả thần kinh do nhiễm SARS-CoV-2, nhóm nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng virus này cũng có thể sử dụng TNT để lây lan từ các tế bào dễ lây lan sang các tế bào ít cho phép hơn (thiếu thụ thể màng ACE2) và đồng thời trốn thoát khỏi sự giám sát miễn dịch.

Để kiểm tra giả thuyết này, họ đã nuôi cấy các tế bào thần kinh (không cho phép lây nhiễm qua con đường nội bào) với sự hiện diện của các tế bào biểu mô bị nhiễm (cho phép).

Bằng cách kiểm tra các tế bào nuôi cấy của họ bằng kính hiển vi cùng tiêu bản, nhóm chuyên gia đã phát hiện ra rằng các tế bào thần kinh có thể bị nhiễm theo cơ chế qua trung gian TNT khi được đồng nuôi cấy với các tế bào biểu mô cho phép bị nhiễm bệnh.

"Sau 24 giờ đồng nuôi, 36,4% tế bào nhận chứa các điểm được nhận biết bởi kháng thể kháng N (lưu ý: kháng thể đặc hiệu cho protein N của SARS-CoV-2) trong tế bào chất của chúng và tỷ lệ này tăng lên 62,5 % sau 48 giờ", các nhà nghiên cứu báo cáo.

Cùng với đó, họ còn phát hiện ra rằng, virus SARS-CoV-2 hiện diện trong các tế bào biểu mô (đại diện của các tế bào lót thành mũi), đã kích thích sự hình thành các ống nano để chúng thiết lập kết nối với các tế bào thần kinh hiện có (mà virus không thể lây nhiễm một mình).
 

Sau đó, nó chuyển hướng chúng khỏi các chức năng ban đầu, chẳng hạn như chuyển lipid và protein, để nhấn chìm chúng.

 Tế bào Vero E6 bị nhiễm SARS-CoV-2 được đồng nuôi cấy với tế bào SH-SY5Y. Các mũi tên màu vàng chỉ vào TNT; các mũi tên màu trắng cho biết tín hiệu chống N của SARS-CoV-2 bên trong TNT và trong các ô tiếp nhận (Ảnh: Anna Pepe).

Nhờ khả năng thu phóng của thiết bị quan sát hiện đại, các nhà khoa học thậm chí còn quan sát được virus đang truyền từ tế bào này sang tế bào khác.

Theo nhóm nghiên cứu, vị trí nhân lên của virus được quan sát bên trong TNT giữa các tế bào cho phép và không cho phép. Đồng thời, các protein liên kết với bộ máy tế bào mà virus sử dụng để tái tạo.

Tóm lại, không chỉ virus SARS-CoV-2 đã tìm ra cách xâm nhập vào các tế bào mà nó không thể xâm nhập qua con đường cổ điển, mà cơ chế này giúp tăng cường sự lây lan của virus giữa các tế bào cho phép, ngoài con đường nội bào.

Đây không phải là loại virus duy nhất kiểm soát tế bào theo cách này: virus HIV và virus cúm cũng khai thác TNT để di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác. Các ống nano này cũng có thể là nguồn gốc của Covid kéo dài ẩn bên trong và virus thực sự có thể tránh được các kháng thể và tồn tại lâu hơn trong cơ thể người.

Đây là một thí nghiệm được thực hiện trong ống nghiệm, trên các mô hình tế bào, và các nghiên cứu khác sẽ là cần thiết để xác nhận rằng chính cơ chế này cũng tham gia vào não người.
Nếu phương thức hoạt động này được xác nhận, nhóm nghiên cứu của Zurzolo cho rằng, điều này có thể phát triển các loại thuốc có thể ngăn chặn sự hình thành của các ống nano hoặc cắt chúng.