Việc giải trình tự các biến thể của virus corona được ví như một "kỳ quan công nghệ" nằm gọn trong lòng bàn tay, nhờ vào một hộp hình chữ nhật dài xấp xỉ 10 cm và nặng chỉ 90gr có tên Minion. Được phát triển bởi Công ty Oxford Nanopore Technologies (ONT), có trụ sở tại Anh, chiếc máy này cho phép giải trình tự một đoạn DNA bằng cách sử dụng các lỗ nano (các lỗ cực nhỏ có đường kính cỡ nanomet).
Được kết nối với máy tính qua cổng USB, trình tự sắp xếp theo phương pháp điện tử tạo ra một sự khác biệt tiềm tàng để điều khiển các phân tử DNA qua 512 lỗ nano nằm trên màng của nó. Các biến thể của dòng điện được phát hiện khi DNA đi qua từng lỗ nhỏ sau đó được truyền đến máy tính, rồi dịch chúng thành trình tự cơ sở (hoặc nucleotide).
Các trình tự được liên kết với một máy tính, nơi bộ gien hoàn chỉnh của virus sẽ được tiết lộ sau vài giờ. Ảnh: Dominique Duchesnes
Hệ thống có thể giải trình tự bất kỳ bộ gien nào của virus, bao gồm cả coronavirus và các biến thể của nó. Như với các xét nghiệm di truyền của con người, được thực hiện trên các máy lớn hơn, bằng cách so sánh các trình tự thu được với trình tự tham chiếu mà các đột biến xuất hiện.
Đối với SARS-CoV2, là một virus RNA dài 30.000 nucleotide, bước đầu tiên là chuyển RNA thành DNA. Giáo sư Vincent Bours, Trưởng Khoa di truyền tại Trung tâm bệnh viện đại học Liège (CHU de Liège) giải thích: “Cái mà chúng tôi gọi là thư viện là nơi chúng tôi thiết lập trình tự. Trước tiên, chúng tôi sẽ chiết xuất RNA và sau đó chuyển chúng thành DNA vì RNA quá không ổn định".
Giám sát rất chặt chẽ
Tại phòng thí nghiệm Giga ở CHU Liège, Giáo sư Vincent Bours cùng hai nhà nghiên cứu là Keith Durkin và Maria Artesi bắt đầu giải trình tự virus SARS-CoV2 vào mùa Xuân năm 2020, giống như các đồng nghiệp của họ tại Đại học công giáo Louvain (KULeuven). Ở Bỉ, tổng cộng 12 phòng thí nghiệm tham gia vào quá trình này để tạo thành một nghiên cứu theo dõi bộ gien rất chặt chẽ nhằm giám sát các chủng hoạt động.
Khoảng 1/10 mẫu dương tính hiện đã được giải trình tự một cách có hệ thống. Thêm vào đó là hoạt động giám sát tích cực nhằm phát hiện bất kỳ bất thường nào trong các xét nghiệm PCR hoặc bất kỳ sự trở về nào của một người dương tính từ khu vực có nguy cơ. Việc "sàng lọc" kép này giúp theo dõi sự phát triển của một biến thể mới đáng lo ngại hàng ngày.
Trong khi hai phòng thí nghiệm tiên phong đã thực hiện 1.000 trình tự từ tháng 3 đến tháng 12/2020, 70.000 trình tự đã được liệt kê trong một năm. Nhà nghiên cứu Keith Durkin cho biết nhờ có một hệ thống mã vạch khéo léo, 96 mẫu có thể được giải trình tự cùng một lúc, hoặc 200 đến 300 mẫu mỗi tuần.
Một báo cáo hàng tuần do phòng thí nghiệm KULeuven thực hiện trên cơ sở các báo cáo dữ liệu về sự phát triển của các chủng khác nhau lưu hành ở Bỉ. Đó là virus đột biến trong quá trình lây truyền và một số biến thể có lợi sẽ nhanh chóng tồn tại. Nhà vi sinh vật học Emmanuel André (Đại học KULeuven), người điều phối nền tảng giám sát liên bang, lo ngại rằng đây là trường hợp của virus Delta và nó sẽ có khả năng xảy ra với Omicron vào tháng Giêng.
Nhà nghiên cứu Vincent Bours giải thích cứ hai tuần một lần, trung bình virus có các đột biến. Những thay đổi này giúp có thể theo dõi phả hệ của chúng, dưới dạng cây tiến hóa, giống như truy ngược lại tổ tiên khủng long của các loài chim. "Do đó, nếu một số người đã bị nhiễm cùng một loại virus, chúng tôi có thể cho rằng họ đã bị nhiễm từ cùng một nguồn và phân tích các cụm", ông cho biết.
Theo các nhà khoa học, điều quan trọng là phải có một cuộc kiểm kê cả trong nước và quốc tế để phát hiện sự xuất hiện của các biến thể đáng lo ngại, như phát hiện về Omicron của các nhà nghiên cứu Nam Phi. Nhờ hệ thống giám sát này, các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới mã hóa trình tự của chúng trong thời gian thực trên nền tảng Gisaid quốc tế, nơi khoảng 5,6 triệu dữ liệu hiện đang được tổng hợp trên các máy chủ.
Việc theo dõi các dữ liệu thu thập về bệnh nhân cũng được nhập ẩn danh ví dụ như người này đi du lịch chưa? Các triệu chứng của anh ta là gì? 30 trường hợp được xác nhận nhiễm Omicron ở Bỉ có thể liên quan đến ba đợt bùng phát có mối liên hệ với các chuyến đi đến Ai Cập, Thổ Nhĩ Kỳ, Dubai và Cộng hòa Séc. Tuy nhiên, một ổ dịch trong trường học hiện được xác định là không có mối liên kết với chuyến đi.