Nhiều hiện tượng nhiễm khuẩn đã được dập ngay từ trong trứng nước nhờ phản ứng miễn dịch bẩm sinh. Điều này liên quan đến các protein đặc biệt có trong các tế bào nhiễm khuẩn đã nhận diện được virus và kích hoạt một chuỗi tín hiệu, còn gọi là phản ứng interferon (ngăn không cho virus tấn công). Điều này kích hoạt cơ chế phòng vệ ở các tế bào lân cận và thường dẫn đến làm chết tế bào nhiễm bệnh.
 Giờ đây, các phân tử ARN nằm ở trung tâm của phản ứng kháng virus được khẳng định tồn tại ở động vật có vú |
Ở động vật và loài không xương sống, một cơ chế khác được biết đến đóng vai trò trong phản ứng miễn dịch kháng virus, RNAi (lối mòn can thiệp ARN). RNAi sử dụng trung gian quá trình giải trừ virus để xây dựng một vũ khí chống lại virus. Mặc dầu RNAi cũng tồn tại ở động vật có vú, các nhà nghiên cứu cho tới giờ vẫn nghĩ nó liên quan đến các quá trình tế bào khác cần cho điều tiết gen chứ không phải cho miễn dịch kháng virus. Bằng chứng cho thấy rằng RNAi trên thực tế góp phần vào cơ chế phòng vệ kháng virus ở động vật có vú đã được Giáo sư sinh học Olivier Voinnet, ETH Zurich (Thuỵ Sỹ) cùng các đồng nghiệp xuất bản trên tạp chí khoa học Science.
Các ARN can thiệp nhỏ như vũ khí kháng virus đặc biệt
Các nhà nghiên cứu cho tế bào gốc của thai chuột nhiễm 2 loại virus: virus viêm não cơ tim EMCV và virus Nodamura (NoV). Tiếp đó, họ có thể phát hiện ra các phân tử ARN ngắn chứa khoảng 22 nucleotide trong các tế bào. Chuỗi ARN này tương ứng với bộ gen của virus và chúng thể hiện tất cả các đặc tính của của các phân tử phản ứng lại kích thích chính của RNAi được gọi là các can thiệp nhỏ hay các siRNA. Điều này cung cấp bằng chứng rằng chính sự nhiễm virus đã kích hoạt cơ chế RNAi trong các tế bào động vật có vú.
Việc kích hoạt RNAi là một phân tử ARN bất thường nổi lên khi bộ gen virus được sao chép: một phân tử ARN xoắn kép. ARN xoắn kép này được cắt ra thành những mẫu nhỏ hơn để sản sinh ra siRNA, tiếp đó đóng vai trò như một thiết bị đưa thư. Do chuyển hoá từ ARN của virus và do đó tương ứng hoàn hảo với chuỗi ARN của virus, chúng dẫn dắt các protein cắt ra từ phân tử tới ARN của virus. Kết quả là chúng thành những mẩu vô hại. Do đó, virus không còn khả năng lây lan nữa.
Bảo vệ lý tưởng các tế bào tiền thân
Voinnet đưa ra hai lý do chính tại sao vai trò của RNAi trong cộng đồng kháng virus ở động vật có vú đã được tìm kiếm từ rất lâu. Đầu tiên, các nghiên cứu tiến hành ở các loài thực vật và ở các loài không xương sống đã chỉ ra nhiều loại virus đã phát triển cơ chế phòng vệ để kiềm chế bộ máy RNAi của các tế bào nhiễm khuẩn. Nếu cơ chế đó tồn tại cả ở virus ở động vật có vú, chúng sẽ nguỵ trang RNAi kháng virus.
Thứ hai, phần lớn các nhà khoa học đã tìm kiếm RNAi kháng virus ở những tế bào khác biệt mà ở đó phản ứng interferon tạo thành phần lớn các phản ứng miễn dịch bẩm sinh. Ngược lại, Vionnet và các đồng nghiệp của ông tập trung vào tế bào gốc.
Tế bào gốc và các tế bào tiền thân không thể sản sinh phản ứng interferon và do đó không thể sở hữu sự miễn dịch bẩm sinh điển hình. Điều này có lý, vì phản ứng interferon dẫn đến việc tế bào nhiễm virus bị chết. Vì tất cả các tế bào chuyên môn hoá đều mọc lên từ các tế bào tiền thân, chúng có thể bị loại bỏ sau đó. Tương tự, nhiễm virus trong tế bào gốc rất có hại, vì tất cả dòng giống tế bào nối dõi cũng sẽ bị nhiễm khuẩn. “RNAi do đó phù hợp hoàn hảo để bảo vệ các tế bào tiền thân khỏi virus. Đây thực sự có thể là hình thức miễn dịch duy nhất các tế bào này tập hợp chống lại virus.” Ông cho biết thêm “mặc dù tôi không muốn đưa vào đầu mọi người rằng RNAi kháng virus hoạt động chỉ trong tế bào gốc và tế bào tiền thân, chúng ta cũng có thể tìm thấy cơ chế này trong các tế bào gốc đã được chuyên môn hoá, mặc dù ở mức độ tương đối thấp.”
“Vẻ đẹp trong sự giản đơn”
Nhằm cung cấp thêm bằng chứng về một chức năng của RNAi trong miễn dịch kháng khuẩn ở động vật có vú, các nhà nghiên cứu đã biến đổi virus Nodamura về mặt gen di truyền để loại bỏ những gì mà họ cho là cơ chế phòng vệ của virus chống lại RNAi. Tiếp đó, họ cho tế bào gốc của chuột nhiễm virus đã bị biến đổi gen và quan sát thấy các tế bào phản kháng lại virus tốt hơn so với phiên bản virus No.V nguyên gốc. Hơn nữa, nhờ sự nhiễm virus bị biến đổi gen này, các nhà khoa học phát hiện ra siRNA có nguồn gốc tự bộ gen của virus. Kết quả cho thấy RNAi là cơ chế không nắm giữ NoV khi phản kháng. Nhưng cơ chế có thể thấy khi vật phản kháng RNAi mã hoá bởi NoV bị loại bỏ. “Do đó, khung phòng vệ kháng virus và cơ chế phản kháng của virus đều hoạt động như nhau ở động vật có vú, thực vật và loài không xương sống”, Vionnet kết luận.
Ngoài ra, một nghiên cứu của Shou Wei Ding, Đại học Riverside (Mỹ) cho thấy siRNA cũng được phát hiện ở mô của chuột mới sinh bị nhiễm virus NoV biến đổi gen. Những siRNA này giống hệt với siRNA trong tế bào gốc chuột thí nghiệm của Vionnet, cho thấy chuột còn bú có hệ miễn dịch gần hoàn chỉnh để chống lại virus. “Đây là bằng chứng quan trọng cho thấy RNAi kháng virus tồn tại trong một cơ thể sống chứ không chỉ trong tế bào gốc được nuôi cấy”.
Do đó, các nhà nghiên cứu đã hé lộ một phần bí ẩn trong miễn dịch bẩm sinh ở động vật có vú. “Vẻ đẹp của hệ thống này nằm ở sự giản đơn, và chúng ta có thể nói rằng ở sự đồng nhất. Cơ chế RNAi là một phần trong đời sống bình thường của tế bào, nhưng nó đòi hỏi chức năng như một vũ khí kháng khuẩn nhờ ARN được sản sinh bởi virus sẽ bị tiêu diệt. Vì sự đặc thù của phản ứng này được cung cấp bởi chính virus, cơ chế này về cơ bản có thể áp dụng cho mọi loại virus. Sự miễn dịch có thể bẩm sinh hơn thế.”, ông kết luận.
LiLy (theo ScienceDaily)