T Ổ NG QUAN
T ổ ng quan v ề b ệ nh COVID-19
1.1.1 Tổng quan về virus SARS-CoV-2
Hội chứng hô hấp cấp tính (COVID-19) do virus SARS-CoV-2 gây ra Đây là virus RNA sợi dương thuộc họ Coronaviridae, phân họ Coronavirinae và bộ Nidovirales [16] Cấu tạo của SARS-Cov-2 gồm một RNA sợi đơn dương RNA của SARS-COV-2 có độ dài khoảng 29.9 kb, đây là virus có bộ gen lớn nhất trong các loài virus RNA Bộ gen bao gồm các vùng 5’UTR, khung đọc mở và cuối cùng là đuôi poly A Hai phần đầu của cấu trúc bộgen là các khung đọc mở mã hóa cho mười sáu protein phi cấu trúc Phần cuối của bộ gen mã hóa các protein cấu trúc gồm protein gai, protein vỏ, protein màng, protein nucleocapsid RNA được bao ngoài bởi một lớp capsid được tạo thành từ protein nucleocapsid Bao ngoài lớp capsid này là một lớp bao khác được liên kết bởi ba protein cấu trúc: protein màng, protein gai và protein vỏ [69]
Quá trình xâm nhập vào cơ thểngười của SARS-CoV-2 thông qua hai cơ chế là cơ chế hòa màng hoặc cơ chế thực bào trong đó cơ chế hòa màng là cơ chế chính giúp SARS-CoV-2 xâm nhập vào cơ thể Protein Spike có trên bề mặt tế bào chính là chìa khóa giúp virus xâm nhập vào tế bào thông qua thụ thể enzyme chuyển đổi angiotensin 2 Sau khi spike protein liên kết với thụ thể ACE2 trên bề mặt tế bào, spike protein sẽthay đổi hình dạng, cấu trúc không gian và làm lộ ra vị trí cắt
S1/S2 Lúc này TMPRSS2 – một serine protease trên màng tế bào chủ sẽ cắt protein
S thành 2 tiểu đơn vị S1 và S2 Các peptid dung hợp có trên tiểu đơn vị S2 sẽ giúp hòa màng virus và màng của tế bào vật chủ và giải phóng bộ gen virus vào tế bào Ngoài ra SARS-CoV-2 còn xâm nhập vào tế bào vật chủ thông qua con đường thực bào Khi không có sự hiện diện của các protease ngoại bào và protease màng, virus không thể hòa màng của chúng và màng tế bào chủ với nhau, chúng đi vào tế bào chất bằng các bong bóng làm bằng tế bào chủ (endosome) Trong endosome, cathepsin L một loại enzyme hoạt động ở pH thấp có trong tế bào chủđã phân cắt protein S tại vị trí S2’ và quá trình hòa màng diễn ra từ đó giúp giải phóng bộ gen của virus vào tế bào vật chủ Sau khi RNA của virus được giải phóng chúng sẽ sử dụng ribosome của cơ thể vật chủ để dịch mã thành các protein sao chép Khung đọc mở 1a và 1b (ORF1a/b) được dịch mã thành các polyprotein Các polyprotein này sau đó được phân cắt nhờ các protease của tế bào vật chủ và virus thành các protein phi cấu trúc, bao gồm RNA polymerase phụ thuộc RNA và helicase, để xúc tác sự sao chép bộ gen của virus và tổng hợp protein ORFs còn lại mã hóa cho các protein phụ và cấu trúc Sau khi lắp ráp thêm, các virion trưởng thành được vận chuyển đến bề mặt tế bào trong các túi và được giải phóng bằng quá trình xuất bào
1.1.2 Triệu chứng và chẩn đoán nhiễm COVID-19
Theo tổ chức y tế thế giới (WHO), các triệu chứng của COVID-19 rất đa dạng Những trường hợp nhẹthường bị sốt, ho, mệt mỏi Trường hợp trung bình có thể khó thở hoặc viêm phổi nhẹ Trong khi trường hợp nặng có thể bị viêm phổi nặng, suy các cơ quan khác và có thể tử vong Những người từ 60 tuổi trở lên, người mang thai và những người có các vấn đề y tế tiềm ẩn như huyết áp, các vấn đề về tim phổi, tiểu đường, béo phì hoặc ung thư có nguy cơ mắc bệnh nặng cao hơn Tuy nhiên, bất kỳ ai cũng có thể bị bệnh COVID-19 và trở thành bệnh nặng hoặc tử vong ở mọi lứa tuổi [50] Đểxác định virus SARS-CoV-2 có thể thực hiện qua ba phương pháp: nuôi cấy virus, xét nghiệm miễn dịch học và thử nghiệm kiểm tra axit nucleic Việc nuôi cấy virus SARS-CoV-2 rất hữu ích để phân lập và xác định đặc tính của virus; nhưng về cơ bản, việc nuôi cấy tế bào để phân lập virus không được khuyến khích cho mục đích chẩn đoán Xét nghiệm miễn dịch học bao gồm xét nghiệm kháng nguyên và kháng thể Việc xét nghiệm kháng thểthường không được sử dụng trong chẩn đoán nhiễm COVID-19 mà thường được dùng đểđánh giá khảnăng đáp ứng miễn dịch của những người đã từng nhiễm SARS-CoV-2 hoặc đã được tiêm vaccine Đối với xét nghiệm kháng nguyên, đây là xét nghiệm miễn dịch phát hiện sự hiện diện của một kháng nguyên virus cụ thể, cho biết được tình trạng nhiễm virus hiện tại Các xét nghiệm kháng nguyên cho kết quả nhanh chóng và có thể dễ thực hiện tại điểm y tế hoặc tại nhà, tuy nhiên xét nghiệm kháng nguyên thường kém nhạy hơn so với thử nghiệm kiểm tra axit nucleic Xét nghiệm axit nucleic có thể kiểm tra sự xuất hiện của vật chất di truyền của virus với lượng rất nhỏ thông qua việc khuếch đại, tạo ra nhiều bản sao của vật chất di truyền Việc kiểm tra khuếch đại axit nucleic có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như: RT-PCR hoặc khuếch đại đẳng nhiệt [6, 28]
1.1.3 Vaccine và thuốc được sử dụng trong điều trị COVID-19
Veklury (remdesivir) là thuốc kháng virus đầu tiên được FDA chấp thuận vào ngày 22 tháng 10 năm 2020 Thuốc được sử dụng cho bệnh nhân người lớn, trẻ em từ 12 tuổi trở lên và nặng ít nhất 40kg đểđiều trị COVID-19 cần nhập viện Đối với nhóm đối tượng bệnh nhi nhập viện có cân nặng từ3,5 đến dưới 40kg hoặc bệnh nhi dưới 12 tuổi nặng ít nhất 3,5kg tính an toàn và hiệu quả của thuốc vẫn đang được đánh giá [44] Remdesivir là một tiền chất tương tự adenosine nucleotide được dùng theo đường tĩnh mạch Sau khi vào cơ thể thuốc được chuyển thành chất chuyển hóa nucleoside triphosphate có hoạt tính được tích hợp vào chuỗi RNA của virus mới sinh trong tế bào vật chủ Thuốc làm chấm dứt quá trình tổng hợp RNA của virus bằng cách ức chế enzyme RNA polymerase phụ thuộc RNA (RdRp) [22]
Kháng thểđơn dòng cũng được nhiều nhà khoa học nghiên cứu đểđiều trị SARS-CoV-2 Cho đến hiện nay đã có 3 sản phẩm kháng thể đơn dòng chống SARS-CoV-2 được cấp Giấy phép sử dụng khẩn cấp từ Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA) để điều trị COVID-19 mức độ nhẹ đến trung bình ở những bệnh nhân không nhập viện và đã được xét nghiệm chẩn đoán mắc SARS- CoV-2 và có dấu hiệu nhiễm trùng có nguy cơ cáo tiến triển thành bệnh nặng và/hoặc nhập viện Kháng thểbamlanivimab được dùng kết hợp với kháng thể etesevimab được chỉ định để dự phòng sau phơi nhiễm đối với COVID-19 ở người lớn và bệnh nhi (12 tuổi trở lên và nặng ít nhất 40kg) có nguy cơ tiến triển thành COVID-19 nặng kể cả nhập viện hoặc tử vong Đây là những kháng thể đơn dòng trung hòa liên kết với các epitopes khác nhau nhưng chồng lên nhau của S protein RBD (receptor-binding domain) của SARS-CoV-2 Việc sử dụng Casirivimab kết hợp với Imdevimab cũng đã được FDA cấp giấy phép sử dụng khẩn cấp Đây là các kháng thể đơn dòng tái tổ hợp của người liên kết với các epitopes không thay đổi của spike protein RBD của SARS-CoV-2 Kháng thể đơn dòng sotrovimab được xác định vào năm 2003 từ 1 người sống sót sau SARS-CoV cũng cho thấy hiệu quả điều trị SARS-CoV-2 khi nó nhằm mục tiêu vào một epitope trong RDB của spike protein được bảo tồn giữa SARS-CoV và SARS-CoV-2 [33, 46]
Trước diễn biến phức tạp của đại dịch SARS-CoV-2 việc nghiên cứu và phát triển vaccine sớm là một điều rất cần thiết Tổ chức y tế thế giới cho đến nay đã cấp phép khẩn cấp cho bảy loại vaccine để sử dụng để phòng ngừa covid Trong đó có hai loại vaccine thuộc loại mRNA là vaccine Pfizer-BioNtech và Moderna; ba loại vaccine sử dụng công nghệ vector tái tổ hợp là AstraZeneca, COVISHIELD (Viện huyết thanh của Ấn Độ), Janssen (Johnson & Johnson) và hai vaccine là vaccine virus bất hoạt là Sinopharm và Sinovac [49] Tuy nhiên trong số bảy loại vaccine này thì cho đến nay mới có một loại được FDA chấp thuận và hai loại vaccine được phê duyệt giấy phép sử dụng khẩn cấp Vaccine COVID-19 đầu tiên được FDA phê duyệt là vào ngày 23 tháng 8 năm 2021 Vaccine này được biết đến với tên Vaccine Pfizer-BioNTech COVID-19 và hiện bán dưới tên thương mại Comirnaty để phòng ngừa bệnh COVID-19 ở những người từ 16 tuổi trở lên Đối với những người từ 12 tuổi trở lên vaccine được sử dụng theo ủy quyền sử dụng khẩn cấp Việc sử dụng liều thứ ba ở những người bị suy giảm miễn dịch nhất định và dùng một liều tăng cường duy nhất ở những người: 65 tuổi trở lên; 18 đến 64 tuổi có nguy cơ cao bị COVID-19 nghiêm trọng và 18 đến 64 tuổi mà thường xuyên phải tiếp xúc với SARS-CoV-2 thường xuyên hoặc nghề nghiệp khiến họcó nguy cơ cao mắc các biến chứng nghiêm trọng của COVID-19 cũng được cấp phép khẩn cấp Vaccine Moderna COVID-19 là vaccine thứ hai được cấp phép sử dụng khẩn cấp EUA để phòng ngừa COVID-19 ở những người từ 18 tuổi trở lên Vaccine thứ ba được FDA cấp giấy phép sử dụng khẩn cấp là Vaccine Janssen COVID-19 hay còn gọi là Vaccine Johnson & Johnson Vaccine này cũng được cấp phép sử dụng khẩn cấp cho đối tượng từ 18 tuổi trở lên [45] Tại Việt Nam Bộ Y tếđã cấp phép sử dụng đối với 8 loại vaccine COVID-19 bao gồm: AstraZeneca, Gam-COVID-Vac
(SputnikV), COVID-19 vaccine Janssen (Johnson & Johnson), Spikevax (COVID-
19 vaccine Moderna), Comirnaty (Pfizer – BioNTech), Vero Cell (China National Biotec Group (CNBG)/ Sinopharm), Hayat-Vax và Abdala [1]
1.1.4 Phác đồ điều trị COVID-19 của Bộ Y tế
Ngày 28/1/2022, Bộ Y tế ra Quyết định 250/QĐ-BYT về việc ban hành
“Hướng dẫn chẩn đoán và điều trị COVID-19” Trong văn bản này Bộ Y tế đã cập nhật thêm nhóm F0 không triệu chứng vào phân loại mức độ bệnh COVID-19, bên cạnh 4 nhóm nhẹ, trung bình, nặng và nguy kịch đã có trước đó Về nguyên tắc điều trị của 5 nhóm bệnh được tổng hợp trong bảng dưới đây
Bảng 1.1 Tổng hợp nguyên tắc điều trị người bệnh COVID-19 [2]
Người nhiễm không triệu chứng
Nhẹ Trung bình Nặng Nguy kịch
- Người bệnh suy hô cần đặt nội khí quản thông
19 mức độ nhẹ có bệnh lý nền, coi như mức độ trung bình
XQ > 50% khí xâm nhập hoặc
- Người bệnh có sốc hoặc
- Người bệnh có suy đa tạng
Thuốc kháng virus 1 Không Có Có Không (trừ
Kháng thể kháng virus 2 Không (trừ
Casirivimab 600mg + Imdevimab 600mg có dùng)
Coriticoid Không Không Có 3 Có 4 Có 5
Không Không Xem xét Có Không
Thuốc chống đông Không Dự phòng nếu có nguy cơ
Liều dự phòng tăng cường Điều trị Dự phòng nếu kèm theo giảm đông. Điều trị nếu không có giảm đông.
Xử trí hô hấp Không Xét thở oxy kính nếu có yếu tố nguy cơ
Oxy kính, mặt nạ giản đơn
V Hoặc thở mặt nạ có túi
Kháng sinh Không Không Cân nhắc Có Có
ECMO Không Không Không Chưa Khi có chỉ định
Chống sốc - - - - Có Điều trị bệnh nền Nếu có
Vật lý trị liệu Có
Tâm lý liệu pháp Có Đối với người bệnh nhiễm COVID-19 không triệu chứng hoặc mức độ nhẹ có thể điều trị tại nhà hoặc các cơ sởthu dung điều trị COVID-19 tùy theo tình hình tại từng địa phương.
1 Thuốc kháng virus: Favipiravir; Nirmatrelvir kết hợp với Ritonavir; Molnupiravir, Remdesivir
2 Kháng thể kháng virus: Casirivimab 600 mg + Imdevimab 600 mg; Bamlanivimab
3 Dexamethason 6mg hoặc methylpresnisolon 32mg/ngày x 7-10 ngày
4 Dexamethason (6-12mg) hoặc methylprednisolon 1-2mg/kg x 5 ngày sau giảm ẵ liều x 5 ngày
5 Dexamethason (12-20mg) hoặc methylprednisolon 2-3mg/kg x 5 ngày sau giảm ẵ liều x 5 ngày
1.1.5 Các đích phân tử virus SARS-CoV-2
ACE2 lần đầu tiên được xác định vào năm 2000 như là một chất tương đồng với thụ thể ACE Nó hoạt động như một carboxypeptidase thủy phân liên kết peptide ở đầu tận cùng carboxyl của protein hoặc peptide Các nghiên cứu đã cho thấy ACE2 có xuất hiện ở các mô ruột non, tinh hoàn, thận, cơ tim, ruột kết và tuyến giáp Ở phổi có rất ít ACE2, chủ yếu giới hạn ở một phần nhỏ tế bào mô phế nang loại II Trong điều kiện bình thường ACE2 có vai trò trong việc cân bằng hệ thống renin – angiotensin - aldosterone (RAAS), là chất điều chỉnh quan trọng lượng máu và sức đề kháng của hệ thống mạch máu góp phần vào quá trình tái hấp thu natri, viêm và xơ hóa, ngăn ngừa tác động bất lợi có thể có do sự tích tụ của angiotensin II Khi ACE tạo angiotensin II từ angiotensin I, ACE2 liên kết với các thụ thể Mas tạo ra angiotensin (1-7) từ angiotensin II, hệ quả làm dịch chuyển cân bằng từ tác dụng co mạch gây ra bởi angiotensin II sang giãn mạch do kích hoạt thụ thể Mas trên các mạch máu đó Khi có sự xâm nhập của virus SARS-CoV-2, S- protein của virus liên kết với thụ thể dẫn đến gây ra sự tích tụ angiotensin II có thể gây co mạch, stress oxy hóa Hơn nữa angiotensin II thúc đẩy rối loạn chức năng nội mô thông qua kích hoạt cyclooxygenase-2, tạo ra các prostaglandin hoạt mạch và các gốc oxy hóa hoạt động Việc sản xuất quá mức ROS có liên quan đến tăng huyết áp, xơ vữa động mạch và có thể gây ra hiện tượng apoptosis Các cơ chế viêm khác được kích hoạt bởi sự tích tụAngII cũng có thểliên quan đến việc kích hoạt yếu tố hạt nhân NF-kB và phiên mã của các cytokine tiền viêm IL-6, IL-1β, và TNFα Do đó, việc kích hoạt đáp ứng miễn dịch do nhiễm trùng kết hợp với mức độ angiotensin II cao có thể dẫn đến tình trạng tăng viêm ở giai đoạn muộn của bệnh nhân nhiễm SARS-CoV-2 [39]
Spike protein (S protein) là yếu tố quan trọng cho việc virus SARS-CoV-2 xâm nhập vào tế bào vật chủ thông qua thụ thể ACE2 vì vậy nó là một mục tiêu kháng virus rất hấp dẫn đang được nhiều nhà khoa học nghiên cứu Cấu tạo spike protein gồm 2 tiểu đơn vị chức năng, bao gồm S1 và S2 Cấu trúc tiểu đơn vị S1 bao gồm miền đầu N (NTD), miền đầu C (CTD) và miền liên kết thụ thể (RDB) Chức năng của miền S1 là gắn với thụ thể trên tế bào vật chủ Tiểu đơn vị cấu trúc S2 chứa peptide dung hợp (FP), heptad lặp lại 1 (HR1), chuỗi xoắn trung tâm (CH), miền kết nối (CD), heptad lặp lại 2 (HR2), miền xuyên màng (TM) và đuôi tế bào chất (CT) Khác với tiểu đơn vị S1, tiểu đơn vị S2 có tác dụng chính là hòa màng, hợp nhất tế bào màng của virus và tế bào màng của vật chủ thông qua những thay đổi cấu trúc không gian Vị trí phần cắt giữa tiểu đơn vị S1 và S2 được gọi là vị trí phân cắt S1/S2 protease Đối với tất cả các coronavirus, các protease của vật chủ phân cắt glycoprotein S tại vịtrí S2’ để kích hoạt các protein quan trọng để hợp nhất màng của tế bào thông qua những thay đổi cấu trúc không thểđảo ngược [32,
Main protease hay còn được gọi là 3C-like protease, non structure protein 5 là một protease cysteine có vai trò quan trọng trong việc phân cắt polyprotein do đó được coi là một mục tiêu hấp dẫn để nghiên cứu thuốc điều trị SARS-COV-2 Sau khi xâm nhập vào vật chủ, RNA của SARS-COV-2 dịch mã thành hai polyprotein 1a và 1b Hai polyprotein này sau đó được phân cắt thành 16 protein phi cấu trúc nhờ vào hai protease là papain-like protease và M pro Trong đó PL pro phân cắt protein của nsp 1-3 và M pro phân cắt tất cảcác điểm nối phía dưới của nsp4 M pro là một homodimer cấu tạo bởi hai protomer Mỗi protomer bao gồm ba miền: miền
I (gốc 8-101), miền II (gốc 102-184), miền III (gốc 201-303) Miền II được kết nối với miền III thông qua một vùng lặp dài hơn (các gốc 184-200) Miền III được đặc trưng bởi một cụm năm vòng xoắn α [47]
RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) hay còn được gọi là non structure protein 12 (nsp12) là một thành phần cốt lõi của phức hợp sao chép và phiên mã của virus, đồng thời xử lý quá trình sao chép và phiên mã của RNA virus RdRp cùng với nsp7 và nsp8 tạo thành phức hợp để sao chép và phiên mã hệ gen RNA của virus, trong khi đó nsp12 cho thấy xúc tác hạn chế hoặc không có Do đó, nsp12- nsp7-nsp8 được định nghĩa là thành phần cốt lõi tối thiểu để sao chép RNA của virus [15]
1.1.6 Trung tâm hoạt động của các đích phân tử
Enzyme chuyển angiotensine 2 có vai trò rất quan trọng trong quá trình xâm nhập của virus SARS-CoV-2 vào cơ thể Năm 2002, Dales và các cộng sự trong một thiết kế các hợp chất ức chế ACE2 đã phát triển được hợp chất 16 hay chính là MLN-4760 có giá trị IC50 là 0,44nM Điều này cho thấy MLN-4760 là một chất ức chế phân tử nhỏ có tính chọn lọc cao và mạnh của thụ thể ACE2 [7] MLN-4760 tạo ra các tương tác liên kết chính bên trong vị trí hoạt động và cung cấp thông tin chi tiết về hoạt động của các gốc liên quan đến xúc tác và tính đặc hiệu của cơ chất MLN-4760 có hai nhóm carboxylat, một trong sốđó liên kết với nguyên tử kẽm bằng cách thay thế phân tử nước liên kết có trong cấu trúc ACE2 Quả cầu phối hợp kẽm (His374, His378 và Glu402) là một tập hợp con của 21 gốc ACE2 nằm trong 4,5 Å của chất ức chế liên kết và tạo nên phần lớn hơn của vị trí hoạt động Nhóm phelonic của Tyr515 tạo liên kết H cho nhóm cacboxylat liên kết với kẽm của chất ức chế Bên cạnh quả cầu phối trí kẽm và dư lượng đóng góp liên kết H tiềm năng, có thêm 11 gốc ACE2 tạo liên hệ chặt chẽ (