MỞ ĐẦU Virus cúm A gây bệnh cho con người và hàng loạt các loài động vật khác nhau [1]. Từ các dữ liệu nghiên cứu thu thập được trong những năm 1990 cho thấy tỷ lệ lây nhiễm virus cúm A mỗi năm chiếm khoảng 5-20% dân số thế giới, ước tính trung bình có khoảng 36 000 người tử vong do mắc bệnh cúm A xảy ra mỗi năm ở Hoa Kỳ và khoảng 250 000 đến 500 000 người tử vong trên toàn thế giới [2]. Vắc xin là lựa chọn hàng đầu để bảo vệ và chống lại sự tăng trưởng và phát triển của virus cúm A, những hiệu quả đạt được của vắc xin trong thời gian dài dẫn đến quá trình nghiên cứu thiết kế thuốc để chống lại virus cúm A không còn được xem là ưu tiên hàng đầu bởi chính phủ và các tổ chức phi lợi nhuận nữa. Vắc xin có thể hạn chế các chủng virus cúm A lây nhiễm từ cá thể này sang cá thể khác nhằm giảm thiểu mối đe dọa nghiêm trọng cho sức khỏe của con người.
Tuy nhiên, hiệu quả đặc trị của vắc xin là bị hạn chế hoàn toàn bởi những chủng đột biến mới [3, 4]. Như đại dịch cúm A năm 2009 đã cho thấy vắc xin không còn hiệu quả trong việc điều trị khi đại dịch là bùng phát, lúc này cần phải có một loại thuốc đặc trị để ức chế và tiêu diệt virus cúm trong thời gian ngắn nhất có thể [5]. Đã có hơn bốn đại dịch cúm xảy ra trong thế kỷ qua, trong đó đại dịch mà gây thiệt hại về người và vật chất lớn nhất là phải kể đến đại dịch cúm A/H1N1 vào năm 1918 [6] và năm 2009 [7]. Mặc dù virus cúm từ các chủng loại khác nhau như H5N1, H7N3, H7N7, H7N9, H9N2 và H10N8 đã được ức chế đáng kể, giảm thiểu tối đa việc lây lan bệnh sang người, nhưng tỷ lệ tử vong vẫn dao động cao đến 60% trong những đợt bùng phát lớn [8, 9].
Cấu trúc đột biến sẽ giúp các virus cúm A thích nghi hơn với môi trường sống và các hợp chất thuốc có sẵn, điều đó cũng có nghĩa cần phải nghiên cứu ra một số hợp chất thuốc mới đặc trị, phù hợp hơn để ức chế và tiêu diệt các chủng loại virus đột biến mới xuất hiện nhanh chóng [10, 11]. Các chủng loại thuốc kháng virus khác nhau là những đại diện tuyệt vời cho các liệu pháp chống bệnh cúm A. Trong lịch sử, sự phát triển của các liệu pháp sử dụng thuốc để kháng virus đã 12 | P a g e thử nghiệm thành công trong việc điều trị bệnh HIV [12] và viêm gan C (HCV) [13]. Bệnh HIV và HCV được coi là không thể điều trị được trong quá khứ, tuy nhiên hiện nay đã có phác đồ điều trị đạt hiệu quả rõ rệt và thậm chí có thể chữa trị khỏi hoàn toàn cho trường hợp của bệnh HCV.
Trong trường hợp của cúm A, các loại thuốc phổ biến như Relenza và Tamiflu đã ngăn cản hiệu quả sự hoạt động của protein Neuraminidase, và thuốc họ Adamantine (gồm Amantadine và Rimantadine) cũng đã ngăn cản sự hoạt động của kênh proton M2 [14-16]. Tuy nhiên, hiệu quả lâu dài của các loại thuốc này là một mối quan tâm bởi sự xuất hiện gần đây của các chủng virus mới kháng thuốc. Do đó, nhu cầu cấp bách hiện nay là mau chóng nghiên cứu và tìm ra các giải pháp mới để phòng ngừa và điều trị triệt để virus cúm A, đặc biệt là ở những nhóm có nguy cơ cao gây nên đại dịch cúm. Một trong những mục tiêu mà các nhà khoa học trên thế giới quan tâm gần đây nhất đó là sử dụng thuốc để ức chế virus cúm A được thực hiện trực tiếp trên RNA-dependent RNA polymerase (RdRp), tổng hợp bởi hai hệ gen RNA và mRNA [17, 18].
Cấu trúc của chúng được xác định gần đây là phức hợp heterotrimeric bao gồm các thành phần PA, PB1 và PB2, các thành phần này cung cấp những thông tin quan trọng trong cơ chế hoạt động của chúng [19, 20]. Mục tiêu đặt ra là cần xác định hợp chất ức chế RdRp trong đó vùng hoạt động endonuclease là một trong những mục tiêu hấp dẫn cho phát triển thuốc trong điều trị bệnh cúm A [21]. Những sao chép của virus mRNA bởi chủ thể ribosome yêu cầu phải có “cap 5’ ” và điều này đã được thực hiện bởi các tế bào bị nhiễm virus cúm A theo cơ chế "cap-snatching", trong đó vùng endonuclease sẽ tách cap 5’ từ chủ thể mRNA, và hoạt động sao chép như một primers [22]. Vùng endonuclease bao gồm cả N-terminal sẽ chiếm một nửa thành phần của PA và chứa ion kim loại Mn2+ [23, 24].
Vùng hoạt động endonuclease trên cấu trúc protein PA làm việc rất ổn định và tiết lộ quá trình tham gia ràng buộc nucleotide của các chất nền [25-29]. Hợp chất L-742,001 được biết đến như là hợp chất thuốc dùng để ức chế vùng endonuclease và là ứng viên cho loại thuốc chuyên dùng để kìm hãm sự phát triển nhanh chóng của các chủng đột biến kháng thuốc trên cấu trúc A/H1N1/PA trong ứng dụng lâm sàng. Ở mức độ thực nghiệm, các nghiên cứu gần đây ban đầu cho thấy cách mà 13 | P a g e hợp chất thuốc L-742,001 đã ức chế sự hoạt động của protein PA tại vùng endonuclease, tuy nhiên vẫn chưa giải thích được cơ chế hoạt động và tương tác của nó một cách chính xác. Mô phỏng động lực học phân tử sẽ góp phần cho thấy rõ các vai trò khác nhau trong cơ chế gây bệnh của virus cúm A trên cơ sở là protein A/H1N1/PA.
Hiểu rõ được bản chất gây bệnh của chúng có ý nghĩa không chỉ để làm rõ cơ chế gây bệnh mà còn gợi ý những cách tiếp cận mục tiêu khác nhau nhằm chữa trị bệnh cúm A đạt được hiệu quả tốt nhất. 14 | P a g e 2 TỔNG QUAN VỀ BỆNH CÚM Trong những thập niên gần đây, các đại dịch cúm đã gây ra nhiều thiệt hại về người cũng như những hậu quả nghiêm trọng về kinh tế. Do đó, nghiên cứu chi tiết về cấu tạo, chức năng cũng như cơ chế lây nhiễm của các virus gây bệnh cúm là điều tất yếu và rất cần thiết trong khoa học và cuộc sống hằng ngày.1 Lịch sử về dịch cúm 2.1 Tổng quan về dịch cúm trên thế giới Các triệu chứng đầu tiên về cúm được ghi nhận bởi nhà vật lý người Hy Lạp Hippocrates cách đây khoảng 2400 năm. Trận dịch cúm đầu tiên được ghi chép rõ ràng trong lịch sử là trận đại dịch năm 1580, bắt đầu từ châu Á và nhanh chóng lan sang châu Phi và đến Châu Âu.
Tại Roma hơn 8000 người chết, và tại nhiều thành phố của Tây Ban Nha dân số gần như bằng không sau đại dịch. Từ đó đến nay, nhiều đại dịch cúm lớn nhỏ đã liên tiếp xảy ra và để lại nhiều hậu quả nghiêm trọng. Một số đại dịch cúm lớn trong lịch sử đã lấy đi nhiều mạng người và để lại nhiều thiệt hại khủng khiếp cho nền kinh tế thế giới, các đại dịch cúm là được trình bày như bảng 1 bên dưới: Bảng 1: Danh sách các đại dịch cúm xảy ra trong lịch sử thế giới. Năm Tên đại dịch Số người chết Loại cúm 1889-1890 Cúm Nga – Châu Á ≈ 106 1918-1919 Cúm Tây Ban Nha ≈ 40.103 - 106 H3N2 2003 Cúm gia cầm 302 H5N1 2009 Cúm heo 16455 (28/02/2010) H1N1 15 | P a g e 2.2 Tổng quan về dịch cúm tại Việt Nam Dịch cúm gia cầm A/H5N1 bùng phát tại Việt Nam vào cuối tháng 12/2003 ở các tỉnh phía Bắc, sau đó đã nhanh chóng lan tới hầu hết các tỉnh/thành trong cả nước chỉ trong một thời gian ngắn.
Đây là lần đầu tiên dịch cúm gia cầm A/H5N1 xảy ra tại Việt Nam, có tới hàng chục triệu gia cầm bị tiêu hủy, gây thiệt hại nặng nề tới nền kinh tế quốc dân. Tính đến tháng 10/2008, dịch cúm gia cầm liên tục tái bùng phát hàng năm tại nhiều địa phương trong cả nước, có thể phân chia thành các đợt dịch lớn như sau: Đợt dịch thứ nhất từ tháng 12/2003 và 30/03/2004: Dịch cúm xảy ra ở các tỉnh Hà Tây, Long An và Tiền Giang. Dịch bệnh lây lan rất nhanh, chỉ trong vòng hai tháng đã xuất hiện ở 57/64 tỉnh thành trong cả nước. Có 3 người được xác định nhiễm virus cúm A/H5N1 và cả 3 đã tử vong trong đợt dịch này.
Đợt dịch thứ 2 từ tháng 4 đến tháng 11/2004: Dịch cúm tái phát tại 17 tỉnh, thời gian cao điểm nhất là trong tháng 7, sau đó giảm dần đến tháng 11/2004 chỉ còn một điểm phát dịch. Có tới 27 người mắc bệnh virus cúm A/H5N1, trong đó có 9 ca tử vong. Đợt dịch thứ 3 từ tháng 12/2004 cho đến tháng 15/12/2005: Dịch cúm gà xảy ra trên 36 tỉnh thành trong cả nước. Vào những tháng cuối năm 2005, dịch cúm gà xảy ra trong tháng 10/2005 lan nhanh trong gần 40 tỉnh thành và giảm dần trong tháng 12/2005.
Sau một năm (2006), do áp dụng chương trình tiêm chủng rộng rãi cho các đàn gia cầm trong cả nước, cùng với các biện pháp phòng chống dịch quyết liệt, dịch cúm A/H5N1 không xảy ra ở Việt Nam. Mặc dù vậy, đến 06/12/2006 dịch cúm gia cầm A/H5N1 đã tái bùng phát ở Cà Mau, sau đó lan sang các tỉnh Bạc Liêu, Hậu Giang, Vĩnh Long và Cần Thơ. Trong năm 2007, dịch cúm tái phát tại Hải Dương vào ngày 17/02/2007 và được khống chế sau 1 tháng. Tuy nhiên, đến ngày 01/05/2007 dịch cúm tiếp tục tái phát tại Nghệ An, sau đó lan sang nhiều tỉnh, thành phố trong cả nước.
Theo báo cáo của cục thú y (bộ nông nghiệp và phát triển nông 16 | P a g e thôn) đến ngày 10/06/2007 dịch cúm đã xảy ra trên 16 tỉnh, thành phố (Nghệ An, Quảng Ninh, Cần Thơ, Sơn La, Nam Định, Đồng Tháp, Hải Phòng, Bắc Giang, Ninh Bình, Bắc Ninh, Vĩnh Phúc, Hà Nam, Quảng Nam, Hưng Yên, Thái Bình và Phú Thọ), và chỉ được khống chế hoàn toàn vào 8/2007. Dịch cúm lại tiếp tục tái bùng phát ở một số tỉnh phía Bắc vào tháng 3/2008. Cho đến tháng 6/2008, dịch cúm gia cầm A/H5N1 về cơ bản đã được khống chế trên toàn quốc.2 Phân loại và cấu tạo virus cúm 2.1 Phân loại virus cúm Virus cúm là loại virus RNA bao gồm ba loại là virus cúm A, B, C. Ba loại virus cúm này là ba trong số năm chi thuộc họ Orthomyxoviridae, trong đó: Virus cúm C khá phổ biến, lây nhiễm ở cả người và động vật nhưng hiếm có dấu hiệu bùng phát thành đại dịch.
Virus cúm B hầu như chỉ lây nhiễm ở con người và gây ra các bệnh cúm thông thường.