Vì sao cùng lây nhiễm một loại virus nhưng mỗi cơ thể người lại phản ứng khác nhau?

Các nhà khoa học đã lập bản đồ cách gen di truyền và trải nghiệm sống để lại những “dấu ấn biểu sinh” lâu dài trên tế bào miễn dịch. Phát hiện này giúp lý giải vì sao con người phản ứng rất khác nhau trước cùng một loại virus, đồng thời mở ra khả năng điều trị cá nhân hóa trong tương lai.

Đại dịch COVID-19 từng cho thấy rõ một thực tế: cùng nhiễm một loại virus, nhưng có người chỉ có triệu chứng nhẹ, trong khi người khác lại chuyển nặng nguy kịch. Sự khác biệt này đặt ra câu hỏi lớn: tại sao hai người nhiễm cùng một mầm bệnh lại có kết cục khác nhau đến vậy?

Câu trả lời phần lớn nằm ở hai yếu tố: di truyền (những gen bạn được thừa hưởng) và trải nghiệm sống (môi trường, tiền sử nhiễm bệnh, tiêm chủng…). Hai yếu tố này định hình tế bào của chúng ta thông qua những thay đổi phân tử tinh vi gọi là biến đổi biểu sinh (epigenetic). Những thay đổi này không làm biến đổi trình tự DNA, mà điều khiển việc gen nào được “bật” hay “tắt”, từ đó quyết định cách tế bào hoạt động.

Các nhà nghiên cứu tại Viện Salk vừa xây dựng một “bản đồ biểu sinh” toàn diện, giúp tách biệt tác động của di truyền và trải nghiệm sống trên nhiều loại tế bào miễn dịch khác nhau. Cơ sở dữ liệu mới này, được công bố trên tạp chí Nature Genetics ngày 27/1/2026, mang lại cái nhìn rõ hơn về lý do phản ứng miễn dịch khác nhau giữa từng người, và có thể hỗ trợ phát triển các phương pháp điều trị chính xác hơn.

Theo giáo sư Joseph Ecker, đồng tác giả chính của nghiên cứu, tế bào miễn dịch mang trong mình “hồ sơ phân tử” của cả gen lẫn trải nghiệm sống. Hai lực tác động này định hình hệ miễn dịch theo những cách rất khác nhau. Ông cho biết, nhiễm trùng và yếu tố môi trường để lại “dấu vân tay biểu sinh” lâu dài, ảnh hưởng đến cách tế bào miễn dịch vận hành. Khi phân tích ở cấp độ từng loại tế bào, các nhà khoa học có thể bắt đầu liên kết yếu tố nguy cơ di truyền và biểu sinh với chính những tế bào nơi bệnh khởi phát.

Biểu sinh là gì?

Mọi tế bào trong cơ thể đều chứa cùng một bộ DNA, nhưng chức năng của chúng lại rất khác nhau. Sự khác biệt này phần nào được giải thích bởi các “dấu đánh dấu biểu sinh” – những nhóm hóa học nhỏ gắn lên DNA, quyết định gen nào hoạt động và gen nào bị im lặng. Tập hợp tất cả các dấu này được gọi là bộ biểu sinh (epigenome).

Khác với DNA vốn cố định, biểu sinh có tính linh hoạt. Một số thay đổi chịu ảnh hưởng mạnh từ gen di truyền, trong khi số khác hình thành dần theo thời gian do tác động của môi trường và trải nghiệm sống. Tế bào miễn dịch chịu ảnh hưởng từ cả hai yếu tố này, nhưng trước đây giới khoa học chưa rõ chúng tác động theo cùng một cách hay khác nhau.

Nhà nghiên cứu Wenliang Wang cho biết, cuộc tranh luận “bẩm sinh hay môi trường” đã tồn tại lâu đời trong sinh học. Câu hỏi của nhóm là: chính xác thì hai yếu tố này biểu hiện ra sao trong tế bào miễn dịch và ảnh hưởng thế nào đến sức khỏe?

Nhiễm trùng và môi trường để lại dấu ấn ra sao?

Nhóm nghiên cứu đã phân tích mẫu máu của 110 người có nền tảng di truyền và lịch sử phơi nhiễm khác nhau. Những người tham gia từng tiếp xúc với nhiều yếu tố như cúm, HIV-1, MRSA, MSSA, SARS-CoV-2, tiêm phòng bệnh than, hoặc tiếp xúc với thuốc trừ sâu nhóm phospho hữu cơ.

Họ tập trung vào bốn nhóm tế bào miễn dịch chính. Tế bào T và B chịu trách nhiệm ghi nhớ miễn dịch lâu dài, trong khi bạch cầu đơn nhân và tế bào NK (natural killer) phản ứng nhanh và rộng trước mối đe dọa. Phân tích các mô hình biểu sinh ở từng loại tế bào, nhóm đã xây dựng một danh mục chi tiết các vùng methyl hóa DNA khác biệt (DMRs).

Theo nhà nghiên cứu Wubin Ding, nhiều biến thể gen liên quan đến bệnh thực chất hoạt động bằng cách thay đổi mức methyl hóa DNA trong những loại tế bào miễn dịch cụ thể. Nhờ lập bản đồ các liên kết này, giới khoa học có thể xác định chính xác tế bào và con đường phân tử nào bị ảnh hưởng, từ đó mở ra hướng điều trị nhắm mục tiêu tốt hơn.

Phân biệt dấu ấn di truyền và dấu ấn từ trải nghiệm

Một thành tựu lớn của nghiên cứu là phân biệt được thay đổi biểu sinh do di truyền (gDMRs) và do trải nghiệm sống (eDMRs). Hai nhóm này thường tập trung ở những vùng khác nhau của bộ biểu sinh.

Các gDMRs – chịu ảnh hưởng từ gen – thường xuất hiện gần những vùng gen ổn định, đặc biệt trong tế bào T và B sống lâu. Trong khi đó, eDMRs – gắn với trải nghiệm – tập trung ở các vùng điều hòa linh hoạt, nơi kiểm soát phản ứng miễn dịch cụ thể theo từng tình huống.

Điều này cho thấy di truyền thiết lập “khung nền” miễn dịch ổn định lâu dài, còn trải nghiệm sống tinh chỉnh các phản ứng thích nghi theo bối cảnh. Tuy nhiên, cần thêm nghiên cứu để hiểu rõ cách hai yếu tố này tác động đến hiệu suất miễn dịch và nguy cơ bệnh tật.

Nhà nghiên cứu Manoj Hariharan cho rằng bộ atlas tế bào miễn dịch người này sẽ là nguồn tài nguyên quý cho các nghiên cứu cơ chế bệnh trong tương lai, từ bệnh truyền nhiễm đến bệnh di truyền, cũng như hỗ trợ chẩn đoán và tiên lượng. Khi bệnh nhân phát bệnh, các “chữ ký biểu sinh” có thể đóng vai trò như bản đồ giúp phân loại và đánh giá mức độ nguy cơ.

Dự đoán nguy cơ bệnh và điều trị cá nhân hóa

Kết quả nghiên cứu cho thấy cả yếu tố bẩm sinh lẫn môi trường đều góp phần định hình bản sắc tế bào miễn dịch và hành vi của hệ miễn dịch. Danh mục mới này tạo nền tảng cho các chiến lược phòng ngừa và điều trị cá nhân hóa trong tương lai.

Giáo sư Ecker cho biết, khi cơ sở dữ liệu được mở rộng với nhiều mẫu bệnh nhân hơn, nó có thể giúp dự đoán phản ứng của từng cá nhân với các bệnh truyền nhiễm. Ví dụ, nếu đủ dữ liệu từ bệnh nhân COVID-19, các nhà khoa học có thể phát hiện một dấu ấn biểu sinh bảo vệ chung ở những người sống sót. Khi đó, bác sĩ có thể kiểm tra xem bệnh nhân mới nhiễm có mang dấu ấn tương tự hay không, và nếu không, có thể can thiệp vào cơ chế điều hòa liên quan.

Wang nhấn mạnh rằng nghiên cứu này đặt nền móng cho chiến lược phòng ngừa chính xác trong các bệnh truyền nhiễm. Trong tương lai, với COVID-19, cúm hay nhiều bệnh khác, có thể chúng ta sẽ dự đoán được cách một người phản ứng với virus ngay cả trước khi họ phơi nhiễm. Thay vì chờ bệnh xảy ra, các nhà khoa học có thể dựa trên bộ gen để dự đoán cách nhiễm trùng sẽ tác động đến biểu sinh, từ đó dự báo mức độ triệu chứng.