Đại cương

Các công nghệ mới trong sản xuất vacxin đã góp phần quan trọng trong quá trình phòng chống bệnh tật cho con người. Sự bùng nổ về số lượng các công nghệ như tái tổ hợp ADN, tinh khiết đại phân tử, sinh hoá học Protein … đã tạo ra nhiều ứng dụng trong sản xuất các loại vacxin đặc hiệu cho nhiều loại bệnh mà y học tưởng như bó tay (Viêm gan B, viêm não Nhật Bản, …). Trong khoảng hai thập kỷ cuối của thiên niên kỷ thứ 2 đã có sự bùng nổ về số lượng những vấn đề kỹ thuật trong sản xuất vacxin mới. Có được sự phát triển này là do những tiến bộ nhanh chóng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm sinh học phân tử, công nghệ tái tổ hợp ADN (rADN), sinh hoá học protein, hoá học polysaccharit, sinh hoá học phân tích, tinh khiết đại phân tử, virut học, vi khuẩn học, huyết thanh học và miễn dịch học. Một vài ứng dụng sớm nhất của những công nghệ mới hơn đã dành cho những vacxin đã có, với mục đích là để tăng số lượng sản xuất (như vacxin viêm gan B) hoặc để có sự an toàn hơn (như vacxin ho gà). Tuy nhiên, phần lớn những ứng dụng đều hướng vào việc phát triển những vacxin mới mà từ trước đến nay chưa làm được. Các công nghệ mới còn được mở rộng sang những lĩnh vực khác như thay đổi sinh lý học (thụ tinh), dị ứng, ung thư, điều trị miễn dịch và hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải.

Mục tiêu của một vacxin chủ động là kích thích cơ thể tạo ra một trạng thái miễn dịch bảo vệ ở người được tiêm. Có hai loại vacxin chủ động: Vacxin “sống” là một vi sinh vật hoạt động như một tác nhân gây miễn dịch, có khả năng gây nhiễm cho các tế bào và nhân lên ở túc chủ mà không gây ra bệnh; Vacxin “chết” hay “bất hoạt” là một kháng nguyên gây miễn dịch, không có khả năng gây bệnh truyền nhiễm túc chủ.

Vacxin sống

Một vài vacxin sống đã đáp ứng về cơ bản những tiêu chuẩn cho một vacxin lý tưởng. Đó là: Có khả năng tạo ra một sự bảo vệ suốt đời với một phản ứng tối thiểu ở gần như toàn thể những người đã nhận một hoặc hai liều vacxin. Những vacxin loại này chứa các vi sinh vật thường là các virut; chúng gây nhiễm các tế bào và nhân lên ở túc chủ, giống như sự nhân lên của vi sinh vật hoang dại gây ra nhiễm khuẩn tự nhiên. Như vậy, vi sinh vật có trong vacxin sẽ gây ra một đáp ứng miễn dịch của cơ thể giống như đáp ứng với vi sinh vật hoang dại. Vacxin sống đã được giảm độc lực, tức là khả năng gây bệnh của vi sinh vật hầu như đã được loại bỏ bằng các thủ thuật sinh học hay kỹ thuật. Các vacxin sống thường tạo ra cả hai loại miễn dịch, đó là miễn dịch dịch thể (kháng thể) và miễn dịch tế bào (tế bào Limpho T).

Vacxin sống gồm có 2 loại sau:

a/ Vacxin cổ điển

Thuật ngữ “cổ điển” đề cập tới những chiến lược vacxin không dùng tới công nghệ rADN. Chiến lược vacxin cổ điển đầu tiên làm giảm độc lực trong nuôi tế bào đã trở nên hiện thực trong các thập kỷ 40 và 50 với nuôi tế bào hiện đại invitro (trong phòng thí nghiệm) và khả năng nuôi virut trong các nuôi tế bào đó, tạo ra vacxin uống poliovirut, các vacxin tiêm như sởi, quai bị, thuỷ đậu, rubella. Một cách chế tạo vacxin cổ điển thứ hai là phân lập và nuôi virut động vật, gây ra một bệnh động vật tương tự như bệnh ở người. Virut động vật này tạo ra được miễn dịch ở người nhưng không gây bệnh cho người. Đó là trường hợp Jenner đã dùng virut Vacxina (đậu bò) để làm vacxin phòng bệnh đậu mùa ở người (Variola virut) 200 năm về trước. Chính vacxin này đã dẫn đến việc thanh toán bệnh đậu mùa trên phạm vi toàn thế giới vào giữa thập kỷ 70, đây cũng chính là căn bệnh đầu tiên được thanh toán bằng vacxin.

b/ Vacxin tái tổ hợp

Có 2 hướng trong đó công nghệ rADN đã được ứng dụng để phát triển những vacxin virut sống mới: Ứng dụng thứ nhất là tạo ra những biến đổi đặc hiệu hoặc những xoá bỏ ở gen của virut, điều đó sẽ làm cho virut được giảm độc lực một cách vững bền. Như vậy, chúng sẽ không còn có khả năng quay trở lại độc lực. Đây là hướng đi tạo vacxin H5N1 của Viện Vệ sinh dịch tễ TƯ (Hà Nội). Ứng dụng thứ hai của công nghệ ADN cho việc phát triển những vacxin sống mới là làm cho những virut trở thành các vecto của những Polypeptit “ngoại lai” hay những Epitop peptit từ những tác nhân gây bệnh khác của người. Mục đích tạo ra những vecto như vậy là để giới thiệu Polypeptit hay peptit ngoại lai cho hệ thống miễn dịch, trong khuôn khổ của một virut sống, làm sao cho hệ thống miễn dịch đáp ứng với Polypeptit ngoại lai như một kháng nguyên miễn dịch “sống”. Như vậy sẽ phát triển được một miễn dịch rộng rãi hơn (dịch thể, tế bào hay cả hai). Là một phần của một virut sống, Polypeptit ngoại lai được biểu thị bên trong bào tương của tế bào bị nhiễm, được làm gẫy thành những đoạn peptit, rồi được chuyển vận tới bề mặt của tế bào. Từ đó, chúng sẽ kích thích sự đáp ứng của tế bào Limpho T độc với tế bào. Vecto virut mẫu thường được dùng rộng rãi trong việc tạo ra vacxin sống mới là virut đậu mùa. Để làm cho virut này trở thành một vecto, phải tạo ra một plasmid có chứa gen cho polypeptit ngoại lai, với những trình tự nối tiếp hướng sự biểu thị của nó vào trong các tế bào, sự kết hợp đó được gọi là “một cát xét biểu thị”. Virut Vaccinia và cát xét biểu thị được đưa cùng vào nuôi tế bào, các tế bào có thể tiếp nhận cả hai cùng một lúc vào trong bào tương. Ở đó xảy ra quá trình tái tổ hợp, sản xuất ra một virut Vaccinia tái tổ hợp biểu thị ra Polypeptit ngoại lai.

Vacxin bất hoạt

So với vacxin sống thì các vacxin bất hoạt dễ sản xuất hơn. Theo định nghĩa, các vacxin bất hoạt không thể nhân lên hoặc lan tỏa để có thể gây ra bệnh. Nói chung, chúng được dung nạp tốt hơn, đặc biệt phần lớn các vacxin bất hoạt đã qua xử lý tinh khiết để loại bỏ các đại phân tử khác. Ngoài ra, do công nghệ phát triển hiện nay, có thể dễ thực hiện được việc sản xuất các vacxin bất hoạt. Khả năng tạo miễn dịch của một vacxin bất hoạt thường được nâng cao nhờ thêm tá dược. Tá dược duy nhất được cấp giấy phép dùng cho người là muối nhôm hydroxit hay photphat, đã được dùng tiêm cho hơn 1 tỷ người trên toàn cầu. Kháng nguyên của vacxin gắn một cách vững bền vào muối nhôm nhờ tác động tương hỗ iôn và làm thành một hỗn dịch. Các vacxin chết thường có chức năng kích thích các đáp ứng miễn dịch dịch thể, cũng như khởi động cho miễn dịch tế bào.

a/ Vacxin bất hoạt nguyên tế bào

Sản xuất vacxin bất hoạt nguyên tế bào vi khuẩn hay toàn hạt nhỏ virut, với mục đích kích thích việc hình thành các kháng thể đối với nhiều kháng nguyên; một vài vacxin còn có tác dụng trung hoà tác nhân gây bệnh. Trong trường hợp vacxin viêm gan A chẳng hạn, các tế bào bị nhiễm virut viêm gan A được làm dung giải bởi các hạt virut đã tinh khiết bằng phương pháp sinh hoá học, bất hoạt bằng Formalin, rồi sau đó hấp phụ vào một muối nhôm.Chiến lược cổ điển này dẫn đến việc sản xuất ra những vacxin có hiệu lực, đến nay vẫn còn là một công nghệ lựa chọn cho nhiều vacxin virut.

b/ Vacxin bất hoạt protein

Đối với nhiều tác nhân gây bệnh thì việc phát triển một vacxin dựa trên Protein là chiến lược được lựa chọn. Phương pháp chế tạo ra một vacxin dựa trên Protein bằng các kỹ thuật miễn dịch, di truyền và sinh hoá học xác định tính đặc hiệu kháng nguyên. Kỹ thuật nói trên cho phép các biểu vị bảo vệ và những Polypeptit được xác định rất đặc hiệu. Vacxin viêm gan B làm từ nguồn huyết tương người là vacxin đầu tiên trong thể loại này. Protein bề mặt của virut viêm gan B (HBsAg), được xác định là một Lipoprotein, một kháng nguyên có những biểu vị bảo vệ trên bề mặt. HBsAg lấy từ huyết tương của những người mang virut viêm gan B mãn được tinh khiết rồi bất hoạt để làm vacxin. Vacxin viêm gan B tái tổ hợp là ứng dụng đầu tiên của công nghệ rADN cho việc sản xuất vacxin dùng cho người.

Vacxin tái tổ hợp dùng tiêm

Loại vacxin này đang tạo một cuộc cách mạng trong công nghệ sản xuất vacxin. Năm 1989, Gustav (USA) tình cờ phát hiện ra liệu pháp gen trong phòng thí nghiệm dùng tế bào động vật có vú sản xuất một loại protein mã hoá trong gen. Ba năm sau, S. Johnston ở đại học Texas phát minh kỹ thuật nhân chuỗi ADN tạo sản phẩm protein ngoại lai trên tế bào động vật. Từ protein đến vacxin phải chờ đến bước đột phá tiếp theo của các nhà bác học Mỹ Harriet Robinson, David Weiner và nhóm S.Johnstons tiến hành thành công vào năm 1991.

Vacxin ADN có tác dụng chống ung thư, chữa bệnh tự miễn dịch và dị ứng. Vacxin ADN có khả năng dung nạp cao, an toàn, ổn định và hiệu quả kéo dài so với vacxin cổ điển. Ngoài ra, việc dễ dàng sản xuất lớn, giá thành chấp nhận được rất có lợi cho các nước đang phát triển.

Vacxin ăn qua miệng (thực phẩm)

Giữa những năm 80, RoyCutiss III và Guy Gardinau (USA) đề xuất ý tưởng cấy gen ADN ngoại lai của virut, vi khuẩn vào thực vật. Năm 1992 nhà thực vật học Boyce Thompson ở New-York có ý tưởng làm vacxin tự nhiên cho người qua việc ăn các thực phẩm cấy gen trên. Hiện đã có ít nhất 5 công ty công nghệ sinh học lớn đang nghiên cứu phát triển vacxin “ăn” được kiểu này.

Vacxin hóa học dùng tinh thể “Trehaloz” làm “vật mang”

Là loại đường đôi có nhiều trong các mô sinh học, có khả năng tích trữ năng lượng để duy trì sự sống khi gặp điều kiện bất lợi. Năm 1990 B.Roz ở Anh đã đề xuất việc gắn các kháng nguyên với tinh thể này và xoa trên da, dễ dàng xâm nhập vào mô sống phóng thích kháng nguyên như kiểu tiêm chủng cổ điển. Trehaloz còn là tá dược đông khô vacxin, dạng khí dung dùng qua đường thở (vacxin cúm). Nhờ khả năng bắt giữ và thải chậm, vacxin Trehaloz rất ổn định luôn giữ được công hiệu cao trong thời gian dài ở bất kỳ nhiệt độ bảo quản nào (60oC/1 tháng không mất công hiệu).

Vacxin dán trên da

Người Mỹ cho rằng việc thấm qua da cũng là một cách đưa vacxin vào tiếp cận hệ thống miễn dịch của cơ thể người. Nhóm nghiên cứu của G.Glenm đã thử dán miếng giấy thấm chứa độc tố tả CT. CT là chất kích thích miễn dịch mạnh nhưng nếu được làm giảm độc tính (các tiểu phần) thì chính nó trở thành một tá dược chuẩn cho nhiều loại vacxin khác, việc đưa CT qua da rất an toàn sau khi thử trên một số người tình nguyện. Thử với LT của E.coli trên chuột cũng cho kết quả tốt. Đã có 30 loại kháng nguyên làm vacxin thử ở dạng này (bạch hầu, uốn ván, cúm, dại …) thậm chí không gây miễn dịch chéo với CT. “Miễn dịch qua da” đã bước đầu được thử trên 18 người tình nguyện với hai kháng nguyên CT và LT dán trên cánh tay trong 6 giờ. Sau 3 tuần đo hiệu giá kháng thể thấy rất cao, không gây phản ứng phụ so với chứng. Có thể vacxin này sẽ phải cải tiến bằng việc thay dùng trực tiếp các độc tố vi khuẩn bằng các vector plasmid ADN.

Vacxin khí dung: Phun xịt qua đường hít thở (Vacxin cúm…)