Vắc xin vecto (Viral vecto) là gì và làm thế nào để chống lại COVID-19

(Trong sinh học phân tử, vector được hiểu là một đoạn DNA có khả năng vận chuyển gen mã hóa những tính trạng cần thiết từ sinh vật này đến đoạn gen của sinh vật khác, nhằm sao chép sự ưu thế về tính trạng đó sang sinh vật đích để mong muốn chúng có tính trạng tương tự với sinh vật nguồn gen. Các vector vận chuyển gen thường là các plasmid, vector của virus, cosmid hoặc một đoạn gen nhân tạo. Vector được sử dụng thông dụng nhất là plasmid. Yêu cầu cần có cho một vector là những đoạn điều hòa, vùng tạo dòng và đoạn đánh dấu.)

Vắc xin vecto khác so với hầu hết các loại vắc xin thông thường ở chỗ vắc xin thông thường không có chứa kháng nguyên mà sử dụng chính tế bào của vắc xin để sản xuất ra kháng nguyên. Vắc xin vecto làm được điều đó nhờ sử dụng một loại virus đã chỉnh sửa (vecto) để cung cấp mã di truyền. Khi tiêm vắc xin vào cơ thể, tế bào sẽ được hướng dẫn để tạo ra một lượng lớn kháng nguyên và kích hoạt đáp ứng kháng nguyên. Vắc-xin bắt chước những gì xảy ra trong quá trình lây nhiễm tự nhiên với một số mầm bệnh – đặc biệt là vi rút. Điều này có lợi thế là kích hoạt phản ứng miễn dịch tế bào mạnh mẽ của tế bào T cũng như sản xuất kháng thể của tế bào B. Một ví dụ về vắc-xin vectơ vi-rút là vắc-xin rVSV-ZEBOV chống lại Ebola.

Ưu nhược điêm của vắc xin vecto:

  • Công nghệ lâu đời (Well-established technology)
  • Tạo ra đáp ứng kháng nguyên mạnh
  • Tạp ra đáp ứng kháng nguyên liên quan đế tế bào B và T
  • Việc tiếp xúc với vector trước đó có thể làm giảm hiệu quả
  • Quá trình sản xuất tương đối phức tạp

Làm thế nào để vắc xin có thể kích hoạt miễn dịch

Vi rút tồn tại và nhân lên bằng cách xâm nhập vào tế bào của vật chủ và chiếm quyền điều khiển bộ máy tạo ra protein cho chúng, vì vậy hệ thống đọc mã di truyền của vi rút và tạo ra vi rút mới. Các hạt virus này chứa các kháng nguyên, các phân tử có thể kích hoạt phản ứng miễn dịch. Một nguyên tắc tương tự làm nền tảng cho vắc-xin vectơ, trong trường hợp này, các tế bảo vật chủ nhận mã để tạo ra kháng nguyên. Vectơ vi-rút hoạt động như một hệ thống phân phối, cung cấp phương tiện để xâm nhập vào tế bào và chèn mã cho các kháng nguyên của vi-rút khác (mầm bệnh mà bạn đang cố gắng tiêm phòng). Bản thân vi rút là vô hại, và bằng cách chỉ nhận các tế bào để sản xuất kháng nguyên, cơ thể có thể tạo ra phản ứng miễn dịch một cách an toàn, không phát triển bệnh.

Nhiều loại virus khác nhau đã được phát triển dưới dạng vectors, bao gồm adenovirus (một nguyên nhân gây cảm lạnh thông thường), virus sởi và virus vaccinenia. Những vectơ này bị loại bỏ bất kỳ gen gây bệnh và đôi khi cả những gen có thể cho phép chúng nhân đôi, có nghĩa là chúng giờ đây vô hại. Các hướng dẫn di truyền để tạo ra kháng nguyên từ mầm bệnh đích được ghép vào bộ gen của vectơ vi rút.

Có hai loại vắc xin chính dựa trên vector vi rút. Vắc xin vectơ không sao chép không có khả năng tạo ra các hạt vi rút mới; chúng chỉ tạo ra kháng nguyên vắc xin. Vắc xin véc tơ có khả năng nhân bản tạo ra các hạt vi rút mới trong các tế bào mà chúng lây nhiễm, sau đó sẽ lây nhiễm sang các tế bào mới cũng sẽ tạo ra kháng nguyên của vắc xin. Vắc xin vectơ virut COVID-19 đang được phát triển sử dụng vectơ virut không sao chép.

Sau khi được tiêm vào cơ thể, những vi rút vắc xin này bắt đầu lây nhiễm vào tế bào con người và đưa vật liệu di truyền của chúng – bao gồm cả gen kháng nguyên – vào nhân tế bào. Tế bào của con người sản xuất kháng nguyên ngay cả khi là một trong những protein của chính chúng và điều này được thể hiện trên bề mặt của chúng cùng với nhiều protein khác. Khi các tế bào miễn dịch phát hiện ra kháng nguyên lạ, chúng sẽ tạo ra đáp ứng miễn dịch chống lại nó.

Phản ứng này bao gồm các tế bào B sản xuất kháng thể, cũng như các tế bào T, chúng tìm kiếm và tiêu diệt các tế bào bị nhiễm bệnh. Tế bào T thực hiện điều này bằng cách kiểm tra các protein ở  trên bề mặt của tế bào. Chúng đã được đào tạo để nhận ra các protein của chính cơ thể, vì vậy nếu chúng nhận thấy một protein lạ, chẳng hạn như kháng nguyên từ mầm bệnh, chúng sẽ tạo ra đáp ứng miễn dịch chống lại tế bào mang nó.

Một thách thức của phương pháp này là trước đây mọi người có thể đã tiếp xúc với vecto vi rút và tăng phản ứng miễn dịch chống lại nó, làm giảm hiệu quả của vắc xin. “Miễn dịch chống vectơ” như vậy cũng làm cho việc cung cấp liều thứ hai của vắc-xin trở nên khó khăn, giả sử điều này là cần thiết, trừ khi liều thứ hai này sử dụng một vectơ vi rút khác.

Sản xuất vắc xin

Một điểm khó khăn chính trong sản xuất vắc xin vecto vi rút là khả năng mở rộng. Theo truyền thống, các vectơ virus được phát triển trong các tế bào được gắn vào chất nền, thay vì trong các tế bào trôi nổi tự do – nhưng điều này rất khó thực hiện trên quy mô lớn. Các kỹ thuật nuôi cấy tế bào ngày càng phát triển, điều này sẽ cho phép các vectơ virut được phát triển trong các lò phản ứng sinh học. Việc lắp ráp vắc xin véc tơ cũng là một quá trình phức tạp, bao gồm nhiều bước và thành phần, mỗi bước đều làm tăng nguy cơ bị nhiễm bẩn. Do đó cần phải kiểm tra sau mỗi bước, làm tăng chi phí.

NUCLEIC ACID (RNA AND DNA) (vắc xin sử dụng axít nucleic)

Vắc xin axit nucleic sử dụng vật liệu di truyền từ vi rút hoặc vi khuẩn gây bệnh (mầm bệnh) để kích thích đáp ứng miễn dịch chống lại nó. Tùy thuộc vào loại vắc xin, vật liệu di truyền có thể là DNA hoặc RNA; trong cả hai trường hợp đều cung cấp các hướng dẫn để tạo ra một protein cụ thể từ mầm bệnh, mà hệ thống miễn dịch sẽ nhận ra là ngoại lai (một kháng nguyên). Sau khi được đưa vào tế bào chủ, vật liệu di truyền này sẽ được đọc bởi bộ máy tạo protein của chính tế bào và được sử dụng để sản xuất kháng nguyên, sau đó kích hoạt đáp ứng miễn dịch.

Đây là một công nghệ tương đối mới, vì vậy mặc dù vắc-xin DNA và RNA đang được phát triển để chống lại nhiều loại bệnh khác nhau, bao gồm cả HIV, vi-rút Zika và COVID-19, cho đến nay vẫn chưa có vắc-xin nào được chấp thuận sử dụng cho con người.

Ưu nhược điểm của vắc xin axit nucleic

  • Đáp ứng miễn dịch liên quan đến tế bào B và T
  • Không có thành phần sống, vì vậy không có nguy cơ lây bệnh
  • Quy trình sản xuất đơn giản
  • Bảo quản RNA trong điều kiện âm sâu
  • Chưa được thử nghiệm trên con người
  • Các liều tăng cường có thể được yêu cầu

Làm thế nào để axit nucleic có thể đáp ứng miễn dịch ?

Trong trường hợp vắc xin DNA, một đoạn kháng nguyên DNA đã mã hóa đầu tiên được đưa vào plasmid của vi khuẩn. Đây là một đoạn DNA hình tròn được vi khuẩn sử dụng để lưu trữ và chia sẻ các gen có thể có lợi cho sự tồn tại của nó – giống như một ổ cứng di động. Plasmid có thể sao chép độc lập với nhiễm sắc thể chính của DNA và cung cấp một công cụ đơn giản để chuyển gen giữa các tế bào. Do đó, chúng đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghệ gen.

Các plasmid DNA mang kháng nguyên thường được tiêm vào cơ, nhưng một thách thức quan trọng là khiến chúng xâm nhập vào tế bào của người. Đây là một bước cần thiết, bởi vì bộ máy cho phép kháng nguyên chuyển thành protein nằm bên trong tế bào. Nhiều công nghệ khác nhau đang được phát triển để hỗ trợ quá trình này.

Vắc xin RNA đính kèm kháng nguyên vào trong RNA thông tin (mRNA) hoặc RNA tự khuếch đại (saRNA) – các khuôn mẫu phân tử được các tế bào sử dụng để sản xuất protein. Do tính chất tạm thời của RNA, không có nguy cơ nó tích hợp với vật liệu di truyền của chúng ta. RNA có thể được gắn vào chính nó, được gói trong các hạt nano (như vắc-xin Covid dựa trên mRNA của Pfizer) hoặc được đưa vào các tế bào bằng cách sử dụng một số kỹ thuật tương tự đang được phát triển cho vắc-xin DNA.

Khi DNA hoặc RNA ở bên trong tế bào và nó bắt đầu sản sinh ra các kháng nguyên, những kháng nguyên này sau đó xuất hiện trên bề mặt của tế bào, nơi hệ thống miễn dịch có thể phát hiện ra chúng, kích hoạt phản ứng. Phản ứng này bao gồm các tế bào T độc sát tế bào, chúng tìm kiếm và tiêu diệt các tế bào bị nhiễm bệnh, cũng như các tế bào B sản xuất kháng thể và tế bào T trợ giúp hỗ trợ sản xuất kháng thể.

Sản xuất vắc xin

Khi bộ gen của mầm bệnh đã được giải trình tự, việc thiết kế vắc-xin chống lại bất kỳ protein nào của mầm bệnh tương đối nhanh chóng và dễ dàng. Ví dụ: vắc xin ARN của Moderna chống lại COVID-19 đã được thử nghiệm lâm sàng trong vòng hai tháng sau khi hệ gen SARS-CoV-2 được giải trình tự. Tốc độ này có thể đặc biệt quan trọng khi đối mặt với dịch bệnh mới xuất hiện, các biển thể mới của dịch bệnh.

Cả vắc xin DNA và RNA đều tương đối dễ sản xuất, nhưng quy trình sản xuất có chút khác biệt giữa chúng. Khi DNA được mã hóa gen kháng nguyên bằng cách tổng hợp hóa học, sẽ được đưa vào plasmid của vi khuẩn với sự trợ giúp của các enzym cụ thể – một quy trình tương đối đơn giản. Sau đó, nhiều bản sao của plasmid được tạo ra trong các thùng khổng lồ chứa vi khuẩn thực hiện quá trình phân chia, trước khi được phân lập và tinh sạch. Vắc xin RNA dễ tổng hợp hơn vì có thể được tổng hợp hóa học, từ mẫu trong phòng thí nghiệm, mà không cần bất kỳ vi khuẩn hoặc tế bào nào.

Trong cả hai trường hợp, vắc xin cho các kháng nguyên khác nhau có thể được sản xuất trong cùng một cơ sở, giảm chi phí. Điều này không thể xảy ra đối với hầu hết các loại vắc xin thông thường.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Gọi ngay: 0979854534