Hành trình 60 năm tìm ra vaccine sốt rét

Ký sinh trùng sốt rét biến đổi liên tục, phức tạp hơn virus và vi khuẩn, cùng với rào cản về tài chính khiến hành trình nghiên cứu vaccine kéo dài đến 60 năm.

Sốt rét là bệnh do ký sinh trùng gây ra, có khả năng lây từ người sang người. Nếu không được điều trị, bệnh gây gián đoạn cấp máu nội tạng, đe dọa tính mạng bệnh nhân.

Báo cáo của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) vào tháng 4, cho biết 94% ca mắc sốt rét thuộc châu Phi. Năm 2022, khu vực này ghi nhận 249 triệu ca mắc mới, 608.000 ca tử vong. Nhóm ở nông thôn nghèo, ít được tiếp cận giáo dục, bị ảnh hưởng nhiều nhất.

Đầu năm nay, nhiều quốc gia tại châu Phi như Cameroon, Sierra Leone và Liberia bắt đầu triển khai vaccine RTS,S. Tới tháng 7, Nam Sudan và Bờ Biển Ngà đưa vaccine R21 vào sử dụng. Đây là thành công đầu tiên của nhân loại trong tạo ra mũi tiêm phòng ngừa bệnh do ký sinh trùng, được WHO phê duyệt năm 2023 và 2024.

Mô hình vaccine ngừa sốt rét được đưa ra từ năm 1964, gặp nhiều thách thức khi thực hiện. Stat News đánh giá RTS,S và R21 là lời giải cho bài toán lịch sử: chứng minh vaccine sốt rét khả thi.

 

Vaccine sốt rét được tiêm chủng tại một số địa phương tại Malawi, Kenya, and Ghana. Ảnh: Thoko Chikondi/Sciene

Tìm "nguyên liệu chính" cho vaccine

Thành công từ các mũi tiêm ngừa đậu mùa, bại liệt, sởi... đã chứng minh tiềm năng của vaccine trong việc giảm gánh nặng bệnh truyền nhiễm toàn cầu. Vì vậy, năm 1964, ý tưởng về mũi tiêm ngừa sốt rét ra đời, do nhà khoa học Ruth Nussenzweig (1920-2018) đặt nền móng.

Tuy nhiên, nhiều người nghi ngờ vaccine sốt rét "bất khả thi". Lý do, giáo điều khoa học cho rằng ký sinh trùng không kích thích sản sinh kháng thể. Số ít nghiên cứu cho thấy bệnh nhân tích lũy khả năng miễn dịch sốt rét sau nhiều lần nhiễm trùng, nhưng hiệu quả không đáng kể.

Còn Nussenzweig tin vaccine sốt rét khả thi, cho rằng giáo điều không đúng. Nhà khoa học chứng minh bằng công trình nghiên cứu sốt rét trên chuột vào năm 1967. Bà tiêm ký sinh trùng đã làm suy yếu bằng phóng xạ. Kết quả, chuột không tái nhiễm sốt rét, chứng minh cơ thể có phản ứng miễn dịch với bệnh.

Bắt tay vào nghiên cứu, Nussenzweig xác định "nguyên liệu chính" cho mũi tiêm sẽ là một kháng nguyên hoặc một loại protein của mầm bệnh để kích thích miễn dịch. Song, việc bào chế vaccine gặp khó khăn, do ký sinh trùng phức tạp hơn rất nhiều so với virus, vi khuẩn. Ví dụ, virus gây ra Covid-19 chỉ có khoảng một chục gen, dễ xác định thành phần đặc trưng để đưa vào vaccine, trong khi ký sinh trùng sốt rét có khoảng 5.000 gen.

Mầm bệnh còn có "thâm niên" lần tránh và đánh bại hệ thống phòng thủ của con người. Chúng biến đổi liên tục theo từng giai đoạn lây nhiễm, có thể thay đổi để gần giống một sinh vật mới. Vaccine cần chọn đúng mục tiêu và tạo ra phản ứng miễn dịch ở đúng vị trí trong cơ thể, đúng giai đoạn nhiễm trùng.

Để giải bài toán này, nhóm của bà Nussenzweig thực hiện hàng trăm nghiên cứu trong 20 năm, tham khảo nhiều nguồn tư liệu khoa học khác. Năm 1984, họ công bố vaccine sử dụng kháng nguyên CSP - một loại protein bao bọc bên ngoài bào tử trùng. Tuy nhiên, vẫn cần thêm 40 năm làm việc nữa để ra được vaccine hoàn chỉnh.

13 năm hoàn thiện để thử nghiệm

Công việc tiếp theo do bác sĩ Ripley Ballou phụ trách. Khi đó, ông công tác tại Trung tâm Quân y Quốc gia Walter Reed (Mỹ), tiếp tục phát triển vaccine thành sản phẩm thực tế, chọn Smith, Kline & French (tiền thân của tập đoàn dược phẩm GSK) làm đối tác. Mục tiêu là có vaccine để bảo vệ quân nhân khỏi Plasmodium falciparum - loại ký sinh trùng sốt rét nguy hiểm nhất và chiếm ưu thế ở vùng Sahara cận châu Phi.

Ở phiên bản đầu tiên, Ballou cùng đồng nghiệp tự tiêm vaccine thử nghiệm, rồi chủ động nhiễm sốt rét để thử thách hiệu quả. Sau vài ngày, Ballou cùng bốn người mắc sốt rét, chỉ một người còn khỏe mạnh. Nhóm đánh giá đây là kết quả quan trọng, cho thấy ý tưởng về vaccine ngừa sốt rét khả thi.

Tuy nhiên, mũi tiêm chưa đạt yêu cầu. Theo Stat News, mức kháng thể do mũi ngừa sốt rét sinh ra phải cao hơn loại dành cho virus, vi khuẩn, nhằm chống lại mọi hình thái biến đổi của mầm bệnh.

Những thập kỷ tiếp theo, nhóm của Ballou tập trung tinh chỉnh vaccine, thử hàng ngàn cách kết hợp với 8 thí nghiệm thử thách. Song vaccine vẫn chưa có tác dụng. Thử nghiệm thất bại nhiều đến nỗi không còn tình nguyện viên tại Mỹ, phải tuyển dụng người địa phương.

Nhìn lại quá trình, Ballou hiện làm việc tại tổ chức phi lợi nhuận về bệnh truyền nhiễm IAVI, cho biết: "Không thể diễn tả hết cảm giác nản lòng lúc ấy".

Bài toán được Joe Cohen tháo gỡ. Ông là chuyên gia của công ty Smith, Kline & French. Chuyên gia sử dụng một số phần của vaccine viêm gan B, thêm vào kháng nguyên sốt rét, đồng thời kết hợp dòng tá dược mới giúp tăng hiệu quả miễn dịch để tạo ra vaccine.

Đầu năm 1997, mũi tiêm lần đầu vượt qua thử thách, được đặt tên là RTS,S và đề xuất thử nghiệm thực địa.

Lọ vaccine Mosquirix, tên thương mại của vaccine RTS,S, là vaccine đầu tiên phòng ngừa bệnh do ký sinh trùng trên người. Ảnh: Unicef

Rào cản tài chính

Năm 2001, vaccine RTS,S thử nghiệm trên một nhóm nam giới tại Gambia, đối chứng với vaccine dại. Kết quả, mũi tiêm có khả năng bảo vệ không mạnh, lượng kháng thể sụt giảm nhanh chóng, không thể đưa ra thị trường.

Nhóm nghiên cứu chuyển hướng tạo vaccine cho trẻ em. Họ lập luận rằng vaccine đã làm giảm nguy cơ mắc bệnh sốt rét ở người lớn dù ở mức thấp, nghĩa là sẽ bảo vệ được trẻ nhỏ.

Thêm vào đó, các công ty dược phẩm không muốn đầu tư cho mũi tiêm này. Lý do, vaccine sẽ dùng cho trẻ em ở các quốc gia nghèo nhất thế giới với lợi nhuận rất thấp hoặc không có.

GSK đồng thuận tiếp tục nghiên cứu vaccine, song chỉ tài trợ khi dự án có thêm nhà đầu tư. Hãng cho biết đã chi hơn 700 triệu USD cho dự án này, không thể tiếp tục tài trợ toàn bộ dự án. Quỹ Bill & Melinda Gates tham gia trong năm 2001, đầu tư 200 triệu USD.

Nhờ đó, dự án có thêm vốn để chuyển hướng thử nghiệm vaccine trên hơn 2.000 trẻ em châu Phi. Kết quả, RTS,S hiệu quả 30% ngăn sốt rét và giảm 58% ca nặng. Giai đoạn ba thử nghiệm lâm sàng vaccine kéo dài từ tháng 3/2009 đến tháng 1/2011, trên gần 9.000 trẻ em từ 5 tháng đến 17 tháng tuổi ở bảy quốc gia có dịch sốt rét lưu hành quanh năm.

Trong lúc nhóm chuyên gia Mỹ tìm "con đường" cho RTS,S, một nhóm chuyên gia Anh cũng bắt đầu nghiên cứu vaccine sốt rét mới. Adrian Hill, giám đốc Viện Jenner của Đại học Oxford, ám ảnh cảnh tượng bệnh nhi cần truyền máu gấp, chen chúc trong một phòng khám đơn sơ tại châu Phi. "Nó thôi thúc tôi chuyển từ nghiên cứu khả năng mắc sốt rét sang vaccine", ông nói.

Năm 1990, ông Hill cùng các đồng nghiệp thử chế tạo vaccine dựa trên DNA và vaccine vector virus (tương tự công nghệ vaccine Covid-19 của AstraZeneca). Năm 2010, họ chuyển hướng cập nhật vaccine RTS,S, đưa vào công nghệ tá dược mới và bổ sung kháng nguyên, đặt tên là R21.

Tương tự RTS,S, R21 có nguồn tài chính eo hẹp. Để giảm chi phí, Hill cùng các cộng sự sử dụng cơ sở riêng của Oxford, vật lộn trong ba năm để sản xuất đủ vaccine cho thử nghiệm trên người.

Bước ngoặt

Năm 2015, RTS,S đã có kết quả thử nghiệm giai đoạn ba. Báo cáo chỉ ra hiệu quả vaccine từ 30% đến 50% - mức độ "khiêm tốn" và "trung bình". Giới chuyên môn đánh giá ở góc nhìn lạc quan hơn: dù chỉ ngăn được một phần ba số ca sốt rét, vaccine vẫn có tác động lớn đến hệ thống y tế, nền kinh tế và đời sống người dân.

Tổ chức PATH, dẫn đầu về sáng kiến y tế toàn cầu của Mỹ, ước tính khoảng 6.000 trẻ không mắc sốt rét nhờ được tiêm vaccine, trong số hàng chục nghìn trẻ được tiêm vaccine và sống tại khu vực có cường độ lây truyền sốt rét cao với hàng triệu ca mắc mỗi năm.

Tuy nhiên, một số ca viêm màng não và tủy sống được ghi nhận sau khi chủng ngừa, khiến cơ quan quản lý ngần ngại. Dữ liệu thực nghiệm cũng cho thấy vaccine không phải là biện pháp can thiệp mang tính cách mạng. Thế giới đã có nhiều tiến bộ trong cuộc chiến chống lại sốt rét với số ca nhiễm giảm 27% trong giai đoạn 2000-2015.

Vì vậy, năm 2016, Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) quyết định tiêm chủng thí điểm ở ba quốc gia Ghana, Malawi và Kenya. Đây là quyết định gây bất ngờ với các công ty, đồng thời không sẵn sàng chi tiền để thực hiện.

WHO huy động 70 triệu USD, bắt đầu tiêm thử nghiệm năm 2019. Cũng trong chương trình này, WHO nhận định mũi tiêm an toàn, năm 2021 công nhận RTS,S là vaccine sốt rét đầu tiên trên thế giới.

Chương trình thí điểm cũng chứng minh vaccine vẫn có tác động sâu rộng dù hiệu quả khiêm tốn, giảm hơn 10% tỷ lệ tử vong ở trẻ em, số ca nhập viện do sốt rét giảm đi 1/5.

Còn vaccine R21 hoàn thành thử thách trên động vật, an toàn với cơ thể người, tiến vào thử nghiệm lâm sàng năm 2019. Kết quả, mũi tiêm hiệu quả khoảng 75%. Viện Huyết thanh Ấn Độ, nhà sản xuất vaccine lớn nhất thế giới, tài trợ thử nghiệm giai đoạn ba trên 5.000 trẻ em ở bốn quốc gia trong năm 2021 và 2022, được WHO phê duyệt tháng 5/2024.

Chi Lê