Theo em việc nghiên cứu sản xuất vắc xin phòng COVID-19 thể hiện vai trò nào của khoa học tự nhiên

Về cơ bản, vắc-xin có khả năng kích hoạt hệ thống miễn dịch phản ứng như lúc có tác nhân gây bênh xâm nhập, nhưng lại không gây bệnh.

Trong gần 150 năm trở lại đây, vắc-xin đã và đang thực hiện tốt nhiệm vụ bảo vệ cơ thể, đôi khi chỉ bằng một mũi tiêm, như vắc-xin sống giảm độc lực để phòng ngừa bệnh sốt vàng, một bệnh lí nguy hiểm chết người, giúp bảo vệ cơ thể với hiệu quả lên đến 99%. Bệnh đậu mùa cũng từng là một căn bệnh đáng sợ, nhưng hiện tại đã được loại trừ hoàn toàn nhờ vào vắc-xin. Bên cạnh hiệu quả, vắc-xin sống giảm độc lực có xu hướng gây ra nhiều tác dụng phụ hơn so với các công nghệ vắc-xin mới, mặc dù các tác dụng phụ này thường không đáng kể (đau đầu hoặc sốt nhẹ).

Các loại vắc-xin công nghệ mới có thể mang lại sự bảo vệ mạnh mẽ cùng với tính an toàn tốt hơn. Một ví dụ là vắc-xin bất hoạt ngừa bại liệt có hiệu quả bảo vệ gần như tuyệt đối nếu được tiêm đủ liều vắc-xin. Phương pháp này đã giúp cô lập bệnh bại liệt chỉ còn ở một số ít quốc gia trên thế giới, và đã giúp vô số trẻ em không phải chứng kiến căn bệnh khủng khiếp này.

Tuy nhiên, vẫn còn những căn bệnh mà các nhà khoa học đang nghiên cứu phát triển vắc-xin phòng ngừa. Đây là mục tiêu đầy thách thức, vì những căn bệnh này thường được gây ra bởi các loại virus phức tạp và khó phòng ngừa hơn.

Một trong những loại virus này chính là HIV gây AIDS. Virus HIV đột biến mạnh mẽ và nhanh chóng ngay trong cơ thể người bệnh, điều này khiến các nhà khoa học khó có thể xác định bộ phận nào của virus để điều chế vắc-xin. Vào thời điểm hệ thống miễn dịch xác định ra HIV, thì virus này đã thay đổi và xuất hiện lại với ”hình dạng mới”, sau đó tiếp tục tấn công các tế bào với tốc độ đáng báo động, cùng lúc đó toàn bộ cơ thể đã bị suy giảm khả năng miễn dịch, dễ bị nhiễm trùng và có khả năng dẫn tới tử vong.

Tuy có một vài chủng cúm đột biến với tần suất thấp hơn HIV, nhưng vẫn đủ để chúng ta cần phải tiêm vắc-xin phòng ngừa hàng năm. Vắc-xin cúm hàng năm thường có công thức mới để phù hợp với các chủng virus cúm cụ thể trong năm đó. 

“Điều may mắn là cho đến nay, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng chủng SARS-Cov2 gây ra đại dịch COVID-19 không đột biến thường xuyên và cách thức đột biến cũng không khiến việc phát triển vắc-xin gặp nhiều thách thức hơn. Đây là một trong những lý do tại sao các nhà khoa học tương đối lạc quan về việc phát triển vắc-xin phòng ngừa trong tương lai”, ông Triomphe cho biết.

Thành phần quan trọng trong cả vắc-xin Pfizer và Moderna là mRNA, dạy tế bào của quý vị biết cách tạo ra một loại protein từ vi-rút corona, cho phép nó nhận ra COVID-19 và bảo vệ quý vị khỏi bị nhiễm bệnh. Vắc-xin cũng chứa chất béo, muối và đường.

Thành phần quan trọng trong vắc-xin Johnson & Johnson là adenovirus 26, một loại vi-rút vô hại được sử dụng để cung cấp protein đột biến trên bề mặt của vi-rút corona đến các tế bào của chúng ta. Sau đó, các tế bào có thể nhận ra COVID-19 và bảo vệ quý vị khỏi bị nhiễm trùng. Vắc-xin Johnson & Johnson cũng chứa axit xitric và ethanol.

Vắc-xin không chứa: sản phẩm từ thịt lợn, trứng, mủ cao su, sản phẩm từ máu, tế bào vi-rút COVID-19, thủy ngân hoặc vi mạch. Vắc-xin không chứa mô bào thai.

Thành phần hoạt chất

  • RNA thông tin biến đổi nucleoside (modRNA) mã hóa glycoprotein tăng đột biến của SARS-CoV-2

Các chất béo

  • (4-hydroxybutyl) azanediyl) bis (hexan-6,1-diyl) bis (2- hexyldecanoat)
  • 2 - [(polyetylen glycol) -2000] -N, N-ditetradecylacetamit
  • 1,2-distearoylsnglycero-3-phosphocholine
  • cholesterol

Thành phần bổ sung (muối, đường, chất đệm)

  • potassium chloride
  • monobasic potassium phosphate
  • sodium chloride
  • dibasic sodium phosphate dihydrate
  • đường sucrose

Thành phần hoạt chất

  • RNA thông tin biến đổi nucleoside (modRNA) mã hóa glycoprotein tăng đột biến của SARS-CoV-2

Các chất béo

  • polyethylene glycol (PEG) 2000 dimyristoyl glycerol (DMG)
  • SM-102
  • 1,2-distearoyl-snglycero-3-phosphocholine
  • cholesterol

Thành phần bổ sung (muối, đường, chất đệm)

  • tromethamine
  • tromethamine hydrochloride
  • acetic acid
  • sodium acetate
  • đường sucrose

Thành phần hoạt chất

  • adenovirus loại 26 tái tổ hợp, không có khả năng sao chép biểu hiện protein đột biến SARS-CoV-2

Thành phần không hoạt động

  • citric acid monohydrate
  • trisodium citrate dihydrate
  • ethanol
  • 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HBCD)
  • polysorbate-80
  • sodium chloride

Cập nhật: 15:01 - 13/09/2021 | Lần xem: 30722

Trong tình hình nguồn cung vắc xin khan hiếm trên toàn thế giới thì vắc xin tốt nhất là vắc xin chúng ta tiếp cận được sớm nhất. Các loại vắc xin được tạo ra dù bằng phương pháp cổ điển hay hiện đại đều có hiệu quả bảo vệ nhất định con người trước các tác nhân bên ngoài.

Có nhiều cách để phân loại vắc xin nhưng cách đơn giản nhất là phân loại dựa theo cách vắc xin tạo tạo ra miễn dịch. Vắc xin chứa những protein được gọi kháng nguyên để kích thích hệ miễn dịch của cơ thể tạo ra kháng thể. Protein kháng nguyên có 2 cách được tạo ra: tạo ra khi vào trong cơ thể (do tế bào cơ thể chúng ta tạo ra) hoặc tạo ra ở ngoài cơ thể.

Theo em việc nghiên cứu sản xuất vắc xin phòng COVID-19 thể hiện vai trò nào của khoa học tự nhiên

Ảnh: Quận 4 triển khai chiến dịch cao điểm tiêm chủng vắc xin phòng COVID-19 với mục đích bao phủ mũi 1 cho toàn bộ người dân trên 18 tuổi đang sinh sống trên địa bàn quận (Yến Thư - HCDC)

Protein kháng nguyên được tạo ra ngoài cơ thể

Đây là cơ chế tác động của vắc xin sử dụng vi rút bất hoạt hoặc vắc xin tiểu đơn vị. Trong vắc xin bất hoạt, vi rút được nuôi cấy trên tế bào và sau đó được làm bất hoạt bằng hóa chất để phá hủy acid nhân của nó chỉ và để lại cấu trúc protein có vai trò kháng nguyên. Phương pháp này kháng nguyên đã có sẵn trong vắc xin và do bất hoạt nên vi rút không thể nhân lên khi tiêm vào cơ thể. Phương pháp sản xuất này là phương pháp kinh điển đã được áp dụng sản xuất nhiều loại vắc xin như vắc xin dại (Verorab).

Sử dụng phương pháp này để sản xuất vắc xin COVID-19 có vắc xin do công ty Sinopharm chế tạo bằng cách nuôi cấy vi rút trên tế bào Vero và sau đó được bất hoạt bằng β-Propiolactone (từ đây được gọi tắt là vắc xin Sinopharm-BIBP). Đây là loại vắc xin đã được Bộ Y tế cấp phép và đang được triển khai tiêm chủng tại các tỉnh thành hiện nay.

Trong vắc xin tiểu đơn vị, protein kháng nguyên được hình thành bằng cách nuôi cấy tế bào (vi khuẩn hoặc tế bào động vật) có đoạn gene mã hóa protein kháng nguyên. Vi khuẩn hoặc tế bào động vật sẽ giúp tạo ra kháng nguyên. Ví dụ có một loại vắc xin là "NVX-CoV2373" (thường gọi là vắc xin Novavax) sử dụng một loại vi khuẩn mang đoạn gen mã hóa Protein-S của SARS-CoV-2.

Khi các protein kháng nguyên đã được tạo ra ngoài cơ thể được tiêm vào, nó sẽ đóng vai trò kháng nguyên tương tác với tế bào miễn dịch để tạo ra kháng thể giúp bảo vệ cơ thể. Muốn tăng cường sự tương tác thì các vắc xin cần được kết hợp với tá chất (adjuvant). Đây là cách sản xuất kinh điển, an toàn do đã áp dụng sản xuất nhiều loại vắc xin trước đó.

Protein kháng nguyên được tạo ra bên trong cơ thể

Muốn sản xuất vắc xin thuộc loại protein kháng nguyên được tạo ra trong cơ thể, trước đây chỉ có một cách là sử dụng vi rút sống giảm độc lực. Vi rút này không bị bất hoạt, nó chỉ bị giảm độc lực nên nó sẽ xâm nhập vào cơ thể, sinh sản và tạo kháng nguyên. Qua đó tạo ra đáp ứng miễn dịch. Chúng không gây hại cho cơ thể do đã giảm hoặc mất độc lực. Phương pháp này đã được áp dụng tạo ra nhiều loại vắc xin điển hình là vắc xin Sởi.

Tuy nhiên với SARS-CoV-2 thì việc sử dụng phương pháp vắc xin giảm độc lực là khó khăn trong việc tạo ra chủng mới giảm độc lực. Việc phải kiểm tra thật chặt chẽ để tránh trường hợp chủng này phục hồi độc lực do biến dị. Do đó chưa có vắc xin giảm độc lực nào được tạo ra dành cho SARS-CoV-2.

Có 2 cách thông minh hơn và mới được phát triển gần đây để điều khiển sự tạo ra protein kháng nguyên trong cơ thể để chế tạo vắc xin. Cách thứ nhất là sử dụng vật liệu di truyền là DNA và đưa đoạn mã di truyền này vào một con vi rút được gọi là virus vector (vi rút mang vật liệu di truyền là DNA của SARS-CoV-2). Khi vi rút vector này vào cơ thể nó sẽ xâm nhập vào trong tế bào vật chủ, điều khiển bộ máy tế bào để tổng hợp ra protein kháng nguyên. Thí dụ của vắc xin loại này là vắc xin của AstraZeneca và vắc xin Spunik-V.

Cách thứ hai là sử dụng vật liệu di truyền là mRNA (RNA thông tin) và cho vào các hạt lipid rất nhỏ (lipid nanoparticles). Khi vào cơ thể các hạt lipid này đi vào trong tế bào, điều khiển tế bào sản xuất ra protein kháng nguyên.  Thí dụ của vắc xin mRNA là vắc xin Pfizer và vắc xin Moderna. Phát hiển vắc xin theo cách này rất nhanh và có hiệu quả do không phải nuôi cấy tế bào hoặc nuôi cấy virút. Do sử dụng công nghệ mới tính an toàn còn đang được kiểm chứng chứ chưa đầy đủ như các loại vắc xin tạo ra theo các phương pháp cổ điển. Thêm vào đó, việc chế tạo vắc xin loại này nhanh nhưng giá thành hiện nay cao do phải sở hữu các độc quyền sáng chế.

Bên cạnh đó, vắc xin sử dụng công nghệ mRNA do cấu trúc của mRNA rất mỏng manh nên hạn sử dụng rất ngắn, phải giữ ở nhiệt độ rất thấp (-70oC đối với vắc xin Pfizer và -20oC đối với vắc xin Moderna) và chỉ cần một sai sót nhỏ trong dây chuyền lạnh hoặc kĩ thuật tiêm sẽ làm hiệu quả bảo vệ của vắc xin bị mất.

PGS.TS.BS Đỗ Văn Dũng

Trưởng khoa Y tế Công cộng – trường Đại Học Y dược TP.HCM