Nguyên tắc tạo vắc-xin
Trong đạo quân hệ miễn dịch của cơ thể thì tế bào T và B (của hệ miễn dịch đáp ứng) là 2 tế bào quan trọng nhất để diệt các virus và vi khuẩn khó trị; tuy nhiên, để kích hoạt tế bào T và B cần nhiều thời gian và sự trợ giúp của tế bào miễn dịch bẩm sinh (gồm đại thực bào, tế bào tua…). Trong lần tiếp xúc vi sinh thứ 1, tế bào miễn dịch bẩm sinh, đặc biệt là tế bào tua sau khi nhận diện virus hoặc vi khuẩn sẽ cắt nhỏ một thành phần của vi sinh, đem về cơ quan lympho thứ cấp (hạch bạch huyết hoặc lá lách). Tại đây, tế bào tua sẽ trình diện các thành phần của virus cho tế bào T và kích thích tế bào B. Sau khi nhận dạng các đặc điểm của virus, tế bào T và B cần một thời gian để nhân lên và sản xuất nhiều vũ khí (chất độc và cả kháng thể) để diệt virus. Một số nhỏ tế bào T và B sẽ biệt hoá thành tế bào trí nhớ, ghi nhớ các đặc điểm của vi sinh và có thụ thể đặc hiệu cho vi sinh vật đó [1]. Tế bào B và cả T trí nhớ sẽ di chuyển vào các vị trí như tuỷ xương và hạch bạch huyết. Khi có lần xâm nhập thứ 2 của vi sinh cùng loại, các tế bào B và T trí nhớ sẽ tạo kháng thể hoặc biệt hoá tấn công chúng rất mạnh vì các tế bào này đã có các đặc điểm nhận dạng vi sinh. Đây chính là nguyên tắc của miễn dịch chủ động.
Để tạo vắc-xin, các nhà khoa học sẽ đưa một thành phần kháng nguyên hoặc nguyên một con virus (đã bất hoạt) vào để các tế bào miễn dịch có đợt tiếp xúc đầu tiên, tạo đáp ứng miễn dịch và tế bào B và T trí nhớ. Các phương pháp tạo vắc-xin khác nhau ở việc chuẩn bị kháng nguyên của virus hoặc vi khuẩn.
Đối với việc sản xuất vắc-xin phòng chống SARS-CoV-2, các nhà nghiên cứu đang đi theo những hướng chế tạo gồm: virus: bất hoạt hoặc làm yếu; vector virus: nhân bản hoặc không nhân bản; nucleic acid: DNA hay RNA; dựa trên protein: đơn vị của protein hoặc hạt nhỏ giống virus [2].
Vắc-xin virus: trên thế giới hiện có ít nhất 7 nhóm các nhà khoa học đang phát triển vắc-xin dựa trên SARS-CoV-2 theo dạng làm yếu hay bất hoạt (bằng hoá chất hay gia nhiệt). Nhiều loại vắc-xin như vắc-xin chống sởi và bại liệt được làm theo cách này, nhưng chúng đòi hỏi nhiều thử nghiệm an toàn. Công ty Công nghệ sinh học Sinovac Biotech ở Bắc Kinh đã bắt đầu thử dạng bất hoạt của SARS-CoV-2 trên người. Để làm yếu, virus được luân chuyển qua động vật hay tế bào người cho tới khi chúng thu nhận nhiều đột biến, làm chúng không thể gây bệnh được. Công ty Codagenix ở New York dùng dạng làm yếu của virus bằng cách thay đổi mã di truyền làm cho virus không sản xuất đủ lượng protein gây hại.
Vắc-xin trên vector virus: hiện có khoảng 25 nhóm nghiên cứu khác nhau đang làm việc theo hướng này. Virus như sởi hay adenovirus được thiết kế gene để chúng có thể sản xuất ra protein của SARS-CoV-2 trong cơ thể người. Những virus này được làm yếu nên chúng không thể gây bệnh. Có 2 loại: một là vector virus có thể nhân bản, ví dụ như virus sởi bị làm yếu, virus chống Ebola mới được chấp thuận. Các vắc-xin dạng này thường an toàn và gây đáp ứng miễn dịch mạnh. Hai là, vector virus không nhân bản (như adenovirus) lại chưa được cấp phép sử dụng, nhưng chúng có lịch sử sử dụng lâu dài trong liệu pháp gene. Tập đoàn Johnson and Johnson đang triển khai nghiên cứu theo phương pháp này.
Vắc-xin dùng nucleic acid (vật liệu di truyền): có trên dưới 20 công ty đang đặt mục tiêu sử dụng vật liệu di truyền (DNA hay RNA) protein của SARS-CoV-2 để tạo phản ứng miễn dịch. Vật liệu di truyền được đưa vào trong tế bào người sẽ tạo ra những protein của virus. Hầu hết các vắc-xin loại này đều sử dụng protein gai của SARS-CoV-2.
Vắc-xin dùng protein: nhiều nhà khoa học muốn tiêm protein của SARS-CoV-2 vào cơ thể để kiểm tra sức đề kháng cuarcow thể. Những mảnh của protein bắt chước lớp vỏ của SARS-CoV-2 cũng được nhiều nhà khoa học sử dụng để nghiên cứu chế tạo vắc xin. Hiện có 28 nhóm nghiên cứu khác nhau đang tạo vắc-xin dùng đơn vị protein, hầu hết tập trung vào protein gai của virus hay một thành phần quan trọng gọi là vùng kết nối thụ thể (receptor binding domain). Đã có vắc-xin tương tự chống lại SARS bảo vệ khỉ chống lại viêm nhiễm nhưng chưa được thử trên người. Vắc-xin loại này có thể cần chất bổ trợ (adjuvant) để đẩy nhanh quá trình đáp ứng miễn dịch. Hiện đang có 5 công ty nghiên cứu chế tạo các hạt giống như virus này vì chúng đáp ứng kháng thể mạnh nhưng có thể sẽ hơi khó sản xuất.
Thử nghiệm công nghiệp
Ngay sau khi hệ gen của SARS-CoV-2 được các nhà khoa học Trung Quốc chia sẻ trên hệ thống dữ liệu chung ngày 10/1/2020, nhiều nhóm nghiên cứu thông báo đã có thể sản xuất được vắc-xin cho loại virus này. Trong đó, Tổ chức CEPI (Coalition for Epidemic Preparedness Innovations) đã tài trợ cho các chương trình phát triển vắc-xin phòng SARS-CoV-2. Các chương trình này sẽ tận dụng nền tảng đã được CEPI hỗ trợ dựa trên mối quan hệ đối tác hiện có với Công ty dược phẩm Inovio Pharmaceuticals Inc. và Đại học Queensland cũng như với Công ty công nghệ sinh học Moderna, Inc. và Viện Dị ứng và Bệnh truyền nhiễm Quốc gia Hoa Kỳ nhằm đẩy nhanh quá trình sản xuất vắc-xin phòng SARS-CoV-2 để đưa vào thử nghiệm lâm sàng càng nhanh càng tốt. Đặc biệt, Inovio Pharmaceuticals Inc. và Moderna Inc. (Hoa Kỳ) đều thông báo, vắc-xin của họ có thể sẵn sàng tiến hành thử nghiệm trên động vật trong vòng một tháng tới. Công ty Moderna cho biết, họ có thể sản xuất được vắc-xin phục vụ thử nghiệm lâm sàng trên người trong 3 tháng tới. Hai công ty này đều sử dụng công nghệ chế tạo vắc-xin mới dựa trên trình tự DNA đặc hiệu hoặc mRNA của virus. Trình tự DNA được chọn mã hoá cho protein của virus, có khả năng kích hoạt hệ miễn dịch trong cơ thể người mà không gây bệnh cho người được tiêm vắc-xin. Việc chế tạo vắc-xin dựa theo phương thức này sẽ nhanh hơn rất nhiều, chỉ cần biết trình tự hệ gen của virus mà không cần thực hiện trên mẫu virus thật. Bà Kate Broderick, người chịu trách nhiệm cho dự án sản xuất vắc-xin SARS-CoV-2 tại Công ty Inovio cho biết, chỉ trong 3 giờ đồng hồ sau khi Trung Quốc cung cấp trình tự hệ gen của SARS-CoV-2, họ đã có thể thiết kế được vắc-xin cho loại virus này.
Nhóm nghiên cứu ở Đại học Queensland (Úc) đặt mục tiêu sẽ có vắc-xin thử nghiệm trên người trong 16 tuần tới. Nhóm đang phát triển vắc-xin dựa trên protein của virus được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, khi một vắc-xin mới được phát triển thì cần phải trải qua các thử nghiệm trên động vật rồi đến một nhóm người nhỏ, sau đó mới có thể dùng cho cộng đồng. Các bước thử nghiệm này giúp đảm bảo tính an toàn cũng như chắc chắn hoạt động của vắc-xin có hiệu quả. Tổ chức Y tế thế giới hiện đang xem xét để quyết định xem những loại vắc-xin nào sẽ được kiểm chứng đầu tiên trên người. Các chuyên gia cần quan tâm tới nhiều tiêu chí, trong đó bao gồm tính an toàn có thể chấp nhận được của loại vắc-xin, khả năng gây đáp ứng miễn dịch và khả năng có sẵn kịp thời của liều vắc-xin. Bảng 1 tổng hợp một số loại vắc-xin phòng chống SARS-CoV-2 đang được phát triển hiện nay và các giai đoạn thử nghiệm lâm sàng của chúng [3].
Bảng 1. Các loại vắc-xin phòng chống SARS-CoV-2 đang được nhiều công ty nghiên cứu phát triển.
|
Công ty
|
Giai đoạn lâm sàng
|
Phương pháp
|
Ghi chú và cập nhật
|
|
Moderna
Therapeutics
|
Giai đoạn 1
|
Công ty Moderna đã lập kỷ lục mới trong ngành sản xuất dược phẩm với mRNA-1273, tìm ra vắc-xin tiềm năng chỉ trong vòng 42 ngày kể từ khi virus SARS-CoV-2 mới được giải mã trình tự.
|
Ngày 16/3/2020: thử nghiệm trên bệnh nhân đầu tiên trong thử nghiệm lâm sàng giai đoạn 1.
Ngày 16/4/2020: lập kế hoạch cho giai đoạn 2 vào khoảng tháng 7/2020.
|
|
CanSino Biologics
|
Giai đoạn 1
|
Công ty CanSino Biologics đang phát triển vắc-xin chống virus SARS-CoV-2 sử dụng công nghệ từng dùng để tìm ra vắc-xin cho Ebola (vắc-xin phòng chống Ebola này được chấp thuận bởi Trung Quốc). Cách tiếp cận của công ty này bao gồm ghép một đoạn ngắn mã di truyền của virus SARS-CoV-2 với một virus vô hại, sau đó phơi nhiễm những tình nguyện viên khỏe mạnh với nguồn nhiễm mới này và xúc tiến việc tạo ra kháng thể.
|
Ngày 17/3/2020: bắt đầu thử nghiệm lâm sàng giai đoạn 1 ở Trung Quốc.
Ngày 10/4/2020: dựa trên những dữ liệu ban đầu, CanSino tuyên bố họ sẽ “sớm” chuyển sang giai đoạn 2.
|
|
Inovio Pharmaceuticals
|
Giai đoạn 1
|
Trong bốn thập kỷ qua, Công ty Inovio đã và đang xúc tiến việc phát triển DNA thành dược phẩm, và họ tin rằng công nghệ này có thể giúp nhanh chóng sản xuất ra vắc-xin phòng chống lại virus SARS-CoV-2. Inovio đã lên ý tưởng sản xuất vắc-xin sử dụng DNA và họ tin rằng vắc-xin này có thể sản xuất ra kháng thể giúp bệnh nhân chống lại lây nhiễm. Inovio đã hợp tác với một nhà máy sản xuất của Trung Quốc, Beijing Advắc-xin Biotechnology, để sản xuất vắc-xin nêu trên.
|
Ngày 6/4/2020: Inovio thử nghiệm trên bệnh nhân đầu tiên thử nghiệm lâm sàng giai đoạn 1.
|
|
Đại học Oxford
|
Giai đoạn 1
|
Các nhà nghiên cứu ở Đại học Oxford đã phát triển một vắc-xin tiềm năng sử dụng một loại virus vô hại đã được biến đổi để mang mã di truyền mã hóa cho một protein trên bề mặt của virus SARS-CoV-2. Những nhà nghiên cứu đến từ Viện Jenner và nhóm nghiên cứu vắc-xin Oxford của Trường đang làm việc với một tốc độ phi thường. Họ vừa bắt đầu thử nghiệm lâm sàng có bao gồm nhóm được điều trị với giả dược và cùng lúc đang hoàn thiện quá trình sản xuất vắc-xin.
|
Ngày 27/3/2020: Đại học Oxford bắt đầu tuyển bệnh nhân cho thử nghiệm lâm sàng bao gồm nhóm điều trị với giả dược, giai đoạn này có thể cần tới 510 người tình nguyện khỏe mạnh. Theo tuyên bố của Trường thì vắc-xin không thể sẵn sàng chỉ trong “vài tuần”.
Ngày 30/4/2020: Công ty AstraZeneca tuyên bố sẽ hợp tác với Đại học Oxford để sản xuất vắc-xin.
|
|
Johnson & Johnson
|
Cận lâm sàng
|
Johnson & Johnson đã từng có đáp ứng với sự bùng nổ của virus Ebola và Zika trong quá khứ, đang sử dụng cùng công nghệ để sản xuất vắc-xin cho virus SARS-CoV-2. Vắc-xin của J&J được sản xuất bằng cách ghép gen tạo miễn dịch của virus SARS-CoV-2 với một virus vô hại khác, tiêm phòng vắc-xin này sẽ tạo phản ứng miễn dịch mà không gây lây nhiễm.
|
|
|
Arcturus Therapeutics
|
Cận lâm sàng
|
Công ty Arcturus Therapeutics đang xúc tiến phát triển vắc-xin dựa trên RNA đã được biến đổi. Công ty đang có kế hoạch sử dụng virus RNA đã được sửa đổi để mã hóa cho protein có khả năng chống lại lây nhiễm và đưa RNA này vào phân tử nano lỏng. Theo Công ty, vắc-xin này đang được hợp tác phát triển với Đại học Duke và hứa hẹn tạo ra một đáp ứng miễn dịch tốt hơn với liều thấp hơn so với những cách tiếp cận sử dụng mRNA khác của các công ty đối thủ.
|
Ngày 9/4/2020: Công ty lên kế hoạch bắt đầu thử nghiệm lâm sàng giai đoạn 1 ở Singapore vào mùa hè.
|
|
BioNTech
|
Cận lâm sàng
|
BioNTech đang nghiên cứu nhiều loại vắc-xin sử dụng mRNA khác nhau cho virus SARS-CoV-2 chủng mới, với mục tiêu phát triển chúng song song. Giống như các công ty đối thủ, Công ty này cũng sử dụng các sợi mRNA để sản xuất kháng thể. Đầu tháng 5/2020, Công ty Foshun Pharma ở Thượng Hải đã ký kết hợp đồng để đưa vắc-xin của BioNTech ra thị trường Trung Quốc nếu nó được phê duyệt/cấp phép.
|
Ngày 9/4/2020: Công ty BioNTech tuyên bố họ sẽ thử nghiệm trên người vào cuối tháng 4/2020.
|
|
Clover GlaxoSmith
Kline
|
Cận lâm sàng
|
Công ty này đang phát triển một loại vắc-xin có thể tiêm vào cơ thể bệnh nhân một loại protein trên bề mặt của virus SARS-CoV-2. Clover GlaxoSmithKline cũng cung cấp chất hỗ trợ (adjuvant) độc quyền của họ cho vắc-xin này để giúp nó có dược tính mạnh hơn.
|
Ngày 10/2/2020: Công ty Clover xác định vắc-xin tiềm năng. Ngày 24/2/2020: Công ty GlaxoSmith
Kline đã cung cấp tá dược.
|
|
CureVac
|
Cận lâm sàng
|
Công ty Cure-Vac sử dụng mRNA nhân tạo để kích thích cơ thể sản xuất protein và kháng thể. Giống như Công ty Moderna, Công ty này được nhận tài trợ từ tổ chức phi lợi nhuận Liên minh phát minh phòng dịch bệnh để ứng dụng công nghệ của công ty trong việc sản xuất vắc-xin.
|
Ngày 17/3/2020: Công ty CureVac tuyên bố sẽ có vắc-xin để thử nghiệm trên động vật vào cuối tháng 4 và đặt mục tiêu thử nghiệm lâm sàng trên người vào mùa hè năm 2020.
|
|
Imperial College London
|
Cận lâm sàng
|
Đại học Hoàng gia London, dưới sự lãnh đạo của nhà dịch tễ học Robin Shattock, đang phát triển vắc-xin cho virus SARS-CoV-2 dựa trên RNA. Các nhà khoa học ở đây đã biến đổi RNA từ virus và sợi RNA này có thể xâm nhập vào tế bào, kích thích sản xuất protein đặc trưng của virus và tự nhân đôi. Nghiên cứu trên động vật chứng minh vắc-xin này có khả năng xúc tiến cơ thể sản xuất ra kháng thể.
|
Ngày 17/4/2020: với nguồn kinh phí từ Chính phủ Anh, Đại học Hoàng gia đã lên kế hoạch hoàn thành thử nghiệm cận lâm sàng và bắt đầu thử nghiệm trên người vào tháng 6/2020.
|
|
Novavax
|
Cận lâm sàng
|
Công ty Novavax đang nghiên cứu tạo ra vắc-xin cho virus SARS-CoV-2 từ buồng trứng của một loài côn trùng. Phương pháp sản xuất vắc-xin của công ty ứng dụng việc biến đổi gen một loại virus vô hại và phơi nhiễm virus này lên tế bào được phân lập từ trùng đất. Các tế bào này sẽ sản xuất ra protein cần cho việc kích thích sản xuất kháng thể, do đó những protein này trở thành vắc-xin. Để sản xuất vắc-xin, Novavax đã phân lập được những protein gai trên bề mặt của virus SARS-CoV-2 chủng mới.
|
Ngày 8/4/2020: Công ty Novavax xác định vắc-xin tiềm năng, họ lên kế hoạch thử nghiệm trên người vào cuối tháng 5 và thu thập dữ liệu ban đầu vào tháng 7.
|
|
Sanofi GlaxoSmith
Kline
|
Cận lâm sàng
|
Công ty Sanofi sử dụng cùng kỹ thuật họ đã sử dụng để sản xuất vắc-xin phòng chống cúm, kỹ thuật này dùng virus đã được biến đổi gen để sản xuất một loại protein dùng để rèn luyện phản ứng của hệ thống miễn dịch. Công ty này kết hợp phương thức sản xuất của họ với tá dược độc quyền của Công ty GlaxoSmith Kline để giúp tăng dược lực của vắc-xin.
|
Ngày 18/2/2020: Công ty Sanofi nghiên cứu vắc-xin cho virus SARS-CoV-2.
Ngày 14/4/2020: Sanofi bắt đầu hợp tác với GlaxoSmithKline để thử nghiệm trên người vào khoảng 6 tháng cuối năm 2020 và sẽ tạo ra dữ liệu mấu chốt vào năm 2021.
|
|
Đại học
Queensland
và GlaxoSmith
Kline
|
Cận lâm sàng
|
Đại học Queensland (Úc), với sự tài trợ của Liên minh phát minh phòng bị dịch bệnh, đã bắt đầu nghiên cứu vắc-xin phòng chống virus SARS-CoV-2 từ tháng 1. Đại học này đang nắm giữ một kỹ thuật độc quyền có thể giúp vắc-xin gây đáp ứng miễn dịch có hiệu quả hơn. Cách tiếp cận của Trường có tên gọi kẹp phân tử, có thể giữ nguyên hình dạng tự nhiên của protein của virus khi đưa vào sản xuất vắc-xin.
|
Ngày 9/4/2020: Đại học Queensland lên kế hoạch bắt đầu thử nghiệm lâm sàng trên người vào quý 3/2020.
|
Số liệu cho thấy, khi dịch SARS diễn ra (2002-2003), các nhà khoa học cũng phải mất 20 tháng để có vắc-xin thử nghiệm trên người khi mà dịch bệnh hầu như đã được kiểm soát. Đến năm 2015, khi dịch Zika bùng phát, các nhà khoa học cũng mất khoảng 6 tháng để phát triển được vắc-xin. Do đó chúng ta hy vọng rằng, với những tiến bộ của khoa học và công nghệ cùng kinh nghiệm chống dịch đã có, các nhà khoa học có thể phát triển được vắc-xin điều trị SARS-CoV-2 trong thời gian ngắn nhất, giúp phòng ngừa dịch bệnh.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] F. Zepp (2016), “Principles of vaccination”, Vaccine Design Methods Molecular Biology, 1403, Springer New York.
[2] https://www.nature.com/articles/d41586-020-01221-y.
[3]https://www.statnews.com/feature/SARS-CoV-2virus/drugs-vaccines-tracker/?fbclid=IwAR2QwZVePu7EIBgXP4wMXdHu5HdMy1c6sf4kDp9SbBrSymqhdchGSdChmw0.