Văc xin và các loại công nghệ sản xuất văc xin
Cơ thể người (giống nhiều động vật khác) có hệ miễn dịch giúp bảo vệ bản thân bằng cách nhận diện, ghi nhớ và phá hủy phần lớn các cấu trúc sinh học lạ xâm nhập vào cơ thể, trong đó có nhiều loại virut. Tuy vậy, thời gian để hoạt hóa hệ thống này ở người khỏe mạnh bình thường kéo dài khoảng 2-3 tuần kể từ khi bị lây nhiễm lần đầu (nguyên phát). Trong thời gian này, bệnh nhân thường biểu hiện các triệu chứng nhiễm bệnh (do phản ứng miễn dịch). Từ các lần tái nhiễm (thứ phát) trở đi, nhờ khả năng “ghi nhớ”, hệ miễn dịch sẽ được hoạt hóa nhanh và mạnh hơn nhiều để loại bỏ mầm bệnh, nhờ vậy triệu chứng bệnh thường không biểu hiện hoặc biểu hiện ở mức độ nhẹ hơn nhiều. Từ nguyên lý đó, tiêm chủng các văc xin là quá trình giả lập lây nhiễm virut vào người bệnh trong lần lây nhiễm nguyên phát, nhưng thành phần văc xin không có khả năng gây bệnh, qua đó hệ miễn dịch được hoạt hóa và trở nên có khả năng nhận diện, ghi nhớ và đào thải virut ngay khi cơ thể bị tái nhiễm.
Trong phần lớn thế kỷ XX, việc điều chế văc xin chủ yếu dựa trên 2 công nghệ chính là: 1) Văc xin virut sống giảm độc lực và 2) Văcxin virut bất hoạt. Cả 2 công nghệ này đều có bước nuôi và sản xuất virut trong điều kiện nghiêm ngặt, sau đó làm suy yếu hoặc gây chết chúng. Đến cuối thể kỷ XX, nhờ sự phát triển của công nghệ sinh học phân tử - tế bào, công nghệ văc xin protein kháng nguyên bề mặt virut ra đời. Thành phần văc xin lúc này chỉ mang một số phân đoạn protein bề mặt (lớp áo) của virut.
Mỗi khi được tiêm, những phân đoạn protein này sẽ “dạy” cơ thể cách nhận diện các virut nguyên vẹn giống như cách chúng ta dùng “dấu vân tay” trên chứng minh thư để nhận diện mỗi cá thể. Các công nghệ văc xin trên đến nay được coi là truyền thống, có điểm chung là dùng thành phần protein bề mặt virut giả lập quá trình lây nhiễm tự nhiên.
Đầu thế kỷ XXI, công nghệ sản xuất văc xin có bước ngoặt rất lớn với sự ra đời của các văc xin axit nucleic (mARN và ADN). Công nghệ văc xin này có đặc trưng là bỏ qua bước tổng hợp và tinh sạch protein kháng nguyên bề mặt virut, mà thay vào đó lợi dụng chính các tế bào người được tiêm văc xin làm “nhà máy” để tự sản sinh các protein kháng nguyên này (bắt chước cơ chế trình diện kháng nguyên tự nhiên của hệ miễn dịch), qua đó giúp đáp ứng miễn dịch diễn ra nhanh, hiệu quả cao.
Ưu điểm nổi trội của công nghệ văc xin mARN và ADN là thời gian nghiên cứu và phát triển văc xin được rút ngắn đáng kể, nhất là khi có sự phối hợp của công nghệ tin - miễn dịch (immunoformatics) và công nghệ ADN tái tổ hợp (recombinant DNA technology) cho phép sàng lọc, dự đoán và sản xuất nhanh các trình tự mARN và ADN mã hóa kháng nguyên của các biến chủng mới. Nhờ vậy, với mỗi biến thể virut, có thể phát triển được văcxin đặc hiệu sẵn sàng cho thử nghiệm dược lý chỉ trong vài tuần. Ngoài công nghệ tin - miễn dịch, sự thành công của các văc xin axit nucleic gần đây còn nhờ các công nghệ phụ trợ như công nghệ vật liệu nano giúp mang các phân tử mARN và ADN vượt hàng rào miễn dịch đi vào các tế bào đích của cơ thể.
Các văc xin phòng chống Covid-19 đã được cấp phép và sử dụng trên thế giới thời gian qua phản ánh đầy đủ các công nghệ sản xuất văc xin hiện có, như văc xin mARN (của Moderna và Pfizer/Nbiotech), văc xin ADN (của AstraZeneca, Johnson & Johnson), văc xin protein kháng nguyên bề mặt virut (Sputnik V của Nga) hay văc xin virut bất hoạt (Sinovax của Trung Quốc).
Ưu thế và bất cập của từng công nghệ sản xuất văc xin
Trong số 4 công nghệ sản xuất văc xin (virut sống giảm độc lực, virut bất hoạt, văcxin protein kháng nguyên virut, văcxin axit nucleic), các văcxin axit nucleic (mARN và ADN) là thế hệ mới và các văc xin Covid-19 vừa rồi của Pfizer hoặc Moderna (văc xin mARN) và AstraZeneca hoặc Johnson & Johnson (văc xin ADN) lần đầu tiên được phê chuẩn cho tiêm chủng đại trà trên thế giới. Đề phòng chống BLN có thể nói tất cả các văcxin, dù được sản xuất theo công nghệ nào, đều có thể đáp ứng và hiệu quả miễn dịch cuối cùng tương tự nhau. Tuy vậy, về quá trình nghiên cứu phát triển và sản xuất thì mỗi công nghệ có ưu thế và mặt hạn chế riêng.
Các công nghệ văc xin truyền thống đã được kiểm chứng lâu dài về tính an toàn, hiệu quả, có quy trình quản lý và sản xuất sẵn có, nhưng lại cần thời gian nghiên cứu và thử nghiệm dài mỗi khi xuất hiện virut mới hoặc biến chủng mới (những biến chủng có thể làm vô hiệu văc xin đã được phát triển trước đó).
Các văc xin axit nucleic có ưu thế vượt trội (nhờ công nghệ tin - miễn dịch và công nghệ ADN tái tổ hợp) giúp rút ngắn thời gian nghiên cứu phát triển đáng kể, rất phù hợp để thích ứng với các biến chủng mới. Về lý thuyết, thì các văc xin axit nucleic cũng an toàn, hiệu quả không kém các văc xin truyền thống, nhưng dù sao đây vẫn là những văc xin mới, cần thêm thời gian nhiều năm để có thể tổng kết về hiệu quả, tính an toàn và đánh giá kinh tế y tế sau lần đầu tiên được sử dụng cho phòng chống đại dịch Covid-19 hiện nay. Giống như mọi công nghệ mới, việc đầu tư hệ thống sản xuất mới cũng là một hạn chế. Tuy nhiên, thành công của các văc xin axit nuclecic trong phòng tránh dịch bệnh Covid-19 đến nay phần nào cho thấy việc phát triển công nghệ văc xin axit nucleic là một xu hướng tất yếu.
Việt Nam bước đầu làm chủ công nghệ sản xuất văc xin axit nucleic
Để đẩy lùi các dịch bệnh virut nói chung và đại dịch Covid-19 nói riêng, giải pháp giãn cách xã hội và cách ly nguồn là giải pháp có tính hệ thống hơn cả, đồng thời là cách thức phòng tránh bệnh hiệu quả nhất khi chưa có văc xin. Song, giải pháp này ít nhiều ảnh hưởng đến đời sống kinh tế - xã hội, đặc biệt trong bối cảnh nền kinh tế toàn cầu và tự do thương mại ngày càng gia tăng.
Để đời sống kinh tế - xã hội của mỗi quốc gia và thế giới trở lại bình thường, việc tiêm văc xin cho phần lớn người dân là giải pháp căn cơ, lâu dài, phù hợp với các bài học nhân loại đã nhận được từ các đại dịch trước kia trên thế giới. Tuy vậy, Covid-19 vẫn là một đại dịch đặc biệt, ngoài tốc độ lây lan rất nhanh, một số lượng lớn người mang mầm bệnh không biểu hiện triệu chứng, tốc độ biến chủng virut cao, dẫn đến nguy cơ kháng văc xin (người đã tiêm văcxin hoặc mắc bệnh vẫn có thể mắc lại do biến chủng mới) hiện hữu. Trong bối cảnh đó, công nghệ văcxin axit nucleic cho phép phản ứng nhanh với các biến chủng là giải pháp vừa có tính căn cơ, vừa có tính lâu dài để đảm bảo phòng tránh các biến chủng mới có thể nguy hiểm hơn trong tương lai.
Đối với Việt Nam, có thể nói, trong lịch sử chưa bao giờ nước ta có sự chủ động cao trong phòng chống một dịch BLN bằng các giải pháp đồng bộ, hệ thống như với đại dịch Covid-19. Có được điều này là nhờ sự chỉ đạo sáng suốt, quyết liệt của Chính phủ, sự tuân thủ nghiêm túc và nhận thức cao của nhân dân. Ngoài ra, Bộ Y tế, Bộ Khoa học và Công nghệ đã chỉ đạo các tổ chức khoa học tích cực trong triển khai nghiên cứu sản xuất và thử nghiệm văcxin “made by Vietnam” từ sớm.
Đến nay, đã có 4 loại văc xin phòng chống Covid-19 “made by Vietnam” được các tổ chức khoa học trong nước báo cáo. Văc xin Nanocovax (một văc xin protein tái tổ hợp) do Công ty Cổ phần công nghệ sinh học dược Nanogen phát triển đã vượt qua các bước thử nghiệm lâm sàng giai đoạn I; giai đoạn 2 đã tiêm thử nghiệm mũi một với 560 người, ngày 26/3/2021 bắt đầu tiêm mũi thứ 2. Kết quả bước đầu cho thấy, vaccine Nanocovax an toàn với người được tiêm, có khả năng sinh kháng thể cao và chống lại được virus SARS-CoV-2, kể cả biến chủng mới của Anh. Dự kiến đầu tháng 5 sẽ bắt đầu tiêm thử nghiệm lâm sàng giai đoạn 3. Văc xin Covivac (văc xin virut bất hoạt và protein kháng nguyên bề mặt virut) của Viện Văc xin và sinh phẩm y tế (IVAC) đang thử nghiệm lâm sàng giai đoạn I. Văc xin của Công ty Vabiotech (văc xin virut bất hoạt và protein kháng nguyên bề mặt virut) cơ bản đã hoàn thành nghiên cứu tiền lâm sàng trên động vật, dự kiến giữa tháng 4 sẽ bắt đầu thử nghiệm lâm sàng giai đoạn I. Riêng Trung tâm Polyvac còn đang tiếp tục nghiên cứu tạo chủng để phục vụ sản xuất vaccine Covid-19, đây cũng là văc xin virut bất hoạt và protein kháng nguyên bề mặt virut.
Tiêm thử nghiệm lâm sàng giai đoạn I văc xin Nanocovax cho tình nguyện viên.
Theo tiến độ này, nếu các kết quả thử nghiệm lâm sàng tích cực, thì vào năm 2022, các văc xin phòng chống Covid-19 “made by Vietnam” có thể được đưa vào tiêm chủng đại trà. Đây là một bước tiến lớn trong việc Việt Nam tự sản xuất và cung ứng văc xin nội địa. Thời gian cả nghiên cứu và thử nghiệm lâm sàng văc xin tính từ khi dịch bệnh xuất hiện cũng rất ngắn (khoảng 24 tháng), được xem là kỷ lục chưa từng có về thời gian.
Mặc dù vậy, đến nay Việt Nam chưa có nghiên cứu phát triển văc xin mARN hay ADN nào được triển khai và báo cáo. Để phát triển văc xin này cần có công nghệ nền tương ứng với 4 bước:
Một là, công nghệ tin - sinh (tin - miễn dịch) giúp sàng lọc và dự đoán nhanh các trình tự gen và/hoặc mARN mã kháng nguyên đặc hiệu virut và các biến chủng của chúng.
Hai là, công nghệ ADN tái tổ hợp để tạo các cấu trúc vectơ làm khuôn tổng hợp nhanh các mARN/ADN hiệu suất cao. Thực chất đây là một “cỗ máy phân tử” cho phép tổng hợp bất cứ phân tử mARN/ADN ứng viên nào mỗi khi được công nghệ tin - miễn dịch tìm ra.
Ba là, công nghệ tổng hợp axit nucleic không dùng tế bào giúp dễ dàng mở rộng quy mô sản xuất và biến đổi hóa học axit nucleic vượt qua các hàng rào miễn dịch tự nhiên nhằm nâng cao hiệu quả của văc xin.
Bốn là, công nghệ tinh sạch và bao gói axit nucleic làm văc xin thành phẩm.
Trong 4 bước nêu trên thì bước 4 (bước cuối) là một quy trình được chuẩn hóa, về nguyên tắc, có thể áp dụng cho mọi sản phẩm mARN. Ba bước đầu tiên là công nghệ nền giúp đáp ứng nhanh với các biến chủng.
Đến nay, nhóm nghiên cứu liên ngành của Đại học Quốc gia Hà Nội là sinh - y - dược của Trường Đại học Y Dược và nhóm tin - sinh của Trường Đại học Công nghệ đã hoàn thành việc thiết lập các công nghệ nền này, xuất phát từ “cỗ máy phân tử” có nguồn gốc từ adenovirut và alphavirut (nhưng đã được làm mất hoàn toàn hoạt động sống của virut); tình cờ đây cũng là hệ thống tương tự được các hãng Pfizer, Moderna, AstraZeneca, Johnson&Johnson sử dụng cho phát triển và sản xuất các văc xin axit nucleic của họ. Các nhóm nghiên cứu này sẽ tập trung ứng dụng 4 công nghệ nền theo các công đoạn của quá trình phát triển và thử nghiệm văc xin mARN gồm: tin - miễn dịch, công nghệ ADN tái tổ hợp, công nghệ tổng hợp và bọc hệ mang mARN/ADN đối với một số biến thể Covid-19 được phân lập và báo cáo xuất hiện ở Việt Nam, thử nghiệm trên mô hình động vật thí nghiệm tuân thủ các yêu cầu về phát triển và thử nghiệm văc xin của Tổ chức Y tế thế giới và của Bộ Y tế.