Vaccine COVID-19, chìa khóa trong phòng chống dịch do SARS-CoV-2

(VLU, 07/6/2021) - Vaccine COVID-19 đang thay đổi thế giới trong cuộc chiến sống còn chống lại SARS-CoV-2. Từ tình trạng bị phong tỏa toàn diện xã hội dẫn đến khủng hoảng kinh tế, chính trị; các quốc gia lần lượt thoát khỏi bóng ma dịch bệnh để phục hồi xã hội - kinh tế, nổi bật là Trung Quốc, Hoa Kỳ, Châu Âu, Israel,…

Câu trả lời là nhanh chóng nghiên cứu, sản xuất và đẩy mạnh tiêm chủng vaccine COVID-19 cho toàn dân để sớm đạt được “miễn dịch cộng đồng”; một tình trạng lý tưởng trong dịch tễ khi khoảng 70% dân số quốc gia được tiêm vaccine phòng bệnh, cắt đứt chuỗi lây lan mầm bệnh.

Nên nhớ SARS-CoV-2 và các loại virus nói chung hiện không có thuốc điều trị đặc hiệu. Tất cả sự chống trả virus đều phụ thuộc cách thức hoạt động của hệ Miễn dịch: tạo kháng thể đặc hiệu tiêu diệt SARS-CoV-2. Quá trình này có thể được kích hoạt một cách mạnh mẽ thông qua việc tiêm vaccine.  

Việc bào chế vaccine của loài người khởi đầu từ cuối thế kỷ XVIII với công lao hàng đầu của bác sỹ người Anh E.Jenner với vaccine phòng bệnh đậu mùa, và nhà khoa học Pháp L.Pasteur với vaccine phòng bệnh dại.

Việc bào chế vaccine COVID-19 có gì mới so với công nghệ bào chế cổ điển?

Một trong những công nghệ bào chế vaccine Covid-19 hiện nay là công nghệ gen di truyền dựa vào RNA thông tin (mRNA), một loại acid nhân (acid nucleic). Đây là công nghệ được hai nhà khoa học Mỹ nghiên cứu và công bố năm 2005: khoa học gia ngành Sinh hoá người Mỹ gốc Hung Katalin Karikó và khoa học gia ngành Miễn dịch người Mỹ Drew Weissman.

Nguyên lý: mRNA sẽ cung cấp cho tế bào những chỉ dẫn để có thể tự sản sinh các loại protein trị liệu theo ý muốn của con người. Các mRNA tổng hợp này được hệ miễn dịch coi như thành phần lạ xâm nhập vào cơ thể nên có thể bị phá huỷ nhanh chóng. Tuy nhiên, hai khoa học gia đã thành công trong việc đặt được phân tử RNA quý giá vào trong những hạt nano lipid (lipid nanoparticles), một dạng vỏ bọc tránh cho mRNA bị phân huỷ quá nhanh và tạo điều kiện để chúng dễ dàng xâm nhập vào tế bào.

Để hiểu rõ bản chất cơ chế hoạt động của vaccine mRNA, cần nhắc lại quá trình sinh tổng hợp protein trong tế bào, theo trình tự sau:

- Chuỗi DNA tạo ra mRNA trong nhân tế bào

- mRNA ra khỏi nhân, vào bào tương gắn lên ribosome

- Ribosome bắt đầu tổng hợp protein đúng theo mã di truyền do DNA cung cấp bằng cách gắn kết các acid amino theo qui luật đã được lập trình.

Công nghệ bào chế vắc-xin mRNA chống SARS-CoV-2 dựa trên nguyên tắc đưa mệnh lệnh di truyền (đoạn mRNA mã hóa kháng nguyên virus) vào trong tế bào để kích hoạt phản ứng sinh tổng hợp tạo ra loại protein tương tự protein của SARS-CoV-2, nhanh chóng hình thành và kích hoạt một đáp ứng miễn dịch tạo kháng thể chống virus.

Sự đột phá trong công nghệ này là một phương pháp trị liệu di truyền dựa vào mã gen qui định để bào chế vaccine, nhưng không hề tác động vào bộ gen người, khác với các phương pháp trị liệu di truyền trước đây là luôn bắt buộc tác động vào bộ gen. Cơ chế tác động của vaccine công nghệ mRNA hoàn toàn diễn ra ở bào tương tế bào người, không ảnh hưởng nhân và DNA. Quá trình này diễn ra theo trình tự như sau:

1. Đoạn mRNA được bao bọc bởi màng nano lipid trong vaccine sau khi tiêm sẽ tương tác với các tế bào của hệ Miễn dịch đóng vai trò "trình diện kháng nguyên" APC (antigen presenting cells), gồm tế bào sao (dendritic cells) và đại thực bào (macrophage).
2. Đoạn mRNA di chuyển xuyên qua màng các tế bào miễn dịch này, gắn vào ribosome trong bào tương để kích hoạt phản ứng sinh tổng hợp tạo protein của SARS-CoV-2; ở đây là kháng nguyên "gai" S. Sau khi tổng hợp xong, mRNA lập tức bị tiêu huỷ.
3. Kháng nguyên S được đưa ra bên ngoài trên màng các tế bào miễn dịch, bắt đầu quá trình "trình diện kháng nguyên" virus cho các tế bào lympho T nhận diện.
4. Sau khi các lympho nhận biết kháng nguyên của SARS-CoV-2, hệ Miễn dịch được kích hoạt thông qua việc bùng nổ tạo kháng thể chống virus nhanh chóng và hiệu quả.

Tóm lại, vaccine mRNA COVID-19 khác về bản chất với các vaccine khác ở hai điểm:

• Đoạn mRNA mang mật mã di truyền được tổng hợp nhân tạo, nghĩa là vaccine công nghệ mRNA không hề chứa bất kỳ vật chất nào do SARS-CoV-2 tạo ra.
• Các tế bào có thẩm quyền miễn dịch tự tạo bản sao protein kháng nguyên của virus để kích hoạt dây chuyền đáp ứng miễn dịch, không "lấy" kháng nguyên từ "xác" con virus bị thực bào (nuốt/tóm bắt) như cách thức bào chế vaccine thông thường.

Cơ chế hoạt động của vaccine mRNA

Chiến lược quốc gia phòng chống COVID-19 hiện nay chuyển từ bị động “truy vết F0” sang chủ động ngăn chặn sự lây nhiễm bệnh bằng cách triển khai tiêm vaccine cho toàn dân.

Ngày 18/6/2021, TP.Hồ Chí Minh bắt đầu chiến dịch tiêm vaccine COVID-19 quy mô lớn chưa từng có tiền lệ, khoảng 900.000 liều AstraZeneca do Nhật viện trợ trong vòng 7 – 10 ngày. Mặt khác, Chính phủ cho phép nhập vaccine Sinopharm của Trung Quốc và Sputnik V của Nga. Mỹ cũng cam kết viện trợ cho Việt Nam, cả song phương lẫn theo chương trình COVAX của WHO, các loại vaccine bao gồm cả vaccine mRNA.

Như vậy, bạn đã hoặc sẽ được tiêm một trong các loại vaccine phòng bệnh COVID-19 trên. Để nâng cao nhận thức về việc tiêm vaccine và hiểu rõ bản chất khoa học (công nghệ bào chế) loại vaccine mà bạn được tiêm, chúng ta sẽ tìm hiểu các loại vaccine COVID-19 đã được cấp phép sử dụng.

Có 4 loại công nghệ chính bào chế vaccine COVID-19 hiện nay:

• Công nghệ mRNA gen acid nhân (nucleic acid-based vaccine)
• Công nghệ protein (nanoparticle and virus-like particle vaccine)
• Công nghệ vector virus (viral vectors vaccine)
• Công nghệ bất hoạt virus (inactivated virus vaccine)

1. Vaccine công nghệ vec-tơ virus (Viral vector vaccine)

• Nguyên lý: Vaccine chứa một loại virus khác vô hại (như Adeno virus) mang gen SARS-CoV-2. Con virus vô hại này đóng vai trò "vận chuyển" (vector) vật liệu di truyền của SARS-CoV-2. Các tế bào miễn dịch tiếp nhận vật liệu di truyền này để tổng hợp, nhận biết kháng nguyên SARS-CoV-2 và kích hoạt đáp ứng tạo kháng thể chống lại.
• Ví dụ: Vaccine AstraZeneca (Anh-Thuỵ Điển), Sputnik V (Nga)

2. Vaccine công nghệ bất hoạt/ làm yếu virus (Inactivated virus vaccine)

• Nguyên lý: Vaccine chứa toàn bộ con SARS-CoV-2 đã chết/làm yếu đi. Các tế bào miễn dịch sẽ nhận biết và kích hoạt đáp ứng tạo kháng thể chống lại SARS-CoV-2.
• Vd: Vaccine Sinopharm (Trung Quốc)

3. Vaccine công nghệ gen mRNA

• Nguyên lý: Vaccine chứa 1 đoạn gen mRNA mã hoá protein gai (kháng nguyên S) bề mặt SARS-CoV-2. Các tế bào miễn dịch của cơ thể dùng đoạn mRNA này để tổng hợp protein S cho các lympho T nhận diện và kích hoạt đáp ứng tạo kháng thể chống lại SARS-CoV-2.
• Vd: Vaccine Pfizer (Mỹ - Đức)

4. Vaccine công nghệ protein

• Nguyên lý: Vaccine chứa protein S của SARS-CoV-2. Protein này được thu hoạch sau khi gắn đoạn DNA mã hoá protein S của SARS-CoV-2 vào bộ gen của một virus khác, rồi nuôi cấy để chúng tổng hợp "giúp". Các tế bào miễn dịch nhận biết kháng nguyên S và kích hoạt đáp ứng tạo kháng thể chống lại SARS-CoV-2.
• Vd: Vaccine Novavax (Mỹ)

Vaccine do Việt Nam tự nghiên cứu và đang hoàn thiện thử nghiệm lâm sàng Nanocovax dựa vào công nghệ tái tổ hợp protein (recombinant protein). Hiện tại, chúng ta chưa cấp phép sử dụng vaccine mRNA và vaccine công nghệ protein.

TS. Phùng Quốc Đại
Khoa Y học cổ truyền