Nghiên cứu ứng dụng tin sinh học trong việc phát triển vắcxin và thuốc

Xây dựng quy trình dự đoán epitope virus H5N1 nhận diện bởi tế bào T bằng phương pháp kết hợp HMM- SVM 96... Xây dựng quy trình dự đoán epitope virus H5N1 nhận diện bởi tế bào T bằng phư

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐH KHOA HỌC TỰ NHIÊN

CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.04/06-10

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TIN SINH HỌC TRONG VIỆC PHÁT TRIỂN

VĂCXIN VÀ THUỐC

MÃ SỐ KC.04.18/06-10

Chủ nhiệm đề tài: Cơ quan chủ trì đề tài:

PGS.TS BÙI VĂN LỆ GS TS Trần Linh Thước

Ban chủ nhiệm Chương trình Bộ Khoa học và Công nghệ

Văn phòng các Chương trình

GS.TSKH Trần Duy Quý

TP Hồ Chí Minh - 2010

MỤC LỤC

Mục lục i

Danh mục các từ viết tắt ix

Danh sách các hình xiii

Danh sách các bảng xix

BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 1 PHẦN I MỞ ĐẦU 14

1 Thông tin chung 15

2 Mục tiêu đề tài 15

3 Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dịng Tin sinh học trong việc thiết kế phát triển văcxin 15

3.1 Tình hình dịch cúm trên thế giới 15

3.2 Văcxin phòng bệnh 16

3.2.1 Đặc điểm sinh học của virus H5N1 16

3.2.2 Văcxin phòng bệnh cúm H5N1 17

3.2.3 Văcxin dựa trên epitope cho virus H5N1 19

3.3 Ứng dụng Tin sinh học trong dự đoán epitope 20

3.4 Tình hình nghiên cứu trong nước 22

4 Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng Tin sinh học trong việc thiết kế phát triển thuốc 24

4.1 Độc tố thần kinh nọc rắn 24

4.2 Thụ thể nicotinic acetylcholine và ứng dụng trong y học 25

4.3 Ứng dụng Tin sinh học sàng lọc và phát triển thuốc 27

4.5 Tình hình nghiên cứu trong nước 28

5 Nội dung nghiên cứu của đề tài 30

5.1 Phần A: Nghiên cứu, ứng dụng Tin sinh học trong việc thiết kế phát triển văcxin 30

5.2 Phần B: Nghiên cứu, ứng dụng Tin sinh học trong việc

PHẦN II NỘI DUNG KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐÃ THỰC HIỆN 33 PHẦN II.A NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG TIN SINH HỌC TRONG

VIỆC THIẾT KẾ PHÁT TRIỂN VĂCXIN 34 CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU CÁC CHƯƠNG TRÌNH DỰ ĐOÁN

1.1 Nghiên cứu chương trình dự đoán epitope kháng nguyên

1.1.2 Phương pháp HMMs và quy trình dự đoán gián tiếp epitope tế bào T ở dạng peptide gắn MHC 36 1.1.3 Phương pháp ANNs và quy trình dự đoán gián tiếp

epitope tế bào T ở dạng peptide gắn MHC 40 1.1.4 Phương pháp SVMs và mô hình dự đoán gián tiếp

epitope tế bào T ở dạng peptide gắn MHC 43 1.1.5 Phương pháp kết hợp các thuật toán dự đoán gián tiếp

epitope tế bào T ở dạng peptide gắn MHC 45

1.2 Nghiên cứu chương trình dự đoán epitope kháng nguyên

1.2.2 Phương pháp dự đoán epitope liên tục nhận diện bởi

tế bào B dựa trên nguyên tắc thống kê (HMM) 50 1.2.3 Phương pháp dự đoán epitope không liên tục nhận diện bởi tế bào B dựa trên nguyên tắc mô hình hóa cấu trúc peptide tương đồng 54

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU VIRUS

CÚM A 59

2.1 Lập mô hình và tạo công cụ thiết lập cơ sở dữ liệu (CSDL) chung cho các virus 59

2.1.1 Đặt vấn đề 59

2.1.2 Vật liệu và phương pháp 59

2.1.3 Kết quả và biện luận 60

2.1.4 Kết luận 62

2.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu virus cúm A nhằm phục vụ phát triển văcxin bảo tồn cho virus cúm A 64

2.2.1 Đặt vấn đề 64

2.2.2 Vật liệu và phương pháp 64

2.2.3 Kết quả và biện luận 68

2.2.4 Kết luận 73

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU DỰ ĐOÁN EPITOPE VIRUS H5N1 76

3.1 Nghiên cứu dự đoán epitope nhận diện bởi tế bào T từ kháng nguyên của virus H5N1 76

3.1.1 Dự đoán epitope virus H5N1 nhận diện bởi tế bào T bằng phương pháp mạng neuron nhân tạo ANN 76

3.1.2 Dự đoán epitope virus H5N1 nhận diện bởi tế bào T bằng phương pháp máy học vector hỗ trợ SVM 84

3.1.3 Dự đoán epitope virus H5N1 nhận diện bởi tế bào T bằng phương pháp mô hình Markov ẩn HMM 90

3.1.4 Xây dựng quy trình dự đoán epitope virus H5N1 nhận diện bởi tế bào T bằng phương pháp kết hợp HMM- SVM 96

3.1.5 Xây dựng quy trình dự đoán epitope virus H5N1 nhận diện bởi tế bào T bằng phương pháp kết hợp

3.2 Nghiên cứu dự đoán epitope kháng nguyên virus H5N1 nhận

3.2.1 Dự đoán epitope liên tục nhận diện bởi tế bào B bằng phương pháp HMM kết hợp thang tính chất kháng

3.2.2 Dự đoán epitope liên tục và không liên tục nhận diện bởi

tế bào B dựa trên thông tin cấu trúc 109 3.2.3 Dự đoán epitope không liên tục nhận diện bởi tế bào

B bằng phương pháp mô hình hóa cấu trúc peptid 116 3.2.4 Dự đoán epitope không liên tục nhận diện bởi

tế bào B trên kháng nguyên HA của virus H5N1

3.3 Tuyển chọn các epitope dự đoán để tiến hành tổng hợp và

kiểm chứng thực nghiệm tính năng của epitope 125 CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ TỔNG HỢP KHÁNG

4.2 Nghiên cứu thiết kế và tổng hợp kháng nguyên của virus H5N1

từ epitope liên tục nhận diện bởi tế bào B từ epitope dự đoán 153

4.3 Nghiên cứu thiết kế và tổng hợp kháng nguyên của virus

H5N1 từ epitope không liên tục nhận diện bởi tế bào B

4.3.3 Vật liệu và phương pháp 165 4.3.3.1 Vật liệu sinh học 165

4.4 Nghiên cứu thiết kế và tổng hợp kháng nguyên phức hợp

của virus cúm H5N1 gây đáp ứng miễn dịch do tế bào T

và tế bào B từ epitope dự đoán 176

CHƯƠNG 5 KIỂM CHỨNG KHẢ NĂNG GÂY ĐÁP ỨNG

MIỄN DỊCH CỦA KHÁNG NGUYÊN VIRUS H5N1

5.2 Nội dung thực hiện 193

5.4.1 Kiểm chứng khả năng gây đáp ứng miễn dịch từng loại kháng nguyên được thiết kế 198 5.4.2 Đánh giá epitope tiềm năng và kiểm chứng khả năng

5.4.3 Kiểm tra hiệu lực bảo vệ của kháng nguyên thiết kế

từ các epitope nhận diện bởi tế bào B và epitope

5.4.4 Đề xuất kháng nguyên triển vọng cho nghiên cứu

PHẦN II B NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG TIN SINH HỌC TRONG

CHƯƠNG 6 NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG TIN SINH HỌC TRONG

6.3.1 Nghiên cứu thiết kế polypeptid ức chế nọc rắn bằng

mô phỏng động học phân tử 222

6.3.2 Biểu hiện các đoạn polypeptid bằng con đường

tái tổ hợp 234

6.3.3 Kết quả tinh chế các polypeptid tái tổ hợp 240

6.3.4 Kết quả kiểm tra hoạt tính sinh học của các đoạn polypeptid tái tổ hợp 244

6.4 Kết luận và đề xuất 247

6.4.1 Kết luận 247

6.4.2 Kiến nghị 247

PHẦN III CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA ĐỀ TÀI, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 249

1 Các sản phẩm khoa học công nghệ đã đạt được 250

1.1 Sản phẩm dạng I 250

1.2 Sản phẩm dang II 251

1.3 Sản phẩm dạng III 254

1.4 Đào tạo sau đại học 254

2 Kết luận 254

3 Kiến nghị 255

TÀI LIỆU THAM KHẢO 256

PHỤ LỤC 265

Phụ lục 1 Các thuật toán dự đoán epitope tế bào T 266

Phụ lục 2.1 Kết quả lập mô hình và tạo công cụ thiết lập cơ sở dữ liệu vius cúm 303

Phụ lục 2.2 Mô hình cơ sở dữ liệu virus cúm A và phương pháp thu nhận dữ liệu 315

Phụ lục 3.1 Kết quả dự đoán epitope tế bào T bằng phương pháp mạng nơron nhân tạo 322 Phụ lục 3.2 Cách thu nhận và xử lý dữ liệu trong bộ luyện

trong dự đoán epitope tế bào T bằng phương pháp

vectơ hỗ trợ SVM 335 Phụ lục 3.3 Phương pháp xây dựng mô hình và kết quả thu nhận

dữ liệu trong dự đoán epitope tế bào T bằng phương pháp Mô hình Markov ẩn HMM 337 Phụ lục 3.4 Xây dựng quy trình dự đoán epitope tế bào T bằng

phương pháp kết hợp HMM-SVM 343 Phụ lục 3.5 Xây dựng quy trình dự đoán epitope tế bào T bằng

phương pháp kết hợp HMM-ANN 355 Phụ lục 3.6 Dự đoán epitope tế bào B bằng phương pháp HMM

kết hợp với tính chất kháng nguyên 360 Phụ lục 3.7 Dự đoán epitope liên tục và không liên tục nhận diện

bởi tế bào B dựa trên thông tin cấu trúc 374 Phụ lục 3.8 Kết quả dự đoán epitope không liên tục tế bào B

bằng phương pháp mô hình hóa tương đồng 382 Phụ lục 3.9 Vật liệu và phương pháp dùng trong phương pháp

Docking để dự đoán epitope không liên tục trên phân tử HA nhận diện bởi tế bào B 386 Phụ lục 4 Vật liệu và phương pháp dùng để xây dựng quy trình

tạo chủng E coli tái tổ hợp biểu hiện kháng nguyên

Phụ lục 5 Vật liệu và phương pháp dùng trong thử nghiệm đáp

ứng miễn dịch của kháng nguyên virus H5N1 được thiết kế từ epitope dự đoán 421

AUC Diện tích dưới đường cong ROC (Area Under Curve)

bp cặp base (base pair)

CED Conformational Epitope Database

CHARMm Chemistry at HARvard Molecular Mechanics

Complex) CPE Cytopathic effect

CSDL Cơ sở dữ liệu

Dock Protein Chương trình gắn thụ thể và phối tử

Docking Quá trình gắn

DOPE Discrete Optimized Protein Energy

EDTA Ethylenediaminetetraacetic acid

ELISA Enzyme-linked immunosorbent assay

ELISPOT Enzyme-linked immunosorbent spot

Fab Antigen-binding fragment

HIU Đơn vị ức chế HA (HA inhibition unit)

HLA Kháng nguyên bạch cầu người (Human Leucocyte

Antigen) HMM Mô hình Markov ẩn (Hidden Markov Model) HPLC High Performance Liquid Chromatography

IEDB Immune Epitope Database

IFN-γ γ –Interferon

IPTG Isopropyl-β-D-thiogalactoside

IVR (Influenza Virus Resource)

kDa Kilo Dalton

LB Môi trường Luria – Bertani

MCS Multi cloning site

MDCK Madin-Darby Canine Kidney

MHC Major Histocompatibility Complex

MHC Phức hợp tương tác mô chính (Major Histocompatibility MHCBN Database of MHC Binding and Non-binding peptides MHCPEP Database of MHC-binding Peptides

nAChR Nicotinic acetylcholine receptor

NCBI National Center for Biotechnology Information

NLL (Negative-Log Likelihood)

NMR Nuclear magnetic resonance

NMR Cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance)

PBS Phosphate buffer saline

PBST Phosphate buffer saline tween

PCI Phenol-Chloroform-Isoamylalcohol

PCR Polymerase chain reaction

PMSF Phenyl methyl sulfonyl fluoride

SDS Sodium dodecyl sulfate

SDS-PAGE Sodium dodecyl sulfate

SE Độ nhạy (Sensitivity)

SFCs Số đốm tạo thành (Spot-forming count) SNNS Stuttgart Neural Network Simulator

SP Độ chuyên biệt (Specificity)

SVM Máy véctơ hỗ trợ (Support Vector Machine) SYFPEITHI Database of MHC ligands and peptide motifs TAE Tris-Acetic-EDTA

TCID50 Tissue Culture Infectious Dose50

xiii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Chuỗi trạng thái HMM 37

Hình 1.2 Đồ thị ROC so sánh kết quả dự đoán epitope của các phương pháp:Rammensee (sử dụng ma trận điểm của Rammensee), HMM (sử dụng mô hình Makov ẩn), SEQ (sử dụng thuật toán ANN và kiểu mã hóa nhị phân), BL50 SEQ (sử dụng thuật toán ANN và kiểu mã dùng ma trận BLOSUM 50), Comb-I và Comb-II (sử dụng thuật toán ANN cùng kiểu mã kết hợp HMM-nhị phân và HMM-BLOSUM 50) 47

Hình 1.3 Đồ thị ROC đánh giá tính chính xác của 3 phương pháp dự đoán epitope 54

Hình 1.4 Sơ đồ quy trình mô hình hóa tương đồng 55

Hình 1.5 Sơ đồ quy trình dự đoán epitope tế bào B không liên tu ̣c dựa vào phương pháp mô hình hóa tương đồng 56

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình thiết kế CSDL Virus cúm A 61

Hình 2.2 Sơ đồ các thực thể chính của CSDL Virus cúm A 61

Hình 2.3 Mô hình chi tiết CSDL virút cúm A (PK: Primary key; FK: Foreign key; U: Unique; NN: Not Null) 63

Hình 2.4 Các bước xây dựng CSDL virus cúm A 66

Hình 2.5 Các đối tượng chính trong CSDL virus cúm A 66

Hình 2.6 Giao diện trang chủ của CSDL Virus cúm A (IAD) 74

Hình 2.7 Trang chứa công cụ truy vấn thông tin trong CSDL Virus cúm A (IAD) 75

Hình 3.1 Sơ đồ tinh lọc và phân loại dữ liệu trình tự protein virus H5N1 78

Hình 3.2 Quy trình xây dựng mô hình dự đoán epitope tế bào T bằng HMM 92

Hình 3.3 Quy trình dự đoán epitope liên tục nhận diện bởi tế bào B

từ epitope bảo tồn nhận diện bởi tế bào T 141

Hình 4.1.3 Plasmid pGEX-fljB mở vòng bằng hai enzyme cắt giới hạn

XhoI và NotI 144

Hình 4.1.4 Sàng lọc tế bào E coli DH5α mang plasmid tái tổ hợp

pGEX-fljB-(hat)3 144

Hình 4.1.5 Kết quả điện di trên gel agarose sản phẩm PCR khuẩn lạc

sàng lọc dòng tế bào DH5α mang gen (hat)3 145

Hình 4.1.6 Kết quả so sánh trình tự peptide dung hợp giải trình tự

với epitope (H1)3 lý thuyết 145

Hình 4.1.7 Kết quả so sánh trình tự peptide dung hợp giải trình tự

với epitope (H2)3 lý thuyết 146

Hình 4.1.8 Kết quả so sánh trình tự peptide dung hợp giải trình tự

với epitope (H3)3 lý thuyết 147

Hình 4.1.9 Kết quả so sánh trình tự peptide dung hợp giải trình tự

với epitope (N1)3 lý thuyết 147 Hình 4.1.10 Kết quả so sánh trình tự peptide dung hợp giải trình tự

với epitope (N2)3 lý thuyết 148

Hình 4.1.11 Kết quả biến nạp gen pG-fljB-(H1)3 vào tế bào E coli

BL21(DE3) 149

Hình 4.1.12 Kết quả PCR plasmid tách từ các dòng tế bào

E coli BL21(DE3)/pGEX-fljB-(H1)3 150

Hình 4.1.13 Phân tích kết quả biểu hiện của protein dung hợp

GST-H:1,2-(H1)3 bằng SDS-PAGE 150

Hình 4.1.14 Phân tích kết quả tinh chế protein dung hợp

GST-(H1)3-H:1,2 bằng SDS-PAGE 151

Hình 4.2.1 Quy trình tạo dòng E coli biểu hiện kháng nguyên thiết kế

từ epitope liên tục bảo tồn nhận diện bởi tế bào B 156

Hình 4.2.2 Sàng lọc tế bào E coli DH5α mang plasmid tái tổ hợp

pGEX-fljB-HBLT 158

Hình 4.2.3 Sàng lọc dòng tế bào E coli DH5α tái tổ hợp mang trình tự

mã hóa epitope với cặp mồi pGEX-R/ fljB-F 159

Hình 4.2.4 Kết quả so sánh trình tự epitope dòng hóa với trình tự của

epitope HBLT lý thuyết 160 Hình 4.2.5 Kết quả so sánh trình tự epitope dòng hóa với trình tự của

Hình 4.3.1 Quy trình tạo dòng E coli biểu hiện kháng nguyên thiết kế

từ epitope không liên tục nhận diện bởi tế bào B 169

Hình 4.3.2 Sàng lọc tế bào E coli DH5α mang plasmid tái tổ hợp

pGEX-fljB-(habklt)2 170

Hình 4.3.4 Kết quả so sánh trình tự epitope không liên tục nhận diện

bởi tế bào B trên plasmid pGEX-fliB-(habklt)2 với trình tự epitope

(habklt)2 lý thuyết 171

Hình 4.3.3 Kết quả PCR khuẩn lạc 171 Hình 4.3.5 Kết quả biến nạp pGEX-fljB-(habklt)2 vào tế bào E coli

BL21(DE3) 172

Hình 4.3.6 Kết quả PCR khuẩn lạc tế bào E coli

BL21(DE3)/pGEX-fljB-(habklt)2 173

Hình 4.3.7 Phân tích kết quả biểu hiện GST-HABKLT)2-H:1,2 bằng

SDS-PAGE (A) và lai Western Blot với kháng thể kháng GST (B) 174

Hình 4.3.8 Phân tích kết quả tinh chế protein dung hợp

GST-(HABKLT)2-H:1,2 bằng SDS-PAGE 175

Hình 4.4.1 Quy trình tạo dòng E coli biểu hiện kháng nguyên phức

hợp thiết kế từ epitope tế bào T và epitope tế bào B 180

Hình 4.4.2 Sàng lọc tế bào E coli DH5α mang plasmid tái tổ hợp

Hình 4.4.6 Kết quả PCR khuẩn lạc E coli BL21 (DE3)/pGEX-fljB-habt 184

Hình 4.4.7 Phân tích kết quả biểu hiện của protein dung hợp

GST-HABT-H:1,2 bằng SDS-PAGE 185

Hình 4.4.8 Phân tích kết quả tinh chế protein dung hợp

GST-HABT-H:1,2 bằng SDS-PAGE 186

Hình 5.1 Hình ảnh quan sát kết quả thử nghiệm ELISPOT của

các epitope bảo tồn nhận diện bởi tế bào T 199

Hình 5.2 Số lƣợng tế bào đơn nhân tiết IFN-γ khi đƣợc ủ với các

epitope tế bào T 199

Hình 5.3 Kiểm tra sự hiện diện của kháng thể kháng HBLT/NBLT trong

kháng huyết thanh chuột bị gây đáp ứng miễn dịch 201

Hình 5.4 Kiểm tra sự hiện diện của kháng thể kháng epitope (HBKLT)2

trong kháng huyết thanh chuột bị gây đáp ứng miễn dịch 202

Hình 6.1 Hệ thống sắc ký HPLC của Shimadzu, Japan 211

Hình 6.2 Giao diện phần mềm LCsolution 220 Hình 6.3 . Mô hình cấu trúc của chuỗi polypeptide được superimpose

với cấu trúc khuôn là 2BG9A và 2QC1B 224

Hình 6.4 Chuỗi polypeptide đã được mô hình hóa dạng phiến (A)

và dạng liên kết peptide giữa các axit amin (B) 225

Hình 6.5 So sánh giá trị DOPE giữa các cấu trúc mô phỏng peptide

khác nhau 226

Hình 6.6 Mô hình phức hệ polypeptide-độc tố α-Cbtx 227

Hình 6.7 Mô hình phức hệ polypeptide-độc tố α-Cbtx “pose1” 228

Hình 6.8 Các thông số DelPhi charge, DelPhi Radius,… trong

Data Table Views 229

Hình 6.9 Giá trị điện tích của các acid amin thành phần trong

chương trình “Standard Dynamics Cascade” 235

Hình 6.15 Điện di sản phẩm PCR trên gel agarose 2% 236

Hình 6.16 Kết quả điện di kiểm tra sản phẩm cắt pPICZ_peptide_model

bằng NcoI và XhoI 237

Hình 6.17 Các khuẩn lạc được sàng lọc trên môi trường đĩa thạch LBA 239

Hình 6.18 Điện di protein tái tổ hợp trên gel Tricine- SDS PAGE 16 % 239

Hình 6.19 Kiểm tra dạng biểu hiện của polypeptide tái tổ hợp 241

Hình 6.20 Sắc ký đồ qui trình tinh chế polypeptide trên HPLC 242

Hình 6.21 Polypeptide tinh chế bằng cột bán điều chế LC-18 243

Hình 6.22 Polypeptide tinh chế bằng HPLC 244

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các phương pháp tạo mô hình tương đồng 57

Bảng 2.1 Kết quả thu nhận dữ liệu từ các CSDL 68

Bảng 2.2 Nội dung một mẫu tin trong bảng Strain 69

Bảng 2.3 Nội dung một mẫu tin trong bảng Nucleotide 69

Bảng 2.4 Nội dung một mẫu tin trong bảng Protein_Sequence 70

Bảng 2.5 Nội dung thông tin đã xây dựng được trong bảng Feature 71

Bảng 2.6 Nội dung thông tin đã xây dựng được trong bảng Structure 71

Bảng 2.7 Các nội dung chủ yếu trong trang Web của CSDL IAD (Influenza A Database) 72

Bảng 3.1 Các mô hình dự đoán ANN của các alen với các tham số tối ưu 80

Bảng 3.2 Số lượng epitope, non-epitope, MHC binder và non-binder 86

Bảng 3.3 Các giá trị đánh giá mô hình trung bình sau khi thực hiện LOOCV 87

Bảng 3.4 Số lượng trình tự protein virus H5N1 có nguồn gốc từ Việt Nam thu được từ NCBI và CSDL Swissprot 88

Bảng 3.5 Số lượng epitope của 12 alen MHC được dự đoán trên các trình tự protein virus H5N1 và tỉ lệ epitope tương ứng 88

Bảng 3.6 Số lượng epitope gắn đa alen MHC trên các trình tự protein virus H5N1 89

Bảng 3.7 Các mô hình dự đoán HMM của các alen 93

Bảng 3.8 Kết quả tối ưu hóa thông số và đánh giá mô hình sau khi thực hiện LOOCV 98

Bảng 3.9 Kết quả tối ưu hóa thông số và đánh giá mô hình 101

Bảng 3.10 Kết quả đánh giá với bộ dữ liệu kiểm tra 101

Bảng 3.11 Thống kê số lượng epitope liên tục tế bào B dự đoán

sử dụng phương pháp HMM 106

Bảng 3.12 Kết quả thống kê số lượng epitope tế bào B liên tục dự đoán

trên trình tự virus H5N1 tại Việt Nam bằng thang tính chất

kháng nguyên 106

Bảng 3.13 Thống kê kết quả dự đoán epitope kết hợp từ 2 phương pháp

dự đoán 107

Bảng 3.14 Thống kê kết quả xác định epitope liên tục tế bào B bảo tồn

bằng hai phương pháp HMM và thang tính chất kháng nguyên 108

Bảng 3.15 Kết quả xác định các epitope liên tục tế bào B bảo tồn bằng

hai phương pháp HMM và thang tính chất kháng nguyên 108

Bảng 3.16 Các epitope liên tục tế bào B từ protein HA của virus H5N1

được dự đoán dựa trên thông tin cấu trúc 112

Bảng 3.17 Các epitope liên tục tế bào B từ protein NA của virus H5N1

được dự đoán dựa trên thông tin cấu trúc 113

Bảng 3.18 Các epitope tế bào B không liên tục của protein HA, virus

cúm A (H5N1) dự đoán bằng chương trình CEP 113

Bảng 3.19 Các epitope tế bào B không liên tục của protein NA, virus

cúm A (H5N1) dự đoán bằng chương trình CEP 114

Bảng 3.20 Các phương án tạo mô hình tương đồng 116 Bảng 3.21 Các lần kiểm tra để chọn phương pháp tối ưu 117 Bảng 3.22 Kết quả dự đoán epitope tế bào B không liên tục từ kháng

nguyên MP của virus H5N1 118

Bảng 3.23 Vị trí và chiều dài của các peptide HA trên protein 1JSM 123 Bảng 3.24 Năng lượng các trạng thái gắn kết của các peptide lên

phân tử kháng thể 124

Bảng 3.25 Độ sai lệch cấu trúc giữa peptide HA sau khi docking

và peptide thực nghiệm 124

Bảng 4.1.1 Mồi sử dụng để thiết kế kháng nguyên từ các epitope

tế bào T 137

Bảng 3.26 Năng lượng các trạng thái gắn kết của 7 peptide lên 3 phân tử

kháng thể 125

Bảng 3.27 Thống kê số epitope của virus H5N1 dự đoán được theo

loại kháng nguyên và phương pháp dự đoán 127

Bảng 3.28 Danh sách các epitope tiềm năng được tuyển chọn để

tổng hợp và kiểm chứng thực nghiệm tính năng epitope 129

Bảng 5.1 Kết quả thử nghiệm HI của các phối hợp epitope tế bào B

và epitope tế bào B 203

Bảng 5.2 Xác định chỉ số trung hòa 50% virus H5N1 của kháng

huyết thanh chuột từ phối hợp epitope HBLT+H1 204

Bảng 5.3 Xác định chỉ số trung hòa virus H5N1 của kháng huyết thanh

chuột từ phối hợp epitope HBLT+H2 205

Bảng 5.4 Xác định chỉ số trung hòa virus H5N1 của kháng huyết thanh

chuột từ phối hợp epitope HBLT+H3 205

Bảng 5.5 Xác định chỉ số trung hòa virus H5N1 của kháng huyết thanh

chuột từ phối hợp epitope HBLT+N1 206

Bảng 5.6 Xác định chỉ số trung hòa virus H5N1 của kháng huyết thanh

chuột từ phối hợp epitope HBLT+N2 206

Bảng 6.1 Độc tính cấp của α-cobratoxin trên chuột thí nghiệm 245 Bảng 6.2 Độc tính cấp của peptid trên chuột thí nghiệm 246

Bảng 6.3 Tác dụng của hỗn dịch peptide và α-cobratoxin đến

tỉ lệ chết và biểu hiện chức năng chuột thí nghiệm 247

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐH KHOA HỌC TỰ NHIÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TP Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 09 năm 2010

BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I THÔNG TIN CHUNG

1 Tên đề tài: Nghiên cứu, ứng dụng Tin sinh học trong việc thiết kế phát triển

Họ và tên: BÙI VĂN LÊ

Ngày, tháng, năm sinh: 1949 Nam/ Nữ: nam

Học hàm, học vị: Tiến sỹ

Chức danh khoa học: Phó giáo sư;

Chức vụ: Trưởng Bộ môn CNSH Thực vật & Chuyển hóa sinh học

Điện thoại: Tổ chức: 08-38301331; Mobile: 0903841949

Fax: 08-38301331; E-mail: trivm@hcmus.edu.vn

Tên tổ chức đang công tác: Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM Địa chỉ tổ chức: 227 Nguyễn Văn Cừ, quận 5, TP.HCM

Địa chỉ nhà riêng: X12A đường Ba Vì Cư xá Bắc Hải, quận 10 TP HCM

Địa chỉ: 227 Nguyễn Văn Cừ, quận 5, TP.HCM

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: PGS.TS Dương Ái Phương

Số tài khoản: 931.01.05.00005, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên

Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước quận 5, TP.HCM

Tên cơ quan chủ quản đề tài: Đại học Quốc gia TP.HCM

II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN

1 Thời gian thực hiện đề tài/dự án:

- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ tháng 03/ năm 2008 đến tháng 08/ năm 2010

- Thực tế thực hiện: từ tháng 03/ năm 2008 đến tháng 08/ năm 2010

Thời gian

(Tháng, năm)

Kinh phí (Tr.đ)

Thời gian (Tháng, năm)

Kinh phí (Tr.đ)

- Lý do thay đổi (nếu có): kinh phí thực hiện thấp hơn so với kế hoạch do tiết kiệm được kinh phí mua nguyên nhiên vật liệu, thiết bị, công tác phí trong nước, đoàn vào; một số nội dung chưa thực hiện được (đăng ký sở hữu trí tuệ, hội thảo)

3 Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án:

(Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ quan quản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ, xét chọn, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực hiện nếu có); văn bản của tổ chức chủ trì đề tài, dự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh nếu có)

“Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học”, mã số KC.04.18/06-10

Nội dung tham gia chủ yếu

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

Thực hiện

đề tài nhánh (phần nội dung B của đê tài)

02 sản phẩm dạng I (số thứ tự 3, 4 trong Phụ lục 2 Hợp đồng);

09 sản phẩm dạng II (số thứ tự từ 9 đến 17 trong Phụ lục 2 của Hợp đồng)

2 Bệnh viện

ĐH Y dược

TP.HCM

Đơn vị Nghiên cứu lâm sàng ĐH Oxford tại

Kiểm chứng khả năng gây đáp

Báo cáo kết quả thử nghiệm đáp ứng miễn dịch của kháng nguyên thiết kế (sản

BV Bệnh nhiệt đới TP.HCM (Đơn vị NCLS ĐH Oxford)

ứng miễn dịch của kháng nguyên thiết kế

phẩm 8 trong Phụ lục

2 của Hợp đồng)

- Lý do thay đổi (nếu có): do Đơn vị NCLS ĐH Oxford có điều kiện thực hiện được thử nghiệm đánh giá đáp ứng miễn dịch (thử nghiệm HI, thử nghiệm vi trung hòa virus) sử dụng virus H5N1 sống

5 Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:

(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá

Nội dung tham gia chính Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

1 Bùi Văn Lệ,

PGS.TS

Bùi Văn Lệ, PGS.TS

Chủ nhiệm Báo cáo tổng kết

đề tài Trần Linh

Chủ trì đề tài nhánh

Báo cáo đề tài nhánh

4 Võ Cẩm Quy,

ThS

Võ Cẩm Quy, ThS

Tổ chức và tham gia thực hiện các nội dung 1, 2 và 3 theo thuyết minh đề tài

Cơ sở dữ liệu virus cúm A;

Epitope tế bào T

và Epitope liên tục tế bào B dự đoán

5 Cao Thị Ngọc

Phượng, ThS

Cao Thị Ngọc Phượng, ThS

Tổ chức và tham gia thực hiện các nội dung 1 và 3 theo thuyết minh đề

Epitope tế bào T

dự đoán

Tham gia và thực hiện các nội dung 4, 5, 6,

7, 8 theo thuyết minh đề tài

Kháng nguyên thiết kế từ epitope tế bào T

và epitope tế bào B; Báo cáo kết quả thử nghiệm đáp ứng miễn dịch của kháng nguyên thiết kế Trần Ngọc

Sản phẩm 11, 12,

13, 14 theo Phụ lục 2 của Hợp đồng

Ái, TS Tổ chức thực hiện các nội

dung 4, 5, 6,7, 8 theo thuyết minh đề tài

Kháng nguyên thiết kế từ epitope tế bào T

và epitope tế bào B;

Hà, GS.BS Thực hiện nội dung 8 theo

thuyết minh đề tài

Báo cáo kết quả thử nghiệm đáp ứng miễn dịch của kháng nguyên thiết kế

10

Nguyễn Hồng Thanh, ThS

Thực hiện nội dung 11, 12, 13 theo tuyết minh

đề tài

Sản phẩm 3,4,

14, 15, 17 thuộc Phụ lục 2 của Hợp đồng

- Lý do thay đổi ( nếu có): một số cộng tác viên không tham gia vì bận công tác quản lý, du học dài hạn nước ngoài hoặc chỉ tham gia một thời gian vì du học dài hạn nước ngoài hoặc sức khỏe, do thay đổi đơn vị phối hợp Tuy nhiên, đề tài được

bổ sung lực lượng thay thế khác và đã hoàn thành được mục tiêu, nội dung và sản phẩm của đề tài

6 Tình hình hợp tác quốc tế:

Số

TT

Theo kế hoạch

(Nội dung, thời gian, kinh phí,

địa điểm, tên tổ chức hợp tác,

số đoàn, số lượng người tham

gia )

Thực tế đạt được

(Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng

người tham gia )

Ghi chú*

1 Học về các thuật toán dự đoán

epitope; 63 ngày; kinh phí 93 tr

đồng; Trung tâm Tin Sinh học,

Đai học Pune, Ấn Độ; 1 người

Học về các thuật toán dự đoán epitope; 48 ngày;

kinh phí 77,2 tr.đ.; Trung tâm Tin Sinh học, Đai học Pune, Ấn Độ; 1 người

QĐ số 1111/QĐ- BKHCN ngày 13/06/2008

7 Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:

(Nội dung, thời gian,

kinh phí, địa điểm )

Ghi chú*

1 - Hội thảo: Ứng dụng Tin sinh

học trong thiết kế phát triển

vắcxin, 15 tr.đ

2 - Hội thảo: Ứng dụng Tin sinh

học trong thiết kế phát triển

thuốc; 15 tr đ

- Lý do thay đổi (nếu có): Không thực hiện được do không thu xếp được thời gian thích hợp

8 Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:

(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát trong nước và nước ngoài)

Số

TT

Các nội dung, công việc chủ yếu

Theo kế hoạch

Thực tế đạt được

Phần A Nghiên cứu, ứng dụng Tin sinh học trong việc thiết kế phát triển

03/2008 – 05/2008

- VC Quy, CTN Phượng

- Trường ĐH KHTN

2 NỘI DUNG 2: Nghiên cứu

xây dựng cơ sở dữ liệu virút

H5N1

03/2008 – 07/2008

03/2008 – 07/2008

- VC Quy

- Trường ĐH KHTN

3 NỘI DUNG 3: Nghiên cứu

dự đoán epitope virút H5N1

07/2008 – 12/2008

07/2008 – 03/2009

- VC Quy, CTN Phượng

04/2009 – 11/2009

- TTH Kim, LTT Ái

- Trường ĐH KHTN

5 NỘI DUNG 5: Nghiên cứu

04/2009 – 11/2009

04/2009 – 11/2009

04/2009 – 11/2009

- TTH Kim, LTT Ái

- Trường ĐH KHTN

8 NỘI DUNG 8: Kiểm chứng

khả năng gây đáp ứng miễn

dịch của kháng nguyên virút

H5N1 được thiết kế

10/2009

- 08/2010

12/2009

- 08/2010

- TTH Kim, LTT Ái,

ĐQ Hà

- Trường ĐH KHTN; Đơn vị NCLS ĐH Oxford

Phần B Nghiên cứu, ứng dụng Tin sinh học trong việc thiết kế phát triển

thuốc

9 NỘI DUNG 9: Phân tích

thông tin cấu trúc của độc tố

thần kinh nọc rắn và thụ thể

nAChR

03/2008

- 08/2008

08/2008

- 05/2009

06/2009

- 10/2009

- ĐT Hoàng, NH Thanh, TN Hải

11/2009

- 03/2010

04/2009

- 06/2010

06/2010

- 08/2010

- NH Thanh, TN Hải

- Viện CNSH

- Lý do thay đổi (nếu có):

III SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN

1 Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:

Vượt

2 Kháng nguyên tiềm năng

để phát triển văcxin được

pastoris có thể biểu hiện

gen mã hóa polypeptid ức

01 (lưu và có thể cập nhật thông tin các chủng virút)

02 (đủ các chi tiết các bước thực hiện, đánh giá độ chính xác)

01 (danh mục 05 epitope virút H5N1 nhận diện bởi tế bào T)

01 (danh mục 03 epitope virút H5N1 nhận diện bởi tế bào B)

Đạt

nguyên H5N1 được thiết kế)

04 (đủ các chi tiết kỹ thuật về thiết kế, đặc điểm của vectơ tạo dòng, vectơ biểu hiện, đặc điểm của tế bào chủ, điều kiện biến nạp, điều kiện tuyển chọn dòng mục tiêu để biểu hiện; tổng hợp và thu nhận kháng

nguyên H5N1 được thiết kế)

02 kháng nguyên có khả năng gây đáp ứng miễn dịch và trung hòa virus

Vượt

7 Báo cáo phân tích

thông tin cấu trúc

của độc tố thần kinh

nọc rắn và thụ thể

nAChR

01 (xác định được vị trí các axit amin cần thay thế để tăng ái lực gắn của poly-peptid với độc tố thần kinh, các axit amin có ảnh hưởng đến quá trình gắn với thụ thể, các axit amin thay thế có khả năng làm tăng ái lực gắn với độc tố)

01 (xác định được vị trí các axit amin cần thay thế để tăng ái lực gắn của poly-peptid với độc tố thần kinh, các axit amin có ảnh hưởng đến quá trình gắn với thụ thể, các axit amin thay thế có khả năng làm tăng ái lực gắn với độc tố)

01 (tạo được mô hình phức hệ polypeptid- độc tố  -Cbtx )

ái lực cao nhất với độc

tố nọc rắn)

01 (xác định được trình tự polypeptid có

ái lực cao nhất với độc

tố nọc rắn)

Đạt

10 Quy trình xây dựng

cấu trúc không gian

của phân tử protein

và đánh giá

01 (chứa đầy đủ các bước xây dựng, mô hình hóa và mô phỏng cấu trúc không gian

01 (chứa đầy đủ các bước xây dựng, mô hình hóa và mô phỏng cấu trúc không gian

Đạt

của phân tử protein và các thông số đánh giá

độ chính xác của cấu trúc protein)

của phân tử protein và các thông số đánh giá

độ chính xác của cấu trúc protein)

ức chế nọc rắn được thiết kế)

01 (đủ các chi tiết kỹ thuật về thiết kế, đặc điểm của vectơ tạo dòng, vectơ biểu hiện, đặc điểm của tế bào chủ, điều kiện biến nạp, điều kiện tuyển chọn dòng mục tiêu để biểu hiện; tổng hợp và thu nhận polypeptid

ức chế nọc rắn được thiết kế)

tổ hợp-độc tố thần kinh α-Cbtx)

01 (giá trị LD50 của phức hệ polypeptid tái

tổ hợp-độc tố thần kinh α-Cbtx)

Đạt

14 Báo cáo tổng kết Đạt được mục tiêu,

nội dung của đề tài Đạt được mục tiêu, nội dung của đề tài Đạt

- Lý do thay đổi (nếu có):

1 Bài báo khoa học 04 bài trong

nước, 02 bài

ngoài nước

08 02 bài báo trên tạp chí

khoa học trong nước, 03 báo cáo khoa học hội nghị quốc tế, 03 báo cáo hội nghị khoa học toàn

quốc

- Lý do thay đổi (nếu có):

d) Kết quả đào tạo:

- Lý do thay đổi (nếu có): không đạt được chỉ tiêu đào tạo 01 thạc sỹ so với đăng

ký các thành viên tham gia đề tài chọn đi du học nước ngoài để học cao học và nghiên cứu sinh về Tin sinh học

đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền đối với giống cây trồng:

Theo

kế hoạch

Thực tế đạt được

1 Chủng E coli biểu hiện

e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN đã được ứng dụng vào thực tế: không có

2 Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại:

a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:

(Nêu rõ danh mục công nghệ và mức độ nắm vững, làm chủ, so sánh với trình độ công nghệ so với khu vực và thế giới…)

Đề tài có các sản phẩm công nghệ nổi bật sau đây:

- Các sản phẩm nổi bật thuộc nội dung ứng dụng tin sinh học phục vụ phát triển văcxin: (1) Cở sở dữ liệu virút H5N1 dùng để phát triển văcxin; (2) Các

chương trình, quy trình dự đoán epitope trên kháng nguyên virus nhận diện bởi tế bào T hoặc tế bào B; (3) Hai kháng nguyên được thiết kế từ epitope bảo tồn của kháng nguyên virus H5N1 có khả năng gây đáp ứng miễn dịch và trung hòa virus có thể được tiếp tục nghiên cứu để phát triển văcxin đa giá trị phòng H5N1 Một luận

án tiến sĩ đang được thực hiện để giải quyết các vần đề còn tồn tại nhằm phát triển vắcxin đa giá trị để phòng virút cúm H5N1 nói riêng và virút cúm A nói chung Các sản phẩm nổi bật nêu trên là hoàn toàn mới chưa được thực hiện và công

bố bởi một nhóm nghiên cứu nào khác trong nước, trên thế giới, tạo ra một cách tiếp cận rất mới trên thế giới và là đầu tiên ở Việt Nam Kết quả của đề tài vừa đóng góp về mặt khoa học cho lĩnh vực miễn dịch học, sản xuất vắcxin, đồng thời cũng đóng góp cho sự phát triển của lĩnh vực Tin sinh học trên nền tảng sinh học ở nước

ta Sự thành công của đề tài đồng thời sẽ tạo cơ sở khoa học cho việc phát triển vắcxin trên các tác nhân gây bệnh khác

- Sản phẩm nổi bật thuộc nội dung ứng dụng tin sinh học phục vụ phát triển thuốc là polypeptid tái tổ hợp ức chế độc tố thần kinh nọc rắn được thiết kế bằng công cụ Tin sinh học, là nguyên liệu để có thể tiếp tục phát triển thành thuốc trung hòa nọc rắn

Hiện nay, ứng dụng Tin sinh học trong nghiên cứu cấu trúc, chức năng của các protein, enzyme vẫn là một hướng ứng dụng mới tại Việt Nam Các kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở để mở rộng triển khai hướng nghiên cứu mới này không chỉ đối với lĩnh vực sinh học mà cả trong ngành Dược nhằm phát triển các loại thuốc mới chữa trị nhiều bệnh nguy hiểm…

b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:

(Nêu rõ hiệu quả làm lợi tính bằng tiền dự kiến do đề tài, dự án tạo ra so với các sản phẩm cùng loại trên thị trường…)

Đề tài chưa tạo được sản phẩm là hàng hóa nhưng tạo nguyên liệu để có thể tiếp tục phát triển thành văcxin dùng cho người phòng virút cúm H5N1 nói riêng và virút cúm A nói chung, hoặc tiếp tục nghiên cứu phát triển thành thuốc trung hòa nọc rắn

Đề tài góp phần tăng cường tiềm lực cán bộ Tin sinh học của Trường ĐH Khoa học Tự nhiên (ĐHQG-HCM) và Viện Công nghệ Sinh (Viện KHCN Việt Nam) nói riêng và tại Việt Nam nói chung

3 Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, dự án:

Lần 1 22/11/2008 Triển khai đúng tiến độ đối với Nội dung A;

chưa đạt tiến độ đối với Phần nội dung B Lần 2 23/08/2009 Triển khai đúng tiến độ đối với Nội dung A;

chưa đạt tiến độ đối với Phần nội dung B Lần 3 24/11/2009 Triển khai đúng tiến độ đối với Nội dung A; còn

một vài nội dung chậm tiến độ đối với Nội dung

B Lần 3 bổ

sung

04/08/2010 Hoàn tất hầu hết các nội dung và sản phẩm đã

đăng ký (trừ Nội dung 12, 13) Lần 3 bổ

độ so với đăng ký Lần 3 01/04/2010 Đề tài triển khai đúng tiến độ về nội dung và sản

phẩm III Nghiệm

PHẦN I

MỞ ĐẦU

1 THÔNG TIN CHUNG

- Tên đề tài: Nghiên cứu, ứng dụng Tin sinh học trong việc thiết kế

phát triển văcxin và thuốc

- Thời gian thực hiện: từ tháng 3/2008 đến tháng 8/2010

- Kinh phí từ ngân sách sự nghiệp khoa học: 3.230.000.000

- Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Bùi Văn Lệ

Trường ĐH Khoa học tự nhiên, ĐH Quốc gia TP.HCM

227 Nguyễn Văn Cừ, quận 5, TP.HCM

2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

- Tạo và ứng dụng được các chương trình Tin Sinh học trong dự đoán epitope phục vụ việc nghiên cứu phát triển văcxin thế hệ mới đối với virus H5N1

- Ứng dụng được chương trình Tin Sinh học trong thiết kế mô hình và

mô phỏng neurotoxin peptid phục vụ việc phát triển thuốc chữa bệnh (thần kinh, tim mạch)

- Bước đầu thử nghiệm, kiểm chứng hoạt tính, chức năng các phân tử

thiết kế (kháng nguyên H5N1, thuốc neurotoxin) bằng hệ thống in vitro và mô

truyền từ người sang người và có thể ngăn chặn dịch bệnh bằng cách tiêu hủy

gia cầm bị bệnh Tuy nhiên, năm 2003-2004, một chủng H5N1 khác được

phân lập trong từ Thái Lan và Việt Nam đã gây tử vong 31 trong 43 bệnh

nhân Từ đó đến này bệnh do virus H5N1 đã gây ra nhiều đại dịch ở gia cầm

và gây tử vong cho người Theo số liệu ngày 1 tháng 9 năm 2009 của WHO,

dịch cúm H5N1 đã lan rộng nhiều nơi trên thế giới và gây tử vong 262 người

3.2 Văcxin phòng bệnh

3.2.1 Đặc điểm sinh học của virus H5N1

Virus cúm thuộc họ Orthomyxoviridae, chi Othomyxovirus có bộ gen là

RNA mạch đối mã (-) sợi đơn gồm 4 loại A, B, C và D được phân biệt dựa

vào số lượng phân đoạn RNA trong bộ gen, thành phần nucleoprotein (NP),

protein M và ký chủ của virus Virus cúm A có bộ gen gồm 8 sợi RNA, có

độc lực mạnh, là nguyên nhân gây đại dịch trên thế giới, lây nhiễm chim, heo,

ngựa, người Tất cả virus cúm gia cầm (Avian influenza virus) đều thuộc

virus cúm A và được phân thành nhiều týp dựa trên sự khác biệt về protein

haemagglutinin HA (H1 - H15) và neuraminidase NA (N1 - N9) trên màng

bao của virus [14][18]

Bảng 1 Thành phần bộ gen phân đoạn của virus cúm A và chức năng các

protein RNA Số

nucleotide Protein Chức năng protein

Hình 1 Hình dạng, cấu trúc phân tử

và phức hợp RNP của virút cúm A

Hình 1 Hình dạng, cấu trúc phân tử và

phức hợp RNP của virút cúm A

1 2341 PB2 Polymerase, phiên mã (gắn cap)

2 2341 PB1 Polymerase, phiên mã (kéo dài)

3 2233 PA Polymerase, phiên mã, hoạt tính protease (?)

6 1413 NA Neuraminidase: cắt axít sialic, giải phóng vi rút

7 1027 M1 Protein nền: phần chính của virion

M2 Kênh ion, hòa màng tế bào

Protein không cấu trúc: vận chuyển RNA tế bào, cắt nối, dịch mã, chống interferon NS2 Protein không cấu trúc: chức năng không rõ

Virus cúm A có dạng hình cầu có màng bao bên trong chứa 8 phức hợp ribonucleoprotein (RNP) mã hóa cho 10 protein Mỗi phức hợp RNP bao gồm

1 mảnh RNA sợi đơn đối mã (-) liên kết với 3 polymerase PA, PB1, PB2 và

các NP (Hình 1, Bảng 1), protein bề mặt heamagglutinin thuộc loại H5 và

neuraminidase thuộc loại N1 Hiện nay, virus thuộc các phân týp H1N1, H1N2 và H3N2 có khả năng lây nhiễm trong quần thể người

HA hiện diện trên bề mặt của virion cúm ở dạng tiền chất HA0 được cắt thành 2 tiểu đơn vị HA1 và HA2 nhờ hoạt tính protease của tế bào chủ HA1 thực hiện chức năng mang vị trí gắn thụ thể và các epitope trung hòa; HA2 có trách nhiệm dung hợp vỏ virus với màng tế bào chủ Nếu HA0 không

bị cắt thì hoạt động xâm nhiễm của virus bị thất bại Những chủng virus thuộc các loài chim cổ HA0 có vị trí cắt giống trypsin vì vậy virus có tính hướng kích thích tới vùng dạ dày ruột Trái lại, những chủng virus ký chủ trên các loài chim gây độc cao (như chủng H5N1 năm 2004 từ Thái Lan và Việt Nam) qua đột biến ngẫu nhiên nên HA0 có vị trí cắt giống ubiquitous furin cho phép chúng nhân lên trong nhiều loại mô bao gồm dịch hô hấp

3.2.2 Văcxin phòng bệnh cúm H5N1