Công nghệ sản xuất vaccine

Trước Jenner: 120 63 BC, câu chuyện của vua Mithridates VI Thế kỷ VII, câu chuyện về các thầy từ Ấn Độ Thế kỷ XVII,Trung Quốc và cách phòng bệnh đậu mùa 1758, bác sỹ Francis Home và dịch sởi Sau Jenner Louis Pasteur và bệnh dịch tả gà Louis Pasteur và vaccine dại

1. Khái niệm về Vaccine

2. Nguồn gốc tên gọi

3. Lịch sử phát triển

4. Tiêm chủng

5. Hạn chế của vaccine

 Vaccine là chế phẩm sinh học cótính……….…dùng để sinh……….…giúptạo……….…, nhằm tăng ……….…… của cơthể đối với một hoặc nhiều ……….…… cụ thể.

 Một số thuật ngữ:

 Vaccine/ Vaccination

 Immunise/ Immunisation

 Vaccine = Variola vaccinia :

bệnh đậu bò - cow pox

 Edward Jenner

 Bệnh đậu mùa (smallpox)

 Bệnh đậu bò và các cô

gái vắt sữa bò

 Đậu bò vs Thủy đậu vs Đậu mùa

 Quan sát và ghi nhận của Edward Jenner

 Thí nghiệm của Edward Jenner

Ramses V

Trước Jenner:

 120 - 63 BC, câu chuyện của vua Mithridates VI

 Thế kỷ VII, câu chuyện về các thầy tu Ấn Độ

 Thế kỷ XVII, Trung Quốc và cách phòng bệnhđậu mùa

 1758, bác sỹ Francis Home và dịch sởi

Sau Jenner

 Louis Pasteur và bệnh dịch tả gà

 Louis Pasteur và vaccine dại

 ……

Năm Loại vaccine Người đề xuất

1796 Vaccine đậu mùa E.Jenner

1880 Vaccine bệnh than Louis Pasteur

1885 Vaccine dại bất hoạt Louis Pasteur

1898 Vaccine thương hàn Raita

Năm Loại vaccine Người đề xuất

1923 Vaccine ho gà Blum-Madsen

1926 Vaccine bạch hầu G.Ramon-Glenny

1927 Vaccine uốn ván Ramon-Zoeller

1937 Vaccine cúm bất hoạt Salk

1943 Vaccine cúm sống Francis

1953 Vaccine bại liệt chết Salk

1957 Vaccine bại liệt sống uống Sabin

Năm Loại vaccine Người đề xuất

1983 Vaccine siêu vi B tái tổ hợp Takahshi

Vaccine sởi-quai bị-rubella MerkCo.Ltd (Hoa

Ky),

vaccine adverse events reported for

 Lịch sử của vaccine gắn liền với lịch sử bệnh học

 WHO đã công nhận: tiêm vaccine là phương pháp bảo vệ hiệu quả, giúp nhân loại tránh được bệnh truyền nhiễm

 Công nghệ sx vaccine có những bước tiến vượt bậc và nhiều thành tích đáng kể

 Thách thức, bệnh dịch mới không ngừng tăng

 Vũ khí sinh học

4.1 Tiêm chủng

4.2 Chương trình tiêm chủng mở rộng

4.3 Các bệnh trong chương trình TCMR

 Phạm vi tiêm chủng được quy định tuỳ theo tình hình dịch tể của từng bệnh.

Age HBV DTP IPV Hib PCV ROT MMR Men VZV HPV Flu

 1974 - WHO phát động chương trình TCMR cho 6 loại vaccines

 1985 – Việt Nam bắt đầu có chương trình TCMR với 6 bệnh

 1997 bổ sung vaccine viêm gan B

 2010 bổ sung vaccine Hib

Tuổi BCG OPV DPT Sởi HBV

Tuổi Viêm não Nhật Bản Tả Thương Hàn

1-5 tuổi 3 mũi tiêm 2 mũi tiêm

Chương trình TCMR Quốc gia (trẻ 1 - 10 tuổi)

Sinh viên trình bày:

- Nêu được tác nhân gây bệnh, con đường lây truyền bệnh

- Biểu hiện bệnh

- Vaccines trong phòng bệnh (loại, tỷ lệ nhiễm bệnh giảm như thế nào)

 Tính hiệu quả

 Các tai biến do tiêm chủng

 Thử nghiệm vaccine trên người và động vật

 Quản lý chất lượng sản phẩm

 Thách thức của của một số bệnh

 Ưu/ nhược điểm (của từng loại vaccine)

 Các tai biến do tiêm chủng

 Nhiễm bệnh

 Bệnh miễn dịch

 Phản ứng phụ

 Thử nghiệm vaccine trên người và động vật

 Độ chính xác

 Chương đạo đức

 Quản lý chất lượng sản phẩm - ví dụ về thành phẩm không đảm bảo an toàn

12.12.2007, Merck của Mỹ thông báo khoảng 1,2 triệu liều vaccine trong 13

PedvaxHIB và Comvax

 Quản lý chất lượng sản phẩm - ví dụ về thành phẩm không đảm bảo an toàn

22.12.2009 FDA cho biết chi nhánh công ty dược AstraZeneca đang thu hồi 4,7 triệu liều vaccine cúm A/H1N1 vì kém chất lượng (vaccine cúm không có hiệu quả trong phòng bệnh)

 Quản lý chất lượng sản phẩm - ví dụ về thành phẩm không đảm bảo an toàn

Cơ quan y tế Anh đang thu hồi hơn 21.000 liều vaccine viêm màng não C (Meningitis C) dùng cho trẻ, nhập từ Thụy Sĩ, vì xét nghiệm Meningitis C cho kết quả dương tính với khuẩn tụ cầu

 Quản lý chất lượng sản phẩm - ví dụ về thànhphẩm không đảm bảo an toàn

Các ca tai biến sau tiêm vaccine ngừa dại Fuenzalida (sản xuất tại Nha Trang từ mô não chuột).

Viện Vệ sinh dịch tễ T.Ư đề xuất lộ trình ngừng sử dụng văcxin này tại VN là năm

2008 vs WHO đã khuyến cáo nên ngừng dùng từ năm 1996?

 Thách thức của một số bệnh

 HIV

 Bệnh tự miễn

 Thách thức của một số bệnh – HIV

 Vai trò của tế bào T-CD4 trong đáp ứng miễndịch

 Tế bào đích của HIV

 Khó khăn trong đáp ứng miễn dịch và tạovaccine???

Vai trò của T4

Detect infection and initiate both humoral and

Virus HIV (sinh viên tự tìm hiểu)

CD4: cell marker found on the surface of T H and macrophages; acts as a receptor for HIV

CCR5:

 Thách thức của một số bệnh – HIV

 Vaccine tái tổ hợp Gp120 thất bại

 Đáp ứng miễn dịch tế bào và không đáp ứngmiễn dịch dịch thể?

 Tc (T-CD8) - V520 (Merk)

 M protein trên cấu trúc bề mặt của S.pyrogenes có

cấu trúc tương đồng với cấu trúc fibrillar proteins ởcác cơ

 Bệnh tự miễn

 Gặp nhiều khókhăn trong việc sảnxuất vaccine

 Xác định khángnguyên khôngtương đồng vớiprotein trên tế bào

vaccine???

1. Vaccine sống nhược

2. Vaccine chết (vaccine bất hoạt)

3. Vaccine tiểu phần (sub-unit vaccine)

4. Vaccine tiểu phần tái tổ hợp

5. Vaccine vector tiểu phần

6. Vaccine DNA (vaccine polynucleotide)

7. Vaccine idiotype

 Phân loại theo bản chất của kháng

nguyên

 Các cách phân loại khác

 Theo số lượng đối tượng gâybệnh

 Theo tế bào vật chủ dùng sản xuất

kháng nguyên

 Phân loại vaccines – Theo bản chất Ag

 Vaccine truyền thống

 Vaccine sống

 Vaccine chết (Vaccine bất hoạt)

 Subunit Vaccine (dạng truyền thống)

 Phân loại vaccines – Theo bản chất Ag

 Vaccine thế hệ mới

 Vaccine sống mang gene Ag

 Vaccine là kháng nguyên không có khả

năng nhân lên

 Phân loại vaccines – cách phân loại khác

- Vaccine phối hợp (vaccine đa giá)

- Vaccine có nguồn gốc từ nuôi cấy tế bàođộng vật, tế bào côn trùng…

- Vaccine có vi sinh vật gây bệnh đượcnhân lên trong cơ thể động vật

- Vaccine ăn được

 Virus hoặc vi khuẩn sống (có khả năng nhân

lên trong cơ thể vật chủ)

 Không có hoặc không còn tính gây độc cho đối

tượng được tiêm phòng

 Vaccine nguyên độc

 Vaccine vô độc hoặc nhược độc

 Vaccine nguyên độc: Sử dụng chủng

virus/vi khuẩn nguyên độc có quan hệ từ loài động vật khác (không hề biến đổi độc tính của chủng).

 Virus đậu bò và vaccine đậu mùa

 Vaccine vô độc, vaccine nhược độc: Sử

dụng chủng virus/vi khuẩn không có tính độc hoặc tính độc đã được làm giảm, làm yếu

 Phân lập trong tự nhiên hoặc phân lập/

biến đổi từ phòng thí nghiệm.

 Các phương pháp làm giảm độc lực: vật

lý, hóa học, sinh học, công nghệ gene

 Giảm độc lực bằng hóa học và cấy

chuyền:

▪ Khi VSV không đủ điều kiện thực hiện đầy đủ chu kỳ sống, gây thay đổi hệ gen  thay đổi độc lực, khả năng gây

 Giảm độc lực bằng hóa học và cấy

chuyền:

▪ Bacterium Calmette Guerin: lao bò, có độc lực cao Khi nuôi cấy trên môi trường có mật bò trong 13 năm, Sau

230 lần cấy chuyển, vi khuẩn đã không còn độc, được sử dụng để sản xuất

 Giảm độc lực bằng hóa học và cấy chuyền:

▪ Virus dịch tả vịt chuyển 41 – 46 đời qua phôi gà.

▪ Virus viêm gan vịt typ I cấy chuyển 54 đời qua phôi gà.

▪ Virus bại liệt được cấy chuyển nhiều đời qua môi trường tế bào thận khỉ.

 Giảm độc lực bằng nhiệt: VSV gây bệnh thườngnhạy cảm với t0; Nuôi cấy chúng ở nhiệt độkhông phù hợp, VSV sẽ giảm độc lực nhưngvẫn giữ được tính kháng nguyên.

 Vaccine nhiệt thán: nuôi VK ở 42 – 430

C/15-20 ngày, VK mất khả năng hình thành giáp mô,độc lực giảm, sử dụng làm Vaccine

 Giảm độc lực bằng nhiệt:

 Vaccine Sabin dạng uống chống bại liệt:

các chủng virus bại liệt đã đột biến, cho nhânlên nhiều lần trong tế bào thận khỉ, nuôi cấy ở

T0 thấp Virus có thể nhân lên trong tuyếnnước bọt đường tiêu hóa nhưng không xâmnhập được vào mô thần kinh do đó không gâychứng bại liệt nữa

Ưu điểm

• Một liều miễn dịch có khả năng gây đáp ứng miễn dịch trong thời gian dài

• Liều lượng tiêm ít

• Đáp ứng miễn dịch nhắc lại cao

• Đáp ứng miễn dịch tại chỗ và hệ thống

• Can thiệp trực tiếp vào ổ dịch

Nhược điểm

• Có nguy cơ khôi phục độc tính, nguy cơ đột biến

• Chống chỉ định ở người bị ức chế miễn dịch

• Tính ổn định thấp, khó bảo quản

• Khả năng tạp nhiễm cao

cơ đối với người sản xuất

 Yếu tố gây bệnh (virus hoặc vi khuẩn) bị giết (bằng nhiệt hoặc hóa chất) nhưng vẫn giữ được tính mẫn cảm và tính kháng nguyên.

 Các yếu tố làm chết tác nhân gây chết:

Ưu điểm

• Không độc

• Tính an toàn cao

Nhược điểm

• Thời gian miễn dịch ngắn

• Miễn dịch xuất hiện chậm, Miễn dịch tế bào kém

Nhược điểm

•  Không can thiệp trực tiếp vào ổ dịch

• Liều lượng tiêm lớn  abcess (áp xe)

• Nhiều liều tiêm  tăng nguy cơ dị ứng.

• Nguy cơ đối với người sản xuất

Nhược điểm

 Bất hoạt không tốt  nguy cơ phát dịch (1

vụ dịch bại liệt ở Mỹ do sử dụng Vaccine bại liệt vô hoạt nhưng không triệt để.)

 Kháng nguyên được phân lập từ virus hay vikhuẩn

 Pure polysaccharide

▪ Vaccine phòng Streptococcus pneumococcal

có chứa 23 loại kháng nguyênpolysaccharide khác nhau trên vỏ capsule

▪ Vaccine phòng Neisseria meningitidis chứacác polysaccharide tinh sạch của vỏcapsule

 Pure polysaccharide

▪ Không có khả năng hoạt hóa TH

▪ Hoạt hóa tế bào B theo con đường TI-2

▪ IgM và IgA

▪ Không có khả năng switch

 Conjugate polysaccharide

▪ Polysaccharide – chất mang

▪ Hoạt hóa TH

▪ Abs Switching

 Quy trình sản xuất có sự can thiệp, sử dụng,thao tác của công nghệ gen.

 Recombinant subunit vaccine

 Recombinant vector vaccine

 Polynucleotide vaccine

 Idiotype vaccine

 Vaccine là Ag tái tổ hợp và không có khả năng nhân lên trong tế bào vật chủ (recombinant subunit vaccine)

 Ưu điểm:

 Không có mối nguy từ mầm bệnh

 Đơn giản hóa quy mô sản xuất lớn

 Nhược điểm:

 Nhiều liều miễn dịch nhắc lại

Cần có tá chất

 Sử dụng vi sinh vật lành để làm vector mang gene kháng nguyên không có tính gây độc

 Tế bào “vi sinh vật lành” sản xuất kháng nguyên và gây đáp ứng miễn dịch

 DNA plasmid mang gene kháng nguyên.

 Gene được biểu hiện bên trong tế bào chủ

 Plasmid biểu hiện: promoter/enhancer + đoạn gene mã hóa cho kháng nguyên + terminator

 Chuyển plasmid vào tế bào vi khuẩn để thu được số lượng lớn

 Tinh chế plasmid

 Vaccine được đưa vào cơ thể:

 “Naked” DNA trong dung dịch NaCl

 Gene gun: hạt bọc vàng

 Hạt tích điện

 Phage

 To monitor the distribution and duration of geneexpression of a DNA vaccine in livingorganisms, the naked DNA encoding firefly luciferase (Fluc) as an imaging reporter genehas also been used[7].

 Ưu điểm:

 Có thể sản xuất lượng lớn plasmid

 DNA ổn định (chịu được nhiệt độ, và các điềukiện kiện bảo quản

 Kháng thể chuyên biệt với kháng nguyên mụctiêu

 Nhược điểm:

 Nguy cơ chèn gene của plamid vào bộ genevật chủ

 Nguy cơ dung nạp miễn dịch

 Nguy cơ bệnh tự miễn

The Journal of Immunology, 2002, 168: 2523-2529.

An Anti-Idiotype Vaccine Elicits a Specific

Response to N-Glycolyl Sialic Acid Residues of

Glycoconjugates in Melanoma Patients 1

Mauro Alfonso 2 ,* , Alain Díaz * , Ana María Hernández * , Alexis Pérez * , Edmundo Rodríguez, Roberto Bitton, Rolando Pérez * and Ana María Vázquez * * Center of Molecular Immunology and National Institute of Oncology and Radiobiology, Havana, Cuba; and ELEA Laboratories, Buenos Aires, Argentina

Vaccine was safe and produced the desired antibodies in 16 of 17 patients

 Nhược điểm:

 Serum sickness: hệ miễn dịch xem Ids là vậtthể lạ, gây đáp ứng miễn dịch

1. Quy trình chung trong sản xuất vaccine

2. Tá chất

3. Sản xuất một số vaccine

 Là chất được thêm vào vaccine để kích thích đáp ứng MD ban đầu (innate); tăng hiệu quả của vaccine

 Là thành phần của Vaccine – hiệu quả trong việc phân phối các antigen đến tiếp xúc với các tế bào trình diện kháng nguyên

 Vaccine tái tổ hợp Kháng nguyên protein tái tổhợp thường thiếu đi:

▪ Hầu hết cấu trúc của tác nhân gây bệnh (ví

dụ cấu trúc gây kích thích miễn dịch),

▪ Khả năng nhân và sản xuất lượng lớnantigen

▪  Đáp ứng miễn dịch kém  Cần có tá chất

để tăng đáp ứng miễn dịch

 Yêu cầu của tá chất

 Không tăng đáp ứng MD gia tăng Ig E

 Tăng cường đáp ứng MD tế bào, dịch thể, và

niêm mạc đối với kháng nguyên mục tiêu

AlPO4 or Al(OH)3 VariousMF59

(Novartis;

1997)

Oil-in-water emulsion

Squalene, Tween 80;

Span 85

Fluad (seasonal influenza),

Focetria (pandemic influenza) Aflunov (pre- pandemic influenza)

Squalene, Tween 80, α- tocopherol

Pandremix (pandemic influenza), Prepandrix (pre-pandemic influenza)

Một số tá chất được sử dụng trên người

Aluminium hydroxide, MPL

Fendrix (hepatitis B), Cervarix (human

papilloma virus)

CpG oligonucleotides alone or combined with alum/emulsions

Imidazoqui

nolines

TLR7 and TLR8

agonists

Small molecules

PolyI:C TLR3

agonist Double-stranded RNA analogues

Một số tá chất đang được thử nghiệm trên người

agonist Bacterial protein linked to antigen

Iscomatrix Combination Saponin, cholesterol,

dipalmitoylphosphatidylcholine AS01 Combination Liposome, MPL, saponin (QS21)

Một số tá chất đang được thử nghiệm trên người

CAF01 Combination Liposome, DDA, TDB

IC31 Combination Oligonucleotide, cationic peptides

Một số tá chất đang được thử nghiệm trên người

 Phân loại

 Theo cơ chế tác động

 Cơ chế còn nhiều điều chưa rõ ràng

 ”kho” chứa kháng nguyên (tại vị trí tiêmvaccine), giải phóng kháng nguyên chậm

 Ổn định cấu trúc epitope

 ”Dẫn dụ ” tế bào APC

 Điều hòa sản xuất cytokine

 Muối vô cơ

 Aluminum phosphate

 Aluminum hydroxide

 Potassium Aluminum Sulfate

 Calcium phosphate

 Alum

 Kích thích chủ yếu TH2

 Không hiệu quả trong việc kích thích TH1 và TC

 Các nghiên cứu gần đây: Alum có liên quanđến NLRP3 inflammasome trong quá trìnhgây đáp ứng miễn dịch

 Kém hiệu quả đối với vaccine protein tái tổ

 Alum – US cấp giấy phép cho phép bổ sung táchất Aluminum vào các vaccine:

 DPT vaccine

 Một số Hib vaccine (H influenzae type b)

 Pneumococcal cọnugate vaccine

 Hepatitis B vaccines; Hepatitis A vaccines

 HPV vaccine

 Vaccine bệnh than (Anthrax)

 Vaccine dại

 Alum – Các vaccine không chứa thành phầnAluminum

 IPV vaccine (inactivated Polio Virus)

 MMR vaccine (sởi – quai bị - uốn ván)

 Vaccine thủy đậu

 Vaccine cúm

 Alum - Tác dụng phụ???

 Nhôm: Độc tố thần kinh có liên quan đến bệnhAlzheimer và các chứng rối loạn thần kinhkhác (evidences?)

 Macrophagic myofasciitis (MMF) là một bệnh

cơ đầu tiên được xác định trong năm 1993, và

có liên quan đến vaccine có chứa tá dượcnhôm

 Tá chất nhũ tương – Oil-based adjuvant

 Kháng nguyên được bao bọc bởi lớp dầu

 Nhiều loại nhũ tương khác nhau: mỡ tự nhiên,dầu khoáng…

 w/o vs o/w

 Tá chất nhũ tương – Oil-based adjuvant

 Sử dụng loại dầu/chất béo nào để

▪ Tạo ra hỗn hợp w/o hoặc o/w

▪ Giọt dầu có kích thước nhỏ d <1µm

 Oil-based adjuvant

 Freund's Complete Adjuvant (1956)

 MF59 (1997)

 Freund

 Dùng cho vaccine thú y

 Complete form: Mycobacteria

(M.tuberculosis) bất hoạt, khô

 Incomplete form: không có

mycobacteria

 Freunds complete adjuvant

 Đáp ứng MD mạnh

 Thường dùng trong sản xuất kháng thể đadòng

 MPL (AS04 = APL + Alum)

 MPL = 3(')-O-deacylated monophosphoryl

 Lipid A = TLR4

Agonist

 Chất bảo quản

 Ngăn ngừa tạp nhiễm vi khuẩn và vi nấm

▪ Phenol (Pneumovax)

▪ 2-phenolxyethanol (Havrix, Twinrix

▪ Thimerosal (Fluviral, vaxigrip-trace)

 Chất phụ gia

 Ổn định khả năng sống của vaccine vikhuẩn/virus nhược độc

▪ Đường (sucrose, lactose)

▪ Amino acid (glycine, glutamic acid)

▪ Protein (gelatin, HSA)

 Dư lượng các chất khác trong quá trình tinh chế

 Các nhân tố bất hoạt (hóa chất)

 Kháng sinh

 Các thành phần khác của tế bào (không cóchức năng kháng nguyên)

 Dư lượng các chất khác trong quá trình tinh chế

 Các nhân tố bất hoạt (hóa chất)

▪ Formaldehyde

▪ Glutarandehyde

 Kháng sinh

▪

 Dư lượng các chất khác trong quá trình tinh chế

 Các thành phần khác của tế bào (không cóchức năng kháng nguyên)

▪ Protein trứng (vaccine cúm, sởi, quai bị)

▪ Protein nấm men (vaccine HBV)