Vắc-xin DNA là vắc-xin thế hệ thứ ba, loại vắc-xin này gây đáp ứng miễn dịch để bảo vệ cơ thể sinh vật khỏi những bệnh tật bằng cách đưa vào nó những phân tử DNA.. Ông tiêm vật chất nh
Trang 1MỤC LỤC
PHẦN I: MỞ ĐẦU 2
PHẦN II: NỘI DUNG 4
1 GIỚI THIỆU 4
2 CÁC LOẠI VẮC-XIN 6
2.1 Vắc-xin thế hệ thứ nhất: 6
2.2 Vắc xin thế hệ thứ 2: 7
3 LỊCH SỬ CỦA VẮC-XIN DNA 9
4 CÔNG CỤ ĐỂ TẠO RA VẮC-XIN DNA 11
5 SỰ ĐIỀU CHẾ VẮC-XIN DNA: 12
6 QUÁ TRÌNH ĐƯA VẮC-XIN DNA VÀO CƠ THỂ ĐỘNG VẬT: 12
7 CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA VẮC- XIN DNA 13
8 ƯU ĐIỂM CỦA VẮC-XIN DNA 14
9 HẠN CHẾ VẮC-XIN DNA 14
PHẦN III: TRIỂN VỌNG CỦA VẮC-XIN DNA VÀ KẾT LUẬN 15
1 Triển vọng của vắc-xin DNA: 15
2 Kết luận: 16
TÀI LIỆU THAM KHẢO 17
Trang 2PHẦN I: MỞ ĐẦU
Tiêm chủng là việc tiêm vắc-xin vào cơ thể để tạo ra miễn dịch nhân tạo Miễn dịch nhân tạo là dạng miễn dịch quan trọng giúp con người phòng được một số bệnh hiểm nghèo, là điều kiện tối thiểu đối với một cơ thể để lớn lên an toàn và khỏe mạnh Tuy nhiên đối với một đứa trẻ, và ngay những người lớn khi đối mặt với những mũi tiêm quả là một vấn đề khó khăn Vì đường tiêm thường gây cảm giác đau cho người sử dụng, cộng thêm số lượng virút gây bệnh nguy hiểm ngày càng nhiều kéo theo số lượng mũi tiêm cũng tăng lên và mỗi lần tiêm vào mỗi chỗ khác nhau của cơ thể Chưa kể đến việc bảo quản, vận chuyển với điều kiện nghiêm ngặt đối với các loại vắc-xin [6]
Việc tiêm phòng vắc-xin là một việc hết sức cần thiết của thế giới hiện nay để phòng ngừa một số bệnh tật Vắc-xin đã làm giảm tỷ lệ tử vong của con người trên thế giới từ các bệnh truyền nhiễm như sởi, bại liệt, bạch hầu Các khái niệm về tiêm chủng là rất cũ Vắc xin thông thường (Vắc-xin thế hệ thứ nhất) bao gồm các vi sinh vật sống hoặc suy yếu Nhưng chúng có thể có một số vấn đề, vì vậy người ta đang nghiên cứu sâu hơn và phát triển một loại vắc xin mà hiệu quả chi phí thấp và có những đáp ứng miễn dịch cụ thể hơn [5]
Vắc-xin DNA là vắc-xin thế hệ thứ ba, loại vắc-xin này gây đáp ứng miễn dịch để bảo vệ cơ thể sinh vật khỏi những bệnh tật bằng cách đưa vào nó những phân tử DNA Vắc-xin DNA được tạo thành từ plasmid của vi khuẩn Vắc-xin DNA có thể gây đáp ứng cả hai loại miễn dich: miễn dịch dịch thể và miễn dich qua trung gian tế bào Một loại vắc-xin DNA có thể tạo ra miễn dịch cho hai hoặc nhiều bệnh Trong bản đánh giá này, chúng tôi thảo luận về sự chuẩn bị, sự đưa vắc-xin vào cơ thể, cơ chế, những lợi thế và bất lợi của vắc-xin DNA và vắc-xin DNA mang đến một tương lai tươi sáng phía trước cho nhân loại [5]
Tuy nhiên cho đến nay việc nghiên cứu và phát triển vắc-xin DNA vẫn
Trang 3còn đang là một phương hướng nghiên cứu rất mới của công nghệ sinh học, đặc biệt là ở những nước đang phát triển và những nước nghèo, nơi mà vấn đề miễn dịch thường là mối quan tâm lớn
Qua bài tiểu luận này tôi muốn cung cấp thêm một số thông tin cơ bản
về lĩnh vực mới này, nhằm giúp những người quan tâm có thể tham khảo
thêm Chính vì vậy tôi chọn đề tài “ VẮC-XIN DNA LÀ MỘT CÔNG NGHỆ SINH HỌC HIỆN ĐẠI HƯỚNG ĐẾN SỨC KHỎE CỦA CON
NGƯỜI VÀ THỬ NGHIỆM LÂM SÀNG”.
Trang 4PHẦN II: NỘI DUNG
1 GIỚI THIỆU
Tổ chức y tế thế giới (WHO) ước tính rằng khoảng 80% sự đau ốm trên thế giới là do các bệnh khác nhau gây ra, đây là nguyên nhân của hơn 20 triệu trường hợp tử vong mỗi năm Vắc-xin đóng một vai trò quan trọng trong công tác phòng chống bệnh Tiêm chủng là một biện pháp hiệu quả trong phòng chống dịch bệnh Vắc-xin làm giảm tỷ lệ tử vong trong thế giới từ các bệnh truyền nhiễm như sởi, bại liệt và bạch hầu [5]
Các khái niệm về tiêm chủng đã có trong nhiều thế kỷ qua Edward Jenner và Louis Pasteur đã có những nỗ lực đầu tiên cho người bệnh Thuốc bột được bắt nguồn từ lớp vảy nhỏ của phần bị tổn thương do bệnh thủy đậu
và được sử dụng lần đầu tiên ở thứ thế kỷ 15 Thuốc bột này được đưa vào cơ thể với sự giúp đỡ của một cái ống hoặc một cái túi dụng cụ Quá trình này được gọi là chủng vi rút đậu mùa Cách thực hiện này không có nghĩa là để cứu mạng sống của con người nhưng được sử dụng để bảo vệ vẻ đẹp của một phụ nữ trẻ Sau đó tiêm chủng đã có nguồn gốc khi Edward Jenner đã tạo vắc-xin thành công đầu tiên để chống lại thủy đậu vào năm 1796 Ông tiêm vật chất nhiễm khuẩn từ một người phụ nữ bị mắc bệnh đậu mùa vào cánh tay của cậu bé, cơ thể cậu bé sau đó đã có khả năng kháng lại virus gây đe dọa tính mạng này Bệnh đậu mùa là căn bệnh đầu tiên đã được các nhà khoa học ngăn chặn bằng cách chủ động tiêm cho con người có nguy cơ mắc bệnh với tác nhân lây nhiễm [5]
Năm 1885, Louis Pasteur đã bắt đầu thực hiện các hoạt động của tiêm chủng và đã tiêm các các loại vắc-xin bệnh than và bệnh dại Pasteur tạo ra một mô hình làm suy yếu hoạt động của virus và sử dụng nó trong tiêm chủng Vắc-xin bao gồm các kháng nguyên nhân tạo có khả năng kích thích hệ thống
Trang 5miễn dịch của cơ thể sản xuất kháng thể, vì vậy cơ thể có khả năng chống lại một số bệnh riêng biệt [5]
Vắc xin thông thường (loại vắc-xin thế hệ đầu tiên) là bao gồm các vi sinh vật sống suy yếu hoặc đã giảm độc lực Chúng đòi hỏi phải có toàn bộ vi sinh vật để chuẩn bị vắc-xin Mặc dù vắc-xin là rất hữu ích cho phòng bệnh, nhưng các vắc xin thông thường cũng có một số vấn đề chẳng hạn như các loại vắc-xin giảm độc lực có khả năng trở lại gây hại và vẫn có thể gây bệnh Vì vậy, để giảm tỷ lệ nguy cơ đó, vắc-xin thế hệ thứ hai được ra đời và phát triển Đây là loại vắc-xin tiểu đơn vị, bao gồm các kháng nguyên protein xác định hoặc thành phần protein được tái tổ hợp [5]
Vắc-xin DNA được gọi là vắc-xin thế hệ thứ ba Công nghệ tái tổ hợp DNA đóng một vai trò quan trọng trong sự điều chế loại vắc-xin này Vắc- xin DNA bao gồm các mẩu DNA tròn, nhỏ của vi khuẩn đã được biến đổi gen để sản xuất ra hai hoặc nhiều kháng nguyên từ một mầm bệnh Khi Vắc-xin DNA được đưa vào tế bào chủ của cơ thể, "các bào quan bên trong" của các tế bào này chuyển đổi DNA này thành các protein Các prôtêin này được công nhận là ngoại lai, chính điều đó đã làm cho hệ thống miễn dịch gây ra một loạt các phản ứng miễn dịch [5]
2 CÁC LOẠI VẮC-XIN
Vắc-xin có thể là các virus hoặc vi khuẩn sống, giảm độc lực, khi đưa vào cơ thể không gây bệnh hoặc gây bệnh rất nhẹ Vắc-xin cũng có thể là các
vi sinh vật bị bất hoạt, chết hoặc chỉ là những sản phẩm tinh chế từ vi sinh vật [6]
2.1 Vắc-xin thế hệ thứ nhất:
- Vắc-xin bất hoạt: là các vi sinh vật độc hại bị giết bằng hóa chất hoặc bằng nhiệt Thí dụ: các vắc-xin chống cúm, tả, dịch hạch và viêm gan siêu vi
A Hầu hết các vắc-xin loại này chỉ gây đáp ứng miễn dịch không hoàn toàn
Trang 6và ngắn hạn, cần phải tiêm nhắc nhiều lần, cần nuôi tạo lượng virus lớn, có thể cần các chất bổ trợ, chứa genome virus có thể gây ung thư [6]
Ưu điểm: An toàn hơn vì các vi sinh vật không còn khả năng phục hồi dạng độc
Nhược điểm: Tính miễn dịch kém hơn, hầu hết các vắc-xin loại này chỉ gây đáp ứng miễn dịch không hoàn toàn và ngắn hạn, cần phải tiêm nhắc nhiều lần, đắt hơn
- Vắc-xin sống, giảm độc lực là các vi sinh vật được nuôi cấy dưới những điều kiện đặc biệt nhằm làm giảm đặc tính độc hại của chúng Vắc-xin điển hình loại này thường gây được đáp ứng miễn dịch dài hạn và là loại vắc-xin được ưa chuộng dành cho người lớn khỏe mạnh Các vắc-vắc-xin ngừa bệnh sốt vàng, sởi, bệnh ban đào và quai bị đều thuộc loại này [6]
Các "toxoid" là các hợp chất độc bị bất hoạt trích từ các vi sinh vật (trong trường hợp chính các độc chất này là phương tiện gây bệnh của vi sinh vật) Thí dụ: các vắc-xin ngừa uốn ván và bạch hầu [6]
Tuy nhiên loại vắc-xin này cũng có nhược điểm: Có thể gây bệnh nhẹ,
có thể chuyển thành dạng gây bệnh, virus có thể chết nên cần bảo quản lạnh,
có thể bị nhiễm virus, chứa genome virus có thể gây ung thư [6]
- Vacxin giải độc tố: Loại vacxin này được sản xuất từ ngoại độc tố của
vi khuẩn đã được làm mất tính độc nhưng vẫn giữ được tính kháng nguyên Vacxin giải độc tố kích thích cơ thể sản xuất ra kháng độc tố, là loại kháng thể
có khả năng trung hòa ngoại độc tố Vacxin này nhằm phòng chống các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn gây bệnh chủ yếu bằng ngoại độc tố [6]
2.2 Vắc xin thế hệ thứ 2:
Vắc-xin thế hệ thứ 2 và thế hệ thứ ba đều là văc-xin tái tổ hợp sẽ thay thế hoàn toàn xin cổ điển còn được gọi là subunit xin Đó là loại vắc-xin chỉ sử dụng những kháng nguyên của vi sinh vật (subunit) thích hợp nhất
Trang 7để kích thích tạo đáp ứng miễn dịch mạnh nhất Với công nghệ gen hiện đại, các kháng nguyên này được tổng hợp bằng cách cắt đoạn gen tổng hợp nên protein đặc trưng cho vi sinh vật gây bệnh, ghép gen này vào bộ gen của vi khuẩn, của nấm men khác hay tế bào nuôi cấy để tạo ra protein đặc hiệu cho mầm bệnh, dùng protein này đề tiêm chủng tạo miễn dịch đặc hiệu Ưu điểm của vắc-xin loại này là:
- Kháng nguyên sẽ dùng để kích thích miễn dịch được phân lập từ phần lành tính, không gây bệnh của vi sinh vật gây bệnh, và được tổng hợp bằng các tế bào vi sinh vật hay động vật đã được lắp ráp gen, đảm bảo được tính an toàn trong sản xuất
- Dạng văc-xin này an toàn vì ít chất lạ hơn và không chứa toàn bộ gen của vi sinh vật nguyên thủy và không tái sản xuất trong cơ thể nhận, ít tác dụng phụ, khả năng miễn dịch cao
- Giảm giá thành sản xuất, vì thay thế được các công đoạn đắt tiền bao gồm môi trường nuôi cấy mô động vật hoặc phôi bằng các môi trường nuôi cấy vi sinh vật thông thường, tương đối đơn giản Ngoài ra không phải trang
bị tốn kém cho vấn đề đảm bảo tính an toàn cao (ví dụ vắc-xin thông dụng chống bệnh lở mồm long móng thường có giá thành cao do sản xuất đòi hỏi nhà xưởng phải an toàn) Giá thành bảo quản và vận chuyển thấp nhờ giảm được các yêu cầu về làm lạnh và đông khô
- Tránh được việc phải thử nghiệm tính an toàn trên qui mô lớn, vì vắc-xin không chứa tác nhân gây bệnh
2.3 Vắc xin thế hệ thứ 3:
Là văc-xin tái tổ hợp trong đó các kháng nguyên đặc hiệu được tổng
hợp từ ADN của vi sinh vật
Vắc-xin DNA: là vắc xin thế hệ thứ 3 Vắc-xin DNA được phân lập trên
cơ sở công nghệ tái tổ hợp DNA DNA của tác nhân gây bệnh sẽ được biểu
Trang 8hiện bởi tế bào người được chủng ngừa Lợi thế của DNA là rẻ, bền, dễ sản xuất ra số lượng lớn nên thích hợp cho những chương trình tiêm chủng rộng rãi Ngoài ra, vắc-xin DNA còn giúp định hướng đáp ứng miễn dịch: tác nhân gây bệnh ngoại bào được trình diện qua MHC loại II, dẫn đến đáp ứng CD4 (dịch thể và tế bào) Khi kháng nguyên của tác nhân đó được chính cơ thể người biểu hiện, nó sẽ được trình diện qua MHC loại I, lúc này đáp ứng miễn dịch tế bào qua CD8 được kích thích Tuy nhiên phương pháp này là con dao hai lưỡi bởi lẽ tế bào mang DNA lạ có nguy cơ bị nhận diện là "không ta", sinh ra bệnh tự miễn [6]
* Một số loại vắc-xin mới đang nghiên cứu
Các vắc-xin này còn được xem là vắc-xin của tương lai, có 6 hướng phát triển chính hiện nay:
- Sử dụng các phụ gia (adjuvant) mới, nhằm gây ra loại đáp ứng miễn dịch mong muốn Thí dụ, chất nhôm phosphate và các oligonucleotide chứa CpG demethyl hóa đưa vào vắc-xin khiến đáp ứng miễn dịch phát triển theo hướng dịch thể (tạo kháng thể) thay vì tế bào [6]
- Vắc-xin khảm: sử dụng một sinh thể quen biết để hạn chế hiện tượng
"phản tác dụng", thí dụ dùng virus vaccinia mang một số yếu tố của virus viêm gan B hay virus dại [6]
- Vắc-xin polypeptidique: tăng cường tính sinh miễn dịch nhờ liên kết tốt hơn với các phân tử MHC: peptide nhân tạo 1/2 giống virus, 1/2 kia gắn MHC; đoạn peptide mô phỏng 1 quyết định kháng nguyên (epitope) [6]
- Anti-idiotype: idiotype là cấu trúc không gian của kháng thể tại vị trí gắn kháng nguyên, đặc hiệu với kháng nguyên tương ứng Anti-idiotype là các kháng thể đặc hiệu đối với idiotype, do đó anti-idiotype xét về mặt đặc hiệu lại tương tự với kháng nguyên Vậy, thay vì dùng kháng nguyên X làm vắc-xin, người ta dùng idiotype anti-anti-X [6]
Trang 9- Vắc-xin DNA
- Sử dụng véc-tơ tái tổ hợp - dùng các vi khuẩn thuần tính hoặc các tế bào trình diện kháng nguyên như tế bào tua được chuyển gen để biểu hiện kháng nguyên mong muốn [6]
3 LỊCH SỬ CỦA VẮC-XIN DNA
Vắc-xin được phép sử dụng hiện nay chủ yếu bao gồm các loại vắc-xin bất hoạt, subunit vắc-xin và vắc-xin sống giảm độc lực Vắc-xin bất hoạt, chúng bảo vệ chủ yếu thông qua sự cảm ứng của tế bào tế -T CD4+ và cơ chế dịch thể, thường không tạo khả năng miễn dịch suốt đời Ngược lại, loại vắc-xin sống giảm độc lực có thể huy động đáp ứng cả hai loại miễn dịch là miễn dịch dịch thể và miễn dịch tế bào, khả năng miễn dịch được kéo dài hơn Tuy nhiên, mức độ sự suy yếu của chúng có thể làm giảm đáng kể đáp ứng miễn dịch của cơ thể, và sự phát triển tối ưu của vắc-xin sống có thể đặc biệt khó khăn khi mục tiêu của con người là hướng đến nhiều phân nhóm virus hoặc tác nhân gây bệnh Cũng có những lo ngại về tính an toàn liên quan đến việc
sử dụng cả hai phương pháp vắc-xin sống giảm độc lực và vắc-xin bất hoạt Những hạn chế này tiếp tục thúc đẩy nhu cầu phát triển nền tảng mới cung cấp vắc-xin miễn dịch rộng lớn hơn [7]
Vắc-xin DNA đầu tiên tạo được sự quan tâm của cộng đồng khoa học trong đầu những năm 1990, khi nó được tạo ra gián tiếp bằng DNA plasmid, khi đưa nó vào da hoặc cơ, sẽ gây ra phản ứng sinh kháng thể Sự đơn giản và tính linh hoạt của phương pháp tiếp cận vắc-xin này tạo ra rất nhiều triển vọng, từ các nghiên cứu tiền lâm sàng đã bổ sung nhằm mục tiêu tạo ra một loạt các kháng nguyên virut và kháng nguyên không phải virut Về lý thuyết, vắc-xin DNA có thể tạo ra phản ứng miễn dịch rộng, tương tự như virut sống giảm độc lực, mà không cần một tác nhân gây bệnh gây nên [7]
Trang 10Năm 1990, Đại học Wisconsin, Jon Wolff báo cáo khi tiêm plasmid DNA vào mô cơ của chuột đã tạo ra một phản ứng protein [4]
Vào năm 1993, Tiến sĩ Margaret Liu báo cáo khi tiêm DNA của một loại protein kháng nguyên từ vi rút cúm vào những con chuột, có khả năng tạo miễn dịch bảo vệ chuột chống lại virut cúm[4]
Vào năm 1996, thử nghiệm liên quan đến tế bào lympho T, sự ảnh hưởng vi rút lên hệ sinh dục đã bắt đầu [4]
Những hứa hẹn của vắc-xin DNA trong các nghiên cứu trên động vật, thử nghiệm lâm được sớm thực hiện sau đó Người đầu tiên của một số thử nghiệm đầu tiên ở giai đoạn I, tiến hành gần 2 thập kỷ trước đây, đánh giá hiệu quả của vắc-xin DNA đối với virus HIV loại 1 (HIV-1) cho các ứng dụng điều trị và phòng ngừa bệnh này Các nghiên cứu khác ngay sau đó nhằm vào các mục tiêu như là bệnh ung thư hoặc một số bệnh khác như: cúm, u tử cung
ở người (HPV), viêm gan, và bệnh sốt rét Tuy nhiên, kết quả của những thử nghiệm lâm sàng bước đầu vẫn chưa có những thành công nhất định Các loại vắc-xin DNA đã được an toàn và dung nạp tốt, nhưng chúng lại tỏ ra khả năng miễn dịch kém Các nồng độ kháng thể gây ra là rất thấp hoặc không tồn tại, phản ứng tế bào T CD8+ là không thường xuyên, và phản ứng tế bào T CD4 +
là tần số thấp Tuy nhiên, những nghiên cứu này cung cấp bằng chứng về khái niệm rằng vắc-xin DNA có thể gây ra phản ứng miễn dịch một cách an toàn (mặc dù phản ứng ở mức độ thấp) ở người [7]
Hiện nay công nghệ này đã trở nên rất phổ biến trong các nghiên cứu của các nhà khoa học và những nghiên cứu này đưa mục tiêu hàng đầu là hướng đến sức khỏe con người [4]
4 CÔNG CỤ ĐỂ TẠO RA VẮC-XIN DNA
Vắc-xin DNA được phân lập dựa trên cơ sở công nghệ tái tổ hợp DNA RDT được sử dụng cho việc chuẩn bị các trình tự gen mà các trình tự