Bài viết nghiên cứu xây dựng quy trình tinh chế huyết thanh kháng nọc (HTKN) rắn Hổ mèo (RHM) (Naja siamensis antivenom); đánh giá tính an toàn và hiệu lực của thuốc trong phòng thí nghiệm và trên thực nghiệm. Mời các bạn cùng tham khảo.
Trang 1KẾT QUẢ TINH CHẾ, ĐÁNH GIÁ TÍNH AN TOÀN VÀ HIỆU QUẢ HUYẾT THANH KHÁNG NỌC RẮN HỔ MÈO
Lê Khắc Quyến*; Trịnh Xuân Kiếm**
Hoàng Anh Tuấn***; Thái Danh Tuyên****
TÓM TẮT
Mục tiêu: nghiên cứu xây dựng quy trình tinh chế huyết thanh kháng nọc (HTKN) rắn Hổ mèo
(RHM) (Naja siamensis antivenom); đánh giá tính an toàn và hiệu lực của thuốc trong phòng thí
nghiệm và trên thực nghiệm Phương pháp: huyết tương ngựa đã có kháng thể đặc hiệu với
nọc RHM hiệu giá cao thu được sau gây miễn dịch, tinh chế thành HTKN RHM F(ab’)2 bằng
phương pháp sử dụng men pepsin và tủa bằng muối ammonium sulfate theo hướng dẫn của
Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) Đánh giá HTKN RHM về tính an toàn, hiệu lực theo đơn vị (LD50
và ED50), chất gây sốt trên động vật thực nghiệm và đặc tính vô khuẩn trong phòng thí nghiệm
theo Tiêu chuẩn Kiểm định Quốc gia Kết quả: thiết lập được quy trình tinh chế HTKN RHM
F(ab’)2 và tinh chế thành công 157 lọ HTKN RHM dưới dạng dung dịch và đông khô Thử nghiệm
đánh giá trong phòng thí nghiệm (in vitro) và trên động vật thực nghiệm (in vivo) cho thấy HTKN
RHM có tính an toàn cao, hiệu lực mạnh, vô khuẩn và không có chất gây sốt Kết luận: HTKN
RHM được tinh chế thành công và đánh giá đạt tiêu chuẩn quốc gia Thành công của nghiên
cứu mở ra một hướng điều trị đặc hiệu cho BN bị nhiễm độc nọc RHM trong tương lai
* Từ khoá: Rắn Hổ mèo; Huyết thanh kháng nọc; An toàn; Hiệu lực
Result of Purification, Assessment of Safety and Effective Tests
of Naja Siamensis Antivenom In Vitro and In Vivo
Summary
Objectives: The study established the purification of F(ab’) 2 Naja siamensis (NS) antivenom
and gave an assessment of safety and potency tests of this antivenom in vitro and in vivo Methods:
Horse hyper-immune plasma against NS venom was collected after immunization, purified into NS
antivenom F(ab’) 2 by using pepsin digestion and ammonium sulfate precipitation based on World
Health Organization (WHO) guidelines An assessment of NS antivenom for safety, potency based
on units of median lethal dose (LD 50 ) and median effective dose (ED 50 ), pyrogens tests in vivo and
sterility test in vitro under quality control of the National Standard Results:
* Bệnh viện FV
** Viện Nghiên cứu Công nghệ Phát triển Nông thôn
*** Học viện Quân y
**** Bệnh viện Quân y 103
Người phản hồi (Corresponding): Lê Khắc Quyến (lekhacquyen@yahoo.com)
Ngày nhận bài: 20/05/2015; Ngày phản biện đánh giá bài báo: 22/09/2015
Ngày bài báo được đăng: 30/11/2015
Trang 2Established a protocol for purification of F(ab’) 2 Naja siamensis antivenom and made successfully
157 liquid and lyophilized vials of NS antivenom An assessment of this antivenom in vitro and
in vivo showed high safety, strong efficacy, sterility and no pyrogens Conclusion: Naja siamensis antivenom was made successfully and met National standard The success of this study open the trend of antidote treatment for NS envenomed patients in future
* Key words: Naja siamensis; Antivenom; Safety; Efficacy
ĐẶT VẤN ĐỀ
Năm 2009, WHO xếp rắn độc cắn vào
bệnh lý nhiệt đới bị lãng quên và tái
khẳng định HTKN rắn độc là biện pháp
điều trị đặc hiệu duy nhất cho nhiễm độc
nọc rắn [9,10] Việc không có sẵn các
HTKN đặc hiệu để điều trị nhiễm độc do
các loài rắn ở các khu vực trên thế giới
trở thành một vấn đề y tế cấp thiết mức
độ toàn cầu [10] Từ năm 1894, lần đầu
tiên trên thế giới Calmette đã nghiên cứu
sản xuất thành công HTKN rắn Hổ tại
Viện Pasteur Sài Gòn [4] Từ đây, điều trị
rắn độc cắn đã bước sang trang mới
bằng thuốc đặc trị HTKN [8] Ở Việt Nam,
nhóm nghiên cứu do Trịnh Kim Ảnh, Trịnh
Xuân Kiếm và CS đã thành công trong
việc nghiên cứu sản xuất HTKN rắn Hổ
đất từ năm 1990 tại Bệnh viện Chợ Rẫy
[3] Tiếp theo, HTKN rắn Choàm quạp,
Hổ chúa, rắn Lục và rắn Cạp nia lần lượt
được sản xuất, giúp giảm tỷ lệ tử vong
cho bệnh nhân (BN) bị rắn độc cắn vào
điều trị tại Bệnh viện Chợ Rẫy từ 20%
xuống còn 2,7% [7] Tuy nhiên, nhiễm nọc
độc do RHM (Naja siamensis) cắn chiếm
tỷ lệ 10% vẫn là một khó khăn rất lớn cho
bác sỹ lâm sàng trong điều trị, vì thiếu
HTKN đặc hiệu Vì vậy, sản xuất HTKN
RHM là một nhu cầu cấp thiết từ thực tiễn
lâm sàng hiện nay Mục tiêu của nghiên
cứu: Xây dựng quy trình sản xuất HTKN
RHM tại Việt Nam, đánh giá về tính an toàn
và hiệu lực trung hòa nọc độc in vitro và
in vivo trên động vật thực nghiệm theo tiêu chuẩn Quốc gia cũng như hướng dẫn của WHO, góp phần giải quyết vấn đề
thiếu HTKN RHM trong điều trị BN bị loài rắn độc này cắn ở nước ta hiện nay
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
1 Đối tượng nghiên cứu
- Huyết tương ngựa đã có kháng thể đặc hiệu đơn giá kháng nọc RHM hiệu giá cao được tạo ra trong nghiên cứu trước của chúng tôi [2] Thu nhận huyết tương trong điều vô khuẩn, chống đông bằng heparin, được ly tâm tách khối hồng cầu ngay sau khi lấy máu từ 24 - 48 giờ, bảo quản ở nhiệt độ 2 - 4°C liên tục cho đến khi sử dụng
- HTKN RHM sau tinh chế, lấy ngẫu nhiên 30 mẫu
- Nọc RHM do Công ty Cổ phần Y học công nghệ KLT cung cấp
- Môi trường nuôi cấy vi khuẩn (Saboraud, Thioglycolate) và vi nấm do Bệnh viện Chợ Rẫy cung cấp
- Chuột nhắt trắng cân nặng từ 18 -
20 g/con (120 con), chuột lang cân nặng
200 - 250 g/con (3 con) và thỏ cân nặng 1,75 - 2,0 kg/con (3 con) do Ban Cung cấp Động vật thí nghiệm, Học viện Quân y cung cấp
Trang 32 Phương pháp nghiên cứu
* Loại hình nghiên cứu:
Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và
thực nghiệm trên động vật
* Nội dung nghiên cứu:
- Xác lập quy trình tinh chế HTKN RHM
dạng F(ab’)2
- Đánh giá HTKN RHM về hiệu lực
theo đơn vị (LD50 và ED50) và tính an toàn
(chất gây sốt trên động vật thực nghiệm,
tính vô khuẩn)
* Phương pháp tiến hành:
- Tinh chế HTKN RHM F(ab’)2 theo
hướng dẫn của WHO (2010) bằng phương
pháp sử dụng enzym pepsin và kết tủa
bằng muối ammonium sulfate [9]
- Đánh giá tại cơ sở theo tiêu chuẩn
Dược điển Việt Nam IV (2009) [1] và theo
hướng dẫn của WHO (2010) [9]
- Tính LD50: theo công thức
Spearman-Karber [1]
- Tính ED50:
+ Pha HTKN RHM tăng dần từ 10 μl/ml
đến 60 μl/ml
+ Dung dịch nọc RHM pha trong dung
dịch nước muối đẳng trương 0,9%
(10 mg% = 100 µg/ml), trộn đều với từng
độ pha loãng HTKN, cùng thể tích Ủ hỗn
dịch trên ở 37°C trong 1 giờ
+ Tiêm tĩnh mạch đuôi chuột (dung dịch
nọc + HTKN), V = 0,5 ml/chuột
+ Số chuột thí nghiệm 8 con/lô x 4 lô
+ Theo dõi trong 24 giờ, ghi nhận số
chuột chết/sống, tính tỷ lệ (%)
- Tìm chất gây sốt: 03 thỏ khoẻ mạnh,
cân nặng 1,75 - 2,0 kg, nuôi trong 1 tuần
Ngày thí nghiệm, tiêm HTKN RHM là thành phẩm nghiên cứu vào tĩnh mạch rìa tai thỏ với thể tích V = 3 ml/kg cân nặng
Đo nhiệt độ hậu môn thỏ trước và sau khi tiêm HTKN, thời gian cách nhau 1 giờ Quy định: chênh lệch nhiệt độ cao nhất và thấp nhất < 1°C Nếu nhiệt độ tăng > 1°C, chắc chắn do chất gây sốt gây ra
- Vô trùng: cấy HTKN phát hiện vi khuẩn trên môi trường Saboraud, Thioglycolate
và nấm tại Phòng Thí nghiệm, Khoa Vi sinh, Bệnh viện Chợ Rẫy
- Tính an toàn: 03 chuột lang khoẻ, cân nặng từ 200 - 250 g Nuôi 1 tuần trước khi thí nghiệm Tiêm HTKN RHM vào phúc mạc chuột, V = 2 ml/100 g x cân nặng chuột Theo dõi chuột trong 3 tuần
về cân nặng và rụng lông Chuột vẫn phát triển bình thường và tăng cân là HTKN an toàn trên động vật thí nghiệm
* Dụng cụ và trang thiết bị:
- Thiết bị chuyên dùng tinh chế HTKN: buồng lạnh vô trùng, bồn nước thay đổi nhiệt độ, pH meter, bồn inox vô trùng chứa huyết tương ngựa, phễu lọc, giấy lọc, màng lọc cellulose acetate, tủ sấy hấp dụng cụ, máy hút, bình lọc, dụng cụ sát trùng, đèn cồn, hệ thống đông khô lạnh (Christ ly°Chameer Guard), lọ đựng HTKN thành phẩm, nút cao su vô trùng
- Thiết bị, dụng cụ, động vật thí nghiệm dùng để đánh giá chất lượng HTKN RHM
- Hoá chất chuyên dụng: pepsin (Merck), ammonium sulfat (Merck), axít sulfuric, axít chlorhydric, NaOH, toluen, nước cất
vô trùng
Trang 4* Thời gian và địa điểm:
- Thời gian: từ tháng 07 - 2012 đến
10 - 2013
- Địa điểm tiến hành:
+ Bộ môn Khoa Huyết Học - Truyền máu,
Bệnh viện Quân y 103
+ Phòng Protein - Độc chất - Tế bào,
Trung tâm Nghiên cứu Y Dược học Quân
sự, Học viện Quân y
+ Bộ môn Độc học và Phóng xạ Quân
sự, Học viện Quân y
+ Khoa Vi sinh, Bệnh viện Chợ Rẫy
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1 Xác lập quy trình tinh chế HTKN
RHM F ab’ 2
- Cắt Fc của phân tử kháng thể IgG
trong huyết tương ngựa bằng enzym
pepsin: 10 lít huyết tương ngựa có hiệu
giá kháng thể đặc hiệu cao với nọc RHM,
trộn đều cùng 100 g pepsin, duy trì pH
huyết tương bằng 3,2 ở nhiệt độ 20°C/60
phút, đảm bảo vô khuẩn
- Tủa thành phần không phải kháng thể bằng ammonium sulfate: cho từ từ 1.400 g ammonium sulfate vào 10 lít huyết tương Hòa tan bằng que khuấy thủy tinh, đảm bảo vô khuẩn tốt
- Khử bổ thể bằng nhiệt ở 56°C/60 phút
- Lọc huyết tương, thu dịch lọc có kháng thể đặc hiệu, loại bỏ cặn thu được 8 lít
- Tủa kháng thể bằng thêm ammonium sulfate tới 36% bão hòa: thêm ammonium sulfate trong dịch lọc, ủ ở 20°C, pH 6,8/60 phút Lọc dịch, thu tủa được 600 g
- Thẩm tích bằng màng cellulose acetate
để loại bỏ ammonium sulfate Thu hồi dịch thẩm tích được 798 ml
- Lọc vô trùng bằng màng cellulose acetate, Φ = 0,2 µm Thu được 785 ml HTKN RHM F(ab’)2 Đóng lọ vô trùng:
157 lọ, bảo quản ở nhiệt độ 2 - 8°C
- Đông khô HTKN RHM: đặt 100 lọ dung dịch HTKN thành phẩm vào hệ thống đông khô lạnh Chris, trong 53 giờ Thu được 92 lọ HTKN RHM dạng đông khô,
08 lọ bị mất dịch, tỷ lệ hao hụt 8/100 = 8%
2 Hiệu lực (potency) của HTKN RHM
STT
lô
Nồng độ
nọc μg/ml
Số lƣợng nọc/chuột (µg)
chết (%)
Trang 57 110 11 2 2 4 50
Số chuột thí nghiệm/lô = 4 con Thể tích dịch nọc tiêm chuột = 0,5 ml
Tính toán kết quả từ bảng 1 cho giá trị LD50 của nọc RHM Việt Nam = 12 µg/chuột (20 g)
HTKN RHM
(ml)
Dung dịch NaCl 0,9% (ml)
Nọc RHM
chuột
Theo dõi chuột thí nghiệm
ED50 = 100 LD50 /ml = 1.200 µg/ml = 500 LD50/lọ = 6.000 µg/lọ
Kết quả:
- 01 ml HTKN RHM có khả năng trung hòa 100 LD50 = 1.200 µg nọc RHM
- 01 lọ HTKN RHM (5 ml) sẽ trung hòa được 500 LD50 = 6.000 µg nọc RHM
3 Độ an toàn của HTKN RHM
* Kiểm tra chất gây sốt (pyrogen test):
Bảng 3: Xác định HTKN RHM không có chất gây sốt
Thứ tự
thỏ
Cân nặng
(kg)
Thể tích tiêm HTKN (ml)
chênh lệch
Trong 3 giờ liên tiếp, nhiệt độ thay đổi của thỏ sau tiêm HTKN RHM < 1°C
Kết quả cho thấy HTKN RHM không có chất gây sốt
Trang 6* Kiểm tra tính an toàn (safety test):
Bảng 4: Thử nghiệm an toàn của HTKN RHM trên chuột lang
Thứ
tự
Cân nặng
ban đầu (g)
HTKN (ml)
Theo dõi chuột thí nghiệm
Thay đổi cân nặng (g)
Kết quả cho thấy cả 03 chuột lang thí nghiệm đều phát triển bình thường, tăng cân, không bị rụng lông, không có biểu hiện bệnh lý, chứng tỏ HTKN RHM an toàn trên chuột thí nghiệm
* Kiểm tra vô trùng (sterility test):
Cấy HTKN RHM trong môi trường Saboraud (20 - 25°C), thioglycolate (30 - 35°C)
và nấm tại Phòng Vi Sinh, Bệnh viện Chợ Rẫy Theo dõi liên tục phát hiện vi khuẩn và nấm trong 07 ngày không phát hiện được vi khuẩn ái khí, kỵ khí và nấm mốc mọc trong các môi trường đã cấy HTKN nghiên cứu Như vậy, HTKN RHM là sản phẩm nghiên cứu bảo đảm vô khuẩn, không có nấm mốc
BÀN LUẬN
1 Chọn lựa quy trình tinh chế HTKN
dạng F(ab') 2 bằng enzym pepsin và tủa
bằng ammonium sulfate
- HTKN rắn thường được sản xuất dưới
dạng IgG, F(ab')2 và Fab tùy theo quy
trình sản xuất của các nhà sản xuất, tùy
cơ sở vật chất và tùy tình hình kinh tế của
mỗi quốc gia [5, 9] Hiện nay, HTKN rắn
dạng F(ab')2 được nhiều nhà sản xuất
chọn lựa vì có nhiều ưu điểm so với
HTKN dạng IgG hoặc Fab như: thời gian
phân bố thuốc trong cơ thể trung bình
(3 giờ), thải trừ ra khỏi cơ thể đủ dài
(60 giờ), thải trừ qua mô miễn dịch, nên
không gây tổn thương thận, ái lực mô tốt
và không gây hoạt hoá bổ thể [5, 8, 9]
HTKN dạng Fab tạo ra bằng cách sử dụng enzym papain tuy có nhiều ưu điểm
ít tác dụng phụ thải trừ nhanh nên lâm sàng có tình trạng tái nhiễm độc và các biến chứng trên thận do đường thải trừ, hiệu lực cao nhưng giá thành rất cao Do
đó, nghiên cứu này chọn lựa quy trình sản xuất F(ab')2 sử dụng enzym pepsin và tủa ammonium sulfate Quy trình này dựa trên kinh nghiệm sản xuất các loại HTKN trước đây, có nhiều ưu điểm cho sản phẩm tốt, ít phản ứng phụ, giá thành thấp phù hợp với điều kiện nước ta [2, 3, 7, 9] Việc sản xuất HTKN F(ab')2 bằng enzym pepsin và tủa bằng axít caprylic cũng tương tự như quy trình sản xuất F(ab')2
sử dụng enzym pepsin và tủa ammonium sulfate Với quy trình này, sản phẩm sẽ
Trang 7có phản ứng phụ HTKN thấp hơn, nhưng
giá thành cao Cần có thời gian để nghiên
cứu hoàn thiện cũng như kinh phí để thực
hiện nghiên cứu nhằm đáp ứng nhu cầu
cấp thiết HTKN RHM trong bối cảnh hiện
nay [6, 9]
- Sản phẩm lọ đông khô HTKN RHM
lần đầu tiên thực hiện cho sản phẩm
HTKN tại Việt Nam Cần phải có nhiều
thử nghiệm về quy trình đông khô lạnh để
tìm ra quy trình tối ưu cho việc sản xuất
(thuốc phải đạt đông lạnh tốt, áp lực hút,
thời gian đông khô ) Tỷ lệ hao hụt trong
quy trình đông khô lạnh 8% còn cao, cần
nghiên cứu giảm thấp hơn nữa HTKN
dạng đông khô có nhiều ưu điểm như
thời gian sử dụng dài hơn, dễ bảo quản
so với dạng dung dịch Do đó, thuốc dễ
dàng phân phối đến các vùng sâu và
vùng xa, điều trị kịp thời cho người bị
RHM cắn nhằm giảm bớt tỷ lệ tử vong và
thương tật lâu dài
2 Đánh giá huyết thanh kháng nọc
RHM in vitro và in vivo
- Xác định được liều gây chết 50%
(LD50) của nọc RHM Việt Nam Đây là tiền
đề cho việc đánh giá hiệu lực của HTKN
RHM và các nghiên cứu về nọc RHM
Hiện nay, chúng ta còn ít nghiên cứu cơ
bản về nọc RHM Do đó, xác định được
liều gây chết 50% của nọc RHM rất cần
thiết trong nghiên cứu độc học tại Việt Nam
- Huyết thanh kháng nọc RHM đã
chứng minh được tính an toàn trên chuột
lang thí nghiệm, cũng như đạt tiêu chuẩn
vô khuẩn và không có chất gây sốt Đây
là tiêu chuẩn cần thiết của HTKN trong
điều trị lâm sàng [8, 9]
- Hiệu lực của HTKN RHM trong đánh giá trên động vật thực nghiệm cho thấy hiệu giá cao 500 LD50/lọ (05 ml), trung hoà được 6.000 µg nọc RHM (6 mg/lọ) Điều này chứng tỏ chất lượng tốt của nguồn nguyên liệu, khẳng định tốt quy trình chế tạo kháng nguyên và gây miễn dịch Nó cũng đã chứng minh được sự hoàn thiện của quy trình tinh chế HTKN RHM, phù hợp điều kiện kinh tế và thực
tế Việt Nam Từ kết quả của nghiên cứu này cho phép xây dựng các thử nghiệm lâm sàng để đánh giá hiệu quả của HTKN RHM trong thời gian tới nhằm đáp ứng nhu cầu bức thiết HTKN điều trị cho BN bị RHM cắn
KẾT LUẬN
Đã xử lý tinh chế thành công HTKN RHM đơn đặc hiệu dạng Fab’2 từ huyết tương ngựa gây miễn dịch với nọc RHM Sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn kiểm định Quốc gia và Khuyến cáo của WHO về
độ an toàn và hiệu lực trên động vật thực nghiệm
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Dược điển Việt Nam IV Huyết thanh
kháng nọc rắn, 647-648 Bộ Y tế Nhà xuất bản Y học Phụ lục XV 2009, tr.320-325
2 Lê Khắc Quyến, Trịnh Xuân Kiếm, Hoàng Anh Tuấn Rắn độc và chế tạo huyết
thanh kháng nọc điều trị đặc hiệu tại Việt Nam Tạp chí Y học Việt Nam 2014, tháng 4,
số 2, tr.34-37
3 Trịnh Xuân Kiếm, Lê Khắc Quyến, Nguyễn Bá Phước Nghiên cứu sản xuất huyết
thanh kháng nọc rắn hổ đất (Naja kouthia antivenom) ứng dụng lâm sàng Hội thảo Khoa học lần thứ 2, ngày 29 - 5 - 1997
Trang 8Hội Hoá sinh Y Dược học, Hội Y Dược học
TP HCM 1997, tr.1-23
4 Bon, C Serum therapy was discovered
100 years ago Envenomings and their treatments
(Pr°Ceedings of the first international congress,
held at the Institute Pasteur, Paris, France on
7-9 June 1995), Bon, C and Goyffon, M edited,
Fondation Marcel Mérieux 1996, pp.03-09
5 Chippaux JP The development and use
of immunotherapy in Africa Toxicon, 1998,
Vol 36, No 11, pp.1503-1506
6 Dos santos MC, Lima MRD, Furtado
GC, Colletto GMDD, Kipnis TL, Dias Da Silva
W Purificatio of F(ab')2 anti-snake venom by
caprylic acid: A fast method for obtaining IgG
fragments with high neutralization activity,
purity and yield Toxicon 1989, Vol 27, No 3,
pp.297-303
7 Le Khac Quyen Clinical evaluation of
snakebites in Vietnam: study from Choray Hospital MSc Thesis, National University of Singapore 2003
8 Theakston RDG An objective approach
to antivenom therapy and assessment of first-aid measures in snake bite Annals of Tropical Medicine & Parasitology 1997, Vol 91, No 7, pp.857-865
9 WHO Guidelines for the production,
control and regulation of snake antivenom immunoglobulins 2010, pp.17-40
10 Williams D, Gutierrez JM, Harrison R, Warrell DA, White J, Winkle KD; Gopalakrishnakone P The global snake bite
initiative: an antidote for snake bite Lancet
2010, 375, pp.89-91