ỨNG DỤNG TRÊN NGƯỜI VÀ ĐỘNG VẬT CỦA INTERFERON

Ở Việt Nam, Cục Chăn nuôi (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn), năm 2020 cho biết ngành chăn nuôi gặp rất nhiều khó khăn, ngoài tác động của đại dịch Covid – 19, ngành còn chịu tác động không nhỏ của dịch tả heo châu Phi, cúm gia cầm… Do đó, dịch bệnh đã làm tổn thất không nhỏ đối với người chăn nuôi, cũng như sức khỏe của con người. Để đối mặt với đại dịch, từ xa xưa thì các nhà khoa học đã có nhiều nghiên cứu điều trị bệnh. Trong đó, Interferon từ lâu được biết là những cytokine có khả năng kháng lại virus bằng việc cản trở sự tổng hợp RNA và protein của virus, quan trọng nhất là IFN –  và IFN –  (Tizard, 2004), kết quả của quá trình này là ngăn cản sự xâm nhiễm của virus vào tế bào mới (Baron, 1970; Landolfo et al., 1995; Tô Long Thành, 2009). Năm 1957, Alick Isaacs và Jean Lindenuman ở viện nghiên cứu y học quốc gia Luân Đôn đã tiến hành một thí nghiệm quan trọng mang tính lịch sử: Nhiễm virus cúm sống vào phôi gà đang phát triển, mà trước nhiễm virus cúm bất hoạt bằng nhiệt thì virus mới không thể nhân lên được. Nếu nghiền phôi gà thành hỗn dịch rồi tiêm truyền vào phôi gà khác thì cũng ngăn cản sự nhân lên của các virus trong phôi gà. Hai ông cho rằng hiện tượng này có liên quan đến sự tạo thành một protein là interferon (IFN). Schulz et al., 1995, cho biết interferon alpha gà (ChIFN) là tác nhân chống virus đầy tiềm năng, có hoạt tính cảm ứng promotor Mx cao. Ngoài ra, còn có tác dụng làm giảm tình trạng nhiễm virus Newcastle khi cho uống với liều cao (Marcus et al., 1999), ChIFN có khả năng phòng và trị nhiều bệnh do virus khác trên gia cầm như bệnh cúm gia cầm do virus cúm H9N2 (Meng et al., 2011), có tác dụng phòng bệnh khá tốt đối với bệnh Gumboro và Newcastle trên gà thương phẩm (Mo et al., 2001). IFN vừa là chất chống virus trong dự phòng và điều trị các bệnh nhiễm trùng do virus và trong điều trị ở người các khối u, bệnh viêm phế quản truyền nhiễm (Pei et al., 2001), ức chế sự tăng sinh khối u do Rous sarcoma virus (Plachy et al., 1999). Những thành công ban đầu như vậy đã làm tăng đáng kể nhu cầu quy mô lớn sản xuất và tinh chế rộng rãi và đặc tính của IFN (William, 2001). Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ sinh học interferon alpha (IFN – α) đã được sản xuất với qui mô lớn và chứng minh có hiệu quả trong việc phòng và trị đối với một số bệnh do virus trên người (Livonesi et al., 2007) và động vật (Mo et al., 2001; Marcus et al., 1999). Qua đó ta thấy rằng interferon có thể mang lại sự thuyên giảm lâu dài trong một số bệnh lý ác tính nhất định đã được thiết lập rõ ràng. Tuy nhiên, cơ chế đạt được điều này là vấn đề cần được tiếp tục nghiên cứu lâu dài, bởi tính chất bán kháng nguyên của virus. Trong bài báo cáo này, chúng ta sẽ biết đến khả năng của IFN trong việc ức chế sự phát triển của khối u, một số bệnh phổ biến trên dộng vật và các cơ chế dẫn đến sự ức chế tăng trưởng và chết tế bào.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: Học viên thực hiện:

Lâm Trần Bảo Trân Phạm Phương Trường

Cần Thơ, 05/2021

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH

2.4 Gen và interferon loại III trên nhiễm sắc thể số 19 của người 52.5 Sự phát hiện ra interfenon 62.6 Đáp ứng miễn dịch chống VSV gây bệnh 72.7 Tính đặc hiệu của miễn dịch 82.8 Cơ chế tác dụng của interferon 9

2.10 Chế độ bão hòa cytokine trong Covid – 19 và tiềm năng pháp lý 122.11 a Bệnh gumboro b Hiệu giá kháng thể 13

DANH MỤC BẢNG BIỂU

2.1 Mô tả tác dụng sinh học interferon 102.2 Nghiên cứu và ứng dụng interferon trong phòng ngừa và chữabệnh cho gia cầm theo bảng phân loại sáng chế quốc tế IPC 13

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

IFN Interferon

NK Natural Killer Tế bào tự diệt

MHC Major Histocompatibility Complex Phức hợp phù hợp tổ chứcchủ yếuTNF Tumor Necrosis Factor Yếu tố hoại tử u

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

Ở Việt Nam, Cục Chăn nuôi (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn), năm

2020 cho biết ngành chăn nuôi gặp rất nhiều khó khăn, ngoài tác động của đại dịchCovid – 19, ngành còn chịu tác động không nhỏ của dịch tả heo châu Phi, cúm giacầm… Do đó, dịch bệnh đã làm tổn thất không nhỏ đối với người chăn nuôi, cũng nhưsức khỏe của con người Để đối mặt với đại dịch, từ xa xưa thì các nhà khoa học đã cónhiều nghiên cứu điều trị bệnh Trong đó, Interferon từ lâu được biết là nhữngcytokine có khả năng kháng lại virus bằng việc cản trở sự tổng hợp RNA và proteincủa virus, quan trọng nhất là IFN – α và IFN – β (Tizard, 2004), kết quả của quátrình này là ngăn cản sự xâm nhiễm của virus vào tế bào mới (Baron, 1970; Landolfo

et al., 1995; Tô Long Thành, 2009).

Năm 1957, Alick Isaacs và Jean Lindenuman ở viện nghiên cứu y học quốc giaLuân Đôn đã tiến hành một thí nghiệm quan trọng mang tính lịch sử: Nhiễm virus cúmsống vào phôi gà đang phát triển, mà trước nhiễm virus cúm bất hoạt bằng nhiệt thìvirus mới không thể nhân lên được Nếu nghiền phôi gà thành hỗn dịch rồi tiêm truyềnvào phôi gà khác thì cũng ngăn cản sự nhân lên của các virus trong phôi gà Hai ôngcho rằng hiện tượng này có liên quan đến sự tạo thành một protein là interferon (IFN)

Schulz et al., 1995, cho biết interferon alpha gà (ChIFNα) là tác nhân chống virus đầytiềm năng, có hoạt tính cảm ứng promotor Mx cao Ngoài ra, còn có tác dụng làm

giảm tình trạng nhiễm virus Newcastle khi cho uống với liều cao (Marcus et al., 1999),

ChIFNα có khả năng phòng và trị nhiều bệnh do virus khác trên gia cầm như bệnh

cúm gia cầm do virus cúm H9N2 (Meng et al., 2011), có tác dụng phòng bệnh khá tốt đối với bệnh Gumboro và Newcastle trên gà thương phẩm (Mo et al., 2001) IFN vừa

là chất chống virus trong dự phòng và điều trị các bệnh nhiễm trùng do virus và trong

điều trị ở người các khối u, bệnh viêm phế quản truyền nhiễm (Pei et al., 2001), ức chế

sự tăng sinh khối u do Rous sarcoma virus (Plachy et al., 1999) Những thành công

ban đầu như vậy đã làm tăng đáng kể nhu cầu quy mô lớn sản xuất và tinh chế rộng rãi

và đặc tính của IFN (William, 2001) Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ sinhhọc interferon alpha (IFN – α) đã được sản xuất với qui mô lớn và chứng minh có hiệu

quả trong việc phòng và trị đối với một số bệnh do virus trên người (Livonesi et al., 2007) và động vật (Mo et al., 2001; Marcus et al., 1999).

Qua đó ta thấy rằng interferon có thể mang lại sự thuyên giảm lâu dài trong một

số bệnh lý ác tính nhất định đã được thiết lập rõ ràng Tuy nhiên, cơ chế đạt được điềunày là vấn đề cần được tiếp tục nghiên cứu lâu dài, bởi tính chất bán kháng nguyên củavirus Trong bài báo cáo này, chúng ta sẽ biết đến khả năng của IFN trong việc ức chế

sự phát triển của khối u, một số bệnh phổ biến trên dộng vật và các cơ chế dẫn đến sự

ức chế tăng trưởng và chết tế bào

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG 2.1 Tổng quan về interferon

2.1.1 Interferon là gì?

Interferon là một nhóm các protein tự nhiên được sản xuất bởi các tế bào của hệmiễn dịch ở hầu hết các động vật, nhằm chống lại các tác nhân ngoại lai như virus, vikhuẩn, ký sinh trùng,… Interferon đóng vai trò quan trọng trong cửa ngõ miễn dịch, làhàng rào bảo vệ đầu tiên của cơ thể chống lại virus và sự phát triển bất thường của tếbào Interferon được tế bào sản xuất ra khi tế bào cảm thụ với virus, chất này có đặctính ức chế sự hoạt động của ARN, dẫn đến ức chế sự sinh sản của virus Chúng có haichức năng chính là hạn chế virus nhân và kích thích hoạt động của các tế bào miễndịch khác để tiêu diệt các tế bào bị nhiễm virus, các tế bào vi khuẩn hay các tế bào ungthư

Interferon (IFN) là các protein được sản xuất bởi nhiều loại tế bào trong phảnứng viêm đối với nhiễm trùng Sản xuất của chúng được kích hoạt bởi hệ thống miễndịch để đáp ứng với các mầm bệnh hoặc cytokine Sau khi được kích hoạt, chúng gây

ra nhiều thay đổi phân tử ảnh hưởng đến phản ứng của tế bào bao gồm cả sự phát triển

và viêm của tế bào IFN có thể đóng cả hai vai trò bệnh lý và có lợi trong hệ thầnkinh IFN nội sinh đóng một vai trò nào đó trong các bệnh nhiễm virus ở hệ thần kinh.Nghiên cứu cho thấy IFN cũng có thể có lợi trong việc điều trị các bệnh do virus, tựmiễn dịch và ung thư khác của hệ thần kinh

Hình 2.1 Thuốc interferon alpha

(https://www.google.com/search?q=Interferon)

Hình 2.2 Thuốc interferon gamma

Type II là IFN – γ hay còn gọi là IFN miễn dịch vì chúng chủ yếu do tế bào Thoạt hóa tạo thành nên thực chất cũng là một lymphokin IFN là glycoprotein gồm haichuỗi giống nhau với trọng lượng phân tử là 21 và 24 kD được mã bởi các gen giốngnhau

Type III bao gồm IFNλ1, IFNλ2 và IFNλ3 (còn được gọi là IL – 29, IL – 28A

và IL – 28B, tương ứng) và IFNλ4 được xác định gần đây Chức năng tương tự IFNloại I nhưng hoạt động bị hạn chế, vì sự biểu hiện của thụ thể của chúng bị hạn chế phần lớn ở bề mặt tế bào biểu mô

18 đến 24 giờ Các màng sau đó được loại bỏ khỏi dịch nuôi cấy, sau đó virus cúmsống được thêm vào và sự sao chép của nó bị ức chế Do đó, các mô tiếp xúc với virusbất hoạt đã giải phóng một yếu tố gây nhiễu chuyển giao (kháng virus) sang các môtươi, yếu tố này được gọi là interferon.

Sự cảm ứng trong quan điểm lịch sử interferon cũng được chứng minh với viruscúm bất hoạt bằng UV (Burke và Isaacs, 1958) và các myxovirus khác (Burke vàIsaacs, 1958) Tyrrell (1959), Đã tìm thấy interferon trong môi trường nuôi cấy tế bàothận bê bị nhiễm virus cúm sống; Interferon này không có hoạt tính phát hiện đượctrong tế bào gà con và ngược lại, do đó làm nảy sinh khái niệm “tính đặc hiệu củaloài” của interferon

Hình 2.5 Sự phát hiện ra interfenon

(Isaacs và Lindenmann, 1957)Tác dụng chống tăng sinh của IFN lần đầu tiên được mô tả vào năm 1962 bởiPaucker, người đã chỉ ra rằng việc tế bào L tiếp xúc trong 24 giờ với virus bệnhNewcastle được chiếu xạ bằng tia UV hoặc với interferon dẫn đến sự suy giảm tạmthời trong sự phát triển của tế bào

Interferon không phải chỉ do virus kích thích tạo thành mà còn do hàng loạt cácchất cảm ứng khác (interferongen) như các ARN lạ hai sợi, polysaccarit của vi sinhvật, polynucleotit tổng hợp (polyIC, polyGC), một số thuốc gây dãn mạch nhưtheophyllin, pirydamol, dibazol; một số loại vaccine ho gà – uốn ván – bạch hầu, độc

tố vi khuẩn, phức hợp kháng nguyên – kháng thể , Do đó, thông tin để hình thànhIFN không phải nằm trong hệ gen của virus mà trong hệ gen của tế bào

Hình 2.6 Đáp ứng miễn dịch chống VSV gây bệnh

(https://www.youtube.com/watch?v=kedibQEIPxY)

Hiện nay người ta biết đến 22 gen ở nhiều loại tế bào khác nhau của người nhưđại thực bào, tế bào lympho, tế bào diệt tự nhiên (NK), nguyên bào sợi, các tế bàothuộc các cơ quan miễn dịch trung tâm và ngoại vi (tuyến ức, tủy xương, lách, mảngpeyer, ) có khả năng sản xuất IFN ở người Ở trạng thái bình thường các gen này bị

ức chế Chính virus và các chất cảm ứng tạo IFN khác có tác dụng giải kìm hãm vàhoạt hóa các gen để chúng phiên mã tạo IFN

2.1.3.2 Tính chất

IFN dễ bị các enzyme phân giải protein như trypsine, pepsine, papaine phân hủy.IFN rất bền nhiệt Hoạt tính IFN bị mất khi đun nóng 60 – 75°C trong 1 giờ hoặc đun

sôi 100°C trong 5 phút Ở nhiệt độ 4°C có thể bảo quản trong nhiều tháng Ngoài ra,IFN cũng bền ở pH thấp, ở pH = 2 hoạt tính hầu như không bị mất.

IFN có tính kháng nguyên yếu, chúng xuất hiện sau 1 – 2 giờ tế bào bị kích thích

và tồn tại trong máu một vài ngày đến một vài tuần Sự ức chế của IFN không mangtính đặc hiệu bởi vì chúng không tác động trực tiếp lên virion như kháng thể mà chỉcảm ứng để tế bào chủ sản sinh ra chất ức chế sự nhân lên của virus Tuy nhiên, IFNlại có “tính đặc hiệu loài” Ví dụ IFN do tế bào người sản sinh ra chỉ có tác dụng ứcchế sự nhân lên của virus trong tế bào người mà rất kém hiệu lực đối với tế bào chuộthoặc gà Tương tự như vậy, IFN của tế bào chuột không có hiệu lực với tế bào người

và gà Tính đặc hiệu này do thụ thể đặc hiệu type quyết định Vì vậy đây là sự hạn chếcủa IFN

Hình 2.7 Tính đặc hiệu của miễn dịch

(https://www.vinmec.com/vi/tin – tuc/thong – tin – suc – khoe/y – nghia – cua – lieu –

phap – mien – dich – trong – dieu – tri – ung – thu/)

2.1.3.3 Cơ chế và tác dụng interferon

Cơ chế hoạt động của interferon được cho là tác động lên nhiều loại tế bào

(Nguyễn Quốc Bình và cs., 2014):

1 Khi tế bào bị chết do virus ly giải tế bào, tế bào đó tiết ra interferon

2 Những tế bào lân cận khi tiếp nhận interferon sẽ lập tức tiết ra một số lượnglớn enzyme (PKR – Protein Kinase R) PKR làm giảm tổng hợp protein, phá hủy ARNcủa cả virus là của tế bào, giảm tổng hợp protein vì giảm ARN

3 Interferon sẽ làm tăng hoạt động của các genes (ISGs) – gene kháng viruses

4 Ngoài ra, inteferon còn có thể làm giảm thiểu lây nhiễm của virus bằng cáchtăng hoạt tính của protein P53 (mã hóa bởi gene tp53: Tumor suppressor gene) proteinnày làm tăng apoptosis những tế bào bị nhiễm virus

5 Chức năng khác của interferon là tăng sự hiện diện của protein virus lên tế bào

T, làm tăng khả năng miễn dịch toàn cơ thể

6 Interferon gamma hoạt hóa trực tiếp Immune cells, như Macrophages vàNatural killer cells

Hình 2.8 Cơ chế tác dụng của interferon

(http://xn – – vimgan – jva.vn/interferon – la – gi/)

Khi virus hoặc các tác nhân cảm ứng sản sinh IFN khác xâm nhập vào tế bàoeukaryot, sau vài giờ hoặc thậm chí sau vài ngày IFN sẽ chui qua màng sinh chất rangoài, gắn vào thụ thể dành cho nó trên bề mặt tế bào cận kề Có hai loại thụ thể đặchiệu dành cho IFN, một loại dành chung cho cả IFN – α và IFN – β và một loại dànhcho IFN – γ IFN tác động như một hormone, nhờ AMP vòng tác động vào nhân tếbào, cảm ứng bộ gen tế bào tổng hợp ít nhất hai enzyme là kinaza và 2.5 –oligoadenylat – syntetaza Cả hai enzyme này đều được hoạt hóa khi có virus xâmnhập vào tế bào Kinaza photphoryl hóa và làm bất hoạt yếu tố kéo dài EF – 2(elongation factor – 2), do đó ức chế tổng hợp protein Còn 2,5 – oligoadenylat –syntetaza hoạt hóa enzyme ribonucleaza phá hủy ARN thông tin của virus và do đócũng ức chế luôn quá trình tổng hợp protein của virus

Chức năng sinh học quan trọng nhất của IFN là cảm ứng để tế bào sản ra protein

bệnh nhiễm virus như cúm, sởi, sốt xuất huyết, viêm não Nhật Bản vào những ngàyđầu IFN xuất hiện trong máu với hàm lượng tăng dần Lượng IFN càng tăng thì sốlượng virus càng giảm và bệnh càng mau bị đẩy lùi Nhiều người cho rằng vai trò ức chế

sự nhân lên của virus chủ yếu là do IFN, vì IFN được hình thành tại chỗ và nhanh chốnghơn kháng thể đặc hiệu, còn kháng thể xuất hiện sau, chỉ có tác dụng lâu dài chống táinhiễm

Ức chế sự tăng sinh nhanh chóng của tế bào ác tính, điều này cũng là do tác độngngăn cản quá trình dịch mã và tổng hợp protein IFN – α được dùng để ức chế sự tăngsinh của các tế bào ung thư ví dụ như ung thư bạch cầu tế bào tua (tế bào ác tínhlympho B có tua sinh chất), u mạch (angioma) ở trẻ

Hoạt hóa tế bào NK để chúng phá hủy tế bào đơn nhiễm virus

Tăng cường sự biểu hiện của glycoprotein MHC lớp I và II kháng nguyên virustrên bề mặt tế bào, tạo điều kiện cho các tế bào của hệ thống miễn dịch nhận diệnkháng nguyên virus

Ngoài ra, IFN – γ còn thúc đẩy quá trình điều hòa miễn dịch, quá trình biệt hóacủa lympho T, NK, ĐTB Bằng cách thấm vào tế bào xung quanh, tác dụng chính của

nó là chống virus lan ra Tăng tổng hợp phân tử MHC II dễ bề trình diễn kháng nguyêntốt hơn, tăng tế bào NK và tăng hoạt năng của TNF – α (Vũ Triệu An và Jean ClaudeHomberg, 2001)

Bảng 2.1 Mô tả tác dụng sinh học interferon (Vũ Triệu An và Jean Claude

Homberg, 2001)

Tên Nguồn gốc và cấu

IFN – α

IFN – β Nguyên bào xơĐTB, tế bào B Receptor chung cho cảIFN – α và IFN – β Hoạt hóa Tc (tế bàođộc), NK và ĐTB

IFN – γ Tế bào T hoạt hóa,NK của IFN – α và IFN – βReceptor khác receptor

Hoạt động chốngvirus, tăng biểu lộMHC lớp II

2.2 Ứng dụng trong phòng và điều trị bệnh trên người và động vật

Cho đến nay chưa có kháng sinh hữu hiệu chống virus, do đó IFN được xem là liệupháp lý tưởng để chống bệnh do virus gây ra Do đó, IFN đã được đầu tư nghiên cứu và sản

xuất ở quy mô thương mại Bằng kỹ thuật tái tổ hợp ADN, gen tạo IFN của người được

tách dòng và đưa vào E coli để chúng sản ra một lượng đáng kể IFN trong nồi lên men

2.2.1 Interferon trong phòng ngừa và chữa bệnh cho người

IFN cũng thu được kết quả rất khả quan trong các trường hợp ung thư vòm họng,ung thư não, ung thư cổ tử cung, chống virus herpes gây mụn gộp đường sinh dục,virus gây bệnh u nhú Hiện nay IFN đang được dùng kết hợp với tribavirin để chốngvirus viêm gan B, C cơ thể của người nhiễm viêm gan virus thường không đủ lượnginterferon để tiêu diệt virus, vì vậy cần phải tiêm thuốc interferon để cơ thể có đủ quân

số để tiêu diệt virus và được coi là thuốc phụ trợ ZDV (AZT) trong điều trị AIDS

Kumada H và cs., 2010; Lin SM và cs., 2007, Cho biết những bệnh nhân được điều trị

với IFN và có đáp ứng thì giảm được nguy cơ xơ gan, HCC và tăng thời gian sống nóichung Đặc biệt, nhóm bệnh nhân đã xơ gan mà chức năng còn bù trừ tốt thì hiệu quả

về ngăn ngừa biến chứng lâu dài và thời gian sống thêm cũng không thua kém mà cókhi còn tốt hơn nhóm bệnh nhân chưa xơ gan

Trong tình hình dịch bệnh Covid – 19 hiện nay, cho đến nay không có phươngpháp điều trị chống virus nào đặc hiệu nào với coronavirus ở người, vì vậy các phươngpháp điều trị chỉ mang tính hỗ trợ Interferon (IFN) đóng vai trò quan trọng trongphòng tuyến đầu tiên chống lại virus Cơ chế phòng vệ phức tạp này có thể được ứngdụng vào các liệu pháp kháng virus an toàn và hiệu quả, khi hiểu rõ được cơ chế sinhhọc của chúng Một tổng quan chi tiết gần đây đã miêu tả những tiến bộ về sự hiểu biếtcủa chúng ta đối với đáp ứng bẩm sinh chống lại coronavirus trên người được điều hoàbởi interferon type I và type III (Park, 2020) Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu không

có lợi ích rõ rệt nào trong thử nghiệm lâm sàng khi kết hợp với Ribavirin (Omrani,2014; Shalhoub, 2015; Arabi, 2017), nhưng nghiên cứu invitro cho thấy interferon(IFN) có hiệu quả một phần chống lại coronavirus Ngoài ra khi IFN kết hợp vớiribavirin có thể có hoạt tính chống coronavirus cao hơn IFN đơn thuần (Nguyễn TrungCấp, 2020) Một thử nghiệm lâm sàng ngẫu nhiên có kiểm soát, đa trung tâm, Pha 2 từHồng Kông đã phân nhóm ngẫu nhiên 127 bệnh nhân Covid – 19 từ nhẹ đến trungbình (trung bình 5 ngày kể từ khi khởi phát triệu chứng) để được dùng Lopinavir đơnđộc hoặc dùng kết hợp Lopinavir với Ribavirin và interferon (Hung, 2020) Kết quảchỏ thấy những bệnh nhân này, dường như interferon đã tạo nên sự khác biệt Tính đến