Hướng đi mới trong nghiên cứu và bào chế vắc-xin trong tương lai

Vắc-xin không hề xa lạ, nhờ nó, con người tránh xa bệnh tật thông qua cơ chế tạo miễn dịch đặc hiệu chủ động và tăng sức đề kháng cho cơ thể.

Ảnh minh hoạ

Bài viết dưới đây đề cập hướng đi mới trong việc tìm kiếm những loại vắc-xin mới trong tương lai.

Vắc-xin và “dân trí vắc-xin”

Vắc-xin (vaccine) là chế phẩm có tính kháng nguyên dùng để tạo miễn dịch đặc hiệu, tăng sức đề kháng cho cơ thể đối với một số tác nhân gây bệnh cụ thể. Các nghiên cứu mới còn mở ra hướng dùng vắc-xin để điều trị một số bệnh ( vaccine liệu pháp, một hướng trong các miễn dịch liệu pháp). Việc dùng vắc-xin để phòng bệnh gọi chung là chủng ngừa hay tiêm phòng hoặc tiêm chủng, mặc dù vắc-xin còn được đưa vào cơ thể qua đường miệng.

Người đầu tiên dùng vắc-xin để ngừa bệnh là Edward Jenner (người Anh) ngay từ khi người ta còn chưa biết bản chất của các tác nhân gây bệnh vào năm 1796. 80 năm sau, Louis Pasteur (người Pháp) với các công trình nghiên cứu về vi sinh học và miễn dịch học đã mở đường cho những kiến thức hiện đại về vắc-xin thông qua nghiên cứu bệnh tả khi dịch tả tàn phá đàn gà và mở đường cho ngành miễn dịch học hiện đại. Từ đó, chủng ngừa đã đẩy lùi nhiều bệnh như bệnh đậu mùa, bệnh bại liệt, giảm đáng kể các bệnh sởi, bạch hầu, ho gà, bệnh ban đào, thủy đậu, quai bị, thương hàn và uốn ván… Người ta còn hướng tới triển vọng dùng vắc-xin để điều trị một số bệnh còn nan y như ung thư, AIDS…

Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), việc chủng ngừa vắc-xin mang lại lợi ích to lớn; trong hơn 200 năm trở lại đây nhiều loại vắc-xin đã ra đời, giúp bảo vệ mọi người, ở mọi lứa tuổi khỏi dịch bệnh. Tuy nhiên, niềm tin của công chúng vào vắc-xin hiện đang bị xói mòn và các bệnh có thể phòng ngừa được bằng vắc-xin đã và đang có nguy cơ tái quay trở lại, nhất là ở các quốc gia đã tìm cách loại bỏ chúng.

Do vậy việc nâng cao “dân trí vắc-xin” cho người dân thông qua giáo dục và tuyên truyền thông tin là điều vô cùng quan trọng, đồng thời đẩy mạnh quá trình nghiên cứu tìm kiếm những loại vắc-xin mới đặc hiệu hơn, vừa ngừa bệnh lại tăng cường niềm tin cho con người.

Cũng phải nói thêm rằng, nhiều bệnh vẫn đang thách thức con người nên chưa có vắc-xin đủ hiệu quả để ngăn ngừa. Trong đó, phải kể đến các loại bệnh do ký sinh trùng (sốt rét, giun, sán), vi khuẩn (lao), virus (cúm, sốt xuất huyết, AIDS,…). Lý do khác bao gồm các tác nhân gây bệnh biến đổi thường xuyên khiến cho miễn dịch không còn hữu hiệu hoặc thậm chí tấn công ngay vào hệ miễn dịch như trường hợp của HIV… Thực tế cho thấy, đã có lúc bệnh lao được đẩy lùi bằng nhiều biện pháp phối hợp (thuốc, vắc-xin và các biện pháp phòng ngừa khác), nhưng sự xuất hiện của AIDS đã làm cho dịch lao bùng phát trở lại, nhất là tại các nước đang phát triển.

Các quy trình lựa chọn và sản xuất vắc-xin

Gánh nặng bệnh tật tác động không nhỏ đến dân số hay một khu vực nhất định, điều này có liên quan mật thiết đến việc sử dụng vắc-xin. Trong lịch sử, các loại vắc-xin đầu tiên được phát triển chống lại các bệnh có tỷ lệ mắc và tử vong cao, như bệnh đậu mùa (đã được thanh toán năm 1980), bạch hầu và uốn ván hay những căn bệnh ảnh hưởng đến trẻ em. Tiến bộ này giúp cho tuổi thọ trung bình của người dân được nâng cao, tuy nhiên, khi xã hội trải qua giai đoạn lão hóa dân số, gánh nặng bệnh tật cũng thay đổi theo. Ví dụ, trong số hơn 40.000 ca tử vong do các bệnh có thể phòng ngừa bằng vắc-xin xảy ra tại Mỹ hàng năm, có tới 99% rơi vào nhóm người trưởng thành.

Phát triển vắc-xin là một quá trình dài, tốn kém và phức tạp, thường phải mất từ 10 – 20 năm mới hoàn thành.Ngoài ra, vắc-xin, không giống như các loại thuốc khác, không được dùng cho những căn bệnh cụ thể mà lại dùng cho hàng triệu người khỏe mạnh với mục đích tầm soát, ngăn ngừa.Bởi vậy, điều cực kỳ quan trọng đối với vắc-xin là phải đáp ứng các tiêu chí cao và phải chứng minh hiệu quả, lợi ích phải vượt xa mọi rủi ro tiềm ẩn.

Công đoạn đầu tiên của phát triển vắc-xin là thăm dò.Điều này diễn ra trong phòng thí nghiệm, thường mất từ 2 – 4 năm với mục đích là xác định các kháng nguyên tự nhiên hoặc tổng hợp có thể giúp ngăn ngừa hoặc điều trị bệnh.Ngày nay, nhờ tiến bộ khoa học và công nghệ như số hóa và trí tuệ nhân tạo (AI), nên thời gian đã giảm đi rất nhiều. Ví dụ, trong trường hợp viêm màng não mô cầu B (MenB), căn bệnh hiếm gặp nhưng lại có mức độ đe dọa đến tính mạng cao, giai đoạn thăm dò vô cùng khó khăn do sự thay đổi của protein bề mặt của MenB và sự tương đồng giữa viên nang MenB với các tế bào khác trong cơ thể người bệnh.

Để vượt qua rào cản này, một nhóm chuyên gia người Anh đã phát minh ra giải pháp có tên reverse vaccinology (tiêm vắc-xin ngược), một cải tiến về vắc-xin sử dụng thông tin sinh học, được sử dụng để chống lại não mô cầu Serogroup B. Kể từ đó, nó đã được sử dụng trên một số loại vắc-xin vi khuẩn khác. Nói cách khác, đây là một quá trình sàng lọc toàn bộ bộ gien và sử dụng các công cụ sinh hóa để xác định các gien khác nhau làm ứng viên kháng nguyên. Những thứ này sau đó được chắt lọc thêm cho các thuộc tính có khả năng tạo ra các mục tiêu vắc-xin an toàn và hiệu quả.

Khi một kháng nguyên được xác định, giai đoạn tiền lâm sàng được bắt đầu. Điều này liên quan đến việc sử dụng các hệ thống nuôi cấy tế bào (giảm các thử nghiệm trên động vật) để đánh giá cả sự an toàn của vắc-xin ứng viên cũng như phản ứng miễn dịch mà nó gây ra trước khi thử nghiệm ở người.

Bước tiếp theo là thử nghiệm lâm sàng vắc-xin giai đoạn 1 ở nhóm tình nguyện viên khỏe mạnh (dưới 100 người), kể cả vắc-xin dành cho trẻ em. Mục đích là kiểm chứng sự an toàn vắc-xin và đánh giá phản ứng miễn dịch gây ra cho con người. Các thử nghiệm ở giai đoạn 2 tăng lên (100 – 1.000 người), xác định công thức và liều lượng, cũng như xác định xem có cần dùng thuốc tăng cường hay không và khoảng cách tối ưu giữa các liều. Giai đoạn này tiếp tục đánh giá an toàn, đáp ứng miễn dịch và đôi khi, kết quả ban đầu về hiệu quả của vắc-xin. Có thể tuyển cả các cá nhân thuộc nhóm có nguy cơ cao hơn nhưng lại được chọn ngẫu nhiên, có kiểm soát và có thể dùng cả nhóm giả dược để đối chứng.

Vi khuẩn não mô cầu nhóm B, thường được gọi là viêm màng não B

Giai đoạn 3, vắc-xin được thử nghiệm trên một nhóm tình nguyện viên đông hơn (1.000 hoặc 10.0000 người).Các xét nghiệm trong giai đoạn này là ngẫu nhiên, mù đôi và dùng cả giả dược (nước muối, vắc-xin cho bệnh khác hoặc một hợp chất khác).Giai đoạn 3 là bước quan trọng để xác định những bất lợi mà ở 2 giai đoạn trên ít xuất hiện. Tất cả 3 giai đoạn này trước khi thực hiện phải được chuẩn bị cẩn thận và được phê duyệt đầy đủ theo quy định.

Cũng trong thời gian giai đoạn 3 đang diễn ra, người ta bắt đầu tìm kiếm, xây dựng cơ sở sản xuất vắc-xin (mất ít nhất 6 năm).Điều này cần thiết để đảm bảo sự liền mạch trong quá trình nghiên cứu, sản xuất và cung ứng vắc-xin mới sau khi được cấp phép. Ở châu Âu do Cơ quan Dược phẩm châu Âu (EMA) hoặc cấp quốc gia như Cục Quản lý Thực & Dược phẩm Mỹ (FDA) cấp phép. Về sản xuất, thử nghiệm và giám sát an toàn, vắc-xin phải qua hàng trăm xét nghiệm chất lượng trước khi đưa ra thương phẩm. Ví dụ các loại vắc-xin phức tạp phải qua hơn 5.000 xét nghiệm lớn nhỏ, chẳng hạn như vắc-xin phế cầu khuẩn đa trị.

Để cho ra đời loại vắc-xin hiệu quả cao, giới khoa học phải nghiên cứu nhiều lĩnh vực, đặc biệt là tìm hiểu về cách hệ thống miễn dịch tương tác với các bệnh lây nhiễm, kết hợp với các thành tựu khoa học, công nghệ để rút ngắn thời gian nghiên cứu, sản xuất để đáp ứng nhanh cho ngành y, nhất là các loại bệnh hiện chưa có vắc-xin như sốt rét và lao, bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính (COPD) cũng như giải quyết tình trạng kháng vi khuẩn.

Các công nghệ mới cho phép hoàn thành các xét nghiệm trong thời gian ngắn, hợp lý hóa quy trình sản xuất, giảm chi phí nghiên cứu và bào chế nhưng vẫn đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng và tính an toàn. Một trong số ứng dụng mới trong sản xuất vắc-xin có công nghệ Self-amplifying mRNA (SAM).Công nghệ này cho phép các tế bào của chúng ta tự sản xuất kháng nguyên tại chỗ, thay vì đưa kháng nguyên vào cơ thể. Nhờ những tiến bộ mới, tương lai sẽ có một thế hệ vắc-xin giúp hệ thống miễn dịch phòng ngừa bệnh tốt hơn, như những căn bệnh ở nhóm người cao tuổi, bệnh zona, COPD và RSV (virus hợp bào hô hấp), cũng như vắc-xin cho bệnh sốt rét và bệnh lao.

Theo SK&ĐS