Nhà khoa học Nga tiết lộ quá trình tạo ra vaccine chống cúm

Tạp chí Khoa học Nga đã tìm hiểu vaccine được tạo ra như thế nào trong cuộc mạn đàm với ông Pavel Vandyshev, Phó Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Dịch tễ học và Vi sinh vật Quốc gia Gamaleya , người đã chế xuất vaccine chống cúm hoá trị bốn đầu tiên được sử dụng rộng rãi là “Ultrix Quadri”.

Ảnh minh họa: Sputnik

Ở mỗi nước với hệ thống chăm sóc sức khỏe phát triển đều có “lịch trình sức khỏe” – là kế hoạch tiêm chủng thường xuyên giúp bảo vệ cư dân khỏi các bệnh truyền nhiễm. Khi xây dựng lịch trình này, các nhà khoa học hoạch định chiến lược đấu tranh chống các bệnh truyền nhiễm, tính đến nguy cơ mắc bệnh, đặc điểm lứa tuổi và, trong số những yếu tố khác, còn xét khả năng sản ra vaccine. Vậy chính xác thì những loại thuốc này được tạo ra như thế nào và liệu có chỗ dành cho ứng nghiệm đổi mới trong một cơ chế sản xuất đã được thiết lập tốt hay chăng?

Công nghệ sản xuất vaccine chống cúm chính xác diễn ra như thế nào?

Tất cả bắt đầu từ phôi gà một kiểu nhà máy sinh học . Virus cúm được nuôi cấy trong phôi gà, sau này sẽ trở thành nền tảng của vaccine. Tiếp theo là công đoạn rất tinh vi: bất hoạt protein M, tinh lọc với sự hỗ trợ của màng lọc và siêu ly tâm (hãy tưởng tượng một cỗ “máy ly tâm” khổng lồ với dung dịch đường), thu nhận chất nền sẽ được tách khỏi tất cả những tạp chất không cần thiết và chia ra thành các phần: thu được vaccine tiểu đơn vị hoặc vaccine phân tách, protein virus của mỗi chủng được WHO phê duyệt, sau đó bào chế ra vaccine thành phẩm (hoá trị ba hoặc hoá trị bốn), hoặc trong trường hợp vaccine bổ trợ sẽ cho thêm tá dược – “chất tăng cường” giúp kích thích nhẹ nhàng phản ứng miễn dịch khi hàm lượng hemagglutinin thấp trong thành phần vaccine, protein mục tiêu. Trong khuôn khổ Chương trình Quốc gia Vaccine chống Cúm mỗi năm sản xuất ra 65 triệu liều vaccine cúm. Trong số này có 15 triệu liều là vaccine hóa trị bốn hiện đại “Ultrix Quadri”.

50 triệu liều còn lại là vaccine hóa trị ba “Sovigripp” và “Flu M”, dùng cho người lớn. Để sản xuất một lượng như vậy, cần khoảng 2.000 gram hemagglutinin – một protein quan trọng chủ chốt của virus cúm, cấp xung lực kích thích phản ứng miễn dịch.

Công nghệ trứng hiện đại được sử dụng tại Nga cho phép tăng sản lượng hemagglutinin lên 2-2,5 lần – đến 4.050-5.400 gram mỗi năm. Khối lượng nguyên liệu thô này có thể đảm bảo sản xuất từ 68 đến 90 triệu liều vaccine hoá trị bốn (60 mcg protein mỗi liều) hoặc từ 90 đến 120 triệu liều vaccine hoá trị ba (45 mcg mỗi liều). Chu trình chế xuất kéo dài 30 tuần – từ tháng 4 cho đến tháng 10. Mỗi tuần, ba nhà sản xuất Nga cùng mua tới 3 triệu phôi gà, đóng vai trò là “lò phản ứng sinh học” để nuôi cấy các chủng virus. Trong suốt một mùa vụ, chỉ số này lên tới khoảng 90 triệu phôi.

Mặc dù kế hoạch đã được khởi động, công nghệ trứng vẫn có những “điểm nghẽn”. Thứ nhất, đó là sự phụ thuộc vào vật liệu sinh học: việc đảm bảo nguồn cung phôi ổn định đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ với các trang trại chăn nuôi gia cầm. Thứ hai, thiết bị và cơ sở hạ tầng của các cơ sở sản xuất cần được hiện đại hóa thường xuyên để nâng cao hiệu quả. Cuối cùng, vaccine dựa trên cơ sở phôi gà đôi khi kém hơn các vaccine tế bào tương tự về khả năng sinh miễn dịch, đặc biệt là ở người cao tuổi hoặc bệnh nhân có hệ miễn dịch suy yếu.

“Năm 1995, WHO đã khuyến nghị phát triển một hệ thống nuôi cấy virus thay thế. Khác với công nghệ trứng, công nghệ tế bào cho phép các nhà sản xuất vaccine phản ứng nhanh hơn trước những thay đổi theo mùa trong thành phần của các chủng, rút ngắn chu kỳ sản xuất, kiểm soát quy trình tốt hơn với năng suất đáng tin cậy và tạo ra sản phẩm có đặc tính cải tiến. Công nghệ tế bào của vaccine cúm bất hoạt cho phép khắc phục những hạn chế của công nghệ trứng. Các dòng tế bào luôn sẵn, có thể lưu trữ vô thời hạn (ngân hàng tế bào) và nhanh chóng được dùng để chế xuất vaccine, những yếu tố đó taok điều kiện tránh sự phụ thuộc vào nguồn cung cấp phôi”, ông Vandyshev cho biết.

Cũng như trong công nghệ trứng kinh điển, trong công nghệ tế bào chia ra ba giai đoạn chính: nuôi cấy virus, tinh chế và biến nó thành chế phẩm an toàn. Các phần tử virus được trung hòa với sự hỗ trợ của chất tẩy phá hủy cấu trúc của chúng, chỉ để lại những phân mảnh cần thiết để hình thành phản ứng miễn dịch. Sự khác biệt chính là ở các chi tiết. Đầu tiên, thay vì trứng, virus được nuôi cấy trong các lò phản ứng sinh học, nơi các tế bào – “nhà máy” sẽ nhân lên hoặc là trong dung dịch dinh dưỡng (hỗn dịch) hoặc là trên các chất mang siêu nhỏ – những hạt nhỏ làm tăng diện tích phát triển. Thứ hai, quá trình tinh lọc diễn ra không cần siêu ly tâm. Thay vào đó, sử dụng kết hợp lọc và sắc ký, giúp quá trình này dễ kiểm soát và có thể mở rộng hơn.

Việc ứng nghiệm công nghệ tế bào ở Nga hiện thời còn bị hạn chế bởi một số yếu tố. Nga vẫn chưa có dòng tế bào riêng thích hợp để sản xuất hàng loạt, cũng như các chủng vaccine và thuốc thử có năng suất cao để kiểm soát chất lượng. Ngoài ra, còn thiếu lò phản ứng sinh học để nuôi cấy tế bào, các thành phần dành cho môi trường dinh dưỡng, hệ thống lọc màng (bơm, phin lọc, màng) và máy sắc ký công nghiệp. Thêm nữa, ngay cả khi xuất hiện thiết bị thì vẫn còn đó câu hỏi về vật liệu, ví dụ như các loại nhựa đặc biệt dùng cho sắc ký, kể cả loại đa phương thức (có khả năng “tóm bắt” các phân tử mục tiêu theo nhiều thông số), hiện nay hầu như chưa bao giờ được sản xuất nội địa.

“Việc đưa công nghệ tế bào vaccine cúm ứng nghiệm vào thực tiễn sản xuất trong nước sẽ mang lại nhiều tác động tích cực. Thứ nhất, cung cấp cho cư dân thứ vaccine chống cúm hiện đại đáng tin cậy và gia tăng tỷ lệ tiêm chủng. Công nghệ nuôi cấy tế bào giúp loại bỏ sự phụ thuộc vào nguyên liệu thô từ phôi gà, quá trình sản xuất và đầu ra có thể tái tạo được nhiều hơn, việc không có protein trứng giúp giảm tổn thất trong quá trình tinh chế trong khi nâng cao tính an toàn và đặc tính sinh miễn dịch của vaccine. Thứ hai, vaccine cúm nuôi cấy tế bào có tiềm năng xuất khẩu tốt. Chẳng hạn, vaccine SKYCellflu, SK Chemicals đã được WHO tái phân loại. Thứ ba, vaccine cúm nuôi cấy trên cơ sở tế bào là nền tảng đáng tin cậy để chế xuất vaccine phòng đại dịch, bởi công nghệ này cho phép triển khai hoặc mở rộng sản xuất đủ khối lượng cần thiết với thời hạn giao vaccine đoán trước được tại những cơ sở cung cấp hiện có. Thứ tư, công nghệ tế bào vaccine cúm sẽ là nền tảng căn bản cho việc tạo ra sàn công nghệ công nghiệp cho các loại vaccine virus khác và những sáng chế đầy triển vọng để tạo ra vaccine cúm tổng quát phổ biến”, nhà khoa học Vandyshev kết luận.

Thời điểm hiện tại, công nghệ tế bào vẫn chưa được ứng dụng tại Nga. Tuy nhiên, tính đến các chỉ số trung bình, trong tương lai từ 7 đến 10 năm nữa, Liên bang Nga có thể tạo ra bước đột phá công nghệ trong lĩnh vực phát triển và sản xuất chế phẩm miễn dịch sinh học để phòng ngừa cúm trên nền tảng công nghệ mới. Nhờ đó, Nga và các nhà khoa học sẽ có thể đảm bảo tiềm năng xuất khẩu các loại chế phẩm hiện đại, có sức cạnh tranh và phổ biến ra thị trường nước ngoài, bởi vì cho đến nay trên thế giới vẫn còn vướng mắc là thiếu hụt chế phẩm chống bệnh cúm.