Vaccine DNA sử dụng các phân tử DNA tròn, nhỏ, được gọi là plasmid, một gen từ vi khuẩn hoặc virus để kích hoạt phản ứng miễn dịch. Ví dụ, ZyCoV-D -vaccine COVID-19 DNA được phát triển gần đây được ủy quyền ở Ấn Độ, bao gồm một plasmid mang gen mã hóa cho protein đột biến SARS-CoV-2. Sau khi xâm nhập vào tế bào con người, plasmid phải đi qua tế bào chất, vượt qua màng nhân và đi vào nhân tế bào. Các enzyme trong nhân chuyển đổi gen của virus hoặc vi khuẩn mà plasmid mang theo thành ARN. Sau đó mRNA phải di chuyển đến tế bào chất, nơi các enzyme chuyển đổi thành protein của vi khuẩn hoặc virus. Hệ thống miễn dịch xác định protein của vi khuẩn hoặc virus là một vật thể lạ và tạo ra phản ứng miễn dịch. Phản ứng có xu hướng từ từ bởi vì hệ thống miễn dịch trước đó chưa gặp phải protein của vi khuẩn hoặc virus. Tiêm phòng làm hình thành các tế bào miễn dịch trí nhớ. Khi bị nhiễm trùng, các tế bào này nhanh chóng nhận ra vi khuẩn hoặc virus và ngăn ngừa bệnh. DNA plasmid phân hủy trong vòng vài tuần, nhưng các tế bào miễn dịch trí nhớ này cung cấp khả năng miễn dịch liên tục chống lại mầm bệnh.
Vaccine DNA và mRNA: khác nhau như thế nào?
Tương tự như vaccine DNA, vaccine mRNA cung cấp vật liệu di truyền cho tế bào để tổng hợp thành một hoặc nhiều protein virus hoặc vi khuẩn. Mặc dù vaccine DNA và mRNA có một số điểm tương đồng, nhưng có một số điểm khác biệt giữa các vaccine di truyền này. Để vaccine DNA có hiệu quả, DNA plasmid phải vượt qua màng tế bào, đi vào tế bào chất, sau đó đến nhân tế bào bằng cách vượt qua màng nhân. Ngược lại, vaccine mRNA chỉ cần đi qua màng tế bào để vào tế bào chất. Tế bào chất chứa các enzyme sử dụng thông tin di truyền trong các phân tử mRNA để tổng hợp các protein của vi khuẩn hoặc virus. Bởi vì vaccine DNA cần trải qua một bước bổ sung là xâm nhập vào nhân tế bào, chúng tạo ra phản ứng miễn dịch thấp hơn nhiều so với vaccine mRNA. Tuy nhiên, một DNA plasmid đơn có thể tạo ra nhiều bản sao mRNA. Một khi DNA plasmid xâm nhập vào nhân, nó có thể tạo ra nhiều protein vi khuẩn hoặc virus hơn là một phân tử đơn lẻ của vaccine mRNA. Vaccine mRNA rất dễ vỡ và cần được bảo quản, vận chuyển ở nhiệt độ lạnh hoặc cực lạnh. Ngược lại, vaccine DNA có độ ổn định cao hơn và dễ bảo quản, vận chuyển hơn. Hậu cần cho việc lưu trữ và vận chuyển vaccine mRNA đã cản trở việc phân phối vaccine cho các quốc gia có thu nhập thấp. Vaccine DNA ổn định với nhiệt độ là một giải pháp thay thế khả thi. Ví dụ: vaccine COVID-19 DNA ZyCoV-D vẫn ổn định ở nhiệt độ phòng trong ít nhất 3 tháng và thậm chí lâu hơn ở 2–8°C, phù hợp với các cơ sở có nguồn lực hạn chế.
.png)
Ưu điểm so với vaccine thông thường
Cả vaccine DNA và mRNA đều là vaccine di truyền có nhiều ưu điểm hơn các loại vaccine thông thường khác. Một số vaccine thông thường sử dụng virus hoặc vi khuẩn làm suy yếu hoặc bất hoạt để kích thích hệ thống miễn dịch. Việc sử dụng các mầm bệnh đã bị bất hoạt hoặc bị tiêu diệt có thể dẫn đến phản ứng miễn dịch yếu hơn. Các vaccine tái tổ hợp sử dụng các protein của virus hoặc vi khuẩn, không tạo ra phản ứng miễn dịch mạnh và thường phải tiêm nhiều mũi nhắc lại. Hơn nữa, việc thiết kế và sản xuất vaccine có thể tốn nhiều thời gian và đầy thách thức. Không giống như vaccine sử dụng mầm bệnh đã được làm suy yếu, vaccine DNA và mRNA chỉ mang thông tin cần thiết để tạo ra một hoặc nhiều protein vi khuẩn hoặc virus và không thể tạo ra toàn bộ mầm bệnh. Hơn nữa, vaccine di truyền kích hoạt tất cả các thành phần của hệ thống miễn dịch để bảo vệ tốt hơn các mầm bệnh. Ngoài ra, quy trình sản xuất vaccine DNA và mRNA không tốn kém và đơn giản hơn quy trình sản xuất vaccine thông thường. Hơn nữa, có thể sản xuất vaccine DNA và mRNA trên quy mô lớn. Vaccine DNA và mRNA sử dụng các sợi DNA hoặc RNA mang thông tin về protein của vi khuẩn hoặc virus mong muốn. Các nhà sản xuất có thể tổng hợp chúng bằng cách sử dụng một quy trình hóa học, nhanh chóng thích nghi với quy trình tạo vaccine DNA và mRNA để đáp ứng với sự xuất hiện của một biến thể hoặc virus mới.
Triển vọng của vaccine DNA
Các nhà khoa học đã thực hiện nhiều nghiên cứu trong suốt 3 thập kỷ qua để giải quyết những lo ngại về phản ứng miễn dịch hạn chế do vaccine DNA gây ra. Những cách tiếp cận này bao gồm cải thiện tính ổn định của plasmid để làm chậm quá trình thoái hóa của nó, thay đổi trình tự DNA để tăng mức độ biểu hiện protein và sử dụng chất bổ trợ để tăng cường phản ứng miễn dịch do vaccine tạo ra. Một số lượng lớn nghiên cứu cũng đã tập trung vào việc cải thiện các phương pháp phân phối vaccine DNA để tạo ra phản ứng miễn dịch mạnh hơn. Trong khi các cách tiếp cận thông thường liên quan đến việc tiêm vaccine DNA dưới da hoặc cơ, các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu một số phương pháp không tiêm. Cho đến gần đây, vaccine DNA chỉ được chấp thuận sử dụng trong thú y do đáp ứng miễn dịch được tạo ra ở người rất hạn chế. Vaccine COVID-19 DNA do Zydus Cadila phát triển là vaccine DNA đầu tiên nhận được sự chấp thuận sử dụng ở người và thể hiện một bước tiến quan trọng đối với vaccine DNA. Đáng chú ý, việc sử dụng vaccine ZyCoV-D liên quan đến việc sử dụng một thiết bị đơn giản, sử dụng áp suất cao để giúp vaccine thẩm thấu qua bề mặt da. Một số thử nghiệm trên người hiện đang được tiến hành để đánh giá tiềm năng của các vaccine DNA chống lại các bệnh truyền nhiễm khác nhau. Chúng bao gồm vaccine chống lại các bệnh truyền nhiễm do HIV, virus Ebola, virus Zika, cúm, virus herpes và virus gây u nhú ở người. Các nhà nghiên cứu cũng đang nghiên cứu vaccine DNA chống lại nhiều loại ung thư khác nhau , bao gồm ung thư tuyến tụy, ung thư vú và ung thư cổ tử cung. Các tế bào khối u biểu hiện các protein khác với các tế bào khỏe mạnh, và vaccine DNA có thể dạy hệ thống miễn dịch nhận biết và loại bỏ các tế bào khối u.
Bệnh viện Nguyễn Tri Phương - Đa khoa Hạng I Thành phố Hồ Chí Minh
