Bây giờ, tất cả chúng ta đều quen thuộc với hình ảnh của coronavirus. Các trang web tin tức đang đưa tin về những chuyển biến tích cực, với kết quả đầy hứa hẹn từ các thử nghiệm vắc xin COVID-19.
Đó là những chiếc gai mang tính biểu tượng của đốm màu xoắn khuẩn coronavirus là một phần quan trọng trong cách hoạt động của những loại vắc xin này.
Vậy chúng là gì và hoạt động như thế nào? Hãy theo dõi bài viết sau đây để hiểu rõ hơn nhé!
Đôi nét
Hãy quay lại một chút và bắt đầu với bức tranh rộng hơn về vắc xin COVID-19. Kể từ ngày 1 tháng 12 năm 2020, mười ba loại vắc xin đã đạt đến giai đoạn thử nghiệm cuối cùng: nơi chúng được cung cấp cho hàng nghìn người để kiểm tra xem chúng có bảo vệ khỏi vi rút SARS-CoV-2 hay không.
Mặc dù mục tiêu cuối cùng là giống nhau, nhưng các loại vắc xin này khác nhau theo cách mà chúng cố gắng kích hoạt hệ thống miễn dịch của chúng ta để nhận ra vi-rút.
Tất cả những cách này đã được sử dụng trong các vắc xin được cấp phép cho các bệnh khác trước đây – ngoại trừ vắc xin RNA.
Hai loại vắc xin đã được báo cáo kết quả gần đây là vắc xin RNA sản xuất bởi Moderna và Pfizer & BioNTech. Các vắc xin RNA khác đang được triển khai bao gồm các vắc xin do CureVac, Imperial College London và Arcturus sản xuất. Kết quả cho đến nay rất tích cực.
Vào đầu tháng 12, vắc xin Pifzer đã trở thành vắc xin RNA đầu tiên được cấp phép sử dụng rộng rãi ở Anh.
Vắc xin RNA là gì?
Các loại vắc xin khác thường sử dụng các dạng vi rút không hoạt động hoặc làm suy yếu để kích hoạt phản ứng miễn dịch.
Nhưng vắc xin RNA sử dụng mã di truyền của vi-rút để chống lại nó. RNA là viết tắt của axit ribonucleic; bạn có lẽ quen thuộc hơn với DNA, phân tử tạo nên mã di truyền của con người. RNA tạo nên mã di truyền của vi-rút, mã này chứa các chỉ dẫn cho các protein mà vi-rút cần để tạo ra.
Thời kỳ đầu của đại dịch, các nhà khoa học Trung Quốc đã có thể phân lập các mẫu vi-rút SARS-CoV-2 và xác định mã di truyền của nó. Điều này liệt kê tất cả các hướng dẫn mà vi-rút sử dụng để tạo ra các protein khác nhau của nó.
Chúng bao gồm các gai của coronavirus ‘spikey blob’: các protein đột biến của nó. Các protein đột biến là cấu trúc mà vi rút sử dụng để xâm nhập vào các tế bào và gây nhiễm trùng.
Các protein hình gai cũng là chìa khóa cho cách hoạt động của vắc xin RNA. Các nhà khoa học có thể tạo ra RNA tổng hợp trong phòng thí nghiệm để mã hóa protein đột biến của vi-rút.
Sử dụng RNA tổng hợp này, chúng ta có thể tấn công các quá trình tạo ra protein trong tế bào của chính chúng ta.
Nguyên tắc hoạt động
Vật chất di truyền trong cơ thể chúng ta là DNA. Trong nhân tế bào của chúng ta, một loại enzyme tách hai sợi DNA để tạo thành RNA thông tin (gọi tắt là mRNA) chuỗi đơn.
mRNA di chuyển ra khỏi nhân đến tế bào chất của tế bào. Tại đây, các phân tử được gọi là ribosome dịch mã RNA thành protein.
Tóm lại, ribosome giống như một nhà máy sản xuất protein, và mRNA được tạo ra từ DNA của chúng ta là bản thiết kế (blueprint) cho các protein mà nó tạo ra.
Vắc xin RNA tận dụng lợi thế của thực tế là nhà máy sản xuất ribosome của chúng ta không quan tâm đến nguồn gốc của bản thiết kế (blueprint)).
Vì vậy, nếu chúng ta có thể chuyển lậu một bản thiết kế mới cho protein đột biến của vi-rút vào nhà máy này, thì ribosome sẽ tập hợp protein mà không cần bàn cãi.
Khi nó được sản xuất, protein tăng đột biến sẽ bám vào bề mặt tế bào của chúng ta và kích hoạt phản ứng từ hệ thống miễn dịch của chúng ta.
Việc đưa lậu những bản thiết kế (blueprint) vào các tế bào của chúng ta không hề đơn giản. Nếu chúng ta chỉ đơn giản là tự tiêm RNA, các enzym trong cơ thể chúng ta sẽ phá vỡ nó trước khi nó có thể xâm nhập vào tế bào của chúng ta.
Vì lý do này, nó được gói gọn trong các hạt nano lipid: những giọt chất béo nhỏ có đường kính khoảng một phần tỷ mét. Các hạt nano này che chắn RNA, ngăn RNA phá vỡ và giúp tế bào của chúng ta tiếp nhận.
Những loại vắc xin COVID-19
Trong số các loại vắc xin COVID-19, có hai loại vắc xin RNA. Đó là vắc xin RNA thông tin (mRNA), giống như vắc xin do Moderna và Pfizer / BioNTech sản xuất, và vắc xin RNA tự khuếch đại (saRNA), giống như loại do Đại học Imperial London phát triển.
Cấu trúc của mRNA và saRNA được sử dụng trong vắc xin rất giống nhau nhưng có một điểm khác biệt chính. Cả hai đều chứa vùng RNA mã hóa cho protein đột biến của vi-rút.
Cả hai đều chứa một nắp (cap), có tác dụng ngăn cản RNA phá vỡ và giúp bắt đầu tổng hợp protein trong tế bào của chúng ta và một phần đuôi giúp ổn định RNA.
Không giống như mRNA, saRNA cũng chứa mã cho một loại enzyme vi-rút. Enzyme này giúp tạo ra nhiều bản sao của RNA vi-rút khi nó ở trong tế bào của chúng ta, dẫn đến sản xuất protein nhanh hơn.
Khi saRNA tạo ra nhiều bản sao của chính nó hơn khi nó ở trong tế bào, điều đó có nghĩa là chúng ta có thể tiêm vắc xin chứa nó với liều lượng nhỏ hơn vắc xin mRNA.
Điều này có nghĩa là chi phí cho mỗi liều thấp hơn và cùng một khối lượng vắc xin tạo ra nhiều liều hơn.
Thuận lợi và thách thức
Tính ổn định của RNA là một yếu tố quan trọng cần xem xét đối với cách chúng ta bảo quản và vận chuyển các vắc xin này. Một số cần bảo quản ở nhiệt độ thấp để duy trì ổn định.
Vắc xin Pfizer / BioNTech yêu cầu nhiệt độ vận chuyển –70˚C và có thể được bảo quản trong tủ lạnh đến năm ngày sau khi giao hàng.
Vắc xin Moderna yêu cầu nhiệt độ vận chuyển –20˚C, và sau khi rã đông có thể được bảo quản ở nhiệt độ tủ lạnh trong 30 ngày.
Vấn đề nhiệt độ: các phản ứng hóa học xảy ra nhanh hơn ở nhiệt độ cao hơn, vì vậy nhiệt độ thấp đảm bảo RNA vẫn nguyên vẹn.
Mặc dù những vắc xin này sẽ là vắc xin RNA đầu tiên được cấp phép, nhưng chúng không phải là vắc xin đầu tiên được phát triển. Chúng đã được phát triển trong vài năm đối với các loại vi-rút khác, bao gồm cúm, HIV và Zika.
Chúng cũng không phải là loại thuốc dựa trên RNA đầu tiên được chấp thuận. Danh hiệu đó thuộc về Onpattro, một loại thuốc được chấp thuận ở Hoa Kỳ và EU vào năm 2018, điều trị tổn thương thần kinh.
Vắc xin RNA có một số lợi ích so với các loại vắc xin khác. Rõ ràng nhất là tốc độ mà chúng ta có thể tạo ra chúng. Vắc xin COVID-19 đang thiết lập những kỷ lục mới về tốc độ mà một loại vắc xin đã đi từ giai đoạn phát triển đến khi được phê duyệt.
RNA tổng hợp có thể dễ dàng tạo ra trong phòng thí nghiệm, vì vậy không mất nhiều thời gian để thiết kế và sản xuất các loại vắc xin này.
Lấy Moderna làm thí dụ: họ hoàn thiện trình tự RNA cho vắc xin của mình chỉ hai ngày sau khi các nhà khoa học Trung Quốc chia sẻ trình tự di truyền của SARS-CoV-2 và họ đã sản xuất lô vắc xin lâm sàng đầu tiên chỉ 25 ngày sau đó.
Vắc xin RNA cũng có lợi ích an toàn. RNA tổng hợp không thể gây bệnh – mặc dù nó là bản thiết kế để sản xuất protein tăng đột biến của vi-rút trong tế bào của cơ thể chúng ta, việc sản xuất protein này không thể gây ra nhiễm trùng.
Bản thân RNA bị phá vỡ bởi các quá trình bình thường trong tế bào của chúng ta, vì vậy nó không tồn tại lâu.
Có bằng chứng tốt từ các thử nghiệm cho thấy những vắc xin RNA này có hiệu quả trong việc ngăn ngừa COVID-19.
Vắc xin của Moderna đã cho thấy 100% hiệu quả chống lại bệnh nặng và hiệu quả chung là 94,1% – một con số cao hơn có lẽ là mong đợi. Vắc xin Pfizer / BioNTech đã báo cáo kết quả tương tự ấn tượng với hiệu quả 95%.
Điều này so sánh khá tốt với hiệu quả của vắc xin đối với các bệnh khác. Ví dụ, hiệu quả vắc xin cúm trung bình kể từ năm 2010 là 42%.
Giống như chủng ngừa nhiều bệnh, vắc xin RNA cho COVID-19 cần hai liều. Phản ứng miễn dịch của cơ thể, khi đối mặt với protein tăng đột biến của coronavirus, là tạo ra các kháng thể và tế bào nhớ (memory cells).
Phản ứng này giúp cơ thể phản ứng nhanh nếu phát hiện ra vi rút. Nhiều liều lượng làm tăng số lượng tế bào nhớ được tạo ra, có nghĩa là phản ứng nhanh hơn và hiệu quả hơn nếu chúng ta gặp phải vi-rút.
Thật hấp dẫn để có cảm giác như trận chiến đã thắng khi một loại vắc xin đã được chấp thuận. Đây là một bước quan trọng, nhưng quá trình tiêm chủng đủ dân số để ngăn chặn sự lây lan của vi rút sẽ mất thời gian.
Trong thời gian đó, bạn hãy tự bảo vệ bản thân cũng như cộng đồng nơi bạn sinh sống qua những khuyến cáo của cơ quan y tế nhé!
Stay Home, Stay Healthy!
Bài viết đến đây là hết rồi. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai. Lần sau nếu có ai hỏi về chủ đề này thì hãy nhớ về hóa học đằng sau chúng.
Tham khảo Compound Interest, PHG Foundation, The Conversation và Bloomberg.
