Nghiên cứu trước đây đã giúp ích như thế nào cho những nỗ lực về vắc xin COVID-19?

Vào ngày 16 tháng 03 năm 2020, vắc xin Moderna COVID-19 đã bước vào thử nghiệm giai đoạn 1, trở thành vắc xin COVID đầu tiên làm được điều này. 

Điều này xảy ra chưa đầy một tuần sau khi Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) tuyên bố COVID-19 là một đại dịch toàn cầu. Làm thế nào mà điều này lại có thể xảy ra nhanh chóng như vậy? 

Phần thứ ba của loạt bài về COVID-19 này sẽ cung cấp cho các bạn góc nhìn tổng quan ngắn gọn về công trình trước đó và những gì mà các thử nghiệm giai đoạn 1 đã xem xét. Bạn hãy giành ít thời gian để tham khảo nhé!

Đôi nét

Vắc xin của Moderna, giống như của Pfizer / BioNTech, là vắc xin RNA, một công nghệ trước đây chưa được sử dụng trong một sản phẩm đã được phê duyệt. 

Tương tự, công nghệ vectơ vi-rút được sử dụng trong vắc xin Oxford / AstraZeneca trước đây chưa được chấp thuận để chủng ngừa các bệnh khác. 

Tuy nhiên, nghiên cứu về cả hai công nghệ vắc xin này đã được thực hiện trong nhiều thập kỷ nay – công việc quan trọng cho phép các loại vắc xin này được sản xuất nhanh chóng để ứng phó với đại dịch.

Khái niệm vắc xin dựa trên RNA lần đầu tiên được đề xuất vào năm 1990. Trong những năm sau đó, trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đã chỉ ra rằng mRNA có thể tạo ra nhiều loại miễn dịch khác nhau. 

Nỗ lực đầu tiên trong việc sản xuất vắc xin dựa trên mRNA là vào năm 1993, đó chính là vắc xin RNA mã hóa kháng nguyên cúm tạo ra phản ứng miễn dịch ở chuột.

Vắc xin RNA. Ảnh: Shutterstock

Mặc dù thành công nhưng có một thách thức đối với sự thành công của vắc xin mRNA là tính mỏng manh của mRNA tổng hợp. 

Hệ thống miễn dịch của cơ thể chúng ta cực kỳ hiệu quả trong việc phát hiện những kẻ xâm nhập, và mRNA tổng hợp nhanh chóng được xác định và tháo dỡ trước khi nó có thể tiếp cận các tế bào mục tiêu, khiến bất kỳ loại vắc xin nào cũng trở nên vô dụng.

Một số giải pháp

Giải pháp là phát triển một dạng ngụy trang cho mRNA. mRNA được tạo thành từ các sườn được gọi là nucleoside. 

Nhà sinh hóa học Katalin Karikó và nhà miễn dịch học Drew Weissman đã phát hiện ra rằng bằng cách hoán đổi các nucleoside này cho một nucleoside tương tự nhưng khác về cấu trúc, mRNA có thể thoát khỏi dưới sự dò tìm của hệ thống miễn dịch của chúng ta.

Tuy nhiên, điều này không hoàn toàn giải quyết được vấn đề. Mặc dù hệ thống miễn dịch không còn được kích hoạt bởi sự hiện diện đơn thuần của mRNA, nhưng các enzym trong cơ thể chúng ta vẫn có thể phá vỡ nó trước khi nó có thể tiếp cận các tế bào của chúng ta. 

Một sự đổi mới khác là cần thiết: một cách đóng gói mRNA và vận chuyển nó đến các tế bào.

Một số phương pháp đã được phát triển để thực hiện việc này, nhưng phương pháp được sử dụng bởi vắc xin COVID RNA hiện tại là bao gói hạt nano lipid. 

Các hạt nano lipid là những giọt chất béo rất nhỏ, và việc sử dụng chúng để vận chuyển mRNA trong tế bào của chúng ta đã được nghiên cứu trong thập kỷ qua. 

Nghiên cứu này đã xác định sự kết hợp tốt nhất của các loại lipid khác nhau để bảo vệ mRNA một cách đầy đủ, và nó đóng vai trò quan trọng đối với sự thành công của vắc xin COVID RNA.

Vắc xin COVID RNA được bao gói bới hạt nano lipid. Ảnh: BioRender.com

Các vắc xin vectơ vi-rút, trong đó vắc xin Oxford / AstraZeneca là một ví dụ, còn thiếu nhiều nghiên cứu trước đó. Nguồn gốc của những loại vắc xin này thậm chí còn đi xa hơn so với những loại vắc xin RNA, từ những năm 1980.

Một số nghiên cứu

Ban đầu, trọng tâm của nghiên cứu về vectơ vi-rút là điều trị các bệnh di truyền, với hy vọng rằng vectơ vi-rút có thể cung cấp một gen có thể điều chỉnh các đột biến gây ra chúng theo một cách nào đó. 

Vấn đề là phương pháp này yêu cầu liều lượng cao, hoạt động giống như một cơn bùng phát đối với hệ thống miễn dịch của cơ thể, có khả năng gây ra tình trạng viêm lớn.

Mặc dù điều này không hữu ích cho các phương pháp tiếp cận liệu pháp gen, nhưng phản ứng miễn dịch có khả năng hữu ích đối với các nhà phát triển vắc xin và bắt đầu nghiên cứu cách sử dụng vectơ vi-rút để sản xuất vắc xin. 

Trong những năm 2000, việc phát triển vắc xin vectơ siêu vi khuẩn tập trung vào HIV, sốt rét và bệnh lao, với thành công hạn chế. 

Mặc dù vắc-xin đã được sản xuất cho HIV và được chứng minh là an toàn, nhưng thử nghiệm thêm trên người cho thấy nó không hoạt động.

Tuy nhiên, các cải tiến gia tăng đã theo sau. Vào năm 2017, Trung Quốc đã phê duyệt một loại vắc xin chống lại Ebola sử dụng vectơ vi-rút, đây là loại vắc xin đầu tiên được phê duyệt. 

Mặc dù các thử nghiệm cho thấy nó tạo ra phản ứng miễn dịch, nhưng không có đủ bằng chứng cho thấy nó ngăn ngừa nhiễm trùng.

Mốc thời gian bùng phát của coronavirus trong 20 năm qua. Ảnh: Medmastery.com

Mối quan tâm xung quanh việc vắc xin HIV thất bại và ở mức độ thấp hơn là vắc xin Ebola, đây là loại vi-rút được sử dụng để tạo ra vectơ vi-rút có thể có phản ứng tiêu cực đối với phản ứng miễn dịch mà nó tạo ra. 

Đối với cả hai ví dụ này, các vectơ adenovirus ở người đã được sử dụng – cụ thể là một loại virus có tên là Ad5. Đây là một trong số các loại vi-rút có thể gây ra cảm lạnh thông thường. 

Không thể tránh khỏi, điều này có nghĩa là một số người trong chúng ta đã tiếp xúc với nó, và do đó có khả năng miễn dịch từ trước. 

Đây là một tin xấu đối với vắc xin vectơ vi-rút, vì nó có thể làm giảm hiệu quả của chúng.

Vì lý do này, một số vắc xin vectơ vi-rút cho COVID-19, bao gồm vắc xin Oxford / AstraZeneca, sử dụng vectơ adenovirus của linh trưởng. 

Phần lớn mọi người sẽ không có khả năng miễn dịch từ trước đối với những loại vi-rút này, có nghĩa là chúng sẽ không có tác động tiêu cực đến hiệu quả của vi-rút.

Nó không chỉ là nghiên cứu trước đây về vắc xin hữu ích trong việc sản xuất vắc-xin chống lại COVID-19. 

Nghiên cứu trước đây về các coronavirus khác cũng đã giúp tập trung các nỗ lực sản xuất vắc xin. Dịch SARS năm 2003 và dịch MERS năm 2012 đều do các loại coronavirus khác nhau gây ra.

Thuốc chủng ngừa không bao giờ được sản xuất để chống lại các coronavirus gây ra những đợt bùng phát này; điều này một phần là do tỷ lệ hiện mắc của chúng thấp hơn so với COVID-19, và cũng là kết quả của việc các công ty dược phẩm thiếu các biện pháp khuyến khích để sản xuất vắc xin phòng các bệnh không phổ biến. 

Tuy nhiên, các nỗ lực phát triển vắc xin vẫn diễn ra và các bài học kinh nghiệm từ những nỗ lực này đã được tính đến khi thiết kế vắc xin cho COVID-19.

Câu chuyện thử nghiệm vắc xin

Tất cả các vắc xin COVID đều đã trải qua các thử nghiệm tiền lâm sàng – những thử nghiệm này không liên quan đến con người, thay vào đó thử nghiệm vắc xin trong các tế bào cô lập và trên động vật để đảm bảo rằng chúng an toàn và tạo ra phản ứng miễn dịch. 

Thông thường, vắc xin cần phải hoàn thành giai đoạn này trước khi chúng tiến hành thử nghiệm giai đoạn 1, nhưng trong trường hợp vắc xin COVID, việc khẩn cấp sản xuất chúng có nghĩa là một số thử nghiệm giai đoạn 1 sớm được thực hiện đồng thời với các thử nghiệm tiền lâm sàng để đẩy nhanh tiến độ. 

Điều quan trọng cần nhấn mạnh là các bài kiểm tra này vẫn được hoàn thành, vì vậy nhìn chung không có góc nào bị cắt.

Giai đoạn thử nghiệm lâm sàng vắc xin phòng virus corona. Ảnh: TS Vũ / Tuổi trẻ online

Các thử nghiệm giai đoạn 1 chỉ đơn giản là nhằm mục đích kiểm tra vắc xin có an toàn trên người hay không. 

Chúng cũng có thể được sử dụng để lấy một số ý tưởng về liều lượng tối ưu của vắc xin ở người, điều mà thử nghiệm giai đoạn 1 của Moderna đã kiểm tra bằng cách chia những người tham gia thành các nhóm khác nhau, những người được tiêm các lượng vắc xin khác nhau. 

Những thử nghiệm này cũng có thể giúp xác định các tác dụng phụ thường gặp, điều này sẽ tiếp tục được theo dõi trong các giai đoạn sau của thử nghiệm.

Cuối cùng, các thử nghiệm giai đoạn 1 cho thấy vắc xin COVID-19 hiện đã được phê duyệt là an toàn để sử dụng trên người. 

Một số ứng cử viên vắc xin đã rơi vào rào cản đầu tiên: ứng cử viên vắc xin Merck đã bị rút lại vào tháng 1 năm 2021 sau khi các thử nghiệm giai đoạn 1 cho thấy phản ứng miễn dịch ở những người được tiêm vắc xin kém hơn so với những người đã có COVID, và cũng kém hơn các phản ứng đã thấy đối với các loại vắc xin khác.

Hy vọng rằng những nỗ lực tạo ra vắc xin COVID cũng sẽ hỗ trợ phát triển vắc xin cho các bệnh khác trong tương lai. 

Ví dụ, đã có một loại vắc xin RNA đang được phát triển cho bệnh sốt rét. Và bây giờ chúng ta đã có vắc xin, người ta cũng hy vọng rằng nếu các biến thể của SARS-CoV-2 xuất hiện mà vắc xin hiện tại kém hiệu quả hơn, thì sẽ tương đối dễ dàng để điều chỉnh các vắc xin hiện có để chống lại chúng.

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 nhé!

Tham khảo Compound Interest.

Chia sẻ: