Tiềm năng của vắc-xin mRNA

Bài viết được dịch bởi Tiến Sĩ Hoàng Thanh Vân - Nghiên cứu viên chính, Viện nghiên cứu Tế bào gốc và Công nghệ Gen Vinmec

Rất lâu trước khi có những mũi tiêm COVID-19 của Moderna và Pfizer, các nhà khoa học đã cân nhắc việc sử dụng vắc xin được mã hóa di truyền trong cuộc chiến chống lại các bệnh truyền nhiễm, ung thư và hơn thế nữa.

Vào đầu tháng 11, thế giới cuối cùng đã nhận được một số tin tốt lành về COVID-19. Kết quả phân tích tạm thời từ các thử nghiệm lâm sàng Giai đoạn 3 cho thấy rằng hai ứng cử viên vắc-xin — một của Pfizer và BioNTech và một từ Moderna — có hiệu quả hơn 90%.

Ngoài việc giống nhau về hiệu quả rất ấn tượng, các loại vắc-xin này còn có một điểm chung khác: chúng đều được làm từ RNA thông tin (messenger RNA hoặc mRNA).

>>> Vắc-xin Covid-19 đầu tiên đã được thử nghiệm trên người ở Mỹ

Vắc-xin mRNA hoạt động bằng cách cung cấp mã di truyền cho các tế bào của chúng ta để tạo ra các protein của virus. Khi các protein đặc trưng của virus nhưng không gây bệnh này được tạo ra, cơ thể sẽ khởi động phản ứng miễn dịch, cho phép người đó chống lại các xâm nhiễm của virus trong tương lai.

Về mặt lý thuyết, mRNA có thể được sử dụng để sản xuất bất kỳ loại protein nào, với ưu điểm là sản xuất đơn giản hơn nhiều so với protein hoặc các phiên bản virus đã được bất hoạt và giảm độc lực như thường thấy trong vắc-xin. Do đó, nó là một kỹ thuật hấp dẫn, theo nhận xét của Norbert Pardi, chuyên gia vắc-xin mRNA tại Đại học Pennsylvania.

Khái niệm sử dụng mRNA để tạo ra các protein hữu ích để chống lại bệnh tật đã có từ nhiều thập kỷ trước. Nhưng cho đến nay, chưa có loại vắc xin nào sử dụng công nghệ này tiến xa đến mức này trong các thử nghiệm lâm sàng. Thành công của vắc-xin SARS-CoV-2 “Thực sự tốt cho lĩnh vực RNA, bởi vì cho đến gần đây, chỉ có một số ít người thực sự tin tưởng vào vắc-xin mRNA,” Pardi nói với The Scientist. “Bây giờ chúng tôi có cơ hội thực sự chứng minh tính hữu dụng của chúng trong thực tế khi đại dịch xảy ra.”

Vào năm 1990, giới khoa học đã công bố bằng chứng đầu tiên chứng tỏ khả năng sử dụng phương pháp điều trị dựa trên gen để tạo ra các protein cần thiết để chống lại bệnh tật. Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã báo cáo rằng các tế bào đã sản xuất thành công các protein được mã hóa trong RNA hoặc DNA sau khi các vật chất di truyền này được tiêm vào chuột.

Phương pháp này có khả năng cách mạng hóa cách chúng ta tạo ra vắc-xin: Về lý thuyết, nó có thể được sử dụng để tạo ra bất kỳ loại protein nào mà cơ thể cần để tăng cường miễn dịch chống lại các mầm bệnh và chống lại các bệnh như ung thư và các tình trạng di truyền hiếm gặp.

Bất chấp những thông tin hứa hẹn này, những thách thức liên quan đến việc sử dụng mRNA đã được ghi nhận. mRNA thông thường chỉ tạo ra hàm lượng protein thấp và phân tử này phân hủy quá nhanh bên trong cơ thể để khiến nó thích hợp làm thuốc điều trị.

Trên hết, RNA có thể kích hoạt phản ứng miễn dịch độc lập với phản ứng với protein mà nó mã hóa. Pardi nói: “Nếu bạn chỉ tiêm RNA ngoại lai vào người hoặc động vật, bạn có thể gây ra phản ứng viêm rất nghiêm trọng.” Ông nói thêm rằng đây là cơ chế tự nhiên của cơ thể chúng ta nhằm chống lại virus, bởi các virus sử dụng DNA hoặc RNA để lưu trữ thông tin di truyền của chúng.

Margaret Liu, chủ tịch Hiệp hội Quốc tế về Vắc xin (International Society for Vaccines) và là nhà nghiên cứu tiên phong về vắc xin dựa trên gen, cho biết vì những vấn đề này, việc tiếp nhận công nghệ này rất chậm và nhiều nhà khoa học đã chọn tập trung vào phát triển vắc-xin có DNA, do nó bền hơn và dễ thao tác hơn. (Liu là thành viên ban cố vấn khoa học của Viện Jenner thuộc Đại học Oxford, nơi đã phát triển vắc xin của AstraZeneca cho COVID-19).

Một số tiến bộ công nghệ quan trọng đã góp phần vào sự thành công của vắc-xin SARS-CoV-2 của Moderna và Pfizer/BioNTech. Vào đầu những năm 2000, vắc-xin mRNA đã trở nên nổi tiếng khi một cặp nhà khoa học tại Đại học Pennsylvania, Katalin Karikó và Drew Weissman, phát hiện ra rằng bằng cách thay đổi các khối cấu tạo của RNA — nucleoside — họ có thể giải quyết một số hạn chế chính của kỹ thuật này. Trong một bài báo năm 2005, họ đã báo cáo rằng các nucleoside tổng hợp được sửa đổi có thể vừa tăng sản xuất protein từ mRNA vừa ngăn chặn đáng kể phản ứng của hệ thống miễn dịch đối với chính các phân tử mRNA. (Karikó hiện là phó chủ tịch cấp cao của BioNTech.)

Liu nói: “Tôi nghĩ rằng hầu hết mọi người đều công nhận đây là bước đột phá lớn [đối với vắc-xin mRNA]”.

Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn cần một phương pháp để củng cố mRNA chống lại sự phân huỷ nhanh chóng của phần tử này sau khi tiêm. Pardi, cùng với Karikó và Weissman, đã nghiên cứu một giải pháp: bằng cách bao bọc mRNA trong các bong bóng chất béo nhỏ được gọi là các hạt nano lipid (lipid nanoparticles, LNP), họ có thể bảo vệ phân tử và tăng cường phân phối nó vào tế bào.

Nick Jackson, người đứng đầu các chương trình và công nghệ tại Liên minh Đổi mới chuẩn bị sẵn sàng cho Dịch (Coalition for Epidemic Preparedness Innovations, CEPI), cho biết: “Thách thức thực sự khó khăn đối với lĩnh vực này trong ít nhất 4-5 năm qua là việc vận chuyển [trong và ngoài cơ thể] mRNA. CEPI là tổ chức cung cấp tài trợ cho nhiều loại vắc xin SARS-CoV-2, bao gồm cả của Moderna. “Đó là nhờ sự đổi mới đáng kinh ngạc xung quanh kỹ thuật LNPs, điều này cuối cùng đã cho thấy sự khả năng ứng dụng thực tế của liệu pháp mRNA và mở ra cơ hội tiềm tàng của nó.”

Các nhà khoa học đã thử nghiệm lâm sàng vắc-xin mRNA cho một loạt các bệnh truyền nhiễm, bao gồm bệnh dại, cúm và Zika. Cho đến nay, chưa có trường hợp nào vượt qua được các thử nghiệm lâm sàng nhỏ ở giai đoạn đầu. Liu nói với The Scientist, hai loại vắc xin SARS-CoV-2 “cho đến nay là loại tiên tiến nhất”. “Không [trong số những loại khác] hứa hẹn như những gì chúng tôi đã thấy.”

Trên thực tế, vắc-xin SARS-COV-2 của Pfizer/BioNtech và Moderna đã vượt xa mong đợi. Hiệu quả được báo cáo là hơn 90% đối với cả hai loại thuốc này đều vượt qua ngưỡng giới hạn 50% về hiệu quả của Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ khi xem xét một loại vắc-xin để cấp phép sử dụng khẩn cấp (emergency use authorization). Kết quả đối với vắc-xin Pfizer và BioNTech “Thực sự khá tốt, ý tôi là rất phi thường,” Anthony Fauci, Giám đốc Viện Dị ứng và Bệnh truyền nhiễm Quốc gia (National Institute of Allergy and Infectious Diseases, NIAID) nói với tờ Washington Post vào đầu tháng này. (NIAID đã hợp tác với Moderna về vắc-xin mRNA SARS-CoV-2 khác.)

Tại sao những loại vắc-xin này có vẻ hiệu quả như vậy trong khi những nỗ lực trước đây chống lại các mầm bệnh khác không có triển vọng vẫn là một câu hỏi mở. Một lý do đơn giản, theo Liu, có thể là chúng ta đã đổ ra rất nhiều đầu tư và nỗ lực để phát triển chúng. Liu cũng đưa ra giả thuyết rằng một lời giải thích cho mức độ hiệu quả cao là do vắc-xin có thể kích hoạt phản ứng viêm không đặc hiệu đối với mRNA có thể làm tăng phản ứng miễn dịch của nó, do kỹ thuật nucleoside được sửa đổi làm giảm viêm nhưng chưa loại bỏ hoàn toàn.

Mặt khác, cô nói thêm rằng, điều này cũng có thể giải thích các phản ứng dữ dội như đau nhức và sốt được báo cáo ở một số người nhận vắc xin mRNA SARS-CoV-2. (Những người khác cho rằng hạt nano lipid là nguyên nhân gây ra những tác dụng phụ nghiêm trọng, nhưng thoáng qua, được báo cáo ở một số người tham gia thử nghiệm.)

Cuối cùng, còn quá sớm để nói tại sao những loại vắc xin này cho đến nay lại hoạt động hiệu quả đến vậy. “Đây vẫn là những kết quả tạm thời. Chúng vẫn chưa được xuất bản. Và chúng tôi vẫn cần xem cơ sở dữ liệu an toàn rộng lớn liên quan đến các sản phẩm này, ”Jackson nói. Cũng có một số vấn đề cần giải quyết, chẳng hạn như lo ngại về việc cần bảo quản vắc xin trong tủ đông - đặc biệt là trong trường hợp vắc xin Pfizer/BioNTech, cần được giữ ở –70°C. (Một loại vắc xin mRNA khác chống lại SARS-CoV-2, do công ty CureVac của Đức phát triển, có thể được bảo quản ở 5°C. Loại vắc xin đó, dựa trên mRNA không biến đổi, đang trong giai đoạn thử nghiệm lâm sàng.)

Tuy nhiên, thành công ban đầu của vắc xin mRNA cho COVID-19 khiến các nhà khoa học lạc quan về tương lai của công nghệ này. Pardi nói với The Scientist: “Đây thực sự là những thời điểm thú vị đối với vắc-xin RNA. Ngoài các ứng dụng trong các bệnh truyền nhiễm, các nhà nghiên cứu trong cả học viện và công nghiệp đang theo đuổi việc sử dụng vắc xin mRNA để khai thác hệ thống miễn dịch chống lại bệnh ung thư. Pardi cho biết một trong những lợi ích lớn nhất của nền tảng mRNA là tính linh hoạt của nó - ví dụ: ông hiện đang nghiên cứu các cách mã hóa nhiều protein virus thành một loại vắc xin duy nhất, có thể giúp tạo ra phản ứng miễn dịch mạnh hơn chống lại virus.

Giờ đây, vắc xin mRNA đã bộc lộ sức mạnh của chúng, nhiều nhà sản xuất vắc xin hơn có thể sẽ quan tâm đến kỹ thuật này, theo Jackson. “Tôi và những người khác dự đoán rằng điều này sẽ báo hiệu một kỷ nguyên mới cho việc ứng dụng mRNA đối với các bệnh truyền nhiễm, nó đặc biệt có lợi cho các biện pháp phản ứng nhanh để giúp đối phó với các đợt dịch bùng phát.”

Tác giả: Diana Kwon, đăng vào 25/11/2020 trên tạp chí The Scientist

Nguồn tham khảo:

https://www.the-scientist.com/news-opinion/the-promise-of-mrna-vaccines-68202?utm_campaign=TS_DAILY%20NEWSLETTER_2020&utm_medium=email&_hsmi=101339131&_hsenc=p2ANqtz-_xUyshHVr4pjhn3e2QdsN7i1IsOgthFap6X6psQ34oi7Ol9pRed-4ruU1lrGT2t1R0VWclsJOZpTK71JrMemGpmis3xHWxNDc1RBzRUC7kfwvXqN0&utm_content=101339131&utm_source=hs_email