Trang chủ Chuyên gia viết Vaccine có nguồn gốc từ thực vật và tiềm năng ứng dụng

Vaccine có nguồn gốc từ thực vật và tiềm năng ứng dụng

Trong thời gian qua, những thành tựu khoa học trong nghiên cứu về protein tái tổ hợp đã tạo ra cuộc cách mạng về ứng dụng các protein có giá trị y học trong điều trị bệnh ở người và động vật như vaccine, kháng thể, enzyme hoặc hormone sinh trưởng của người v.v.

Bên cạnh các hệ thống biểu hiện protein trên tế bào vi sinh vật, tế bào động vật, hiện nay nhiều nghiên cứu và các công ty lớn đã và đang hướng đến sản xuất các loại vaccine phòng bệnh cho vật nuôi và cả người từ thực vật. Để sản xuất các loại vaccine, các nhà nghiên cứu thông qua một công nghệ gọi là công nghệ biểu hiện protein tạm thời ở thực vật nhờ vi khuẩn Agrobacterium có sử dụng máy thấm hút chân không (còn gọi tắt là agroinfiltration). Hệ thống này có ưu điểm nhanh, hàm lượng protein tái tổ hợp cao, tính sinh miễn dịch không bị ảnh hưởng bởi vị trí gắn gen đích trong tế bào thực vật và có thể tiến hành biểu hiện trong các mô đã biệt hóa hoàn toàn như lá (Fischer et al.., 1999). Bên cạnh đó, thực vật có khả năng biểu hiện các protein tái tổ hợp có cấu trúc phức tạp và điều khiển tổng hợp protein vào trong các tổ chức chuyên biệt nội bào, sẽ hạn chế tác động của các enzyme thủy phân trong tế bào chất. Sản phẩm protein tái tổ hợp có thể được sản xuất ở mức độ công nghiệp. Khi đó, các nguy cơ về sức khỏe gây nên do nhiễm các nguồn bệnh và các độc tố cho người được giảm thiểu tối đa (Giddings, 2001; Schillberg et al., 2003).

WHO đã nhận định rằng vaccine có nguồn gốc từ thực vật là một con đường phát triển đầy hứa hẹn vì bên cạnh tiêm chủng, nó có thể sử dụng cho đường uống đối với một số bệnh ở đường tiêu hóa (https://www.who.int/biologicals/areas/vaccines/plants/en/). Vaccine được sản xuất từ thực vật là vaccine tiểu đơn vị vì vậy đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn DIVA (Differentiating Infected from Vaccinated Animals) cho phép quá trình giám sát bệnh được dễ dàng hơn so với việc sử dụng vaccine bất hoạt.

Công ty đi đầu trong nghiên cứu và sản xuất vaccine bằng công nghệ agroinfiltration là Medicago, Canada và hiện đã mở rộng sang cả Hoa Kỳ (xem Hình 1). Ở Medicago, vaccine cúm QIV dựa vào nền tảng công nghệ agroinfiltration đã được sản xuất và thử nghiệm lâm sàng giai đoạn 3. Kết quả đánh giá cho thấy vaccine tạo ra có khả năng sinh miễn dịch tốt hơn so với vaccine đã được cấp phép khác và có khả năng bảo hộ chống lại các biến chủng cúm mới. QIV sẽ là loại vaccine có nguồn gốc từ thực vật đầu tiên trên người có mặt trên thị trường, dự kiến ​​sẽ có mặt kịp thời cho mùa cúm Bắc bán cầu 2020–2021. Ngoài ra, Medicago cũng đang phát triển một loạt các vaccine thực vật phòng virus rota, norovirus, cúm đại dịch, virus Tây sông Nile, viêm gan B và các kháng thể đơn dòng cho liệu pháp miễn dịch… (https://www.nature.com/articles/d43747-020-00537-y).

Hình 1. Hình ảnh thu hoạch cây tại cơ sở sản xuất Medicago ở Durham, Bắc Carolina, Mỹ (Tham khảo từ nguồn https://www.nature.com/articles/d43747-020-00537-y).

Đáng chú ý nhất là vào 3/2020, Medicago đã công bố sản xuất thành công hạt giả virus (virus-like particles, VLP) từ thực vật của coronavirus chỉ 20 ngày sau khi có được trình tự gene spike của virus SARS-CoV-2 (xem Hình 2). VLP có cấu trúc tự nhiên giống virus, cho phép hệ thống miễn dịch dễ dàng nhận ra chúng. Tuy nhiên, VLP thiếu vật liệu di truyền cốt lõi khiến chúng không thể lây nhiễm và không thể nhân bản. Sản xuất VLP là bước đầu tiên trong việc phát triển vaccine chống lại COVID-19 trước khi thử nghiệm tiền lâm sàng về tính an toàn và hiệu quả. Cũng bằng công nghệ agroinfiltration, Medicago cũng có một chương trình phát triển các kháng thể chống lại virus SARS-CoV-2 để sử dụng trong việc điều trị cho những người bị nhiễm virus này. (https://www.medicago.com/en/covid-19-programs/).

Hình 2: Hình ảnh so sánh các cấu trúc virus SARS-CoV-2 tự nhiên và VLP của nó (Tham khảo từ nguồn https://www.medicago.com/en/covid-19-programs/).

Ở Việt Nam, công nghệ agroinfiltration cũng đã được nhóm nghiên cứu của Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam tiếp cận và nghiên cứu từ những năm 2006 tới nay với sự hợp tác và chuyển giao công nghệ của đối tác Viện Nghiên cứu cây trồng và di truyền thực vật IPK, CHLB Đức. Khởi nguồn là những nghiên cứu tạo kháng nguyên HA của các chủng virus cúm A/H5N1 gây bệnh trên gia cầm ở Việt Nam và biểu hiện tạm thời thành công kháng nguyên này trên cây thuốc lá N. benthamiana sử dụng công nghệ agroinfiltration.

Thành công đáng ghi nhận của nhóm nghiên cứu là kháng nguyên HA đã có thể bảo hộ gà chống lại virus cúm A/H5N1 cường độc lên đến trên 90%. Từ thành công trên đối tượng virus cúm gia cầm A/H5N1, một số protein khác cũng đã được biểu hiện thành công bằng công nghệ này, như protein bề mặt GP5 và protein cấu trúc M là hai protein quan trọng trong phát triển vaccine phòng virus PRRSV gây hội chứng rối loạn sinh sản và hô hấp ở lợn (Porcine reproductive and respiratory syndrome) hay bệnh lợn tai xanh [Hồ Thị Thương et al., 2015a; Nguyễn Thị Minh Hằng et al., 2017]; hay protein COE của virus PEDV gây bệnh tiêu chảy ở lợn (Porcine epidemic diarrhea) [Ho et al., 2020]. Các kháng nguyên có có nguồn gốc thực vật này có khả năng kích thích sản sinh kháng thể trung hoà trên động vật thí nghiệm tương đương với vaccine thương mại.

Các phân tích trên cho thấy tiềm năng của công nghệ agroinfiltration trong nghiên cứu phát triển vaccine phòng chống các dịch bệnh trên thú y và các protein có giá trị y học ở Việt Nam. Công nghệ này cho phép tạo ra một số lượng lớn kháng nguyên làm ứng viên vaccine tiềm năng trong vòng 3–4 tuần kể từ khi xác định được trình tự của kháng nguyên đó, cho phép bắt kịp và phản ứng kịp thời với sự biến đổi di truyền của virus gây bệnh khi có đại dịch mới xảy ra.

PGS. TS. Phạm Bích Ngọc, Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Biên tập: Nguyễn Phương Văn

BÀI MỚI NHẤT

Tạo hình cục bộ liên tục có hỗ trợ nhiệt và rung siêu âm – Công nghệ sáng tạo cho sản phẩm thay thế...

Trong thời kỳ kinh tế số và toàn cầu hóa, các doanh nghiệp đang đối mặt với nhiều thách thức như giảm chi phí, nâng cao chất lượng sản phẩm và nhanh chóng đưa sản phẩm ra thị trường. Để giải quyết những vấn đề này, việc áp dụng các công nghệ sản xuất tiên tiến kết hợp với kỹ thuật số hiện đại là chìa khóa thành công.Một trong những công nghệ nổi bật hiện nay là công nghệ tạo hình cục bộ liên tục (ISF – Incremental Sheet Forming). Đây là phương pháp gia công kim loại độc đáo, trong đó một tấm kim loại được tạo hình từng bước nhờ chuyển động liên tục của một công cụ chuyên dụng. Điểm mạnh của ISF là khả năng tạo ra các hình dạng phức tạp mà các phương pháp truyền thống khó thực hiện, với độ chính xác cao và chi phí thấp hơn.

Hệ thống IOT theo dõi điện tim thai nhi với cảm biến không tiếp xúc

Trong bối cảnh tỷ lệ thai chết lưu do dị tật tim bẩm sinh ngày càng tăng cao, đặc biệt tại Việt Nam với con số báo động 6% so với mức trung bình toàn cầu 1% [1, 2], việc theo dõi sức khỏe thai nhi trở thành một trong những ưu tiên hàng đầu. Tỷ lệ sinh non gia tăng, chiếm từ 5 - 9%, đòi hỏi sự chăm sóc đặc biệt để bảo đảm sự sống và phát triển khỏe mạnh của trẻ. Do đó việc theo dõi sức khỏe thai nhi trở nên vô cùng cấp thiết nhằm giảm thiểu nguy cơ thai chết lưu và sinh non, đảm bảo sự phát triển toàn diện cho trẻ. Hệ thống thông tin y tế đóng vai trò then chốt trong việc hỗ trợ các cơ sở y tế còn hạn chế, giảm tải áp lực cho bệnh viện và đảm bảo xử lý kịp thời các tình huống khẩn cấp, đồng thời tối ưu hóa năng lực của đội ngũ y bác sĩ. Hơn thế nữa, xây dựng một cơ sở dữ liệu về bà mẹ mang thai người Việt là bước đi quan trọng, giúp tìm hiểu nguyên nhân của những vấn đề sức khỏe của trẻ em, từ đó góp phần cải thiện chất lượng chăm sóc sức khỏe cho thế hệ tương lai.

Giải pháp công nghệ IoTs/5G sử dụng kỹ thuật xử lý dữ liệu lớn và trí tuệ nhân tạo cho đô thị thông minh

Công nghệ Internet của vạn vật (Internet of Things - IoTs), mạng không dây thế hệ mới 5G, và kỹ thuật xử lý dữ liệu lớn (Big Data), trí tuệ nhân tạo (AI) đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra những đổi mới đột phá trong CNTT và truyền thông, và trong các lĩnh vực ứng dụng liên quan. Thành phố thông minh (Smart Cities) là một trong những ứng dụng như vậy, đã thu hút được sự chú ý lớn từ các chính phủ, cộng đồng ngành học thuật và CNTT tại nhiều quốc gia.

Ứng dụng AI trong quan trắc và dự báo ô nhiễm không khí tại Việt Nam

Sự phát triển của công nghệ, kỹ thuật cùng với quá trình đô thị hóa đã mang tới cho cuộc sống con người sự tiện lợi hơn bao giờ hết. Tuy vậy, nó cũng gây ra những hệ lụy khôn lường, không chỉ cho hiện tại mà còn cho tương lai con cháu chúng ta. Đối với Việt Nam, cũng như nhiều nước phát triển khác trên thế giới, “ô nhiễm” bao gồm ô nhiễm không khí, nguồn nước, thực phẩm, tiếng ồn, v.v. là một trong những vấn đề nan giải, được nói tới đã nhiều năm nay. Bài viết này tập trung vào vấn đề ô nhiễm không khí (viết tắt ONKK), mà cụ thể là việc áp dụng các công nghệ cao vào việc quan trắc và dự báo ONKK.

BÀI ĐỌC NHIỀU

Khái quát về mô hình dữ liệu quan hệ

Phần lớn hệ thống cơ sở dữ liệu hiện nay đều được xây dựng bằng mô hình dữ liệu quan hệ. Vậy mô hình...

Supervised Learning và Unsupervised Learning: Khác biệt là gì?

Supervised learning (Học có giám sát) và Unsupervised learning (Học không giám sát) là hai trong số những phương pháp kỹ thuật cơ bản...

Transformer Neural Network – Mô hình học máy biến đổi thế giới NLP

Năm 2017, Google công bố bài báo “Attention Is All You Need” thông tin về Transformer như tạo ra bước ngoặt mới trong lĩnh...

Khái quát về Data Pipeline

Dữ liệu là chìa khóa trong việc khám phá tri thức sâu rộng, nâng cao hiệu quả quy trình và thúc đẩy đưa ra...