Tại Hội nghị về vắc xin và sức khỏe, các chuyên gia kêu gọi "mọi người nên chú ý đến vắc xin mRNA, loại vắc xin cung cấp cho con người khả năng tư duy không giới hạn".Vậy chính xác vắc-xin mRNA là gì?Làm thế nào nó được phát hiện và giá trị ứng dụng của nó là gì?Liệu nó có thể chống lại COVID-19 đang hoành hành khắp thế giới?Quốc gia của tôi đã phát triển thành công vắc-xin mRNA chưa?Hôm nay, chúng ta hãy tìm hiểu về quá khứ và hiện tại của vắc-xin mRNA.

01
mRNA trong vắc-xin mRNA là gì?

mRNA (RNA thông tin), tức là RNA thông tin, là một loại RNA chuỗi đơn được phiên mã từ một chuỗi DNA làm khuôn mẫu và mang thông tin di truyền có thể hướng dẫn quá trình tổng hợp protein.Theo thuật ngữ phổ thông, mRNA sao chép thông tin di truyền của một sợi DNA sợi kép trong nhân, sau đó rời nhân để tạo ra protein trong tế bào chất.Trong tế bào chất, các ribosome di chuyển dọc theo mARN, đọc trình tự bazơ của nó và dịch nó thành axit amin tương ứng, cuối cùng tạo thành protein (Hình 1).

Hình 1 quy trình làm việc của mRNA

02
Vắc xin mRNA là gì và điều gì khiến nó trở nên độc đáo?

Vắc xin mRNA đưa các kháng nguyên đặc hiệu của bệnh mã hóa mRNA vào cơ thể và sử dụng cơ chế tổng hợp protein của tế bào chủ để tạo ra các kháng nguyên, từ đó kích hoạt phản ứng miễn dịch.Thông thường, trình tự mRNA của các kháng nguyên cụ thể có thể được xây dựng theo các bệnh khác nhau, được đóng gói và vận chuyển vào tế bào bằng các hạt vận chuyển nano lipid mới, sau đó trình tự mRNA của ribosome người được sử dụng để dịch mã trình tự mRNA để tạo ra protein kháng nguyên bệnh, được hệ thống tự miễn dịch nhận diện sau khi bài tiết để tạo ra phản ứng miễn dịch, nhằm đạt được vai trò phòng bệnh (Hình 2).

Hình 2. Tác dụng in vivo của vắc-xin mRNA

Vì vậy, loại vắc-xin mRNA này có gì độc đáo so với vắc-xin truyền thống?Vắc xin mRNA là vắc xin thế hệ thứ ba tiên tiến nhất và cần nghiên cứu thêm để tăng cường tính ổn định, điều chỉnh khả năng sinh miễn dịch và phát triển các công nghệ phân phối mới.

Thế hệ đầu tiên của vắc-xin truyền thống chủ yếu bao gồm vắc-xin bất hoạt và vắc-xin sống giảm độc lực, được sử dụng rộng rãi nhất.Vắc-xin bất hoạt đề cập đến việc nuôi cấy vi-rút hoặc vi khuẩn trước tiên, sau đó vô hiệu hóa chúng bằng nhiệt hoặc hóa chất (thường là formalin);vắc xin sống giảm độc lực đề cập đến mầm bệnh biến đổi và làm suy yếu độc tính của chúng sau các phương pháp điều trị khác nhau.nhưng vẫn giữ được tính sinh miễn dịch.Cấy nó vào cơ thể sẽ không gây ra bệnh, nhưng mầm bệnh có thể phát triển và nhân lên trong cơ thể, kích hoạt phản ứng miễn dịch của cơ thể và đóng vai trò trong việc đạt được sự bảo vệ lâu dài hoặc suốt đời.

Thế hệ thứ hai của vắc-xin mới bao gồm vắc-xin tiểu đơn vị và vắc-xin protein tái tổ hợp.Vắc-xin tiểu đơn vị là vắc-xin tiểu đơn vị vắc-xin được tạo thành từ các thành phần miễn dịch bảo vệ chính của vi khuẩn gây bệnh, nghĩa là thông qua quá trình phân hủy hóa học hoặc phân giải protein có kiểm soát, cấu trúc protein đặc biệt của vi khuẩn và vi-rút được chiết xuất và sàng lọc.Vắc xin tạo mảnh có hoạt tính miễn dịch;vắc-xin protein tái tổ hợp là protein tái tổ hợp kháng nguyên được sản xuất trong các hệ thống biểu hiện tế bào khác nhau.

Thế hệ vắc-xin tiên tiến thứ ba bao gồm vắc-xin DNA và vắc-xin mRNA.Đó là trực tiếp đưa đoạn gen của virus (DNA hoặc RNA) mã hóa một loại protein kháng nguyên nhất định vào tế bào sinh dưỡng của động vật (tiêm vắc-xin vào cơ thể người), đồng thời sản sinh ra protein kháng nguyên thông qua hệ thống tổng hợp protein của tế bào vật chủ, khiến vật chủ sinh ra miễn dịch đáp ứng protein kháng nguyên nhằm đạt được mục đích phòng và chữa bệnh.Sự khác biệt giữa hai loại này là DNA đầu tiên được phiên mã thành mRNA và sau đó protein được tổng hợp, trong khi mRNA được tổng hợp trực tiếp.

03
Lịch sử khám phá và giá trị ứng dụng của vắc xin mRNA

Nói đến vắc xin mRNA, chúng ta phải nhắc đến nhà khoa học nữ kiệt xuất Kati Kariko, người đã đặt nền móng nghiên cứu khoa học vững chắc cho sự ra đời của vắc xin mRNA.Cô ấy rất quan tâm đến nghiên cứu về mRNA khi đang học.Trong sự nghiệp nghiên cứu khoa học hơn 40 năm của mình, bà đã nhiều lần phải chịu thất bại, không xin quỹ nghiên cứu khoa học, không có vị trí nghiên cứu khoa học ổn định nhưng bà luôn kiên định với nghiên cứu về mRNA.

Kati Karito

Có ba nút quan trọng trong sự ra đời của vắc-xin mRNA.

Ở bước đầu tiên, cô ấy đã thành công trong việc tạo ra phân tử mRNA mong muốn thông qua quá trình nuôi cấy tế bào, nhưng cô ấy đã gặp phải một vấn đề trong việc tạo ra chức năng của mRNA trong cơ thể: sau khi tiêm mRNA vào chuột, nó sẽ bị hệ thống miễn dịch của chuột nuốt chửng.Rồi cô gặp Weissman.Họ đã sử dụng một phân tử trong tRNA gọi là pseudouridine để làm cho mRNA trốn tránh phản ứng miễn dịch.][2].
Trong bước thứ hai, vào khoảng năm 2000, Giáo sư Pieter Cullis đã nghiên cứu các LNP công nghệ nano lipid để cung cấp siRNA in vivo cho các ứng dụng làm im lặng gen [3][4].Tổ chức Weissman Kariko et al.phát hiện ra rằng LNP là một chất mang mRNA in vivo thích hợp và có thể trở thành một công cụ có giá trị để cung cấp các protein điều trị mã hóa mRNA, và sau đó được xác minh trong việc ngăn ngừa vi rút Zika, HIV và các khối u [5] [6] [7] [8].

Ở bước thứ ba, vào năm 2010 và 2013, Moderna và BioNTech đã liên tiếp nhận được giấy phép bằng sáng chế liên quan đến tổng hợp mRNA từ Đại học Pennsylvania để phát triển hơn nữa.Katalin cũng trở thành phó chủ tịch cấp cao của BioNTech vào năm 2013 để tiếp tục phát triển vắc xin mRNA.

Ngày nay, vắc-xin mRNA có thể được sử dụng trong các bệnh truyền nhiễm, khối u và hen suyễn.Trong trường hợp COVID-19 hoành hành khắp thế giới, vắc-xin mRNA có thể đóng vai trò tiên phong.

04
Triển vọng ứng dụng của vắc-xin mRNA trong COVID-19

Trước tình hình dịch bệnh COVID-19 đang diễn ra trên toàn cầu, các quốc gia đang nỗ lực nghiên cứu để phát triển vắc-xin nhằm kiềm chế dịch bệnh.Là một loại vắc-xin mới, vắc-xin mRNA đã đóng một vai trò hàng đầu trong sự ra đời của đại dịch mới.Nhiều tạp chí hàng đầu đã báo cáo vai trò của mRNA trong virus corona mới SARS-CoV-2 (Hình 3).

Hình 3 Báo cáo về vắc-xin mRNA để ngăn ngừa coronavirus mới (từ NCBI)

Trước hết, nhiều nhà khoa học đã báo cáo nghiên cứu vắc-xin mRNA (SARS-CoV-2 mRNA) chống lại coronavirus mới ở chuột.Ví dụ: vắc-xin mARN (mRNA-LNP) biến đổi hạt nano lipid được bao bọc bởi hạt nano lipid, một mũi tiêm một liều tạo ra phản ứng mạnh mẽ của tế bào T CD4+ T và CD8+ T loại 1, phản ứng huyết tương tồn tại lâu dài và tế bào B bộ nhớ, cũng như phản ứng kháng thể trung hòa mạnh mẽ và bền vững.Điều này chỉ ra rằng vắc-xin mRNA-LNP là một ứng cử viên đầy triển vọng chống lại COVID-19[9][10].

Thứ hai, một số nhà khoa học đã so sánh tác dụng của SARS-CoV-2 mRNA và vắc xin truyền thống.So với vắc-xin protein tái tổ hợp: vắc-xin mRNA vượt trội hơn nhiều so với vắc-xin protein trong phản ứng trung tâm mầm, kích hoạt Tfh, sản xuất kháng thể trung hòa, tế bào B bộ nhớ đặc hiệu và tế bào plasma sống lâu [11].

Sau đó, khi các ứng cử viên vắc-xin SARS-CoV-2 mRNA bước vào thử nghiệm lâm sàng, người ta đã lo ngại về thời gian bảo vệ ngắn của vắc-xin.Các nhà khoa học đã phát triển một dạng vắc-xin mRNA biến đổi nucleoside được bọc lipid có tên là mRNA-RBD.Một mũi tiêm duy nhất có thể tạo ra các kháng thể trung hòa mạnh và phản ứng của tế bào, đồng thời có thể bảo vệ gần như hoàn toàn những con chuột mô hình bị nhiễm 2019-nCoV, với mức kháng thể trung hòa cao được duy trì trong ít nhất 6,5 tháng.Những dữ liệu này cho thấy rằng một liều mRNA-RBD duy nhất mang lại khả năng bảo vệ lâu dài chống lại thử thách SARS-CoV-2 [12].
Ngoài ra còn có các nhà khoa học đang làm việc để phát triển các loại vắc-xin mới an toàn và hiệu quả chống lại COVID-19, chẳng hạn như vắc-xin BNT162b.Khỉ được bảo vệ khỏi SARS-CoV-2, bảo vệ đường hô hấp dưới khỏi RNA của vi-rút, tạo ra các kháng thể mạnh và không có dấu hiệu gia tăng bệnh.Hai ứng cử viên hiện đang được đánh giá trong các thử nghiệm giai đoạn I và việc đánh giá trong các thử nghiệm toàn cầu giai đoạn II/III cũng đang được tiến hành và ứng dụng đang ở rất gần [13].

05
Tình hình vắc-xin mRNA trên thế giới

Hiện tại, BioNTech, Moderna và CureVac được biết đến là ba nhà lãnh đạo trị liệu mRNA hàng đầu thế giới.Trong số đó, BioNTech và Moderna đi đầu trong việc nghiên cứu và phát triển loại vắc xin vương miện mới.Moderna đã tập trung vào nghiên cứu và phát triển các loại thuốc và vắc-xin liên quan đến mRNA.Vắc xin thử nghiệm COVID-19 giai đoạn III mRNA-1273 là dự án phát triển nhanh nhất của công ty.BioNTech cũng là công ty nghiên cứu và phát triển vắc xin và thuốc mRNA hàng đầu thế giới, với tổng số 19 loại thuốc/vắc xin mRNA, 7 trong số đó đã bước vào giai đoạn lâm sàng.CureVac đã tập trung vào nghiên cứu và phát triển các loại thuốc/vắc xin mRNA, đồng thời là công ty đầu tiên trên thế giới thiết lập dây chuyền sản xuất RNA tuân thủ GMP, tập trung vào các khối u, bệnh truyền nhiễm và bệnh hiếm gặp.

Những sảm phẩm tương tự:Chất ức chế RNase
Từ khóa: vắc-xin miRNA, phân lập RNA, tách chiết RNA, chất ức chế RNase

Tài liệu tham khảo:1.K Karikó, Buckstein M , Ni H , et al.Ức chế nhận dạng RNA bởi các thụ thể giống Toll: Tác động của việc sửa đổi Nucleoside và nguồn gốc tiến hóa của RNA[J].Miễn dịch, 2005, 23(2):165-175.
2. K Karikó, Muramatsu H , FA xứ Wales , et al.Sự kết hợp của Pseudouridine vào mRNA mang lại vectơ không gây miễn dịch ưu việt với khả năng dịch mã tăng lên và tính ổn định sinh học [J].Liệu pháp phân tử, 2008.3.Chonn A , Cullis PR .Những tiến bộ gần đây trong công nghệ liposome và các ứng dụng của chúng để chuyển gen toàn thân[J].Đánh giá phân phối thuốc nâng cao, 1998, 30(1-3):73.4.Kulkarni JA , Witzigmann D , Chen S , et al.Công nghệ hạt nano lipid để dịch lâm sàng liệu pháp siRNA [J].Tài khoản Nghiên cứu Hóa học, 2019, 52(9).5.Kariko, Katalin, Madden, và cộng sự.Động học biểu hiện của mRNA biến đổi nucleoside được phân phối trong các hạt nano lipid cho chuột bằng nhiều con đường khác nhau [J].Tạp chí Phát hành có kiểm soát Tạp chí chính thức của Hiệp hội phát hành có kiểm soát, 2015.6.Bảo vệ vi-rút Zika bằng một loại vắc-xin mRNA biến đổi nucleoside liều thấp duy nhất [J].Thiên nhiên, 2017, 543(7644):248-251.7.Pardi N , Secreto AJ , Shan X , et al.Việc sử dụng kháng thể trung hòa rộng rãi mã hóa mARN biến đổi nucleoside bảo vệ chuột được nhân bản hóa khỏi thử thách HIV-1[J].Truyền thông Tự nhiên, 2017, 8:14630.8.Stadler CR , B?Hr-Mahmud H , Celik L , et al.Loại bỏ các khối u lớn ở chuột bằng kháng thể đặc hiệu kép mã hóa mRNA[J].Y học Tự nhiên, 2017.9.NN Zhang, Li XF , Deng YQ , et al.Vắc xin mRNA ổn định nhiệt chống lại COVID-19[J].Tế bào, 2020.10.D Laczkó, Hogan MJ , Toulmin SA , et al.Một lần chủng ngừa duy nhất bằng vắc xin mRNA biến đổi Nucleoside tạo ra phản ứng miễn dịch tế bào và dịch thể mạnh mẽ chống lại SARS-CoV-2 ở chuột - ScienceDirect[J].2020.11.Lederer K, Castao D, Atria DG, et al.Vắc xin SARS-CoV-2 mRNA Thúc đẩy các phản ứng của trung tâm mầm đặc hiệu với kháng nguyên mạnh liên quan đến việc tạo ra kháng thể trung hòa[J].Miễn dịch, 2020, 53(6):1281-1295.e5.12.Huang Q , Ji K , Tian S , et al.Vắc xin mRNA một liều cung cấp khả năng bảo vệ lâu dài cho chuột biến đổi gen hACE2 khỏi SARS-CoV-2[J].Thông Thiên Nhiên.13.Vogel AB , Kanevsky I , Ye C , et al.Vắc xin BNT162b tạo miễn dịch bảo vệ khỉ rhesus khỏi SARS-CoV-2[J].Thiên nhiên, 2021:1-10.