Sản xuất vắc-xin trong cơ thể con người: Triển vọng mới trong phòng bệnh

Cơ quan Các dự án phòng thủ tiên tiến (DARPA) thuộc Lầu Năm Góc, Mỹ đang thực hiện một dự án táo bạo, nhưng khả thi, phát triển các “nhà máy sinh học” ngay trong cơ thể con người để thực hiện chức năng giống như vắc-xin, khắc phục tình trạng thiếu hụt vắc-xin phòng ngừa các loại bệnh nan y trong tương lai.

Lợi thế của kỹ thuật sản xuất vắc-xin trong cơ thể con người

Theo đại tá Daniel Wattendorf, chuyên gia di truyền học lâm sàng của DARPA, các nhà máy cứu hộ vắc-xin hay nhà máy sinh học (Bio-factories) là thuật ngữ mới nói về phương pháp sản xuất vắc-xin mới, bằng cách dùng cơ thể con người để tạo ra các kháng thể, một loại “vũ khí” tiềm năng để bảo vệ cơ thể con người. Phương pháp này, thực chất là tạo ra các hướng dẫn để cơ thể tự “bào chế” ra một số kháng thể. Lý do, cơ thể con người vốn sở hữu các lò phản ứng sinh học riêng nên việc sản xuất vắc-xin không chỉ nhanh, hiệu quả mà còn an toàn hơn so với kỹ thuật truyền thống.

Quá trình sản xuất vắc-xin truyền thống phải mất ít nhất tới 9 tháng, như trường hợp dịch cúm H1N1 bùng phát năm 2009, để có đủ số lượng vắc-xin dùng cho con người, các nhà khoa học đã phải mất nhiều tháng để bào chế.

Một virut cúm tự gắn kết nó với tế bào đường hô hấp của cơ thể người.

Lý tưởng nhất của kỹ thuật sản xuất vắc-xin trong cơ thể con người ở chỗ, cơ thể thường nhầm lẫn vắc-xin là một protein vô hại, hay một kháng nguyên trên vỏ ngoài của virut. Trường hợp nhầm lẫn này sau đó thúc đẩy hệ thống miễn dịch sản xuất hàng triệu kháng thể thâm nhập và trung hòa những kẻ ngoại lai. Thật không may, đợt dịch bùng phát năm 2009, chỉ có 40-60% số người được tiêm chủng phát triển các kháng thể. Khi xem lại vấn đề, các nhà khoa học phát hiện thấy quá trình sản xuất kháng thể chậm, cộng với hiệu quả vắc-xin hạn chế. Có nghĩa, giải pháp chủng ngừa dịch cúm 2009 chỉ bảo vệ được 1,6% trong số 60 triệu người Mỹ đã được tiêm chủng, tuy nhiên đây cũng là vắc-xin nhanh nhất từng được con người bào chế từ trước tới nay.

Một trong những lợi thế khác của phương pháp sản xuất vắc-xin ngay trong cơ thể con người là bảo vệ tức thì. Ví dụ, trong đợt dịch Ebola bùng phát năm ngoái nếu có đủ vắc-xin để dùng ngay thì cứu được nhiều người. Trường hợp nhà truyền giáo, BS. Kent Brantly chiến thắng loại virut chết người nói trên là do được truyền huyết tương của bệnh nhân đã mắc bệnh và đến lượt ông, Brantly đã trả ơn bằng cách hiến máu của mình cho những người Mỹ khác bị nhiễm bệnh. Do cơ thể của Kent Brantly đánh bại được virut, nên nó đầy ắp các kháng thể Ebola. Về lý thuyết, điều này sẽ ngay lập tức cung cấp cho người bệnh vũ khí cần thiết để tiêu diệt virut gây bệnh. Không giống như vắc-xin tiêu chuẩn, phương pháp dùng kháng thể không dựa vào khả năng mơ hồ của hệ thống miễn dịch khi nhận biết môi chất gây bệnh ngoại lai mà nó tự sản xuất kháng thể mạnh nhất, đặc biệt là trong bối cảnh dịch bùng phát toàn cầu đang lan nhanh giống như cháy rừng, nên phương pháp sản xuất vắc-xin nói trên được xem là “gót chân Achille” trong cuộc chiến phòng bệnh cứu người.

“Nhà máy” cứu hộ vắc-xin ngay trong cơ thể con người

Mới đây, các chuyên gia ở DARPA đang thực hiện một dự án khả thi “xây dựng” những nhà máy cứu hộ vắc-xin hay nhà máy sản xuất kháng thể ngay bên trong cơ thể con người. Trong dự án, người ta sẽ thu hoạch kháng thể virut từ những người đã hồi phục sau mắc bệnh lây lan như cúm gia cầm hoặc Ebola. Sau khi thử nghiệm khả năng kháng thể trung hòa virut trong đĩa petri, các nhà khoa học tiến hành phân ly để chọn kháng thể virut hiệu quả nhất, xác định các gen cần để tạo kháng thể và sau đó mã hóa các bản sao của các gen này để tạo ra một dạng vật liệu di truyền ADN hay ARN, mà cơ thể con người sau đó sẽ sử dụng như là một cuốn cẩm nang để lắp vào các kháng thể.

Bằng cách sử dụng công cụ duy nhất là mũi kim, các bác sĩ sẽ chèn mã hay công thức kháng thể di truyền vào tế bào cơ bắp của người. Một khi đã yên vị trong tế bào cơ bắp, ARN sẽ trôi nổi tự do, bám vào các hướng dẫn ADN hoặc ARN, tạo thành nhiều bản sao kháng thể. Sử dụng ARN để mã hóa các hướng dẫn cho kháng thể sẽ nhanh chóng làm tăng quá trình sản xuất kháng thể đến liều hiệu quả trong chừng vài giờ có hiệu ứng bảo vệ cơ thể cao. ADN phải mất một hoặc hai ngày để sản xuất kháng thể, phải được chèn bằng một quá trình xâm lấn có tên electroporation (kỹ thuật điện di, tác động trực tiếp thâm nhập tế bào qua da), các kháng thể sẽ tiếp tục tồn tại nhiều tháng trong cơ thể, vì vậy cơ thể trở thành lò phản ứng sinh học di động kháng bệnh rất hiệu quả.

Triển vọng phương pháp sản xuất vắc-xin trong cơ thể con người

Theo đại tá Daniel Wattendorf, cho đến thời điểm hiện tại, một số công ty dược phẩm và các tổ chức có mối quan tâm đã phát triển vắc-xin tiềm năng bằng cách sử dụng phương pháp nói trên. DARPA hiện đang thử nghiệm kỹ thuật này đối với bệnh cúm trên bệnh nhân đã qua khỏi dịch Ebola ở Mỹ. Riêng bệnh cúm, phương pháp sản xuất vắc-xin trong cơ thể người của DARPA có hiệu quả bảo vệ cao gấp 1.000 lần so với giả thiết ban đầu. Cũng nhờ phát minh sử dụng cơ thể như một thiết bị phản ứng sinh học, chúng ta có thể sản xuất đủ kháng thể để bảo vệ động vật nhỏ, như chuột hay linh trưởng. Còn đối với con người phải cần đến lượng kháng thể lớn hơn và có thời gian hiệu quả dài hơn nên DARPA hiện đang tiếp tục cải tiến để cho ra đời liều cao hơn và an toàn để dùng cho con người trong tương lai, khắc phục tình trạng thiếu vắc-xin trầm trọng như hiện nay.