Vaccine và nững hiểu biết cơ bản về vaccine

1. Mở đầu Ngày nay Công nghệ sinh học đang được coi là một trong 5 ngành công nghệ hàng đầu. Trong đó , công nghệ vi sinh vật học sản xuất các kháng sinh, vacxin, vitamin và các hoạt chất ứng dụng trong y học, thực phẩm , nông nghiệp…đang có những bước tiến vượt bậc. Ở các nước phát triển trên thế giới thì việc ứng dụng các tiến bộ di truyền học trong phân lập, sàng lọc, cải tạo giống cho phép tạo ra các chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp các hoạt chất sinh học với hiệu suất ngày càng cao. Trình độ tự động hóa, tin học hóa cao cho phép xây dựng được các hệ thống sản xuất ổn định với hiệu suất tối ưu. Cùng với các giải pháp công nghệ mới giúp tiết kiệm mặt bằng và nhân công, bảo vệ môi trường sinh thái. Ở Việt Nam, tuy chưa thể đưa công nghệ vi sinh vật ứng dụng trong lên men sản xuất kháng sinh do một phần khiêm tốn về vốn đầu tư bởi đây cũng là ngành có nhiều thách thức và mang tính cạnh tranh khốc liệt trên quy mô toàn cầu, nhưng cũng có nhiều công ty ( bao gồm cả Nhà nước và Tư nhân) sản xuất, hoàn thiện rất nhiều lọai thuốc, các dược phẩm… Trong các quy trình sản xuất dựa trên thành tựu của công nghệ sinh học thì “ Công nghệ vaccine “ là một trong những lĩnh vực quan trọng. 2.Nội Dung 2.1 Lịch sử vaccine Antoni van leeuwenhock phát minh ra kính hiển vi và nhìn thấy vi khuẩn vào năm 1684. Gần 200 năm sau Louis Pasteur trở thành “ông tổ” của nghành Vi sinh vật và cũng là người đầu tiên chế tạo ra vaccine phòng bệnh than và bệnh dại. 2.2 Khái niệm về vaccine Vaccine là chế phẩm có tính kháng nguyên dùng để tạo ra miễn dịch đặc hiệu chủ động, nhằm tăng sức đề kháng của cơ thể đối với một số tác nhân gây bệnh cụ thê. Các nghiên cứu mới còn mở ra hướng dùng vaccine để điều trị một số bệnh ( liệu pháp vaccine). Việc dùng vaccine để phòng ngừa bệnh gọi chung là chủng ngừa hay tiêm phòng mặc dù vaccine có thể được đưa vào bằng đường tiêm hoặc bằng đường tiêu hóa ( vaccine tái tổ hợp )… 2.3 Sự phát triển của vaccine Vaccine học được bắt đầu vào cuối thế kỷ 18 boiwr bác sỹ thú y E.Jenner (người Anh) voiws vaccine là từ chủng gây bệnh đậu bò, tiêm cho cậu bé 13 tuổi J.Pilip. Hiện nay, tổ chức y tế thế giới (WHO) đã công nhận tiêm vaccine là một phương pháp bảo vệ hiệu quả, giúp nhân loại tránh được các bệnh truyền nhiễm. Từ năm 1880 Louis Pasteur ( người pháp) đã sáng chế thành công vaccine chống bệnh than và nhiều lại vaccine khác trên ý tường của jenner tạo ra một trường phái riêng biệt cho tới ngày nay. Sang nửa cuối thế kỷ 20 mặc dù đã có những khám phá đột phá về công nghệ nhưng vẫn có những thách thức to lớn như các laoị bệnh mới xuất hiện. Tình trạng miễn dịch mà cơ thể cớ được sau khi tiêm vaccine là kết quả của sự đáp ứng miễn dịch đối với các thành phần kháng nguyên có trong vaccine. Tùy tứng loại vaccine hiệu quả bảo vệ có thể do miễn dịch dịch thể, miễn dịch qua trung gian tế bào hoặc phối hợp cả hai loại trên. Ngoài miễn dịch đặc hiệu vaccine còn có khả năng miễn dịch k

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

BÀI TIỂU LUẬN

“VACCINE VÀ NHỮNG HIỂU BIẾT CƠ BẢN VỀ VACCINE”

Môn: Công nghệ Hóa Sinh

GIÁO VIÊN GIẢNG DẠY: PGS.TS LÊ THANH HÒA

Học Viên : Hà Thị Thanh Hoàn

Mã Học Viên : CHSB607 Lớp cao học công nghệ sinh học K6B

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

Bài Tiểu Luận

“ Vaccine và nững hiểu biết cơ bản về vaccine”

Thái nguyên 9/2014

Mục Lục

1 Mở đầu

Ngày nay Công nghệ sinh học đang được coi là một trong 5 ngành công nghệ hàng đầu Trong đó , công nghệ vi sinh vật học sản xuất các kháng sinh, vacxin, vitamin và các hoạt chất ứng dụng trong y học, thực phẩm , nông nghiệp…đang có những bước tiến vượt bậc.

Ở các nước phát triển trên thế giới thì việc ứng dụng các tiến bộ di truyền học trong phân lập, sàng lọc, cải tạo giống cho phép tạo ra các chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp các hoạt chất sinh học với hiệu suất ngày càng cao.

Trình độ tự động hóa, tin học hóa cao cho phép xây dựng được các hệ thống sản xuất ổn định với hiệu suất tối ưu Cùng với các giải pháp công nghệ mới giúp tiết kiệm mặt bằng và nhân công, bảo vệ môi trường sinh thái.

Ở Việt Nam, tuy chưa thể đưa công nghệ vi sinh vật ứng dụng trong lên men sản xuất kháng sinh do một phần khiêm tốn về vốn đầu tư bởi đây cũng là ngành có nhiều thách thức và mang tính cạnh tranh khốc liệt trên quy mô toàn cầu, nhưng cũng có nhiều công ty ( bao gồm cả Nhà nước và Tư nhân) sản xuất, hoàn thiện rất nhiều lọai thuốc, các dược phẩm…

Trong các quy trình sản xuất dựa trên thành tựu của công nghệ sinh học thì “

Công nghệ vaccine “ là một trong những lĩnh vực quan trọng.

2.Nội Dung

2.1 Lịch sử vaccine

Antoni van leeuwenhock phát minh ra kính hiển vi và nhìn thấy vi khuẩn vào năm 1684 Gần 200 năm sau Louis Pasteur trở thành “ông tổ” của nghành Vi sinh vật và cũng là người đầu tiên chế tạo ra vaccine phòng bệnh than và bệnh dại.

2.2 Khái niệm về vaccine

Vaccine là chế phẩm có tính kháng nguyên dùng để tạo ra miễn dịch đặc hiệu chủ động, nhằm tăng sức đề kháng của cơ thể đối với một số tác nhân gây bệnh cụ thê.

Các nghiên cứu mới còn mở ra hướng dùng vaccine để điều trị một số bệnh ( liệu pháp vaccine) Việc dùng vaccine để phòng ngừa bệnh gọi chung là chủng ngừa hay tiêm phòng mặc dù vaccine có thể được đưa vào bằng đường tiêm hoặc bằng đường tiêu hóa ( vaccine tái tổ hợp )…

2.3 Sự phát triển của vaccine

Vaccine học được bắt đầu vào cuối thế kỷ 18 boiwr bác sỹ thú y E.Jenner (người Anh) voiws vaccine là từ chủng gây bệnh đậu bò, tiêm cho cậu bé 13 tuổi J.Pilip Hiện nay, tổ chức y tế thế giới (WHO) đã công nhận tiêm vaccine là một phương pháp bảo vệ hiệu quả, giúp nhân loại tránh được các bệnh truyền nhiễm Từ năm 1880 Louis Pasteur ( người pháp) đã sáng chế thành công vaccine chống bệnh than và nhiều lại vaccine khác trên ý tường của jenner tạo ra một trường phái riêng biệt cho tới ngày nay Sang nửa cuối thế

kỷ 20 mặc dù đã có những khám phá đột phá về công nghệ nhưng vẫn có những thách thức to lớn như các laoị bệnh mới xuất hiện.

Tình trạng miễn dịch mà cơ thể cớ được sau khi tiêm vaccine là kết quả của sự đáp ứng miễn dịch đối với các thành phần kháng nguyên có trong vaccine Tùy tứng loại vaccine hiệu quả bảo vệ có thể do miễn dịch dịch thể, miễn dịch qua trung gian tế bào hoặc phối hợp cả hai loại trên Ngoài miễn dịch đặc hiệu vaccine còn có khả năng miễn dịch không đặc hiệu như làm tăng quá trình thực bào nhờ kháng thể đóng vai trò là yếu tố opsonin đặc hiệu và nhờ lymphokin hoạt hóa đại thực bào…

Bảng thống kê các giai đoạn phát triển của vaccine

Năm Loại vacxin Người đề xuất

1796 Vacxin đậu mùa E.Jenner

1880 Vacxin bệnh than Louis Pasteur

1885 Vacxin dại bất hoạt Louis Pasteur

1898 Vacxin thương hàn Raita

1915 Vacxin chống hoại thư Weinberg

1921 Vacxin BCG phòng lao L.C.A.Calmette-A.F.Mguerin

1926 Vacxin bạch hầu G.Ramon-Glenny

1927 Vacxin uốn ván Ramon-Zoeller

1932 Vacxin sống sốt vàng M.Theiler

1937 Vacxin cúm bất hoạt Salk

1938 Vacxin viêm não A.Cmorodinsov-E.Levkovich

1940 Vacxin dại bất hoạt D.Semple

1943 Vacxin cúm sống Francis

1949 Vacxin Lepto A.Varpholomeev-G.Kovalxkii

1953 Vacxin bại liệt chết (Salk) Salk

1957

1960 Vacxin bại liệt sống uốngVacxin sởi sống SabinJ.F.Enders,Yokuno,A.A.Smordints

1967 Vacxin quai bị bất hoạt ev

1968 Vacxin viêm não mủ C (Hoa Kỳ)

1969 Vacxin Rubella sống Gotschlich

1971 Vacxin viêm não mủ A (Hoa Kỳ-Bỉ)

1974 Vacxin Rubella sống Gotschlich

1978 Vacxin viêm gan B huyết tương Takahashi

1979 Vacxin Viêm phế cầu Maufas

1980 Vacxin dại nuôi cấy tế bào Austrian

1981 Vacxin ho gà vô bào (Pháp – Nhật)

1983 Vacxin thủy đậu Sato

1983 Vacxin viêm gan B tái tổ hợpVacxin sởi+quai

bị+Rubella

TakahshiMerkCo.Ltd (Hoa Kỳ), Myanohara

1988 Vacxinviêm gan A Merieux

1992 Vacxin cộng hợp 5 thành phần DTP-IPV-Hib

1993 Vacxin DPT-Hib-HepB

1996 Vacxin Rota và Lyme

2.4 Cơ chế tác động của vaccine

Vaccine là các vi khuẩn, virus sống giảm độc lực khi đưa vào cơ thể hệ miễn dịch nhận ra chúng, tiêu diệt và ghi nhớ chúng Về sau, khi tác nhân gây bệnh thực sự xâm nhập vào cơ thể, hệ miễn dịch đã ở tư thế sẵn sàng để tấn công tác nhân gây bệnh nhanh chóng hơn và hữu hiệu hơn (bằng cách huy động nhiều thành phần của hệ miễn dịch, đặc biệt là tế bào lympho) đây chính là

ưu điểm cảu đáp ứng miễn dịch đặc hiệu.

2.5 Phân loại vaccine

2.5.1 Vacxin giải độc tố

Loại vacxin này được sản xuất từ ngoại độc tố của vi khuẩn đã được làm mất tính độc nhưng vẫn giữ được tính kháng nguyên Vacxin giải độc tố kích thích

cơ thể sản xuất ra kháng độc tố, là loại kháng thể có khả năng trung hòa

ngoại độc tố Vacxin này nhằm phòng chống các bệnh nhiễm trung do vi khuẩn gây bệnh chủ yếu bằng ngoại độc tố.

2.5.2 Vacxin chết toàn thể hoặc kháng nguyên tinh chế

Loại vacxin này sản xuất từ các vi sinh vật gây bệnh Sau khi vi sinh vật đã bị giết chết có thể lấy toàn bộ huyền dịch làm vacxin (vacxin toàn thể), hoặc tinh chế lấy các thành phần kháng nguyên quan trọng, đó là các “kháng nguyên bảo vệ” (protective antigens).

Các kháng nguyên này chủ yếu kíchthích đáp ứng miễn dịch dịch thể Các kháng thể được hình thành có thể trực tiếp giết chết vi sinh vật, ngăn cản sự bám dính của chúng vào tế bào cơ thể vật chủ, làm tăng khả năng thực bào

…, hoặc phối hợp các cơ chế trên.

2.5.3Vacxin sống giảm độc lực

Loại vacxin này sản xuất từ vi sinh vật gây bệnh hoặc vi sinh vật giống vi sinh vật gây bệnh về cấu trúc kháng nguyên, đã được làm giảm độc lực không còn khả năng gây bệnh Vacxin sống tạo ra trong cơ thể một quá trình nhiễm khuẩn tự nhiên, kích thích cơ thể đáp ứng cả miễn dịch toàn thể và miễn dịch tại chỗ, cả miễn dịch dịch thể và miễn dịch qua trung gian tế bào.

Tuy nhiên điều phải quan tâm đặc biệt là tính an toàn của vacxin sống, phải đảm bảo không còn khả năng gây bệnh hoặc chỉ gây bệnh rất nhẹ, và vi sinh vật phải có tính di truyền ổn định không trở lại độc lực ban đầu.

2.5.4 Vaccine mới

Các vaccine này còn được xem là vaccine của tương lai, có 6 hướng phát triển chính hiện nay:

• Sử dụng các phụ gia (adjuvant) mới, nhằm gây ra loại đáp ứng miễn dịch mong muốn Thí dụ, chất nhôm phosphate và các oligonucleotide chứa CpG demethyl hóa đưa vào vaccine khiến đáp ứng miễn dịch phát triển theo hướng dịch thể (tạo kháng thể ) thay vì tế bào

• Vaccine khảm : sử dụng một sinh thể quen biết để hạn chế hiện tượng

"phản tác dụng", thí dụ dùng virus vaccinia mang một số yếu tố của virus viêm gan B hay virus dại

• Vaccine polypeptidique : tăng cường tính sinh miễn dịch nhờ liên kết tốt hơn với các phân tử MHC : peptide nhân tạo 1/2 giống virus, 1/2 kia gắn MHC; đoạn peptide mô phỏng 1 quyết định kháng nguyên

(epitope).

• Anti-idiotype : idiotype là cấu trúc không gian của kháng thể tại vị trí gắn kháng nguyên, đặc hiệu với kháng nguyên tương ứng Anti-idiotype là các kháng thể đặc hiệu đối với Anti-idiotype, do đó anti-Anti-idiotype xét về mặt đặc hiệu lại tương tự với kháng nguyên Vậy, thay vì dùng kháng nguyên X làm vaccine, người ta dùng idiotype anti-anti-X.

• Vaccine DNA : DNA của tác nhân gây bệnh sẽ được biểu hiện bởi tế bào người được chủng ngừa Lợi thế của DNA là rẻ, bền, dễ sản xuất ra số lượng lớn nên thích hợp cho những chương trình tiêm chủng rộng rãi Ngoài ra, vaccine DNA còn giúp định hướng đáp ứng miễn dịch: tác nhân gây bệnh ngoại bào được trình diện qua MHC loại II, dẫn đến đáp ứng CD4 ( dịch thể và tế bào ) Khi kháng nguyên của tác nhân đó được chính cơ thể người biểu hiện, nó sẽ được trình diện qua MHC loại I, lúc này đáp ứng miễn dịch tế bào qua CD8 được kích thích Tuy nhiên phương pháp này là con dao hai lưỡi bởi lẽ tế bào mang DNA lạ có nguy cơ bị nhận diện là "không ta", sinh ra bệnh tự miễn.

• Sử dụng véc-tơ tái tổ hợp – dùng các vi khuẩn thuần tính hoặc các tế bào trình diện kháng nguyên như tế bào tua được chuyển gen để biểu hiện kháng nguyên mong muốn.

2.6 Công nghệ sản xuất vaccine

2.6.1 vaccine sống

Một vài vaccine sống đã đáp ứng cơ bản những chỉ tiêu chuẩn cho một vaccine lý tưởng Đó là: có khả năng tạo ra một sự bảo vệ suốt đời với một phản ứng tối thiểu ở gần như toàn thể những người đã nhận một hoặc hai liều vaccine Những vaccine loại này thường chứa các vi sinh vật là virus Chúng gây nhiễm ở các tế bào và nhân lên ở tế bào chủ, giống như sự nhân lên của các vi sinh vật gây ra nhiễm khuẩn tự nhiên Như vậy các vi sinh vật có trong vaccine sẽ gây ra một đáp ứng miễn dịch của cơ thể giống như đáp ứng miễn dịch với cơ thể hoang dại Vaccine sống đã được làm giảm độc lực, tức là khả năng gây bệnh của các vi sinh vật gần như đã bị loại bỏ bằng các thủ thuật, kỹ thật sinh học Các vaccine sống có thể tạo ra hai loại miễn dịch là miễn dịch dịch thể ( kháng thể ) và miễn dịch tế bào ( tế bào lympho T) Vaccine sống có hai loại

• Vaccine cổ điển: tức là các vaccine không dùng tới công nghệ DNA Chúng đưuọc nuôi và giảm độc lực trong nuôi cấy tế bào Vaccine cổ điển được tiến hành từ những năm 40-50 của thế kỷ trước với nuôi cấy tế bào hiện đại invitro và khả năng nuôi virus trong các atế bào đó, tạo ra các loại vaccine uống, tiêm…Một cách tạo ra vaccine cổ điển nữa là phân lập và nuôi virus động vật, gây ra một bệnh động vật tương tự như bệnh ở người Virus động vật này được tạo ra và miễn dịch ở người nhưng không gây bệnh cho người Đó là trường hợp

benehj đậu bò do Jenner tìm ra và tạo ra vaccine Chính vaccine này đã góp phần thanh toán bệnh đậu mùa trên toàn thế giới.

• Vaccine tái tổ hợp: có hai hướng trong đó công nghệ DNA được ứng dụng để phát triển những vaccine virus sống mới.

- Ứng dung thứ nhất là tạo ra những biến đổi đặc hiệu hoặc xóa bỏ ở gene virus, điều đó sẽ làm cho virus bị giảm độc lực một cách bền vững.Như vậy chúng sẽ không có khả năng quay trở lại độc lực Đây là hướng tạo ra các loại vaccine mới.

- Ứng dụng thứ 2 là tạo ra các vector từ các virus trong vaccine Mục đích là để tiếp cận thông tin cảu virus cho hệ thống miễn dịch, trong khuôn khổ một virus sống, làm cho hệ thống miễn dịch đáp ứng một kháng nguyên.

2.6.2 Vaccine bất hoạt

So với vaccine sống thì vaccine bất hoạt sản xuất dễ dàng hơn Theo định nghĩa vaccine batá hoạt không thể đưuọc nhân lên hoặc phát triển để có thể gây bệnh Nói chung, chúng đưuọc dung nạp tốt hơn, đặc biệt các vaccine bất hoạt được tinh khiết để loại bỏ các thành phần đại phân tử.

Ngoài ra, với trình độ khoa học như hiện nay, vaccine bất hoạt có thể đưuọc sản xuất dễ dàng hơn, khả năng tạo miễn dịch được nâng cao nhờ khả năng bổ sung thêm tá dược Các vaccine chết thường có chức năng kích thích các đáp ứng miễn dịch dịch thể cũng như khởi động cho miễn dịch tế bào.

• Vaccine bất hoạt nguyên tế bào: sản xuất vaccine bất hoạt nguyên tế bào vi khuẩn hay toàn hạt nhỏ virus, với mục đích kích thích việc hình thành các kháng thể đối với nhiều kháng nguyên, một vài vaccine còn có tác dụng trung hòa tác nhân gây bệnh.

• Vaccine bất hoạt protein:

Đối chiếu nhiều tác nhân gây bệnh thì việc phát triển một vaccine dựa trên protein là chiến lược được lựa chọn.phương pháp dựa trên kỹ

thuật miễn dịch, di truyền hóa sinh, xác định tính đặc hiệu của kháng nguyên.

2.7 Phương pháp sản xuất vaccine

2.7.1 Dạng truyền thống

Nguyên tắc chung

- Tạo sinh khối : đay là giai đoạn đầu tiên để sản xuất vaccine Vi sinh vật được nuôi cây trong môi trường thích hợp, để đạt được số lượng lớn sinh khối hoặc sản phẩm của chúng Các chủng vi sinh vật trước khi được nuôi cấy cần đưuọc kiểm tra độ tinh khiết, không được lẫn vi sinh vật lạ Quá trình nuôi cấy được thực hiện trong môi trường đặc biệt có kiểm soát tốc độ tăng trưởng của sinh vật.

- Làm bất hoạt : yêu cầu khi sản xuất vaccine là phải an toàn cho người sử dụng Do đó các vi khuẩn được sử dụng để sản xuất vaccine phải được batá hoạt nhưng không được mất hoạt tính để có thể đáp ứng kháng nguyên, nghĩa là có khả năng kích hoạt hệ thống miễn dịch của

cơ thể.

+ Đối với vaccine vi khuẩn chết : có thể dùng tác nhân diệt khuẩn như các hóa chất, tia cực tím, siêu âm…

+ Đối với vaccine từ vi khuẩn giảm độc : có thể dùng phương pháp cấy chuyển vi khuẩn nhiều lần trong môi trường nuôi cấy.

- Sản xuất chế phẩm : sau khi làm bất hoạt, tiếp tục tinh khiết hóa và đông khô để tạo sản phẩm, cuối cùng đóng gói Tùy theo từng loại chế phẩm cớ thể đóng gói dưới dạng thuốc lỏng để uống, dạng tiêm hay dạng thuốc viên.

- Kiểm tra sản phẩm :

+ Cần kiểm tra độ vô trùng

+ Đảm bảo đủ nồng độ

+ Khả năng gây miễn dịch

2.7.2 vaccine tái tổ hợp

Các bước tiến hành như sau :

- Bước 1 : Tiến hành xen đoạn thứ cấp của bộ gene virus vào plasmide vi khuẩn có mang gene kháng lại kháng sinh

- Bước 2 : Tạo tổ hợp DNA khảm có chứa đoạn khởi động (promoter) mạnh gắn với gene kháng nguyên và đuôi poliA Sau đó xen vào vùng cắt hạn chế của virus

- Bước 3 : Biến nạp vào tế bào chủ : tại đây virus và plasmide hợp nhất tạo virus tái tổ hợp.

2.8 Hạn chế của vaccine

Hạn chế về hiệu quả

Một số vaccine rất có hiệu quả, không kể vaccine đậu mùa nổi tiếng, thí dụ vaccine ngừa bệnh uốn ván , sởi v.v Một số vaccine khác có hiệu quả vừa phải (hiệu quả của BCG chỉ vào khoảng 50%) Ngược lại, có những bệnh đến đầu

thế kỷ 21 vẫn chưa có vaccine thích hợp ( AIDS , sốt rét v.v.) Do vậy, vaccine chưa phải là vũ khí vạn năng để đối phó với bệnh tật.

Hiệu quả của vaccine cũng khó đánh giá chính xác Kết quả nghiên cứu trên động vật không thể áp dụng 100% cho loài người, vì những đặc điểm riêng của từng loài Trên lý thuyết, phương pháp duy nhất để chứng minh hiệu quả

là lấy 2 nhóm người, một nhóm được tiêm chủng, một nhóm không rồi truyền mầm bệnh cho cả hai nhóm để xem kết quả Dĩ nhiên phương pháp này không thể sử dụng được vì trái đạo đức Do đó, người ta biến hóa đi một chút, cũng chia ra 2 nhóm được chủng và không được chủng như trên nhưng không truyền bệnh mà chỉ quan sát sự nhiễm bệnh qua các ngã thông thường Hạn