BÁO CÁO THỰC TẬP-Công nghệ sản xuất Vắc-xin ăn được

Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS. Nguyễn Bá Lộc MỞ ĐẦU Tiêm chủng là một trong những trang bị tối cần thiết để một đứa trẻ lớn lên an toàn và khoẻ mạnh, tuy nhiên bất kỳ một đứa trẻ nào, (và ngay những trẻ đã lớn) đều rất “sợ” chỉ cần nghĩ đến việc phải tiêm thuốc. Vì đường tiêm thường gây cảm giác đau cho người sử dụng, cộng thêm số lượng virút gây bệnh nguy hiểm ngày càng nhiều kéo theo số lượng mũi tiêm cũng tăng lên và mỗi lần tiêm vào mỗi chỗ khác nhau của cơ thể . Chưa kể đến việc bảo quản, vận chuyển với điều kiện nghiêm ngặt đối với các Vắc-xin. Giải quyết hết tất cả những vấn đề này các nhà khoa học của chúng ta đã tạo ra một cái gọi là “Vắc-xin ăn”. Nó có thể dùng thay thế cho việc tiêm nhưng hiệu quả miễn dịch vẫn được đảm bảo. Ở nước ta, Vắc-xin ăn có lẻ là một cụm từ khá mới mẻ nhưng đối với các nước phát triển trên thế giới thì nó không có gì xa lạ, bởi từ những năm đầu thập niên 90 người ta đã tạo thành công những “cây Vắc-xin ăn” đầu tiên. Tuy nhiên cho đến nay việc Nghiên cứu và phát triển Vắc-xin ăn vẫn còn đang là một phương hướng nghiên cứu rất mới của công nghệ sinh học, đặc biệt là ở những nước đang phát triển và những nước nghèo, nơi mà vấn đề miễn dịch thường là mối quan tâm lớn. Nghiên cứu và phát triển Vắc-xin ăn cần sự kết hợp đồng thời giữa lĩnh vực miễn dịch học và thực vật học. Do vậy việc nghiên cứu, phát triển và thử nghiệm Vắc-xin ăn thông qua cây trồng chuyển gen vẫn còn nhiều hạn chế, tuy nhiên cũng đã thu được những nhiều thành tựu to lớn. Qua bài tiểu luận này tôi muốn cung cấp thêm một số thông tin cơ bản về lĩnh vực mới này, nhằm giúp những người quan tâm có thể tham khảo thêm. Chính vì vậy tôi chọn đề tài “Công nghệ sản xuất Vắc-xin ăn được” nhằm đáp ứng những nhu cầu trên. HV: Võ Quang Trung – TVH K20 1 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS. Nguyễn Bá Lộc NỘI DUNG I. ĐỊNH NGHĨA 1. Vắc-xin Vắc-xin là chế phẩm có tính kháng nguyên dùng để tạo miễn dịch đặc hiệu chủ động, nhằm tăng sức đề kháng của cơ thể đối với một (số) tác nhân gây bệnh cụ thể. Các nghiên cứu mới còn mở ra hướng dùng vắc-xin để điều trị một số bệnh (vắc-xin liệu pháp, một hướng trong các miễn dịch liệu pháp). Thuật ngữ vắc-xin xuất phát từ vaccinia, loại virus gây bệnh đậu bò nhưng khi đem chủng cho người lại giúp ngừa được bệnh đậu mùa (tiếng Latinh vacca nghĩa là "con bò cái"). Việc dùng vắc-xin để phòng bệnh gọi chung là chủng ngừa hay tiêm phòng hoặc tiêm chủng, mặc dù vắc-xin không những được cấy (chủng), tiêm mà còn có thể được đưa vào cơ thể qua đường miệng. * Cơ chế hoạt động của vắc-xin Hệ miễn dịch nhận diện vắc-xin là vật lạ nên hủy diệt chúng và "ghi nhớ" chúng. Về sau, khi tác nhân gây bệnh thực thụ xâm nhập 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 đánh thức các tế bào lympho nhớ). Đây chính là các ưu điểm của đáp ứng miễn dịch đặc hiệu. * Các loại vắc-xin Vắc-xin có thể là các virus hoặc vi khuẩn sống, giảm độc lực, khi đưa vào cơ thể không gây bệnh hoặc gây bệnh rất nhẹ. Vắc-xin cũng có thể là các vi sinh vật bị bất hoạt, chết hoặc chỉ là những sản phẩm tinh chế từ vi sinh vật. * Ba loại vắc-xin kinh điển Nuôi cấy virus cúm (chủng gây đại dịch năm 1918) phục vụ nghiên cứu và sản xuất vắc-xin: - Vắc-xin bất hoạt là các vi sinh vật độc hại bị giết bằng hóa chất hoặc bằng nhiệt. Thí dụ: các vắc-xin chống cúm, tả, dịch hạch và viêm gan siêu vi A. Hầu hết các vắc-xin loại này chỉ gây đáp ứng miễn dịch không hoàn toàn và ngắn hạn, cần phải tiêm nhắc nhiều lần. - Vắc-xin sống, giảm độc lực là các vi sinh vật được nuôi cấy dưới những điều kiện đặc biệt nhằm làm giảm đặc tính độc hại của chúng. Vắc-xin điển hình loại này thường gây được đáp ứng miễn dịch dài hạn và là loại vắc-xin được ưa chuộng dành cho người HV: Võ Quang Trung – TVH K20 2 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS. Nguyễn Bá Lộc lớn khỏe mạnh. Các vắc-xin ngừa bệnh sốt vàng, sởi, bệnh ban đào và quai bị đều thuộc loại này. Các "toxoid" là các hợp chất độc bị bất hoạt trích từ các vi sinh vật (trong trường hợp chính các độc chất này là phương tiện gây bệnh của vi sinh vật). Thí dụ: các vắc-xin ngừa uốn ván và bạch hầu. - Vắc-xin sống ngừa bệnh lao không phải là dòng vi khuẩn lao gây bệnh, mà là một dòng lân cận được gọi là BCG. * Một số loại vắc-xin mới đang nghiên cứu Các vắc-xin này còn được xem là vắc-xin 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 vắc-xin khiến đáp ứng miễn dịch phát triển theo hướng dịch thể (tạo kháng thể) thay vì tế bào. - Vắc-xin 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. - Vắc-xin 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 idiotype, do đó anti-idiotype xét về mặt đặc hiệu lại tương tự với kháng nguyên. Vậy, thay vì dùng kháng nguyên X làm vắc-xin, người ta dùng idiotype anti-anti-X. - Vắc-xin 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, vắc-xin 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 HV: Võ Quang Trung – TVH K20 3 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS. Nguyễn Bá Lộc kháng nguyên như tế bào tua được chuyển gen để biểu hiện kháng nguyên mong muốn. * Vắc-xin dùng để điều trị Một trong những hướng nghiên cứu mới là miễn dịch liệu pháp, bao gồm miễn dịch liệu pháp thụ động và chủ động (tức vắc-xin liệu pháp). Người ta hy vọng là phương pháp này sẽ chữa được những bệnh như ung thư, AIDS và bệnh Alzheimer. * Hạn chế của vắc-xin Những hạn chế của vắc-xin tập trung thành hai nhóm chính: hiệu quả kém và các tai biến đi kèm. * Hạn chế về hiệu quả - Một số vắc-xin rất có hiệu quả, không kể vắc-xin đậu mùa nổi tiếng, thí dụ vắc-xin ngừa bệnh uốn ván, sởi v.v. Một số vắc-xin 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 vắc-xin thích hợp (AIDS, sốt rét v.v.). Do vậy, vắc-xin chưa phải là vũ khí vạn năng để đối phó với bệnh tật. - Hiệu quả của vắc-xin 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 chế của phương pháp này là nếu một vắc-xin tỏ ra có hiệu quả, người ta không thể triển khai nghiên cứu trên quy mô rộng để tính chính xác hiệu quả vì như thế một số lớn quần chúng sẽ bị thiệt thòi do không được bảo vệ. Bởi vậy, khi một vắc-xin được xem là có hiệu quả, người ta đem tiêm chủng cho mọi người và quan sát sự giảm số người mắc bệnh. Tuy nhiên, ngay cả khi một bệnh có chiều hướng giảm xuống, người ta cũng không biết vai trò thật sự của vắc-xin, thí dụ tần suất bệnh lao đã giảm rất nhiều, nhưng vai trò của các biện pháp vệ sinh, cách ly nguồn lây cũng rất đáng kể. (Để hiểu rõ hơn cách đánh giá hiệu quả, xem thêm bài khoa học thống kê.) Tính kém hiệu quả của vắc-xin có thể biểu hiện về mặt chất (đáp ứng miễn dịch không thích hợp) hoặc về mặt lượng (không có đáp ứng miễn dịch). HV: Võ Quang Trung – TVH K20 4 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS. Nguyễn Bá Lộc * Nguyên nhân gây kém hiệu quả về lượng: Các "lỗ hổng" trong kho tàng miễn dịch: trên lý thuyết, các tế bào lympho B có thể tạo ra hơn 1012 loại kháng thể đặc hiệu [1], còn lympho T có thể nhận diện trên 1015 kháng nguyên khác nhau , những con số này tuy rất lớn nhưng không phải là vô hạn, hệ miễn dịch không thể chống lại mọi thứ. Hiệu quả của vắc-xin còn tùy thuộc vào thời gian bảo vệ: trí nhớ miễn dịch có thể tồn tại suốt đời nhưng sự sản xuất kháng thể thì không nếu không được tái kích thích. Đột biến của tác nhân gây bệnh: đây là cơ chế sinh tồn của các tác nhân gây bệnh. Đột biến đẩy hệ miễn dịch vào một cuộc rượt đuổi trường kỳ. Tiêu biểu cho cơ chế này là HIV, virus sốt xuất huyết, virus cúm với nguy cơ đại dịch cúm gia cầm hiện nay. * Nguyên nhân gây kém hiệu quả về chất: Vai trò của phụ gia: để giảm tác dụng không mong muốn của vắc-xin, người ta thường tinh lọc các chế phẩm, nhưng có những vắc-xin quá tinh khiết lại trở nên kém hiệu quả. Đó là do hệ miễn dịch muốn được kích hoạt, phải nhận được một tín hiệu báo nguy, tín hiệu này thường không phải là kháng nguyên dùng làm vắc-xin. Để khắc phục, người ta dùng một số loại phụ gia trong chế phẩm vắc-xin. Thí dụ phụ gia Freund, nhôm hyđrôxít, nhôm phosphate hoặc trộn lẫn các văc-xin với nhau. Loại phản ứng miễn dịch và hiện tượng chuyển hướng miễn dịch: đối với các tác nhân gây bệnh ngoại bào, đáp ứng miễn dịch dịch thể là thích hợp (loại đáp ứng này được sự hỗ trợ của các tế bào lympho Th1). Ngược lại, đáp ứng miễn dịch tế bào (cần sự hỗ trợ của lympho Th2) lại hữu hiệu cho các tác nhân gây bệnh nội bào. Do đó, nếu vắc-xin gây được đáp ứng miễn dịch nhưng không đúng loại đáp ứng nên có, hiệu quả cũng không được bảo đảm. Th1 và Th2 có xu hướng khắc chế lẫn nhau. Vắc-xin kinh điển có xu hướng tạo đáp ứng Th1. Do đó đối với những bệnh do tác nhân nội bào như nhiễm leishmania, miễn dịch đặc hiệu sau lành bệnh lại tốt hơn vắc-xin, vì vắc-xin lại gây hiệu quả ngược, kiềm hãm phản ứng bảo vệ. * Tai biến khi dùng vắc-xin Có hai loại tai biến: nhiễm bệnh và các bệnh miễn dịch. Nhiễm bệnh Vắc-xin sống, giảm độc lực có thể gây bệnh cho người bị suy giảm miễn dịch. Nguy cơ hồi phục của tác nhân vi sinh: một tác nhân bị làm giảm độc lực tìm lại được độc tính của mình. Nguy cơ này ở vắc-xin ngừa bại liệt là 10-7, nghĩa là cứ 10 triệu HV: Võ Quang Trung – TVH K20 5 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS. Nguyễn Bá Lộc trẻ em uống vắc-xin Sabin thì có 1 em bị tai nạn loại này. Điều không may này không ngăn cản được việc sử dụng vắc-xin này bởi lẽ tỷ lệ đó được xem là chấp nhận được. Nguy cơ nhiễm các tác nhân gây bệnh khác vào trong chế phẩm vắc-xin. Điều này có thể hạn chế bằng các quy trình sản xuất, bảo quản và sử dụng chặt chẽ. Bệnh miễn dịch Thử nghiệm vắc-xin phòng bệnh dại trên cừu cho thấy có xác suất gây EAE, một bệnh tự miễn trên hệ thần kinh khoảng 1/3000-1/1000.Lý do có thể là vắc-xin chiết xuất từ não chó đã mang theo cả những mẩu protein của tế bào thần kinh, khi tạo miễn dịch, cơ thể (được tiêm)đã tạo ra cả kháng thể chống lại cấu trúc thần kinh của mình. Vắc-xin ngừa ho gà có thể gây sốc kèm di chứng thần kinh với xác suất 10-4-10-6. Việc tinh lọc vắc-xin này làm tăng mức an toàn nhưng một lần nữa, giảm hiệu quả. * Chủng ngừa - Chủng ngừa là cho vắc-xin tiếp xúc với hệ miễn dịch. Tùy bản chất ký sinh, bệnh sinh của tác nhân gây bệnh cũng như của chế phẩm vắc-xin mà người ta dùng các phương pháp khác nhau nhằm đạt hiệu quả cao nhất. - Chủng là cách tạo một vết rạch trên da (cho rớm máu) rồi cho tiếp xúc với vắc-xin. Phương pháp này trước đây được dùng cho vắc-xin đậu mùa và lao. - Tiêm dưới da, trong da v.v. là phương pháp phổ thông nhất hiện nay, kể cả vắc-xin BCG phòng lao. Không được tiêm vào mạch máu. - Uống vắc-xin là phương pháp dùng cho vắc-xin Sabin ngừa bệnh bại liệt. * Đánh giá hiệu quả và theo dõi Trong một số trường hợp, thí dụ sau khi tiêm vắc-xin ngừa viêm gan siêu vi B, người ta còn làm xét nghiệm huyết thanh tìm hiệu giá kháng thể qua đó đánh giá hiệu quả của vắc-xin trên cơ thể người được tiêm (có tạo được đáp ứng miễn dịch hữu hiệu không). * Triển khai Tổ chức Sức khỏe Thế giới (WHO) đã hỗ trợ nhiều chương trình tiêm chủng mở rộng trên phạm vi toàn cầu trong kế hoạch chăm sóc sức khỏe ban đầu. Trong khuôn khổ các chương trình này, người ta đã đề xuất các lịch tiêm chủng đối với một số bệnh truyền nhiễm nguy hiểm thường gặp. Một trong những mục tiêu của y sinh học hiện nay là đẩy mạnh nghiên cứu nhằm tìm ra các vắc-xin mới, hiệu quả với giá thành phù hợp cho mục tiêu phổ cập cho mọi HV: Võ Quang Trung – TVH K20 6 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS. Nguyễn Bá Lộc người, nhất là đối với những bệnh gây chết người nhiều như sốt rét hay những bệnh nan y như ung thư, AIDS. Hiện nay, Việt Nam đã sản xuất được 9/10 vaccine phục vụ chương trình tiêm chủng mở rộng và được UNICEF công nhận là quốc gia thứ hai thanh toán xong bệnh bại liệt. Nhưng ở nước ta, vaccine ăn được vẫn là vấn đề khá mới mẻ và chưa có tài liệu nào đề cập sâu về loại vaccine này. Bên cạnh đó, cùng với sự phát triển của công nghệ sinh học thực vật trên thế giới, các nhà khoa học Việt Nam đã đạt được nhiều thành công trong việc nâng cao giá trị và phẩm chất cây bằng nhiều phương pháp khác nhau như chuyển gen Bt kháng sâu vào bông, gen kháng đạo ôn vào lúa Tuy nhiên, chưa có báo cáo nào về nghiên cứu sản xuất kháng nguyên trong thực vật, nhất là cây ăn được. 2. Vắc-xin ăn được Vắc-xin ăn được còn là Vắc-xin tiểu phần bao gồm một hoặc nhiều chuổi polypeptit của protein kháng nguyên trong vi sinh vật gây bệnh. Người ta chọn lọc những gen mã hoá cho các thành phần này, đưa vào vectơ, dựa vào hệ thống di truyền thực vật để khuyếch đại gen và biểu hiện thành công kháng nguyên protein mong muốn trong các bộ phận ăn được của thực vật, loại văccine này được cơ thể chấp nhận và nó bền vững trong dịch tiêu hoá đi qua đường tiêu hoá mà không bị phân huỷ. Vắc-xin ăn được có hoạt tính tương tự như Vắc-xin thông thưòng, chỉ khác là Vắc- xin này được thực vật sản xuất trong những phần ăn được như lá, củ, quả, hạt. Nổ lực sản xuất Vắc-xin đầu tiên từ thực vật được ghi nhận vào năm 1990 khi công trình nghiên cứu biểu hiện protein kháng nguyên bề mặt A của vi khuẩn Streptococus mutans ở cây thuốc lá. II. CƠ SỞ KHOA HỌC Với các tiến bộ khoa học hiện nay trong việc tạo cây trồng chuyển gen cho phép tạo cây trồng chuyển gen có chứa Vắc-xin ăn được với các bước: - Chọn lựa và nhân bản đoạn gen kháng nguyên của vi khuẩn và vi rút gây bệnh. - Thử nghiệm thành công các vectơ biểu hiện gen tái tổ hợp. - Chuyển thành công gen kháng nguyên vào nhiều loài đối tượng thực vật. - Gia tăng tốc độ và khối lượng protein tái tổ hợp được được sản sinh trong cây trồng . Vắc-xin ăn được có những ưu điểm nổi trội: - Dể dàng tăng qui mô sản xuất và dể thu sinh khối. HV: Võ Quang Trung – TVH K20 7 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS. Nguyễn Bá Lộc - Tính ổn định cao,dễ bảo quản và sử dụng Các kháng nguyên biểu hiện trong thực vật ổn định ngay ở nhiệt độ phòng do chúng được sản xuất và được bao bọc bởi các mô thực vật mà cụ thể là chúng được định vị trong lưới nội chất, thể Golgi hoặc bề mặt tế bào. Nhờ tính ổn định này mà chúng trở nên dể dàng bảo quản và sử dụng (ngay trong thực vật) mà không cần giữ lạnh như các Vắc- xin tiêm. Trong quá trình sản xuất Vắc-xin ăn được người ta chỉ cần vận chuyển và sử dụng ngay bộ phận thực vật chứa Vắc-xin đó  Tính ăn được: Loại Vắc-xin trong thực vật này được chính mô trong thực vật bao bọc, hạn chế được sự phân huỷ của dịch tiêu hoá ở đường ruột và ổn định, bền vững trong cơ thể nên Vắc-xin này có thể ăn tươi (quả, lá) hoặc nấu chín (hạt, củ). Nhiều nghiên cứu cho thấy nhiều kháng nguyên Vắc-xin được biểu hiện hiệu quả ở rau diếp cá (lá), khoai tây (củ), cà chua (quả) và ngô (hạt).  Tính An toàn: Vì Vắc-xin được sản xuất trong thực vật là Vắc-xin dưới đơn vị sử dụng gen mã hoá cho một phần protein vỏ virus mà không cần đến virus sống như Vắc-xin giảm độc lực hay virus chết như Vắc-xin bất hoạt. Do đó Vắc-xin này không trở lại thành virus gây bệnh cho người và động vật, đồng thời nó cũng tránh được nguy cơ nhiễm mầm bệnh tiềm tàng từ Vắc-xin. Do đó, không cần tách chiết và tinh sạch kháng nguyên Vắc-xin  Vắc-xin ăn được kích thích sản xuất kháng thể của hệ thống miễn dịch hiệu quả hơn Vắc-xin tiêm Ta biết rằng hầu hết các vi sinh vật gây bệnh đều xâm nhập vào cơ thể qua bề mặt nhầy trong đường tiêu hoá, hô hấp và đường tiết niệu. Khi Vắc-xin ăn vào cơ thể theo đường miệng nó sẽ cảm ứng hệ thống miển dịch thể dịch sản xuất các kháng thể chống lại vi sinh vật gây bệnh, tiếp đó hệ thống thể dịch lại tác động vào hệ thống miển dịch của tế bào, tạo ra các globulin miển dịch tăng cường khả năng bảo vệ sớm và hiệu quả cho cơ thể. Khi tiêu hoá Vắc-xin ăn được, kháng nguyên được giải phong trong ruột non. Những nghiên cứu bảo vệ kháng nguyên làm Vắc-xin ăn được trước tác động của dịch tiêu hoá, đặc biệt của cơ thể con người khẳng định giá trị thực tiễn của Vắc-xin ăn được sản xuất nhờ thực vật chuyển gen Với những ưu điểm nỗi bật của Vắc-xin ăn thì việc sản xuất Vắc-xin ăn đuợc xem là hệ thống sản xuất Vắc-xin lý tưởng đơn giản và giá thành thấp đã thành công và được HV: Võ Quang Trung – TVH K20 8 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS. Nguyễn Bá Lộc đăng kí bảo hộ sáng chế. Sau đó nhiều thành công khác về Vắc-xin thực vật cũng đựoc công bố trên nhiều loài cây khác nhau như thuốc lá, rau diếp, cà chua, khoai tây…Số lượng nghiên cứu về Vắc-xin ăn được đựơc gia tăng đã chứng tỏ tính ưu việt của thực vật như một hệ thống biểu hiện hiệu quả cao, chi phí sản xuất thấp, an toàn về mặt sinh học, sử dụng và bảo quản dể dàng không cần giữ lạnh III. NGUYÊN LÝ SẢN XUẤT VắC-XIN ĂN ĐƯỢC Quy trình sản xuất vaccie ăn được: - Lựa chọn gen cần được biểu hiện (gen quan tâm) và đưa vào một vector thích hợp. - Lựa chọn đối tượng thực vật thích hợp để chuyển gen; - Chuyển vector tái tổ hợp mang gen quan tâm vào thực vật đã lựa chọn bằng các phương pháp chuyển gen khác nhau; - Kiểm tra biểu hiện của gen quan tâm trong những bộ phận ăn được của thực vật; - Thử nghiệm khả năng đáp ứng miễn dịch của Vắc-xin sản xuất từ thực vật; - Sử dụng Vắc-xin đã thử nghiệm thành công bằng cách ăn tươi dưới dạng thức ăn đã chế biến. HV: Võ Quang Trung – TVH K20 Gen lấy từ nguồn bệnh người được chuyển vào vi khuẩn gây nhiễm thực vật Vi khuẩn được nhiễm vào các mẫu lá khoai tây mầm tạo đựoc từ các mẫu lá mang gen bệnh người Khi ăn khoai tây gây ra phản ứng miễn dịch mầm bệnh 9 Hình 1: Quy trình sản xuất vaccine ăn được Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS. Nguyễn Bá Lộc Thiết kế vector biểu hiện Điểm quan trọng nhất trong thiết kế vector biểu hiện là promoter, đây phải là promoter khoẻ, có ái lực mạnh với RNA- polymerase của vật chủ và hoạt động của promoter được điều hoà một cách dễ dàng. Trong nhiều nghiên cứu gần đây, với mục đích biểu hiện kháng nguyên Vắc-xin trong các bộ phận ăn được của thực vật, người ta đã thiết kế promoter đặc hiệu mô thực vật, ví dụ promoter đặc hiệu mô củ hoặc mô hạt thì protein sẽ được sản xuất trong củ hoặc hạt. Hình 1.1 :Tạo thực vật chuyển gen bằng phương pháp chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium HV: Võ Quang Trung – TVH K20 10 [...]... nhiên, chưa có báo cáo nào về nghiên cứu sản xuất kháng nguyên trong thực vật, nhất là cây ăn được Hiện nay, viện công nghệ sinh học đang chủ trì thực hiện đề tài trọng điểm của chương trình nghiên cứu khoa học cơ bản với nội dung chuyển các gen gây bệnh của virus dại vào đối tương cây lạc Viện Di Truyền Nông Nghiệp đã đề xuất và triển khai thực hiện đề tài sản xuất Vắc-xin ăn được có nguồn gốc thực vật... đưa sản phẩm ra thị trường Nhóm của Streatfield và đồng tác giả (2003) mặc dù khởi đầu muộn hơn nhưng đã có những đóng góp đáng kể trong việc sản xuất Vắc-xin ăn được Hiện nay nhóm này đang tham gia vào các dự án Vắc-xin dựa trên thực vật của công ty ProdiGene, chủ yếu trên cây ngô, một đối tượng nghiên cứu được xem là lý tưởng cho sản xuất Vắc-xin ăn được Nhóm đã xây dựng thành công hệ thống sản xuất. .. Bá Lộc Năm 2005, trong một báo cáo mới nhất về Vắc-xin ăn được trong thực vật, đã có những phân tích sâu sắc về các đối tượng thực vật được sử dụng để sản xuất Vắc-xin, đặc biệt là viêm gan siêu vi B 4 tiêu chuẩn đối với hệ thống thực vật đáp ứng mục đích này, đó là: - Mức độ biểu hiện cao - Mức độ kháng nguyên đồng đều trong mô thực vật - Nguyên liệu thực vật phải ăn được - Kháng nguyên ổn định ở... rõ ràng lĩnh vực mới đầy tiềm năng này đang bước vào giai đoạn phát triển sôi động, đòi hỏi sự hợp tác của nhiều nhà khoa học trên thế giới cùng giải quyết những khó khăn này Trong đó, việc chuyển giao công nghệ sản xuất Vắc-xin ăn được đến các nước đang phát triển rất cần thiết vì đây; là những quốc gia thực sự cần loại Vắc-xin này * Một số thành tựu Vắc-xin ăn được 1 Vắc-xin từ khoai tây chuyển gien... thực trong một tương lai không xa Những tiến bộ mà các nhà công nghệ sinh học thực vật trên thế giới đã đạt được tập trung vào một số vấn đề sau: *Tăng cường mức độ biểu hiện kháng nguyên Ở phần trên, chúng ta đã biết nhiều kĩ thuật được sử dụng để cải biến di truyền thực vật, tuy nhiên hầu hết các báo cáo hiện nay về sản xuất Vắc-xin ăn được đều liên quan đến phương pháp chuyển gen bằng Agrobacterium... thể được trữ ở nhiệt độ thông thường mà không gặp nguy cơ nhiễm khuẩn Mặc dù thế, việc sử dụng loại gạo được biến đổi để tạo nên phản ứng Vắc-xin không có nghĩa rằng đây là loại Vắc-xin ăn được Các nhà khoa học không muốn công chúng nghĩ rằng ăn gạo này sẽ được chủng ngừa Thay vào đó, Vắc-xin này sẽ được cung cấp dưới dạng viên nhộng hoặc viên nén có chứa bột gạo và được xem là thuốc chứ không phải thực. .. đó các cây nông nghiệp được cải biến chất lượng (tăng cường giá trị dinh dưỡng, làm thuốc), trồng trong các khu vực đặc biệt và sử dụng đặc biệt như các “nhà máy” sản xuất Vắc-xin và các tác nhân kháng khuẩn khác Như vậy, những vấn đề còn tồn tại trong sản xuất Vắc-xin ăn được từ thực vật đã mở ra những hướng nghiên cứu quan trọng cho các nhà khoa học trên con đường tìm kiếm một Vắc-xin giá rẻ, cung... Vắc-xin đến mọi người Hiện nay, nhóm này đang thực hiện dự án chuyển giao công nghệ và trao đổi thông tin về Vắc-xin ăn được với các nhà khoa học ở những nước đang phát triển Dự án trị giá 58000 USD, kéo dài trong 3 năm do Rockefeller Foundation tài trợ, thực hiện đầu tiên với CINESTAV - một tổ chức y tế chính phủ Mexico nhằm mục đích sản xuất Vắc-xin HIV ăn được giá rẻ trong chuối và có thể sử dụng trên... đang triển khai dự án sản xuất Vắc-xin trong chuối Họ hi vọng chuối sẽ là nguồn cung cấp chính Vắc-xin ăn được, dễ ăn và giá thành rẻ Thứ ba là tăng cường tính bền vững của Vắc-xin với dịch tiêu hoá trong đường HV: Võ Quang Trung – TVH K20 22 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc ruột người và động vật Ngoài ra, việc xác định liều lượng thực vật mang Vắc-xin rất quan trọng... chế thuốc đang tập trung vào sản xuất vắc-xin trong lá cây ăn được song thực vật đó không được bán làm thực phẩm Nhóm nghiên cứu của Arntzen đang điều tra một số thực vật và hứa hẹn nhất là Nicotiana benthamiana, họ hàng của cây thuốc lá Lá được thu hoạch, rửa sạch, nghiền rồi ướp lạnh-sấy khô để bảo quản trước khi đóng vào các viên con nhộng Ướp lạnh- sấy khô có nghĩa là vắc-xin tồn tại trong thời tiết . định giá trị thực tiễn của Vắc-xin ăn được sản xuất nhờ thực vật chuyển gen Với những ưu điểm nỗi bật của Vắc-xin ăn thì việc sản xuất Vắc-xin ăn đuợc xem là hệ thống sản xuất Vắc-xin lý tưởng. đạo ôn vào lúa Tuy nhiên, chưa có báo cáo nào về nghiên cứu sản xuất kháng nguyên trong thực vật, nhất là cây ăn được. 2. Vắc-xin ăn được Vắc-xin ăn được còn là Vắc-xin tiểu phần bao gồm một hoặc. phân huỷ. Vắc-xin ăn được có hoạt tính tương tự như Vắc-xin thông thưòng, chỉ khác là Vắc- xin này được thực vật sản xuất trong những phần ăn được như lá, củ, quả, hạt. Nổ lực sản xuất Vắc-xin