Kỹ thuật sản xuất vacxin COVID 19

Tổng quan các vắc xin SARSCoV2 Các kỹ thuật sản xuất vacxin Ứng dụng di truyền ngược sản xuất vacxin mRNA Vacxin vecto virus Vacxin mRNA Vacxin giảm độc lực Ưu nhược điểm của các loại vacxin Cơ chế hoạt động của các loại vacxin Các koại vacxin SARSCov2

“An overview of current COVID-19 vaccine platforms” Tác giả: Abdou Nagy, Bader Alhatlani TPHCM -10/08/2021 LỜI MỞ ĐẦU Coronavirus gây hội chứng suy hơ hấp cấp tính nặng (SARS-CoV-2) nguyên nhân gây đại dịch coronavirus 2019 (COVID-19) xuất vào tháng 12 năm 2019 thành phố Vũ Hán, Trung Quốc Để bảo vệ người giảm thiểu tác động kinh tế, xã hội đại dịch cần có loại vắc-xin hiệu Mặc dù việc phát triển vắc xin theo tiêu chuẩn thường địi hỏi q trình sâu rộng vài năm để hoàn thành tất giai đoạn lâm sàng, có 184 vắc xin giai đoạn thử nghiệm tiền lâm sàng 88 vắc xin khác giai đoạn lâm sàng dựa tảng vắc xin khác tính đến ngày 13 tháng năm 2021 Hơn nữa, ba vắc xin gần Cơ quan Quản lý Thực phẩm Dược phẩm Hoa Kỳ cấp Giấy phép Sử dụng Khẩn cấp (đối với vắc xin Pfizer / BioNtech, Moderna mRNA Johnson & Johnson vắc xin vectơ vi rút) phủ Vương quốc Anh (đối với vắc xin vectơ vi rút Đại học Oxford / AstraZeneca) Mục đích viết: Giới thiệu ngắn gọn tiến hệ thống di truyền ngược SARS-CoV-2 việc sử dụng hệ thống để phát triển vắc-xin SARS-CoV-2 Ngồi ra, chúng tơi đề cập đến điểm thiết yếu liên quan đến công nghệ khác để sản xuất vắc xin SARS-CoV-2 ưu điểm nhược điểm công nghệ Chúng đánh giá khuyến nghị để kiểm soát đại dịch COVID-19 đại dịch tương lai cách sử dụng lợi ích cơng nghệ kỹ thuật di truyền để tạo vắc-xin hiệu chống lại bệnh vi-rút phát sinh tái phát có khả lây nhiễm từ động vật người MỤC LỤC Giới thiệu 1.1 Nguồn gốc SARS-CoV-2 1.2 Cấu tạo SARS-CoV-2 1.3 Vacxin chống SARS-CoV-2 2 Kỹ thuật di truyền ngược SARS-CoV-2 Các vac xin thử nghiệm giai đoạn 3.1 Vắc xin SARS-CoV-2 sống giảm độc lực 3.1.1 Phân loại 3.1.2 Cơ chế 3.1.3 Ưu, nhược điểm 3.2 Vắc xin SARS-CoV-2 bất hoạt 3.2.1 Phân loại 3.2.2 Cơ chế 3.2.3 Ưu, nhược điểm 3.3 Vắc xin tiểu đơn vị protein 3.3.1 Phân loại 3.3.2 Cơ chế 10 3.3.3 Ưu, nhược điểm 11 3.4.Vắc xin vectơ vi rút 11 3.4.1 Phân loại 11 3.4.2 Cơ chế 12 3.4.3 Ưu, nhược điểm 13 3.5 Vắc xin gen (vắc xin DNA & RNA) 14 3.5.1 Phân loại 14 3.5.2 Cơ chế 15 3.5.3 Ưu, nhược điểm 15 3.6 Vắc xin mRNA 15 3.6.1 Phân loại 16 3.6.2 Cơ chế 16 3.6.3 Ưu nhược điểm 17 Lo ngại việc sử dụng véc tơ Adenovirus-5 (Ad-5) 17 Các vectơ vi rút đầy hứa hẹn cần khám phá thêm 19 5.1 Véc tơ virus sởi 19 5.2 Véc tơ virus bệnh Newcastle 19 5.3 Vectơ vi rút liên quan đến Adeno 21 Hiệu vắc xin 22 Tóm tắt 23 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VACXIN COVID 19 Giới thiệu 1.1 Nguồn gốc SARS-CoV-2 Vào cuối tháng 12 năm 2019, Trung Quốc báo cáo trường hợp mắc bệnh viêm phổi tự phát thành phố Vũ Hán Một tháng sau, tác nhân gây bệnh xác định coronavirus hội chứng hơ hấp cấp tính nặng (SARS-CoV-2) [1] SARS-CoV-2 gây dịch bệnh coronavirus 2019 (COVID-19) thành phố khác Trung Quốc, sau lan rộng toàn cầu Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) xếp vào loại đại dịch [1,2] 1.2 Cấu tạo SARS-CoV-2 SARS-CoV-2 thuộc giống Betacoronavirus họ Coronaviridae SARS-CoV-2 loại virus có vỏ bọc chứa gen RNA dương sợi đơn có chiều dài 29.903 nucleotide với 11 khung đọc mở (ORF), mã hóa 27 protein virus ORF1a / b có chiều dài 21.290 nucleotide mã hóa 16 protein phi cấu trúc (nsp1– nsp16) Phần cuối gen 8613 nucleotide mà mã hóa bốn protein cấu trúc sáu accessory protein(protein làm nhiệm vụ hỗ trợ protein khác trình tạo hình thể khả gắn kết) Các protein cấu trúc protein gai (S, gắn virus protein kháng nguyên chính), protein vỏ (E),protein màng (M) protein nucleocapsid (N) accessory protein bao gồm ORF3a, ORF6, ORF7a, ORF7b, ORF8 ORF10 thể Hình [3,4] 1|Page Hình 1: Cấu tạo gen SARS-CoV-2 Bộ gen RNA SARS-CoV-2 có chiều dài ~ 30 kb tổ chức thành 11 khung đọc mở (ORF) Bộ gen virus bao gồm vùng: vùng 5’UTR, khung đọc mở, vùng 3’UTR cuối đuôi poly (A) ORF1a ORF1b chiếm 2/3 gen virus, mã hóa protein phi cấu trúc (nsp1 đến nsp16), bốn protein cấu trúc, bao gồm gai (S), vỏ (E), màng (M), nucleocapsid (N), mã hóa gen cấu trúc Ngồi ra, accessory protein mã hóa gen cấu trúc Các yếu tố điều chỉnh tác động cis xác định hiển thị đầu 5’ (SL1 đến SL8), vùng chuyển khung ORF1a / b (FSE) vùng 3’UTR SL: cấu trúc thùy; TRS: trình tự điều hịa phiên mã; FSE: yếu tố thúc đẩy chuyển đổi khung; PK:cấu trúc pseudoknot; HVR: vùng siêu biến 1.3 Vacxin chống SARS-CoV-2 SARS-CoV-2 có liên quan mật thiết với SARS-CoV xuất từ năm 2002 đến năm 2004 [1] SARS-CoV với coronavirus gây hội chứng hô hấp Trung Đông (MERS-CoV) gây dịch bệnh với tỷ lệ tử vong người cao [5] Mặc dù vậy, chưa có vắc-xin trị coronavirus người cấp phép, lý có 2|Page vài trường hợp tử vong người từ vi-rút gây phân bố hạn chế chúng Hơn nữa, có nhiều loại vi rút gây cảm lạnh cho người, việc phát triển vắc xin coronavirus đa giá(chứa hai nhiều chủng/ type huyết kháng nguyên vắc xin bại liệt) ngăn ngừa tỷ lệ nhỏ số [6] Một số vắc xin chống lại SARS-CoV phát triển tiền lâm sàng với hai loại thử nghiệm Giai đoạn I [7,8] Tuy nhiên, giai đoạn lâm sàng khơng tiến hành thêm đợt dịch dừng lại bệnh nhiễm vi rút không tái phát người kể từ năm 2004 nhờ kiểm soát hiệu Tuy nhiên, vắc xin chống lại MERS-CoV phát triển hiệu Thông qua tất nghiên cứu tiền lâm sàng này, protein đột biến xác định mục tiêu kháng nguyên cho vắc-xin coronavirus [9,10] May mắn thay, từ liệu tiền lâm sàng lâm sàng thử nghiệm vắc xin SARSCoV MERS-CoV giúp nghiên cứu loại vắc xin SARS-CoV-2 đầy hứa hẹn vài tuần sau xuất loại vi rút bắt đầu thử nghiệm lâm sàng vào tháng năm 2020 (số thử nghiệm NCT04283461), chẳng hạn sử dụng thử nghiệm Giai đoạn I / II sau bắt đầu nhanh thử nghiệm Giai đoạn III [6] Hiện tại, 184 vắc xin giai đoạn phát triển tiền lâm sàng 88 vắc xin giai đoạn phát triển lâm sàng [11] với ba vắc xin gần Cục Quản lý Thực phẩm Dược phẩm (FDA) cấp Giấy phép Sử dụng Khẩn cấp (EUA) Sau đây, chúng tơi tóm tắt ngắn gọn ưu điểm nhược điểm tổ chức / công nghệ sản xuất vắc xin sử dụng thử nghiệm Giai đoạn III chống lại SARS-CoV-2 hiệu chúng biến thể Chúng tơi tìm hiểu lý việc sử dụng tiến gần kỹ thuật di truyền lại cung cấp giải pháp đầy hứa hẹn để tạo nhanh chóng loại vắc xin hiệu chống lại bệnh vi rút phát sinh tái phát có khả lây lan từ động vật sang người 3|Page Kỹ thuật di truyền ngược SARS-CoV-2 Di truyền ngược (RG) phổ biến cho trình di truyền virus RNA từ cDNA chúng [12] Một số RG trước sử dụng cho coronavirus khác nhau, bao gồm SARS-CoV, MERSCoV, virus viêm gan chuột, coronavirus người 229E (HCoV229) [13] Một kỹ thuật RG cho SARS-CoV-2 virus RNA khác phát triển nhanh giai đoạn đầu đại dịch COVID-19 [14] Trong kỹ thuật dựa nấm men này, đoạn cDNA phụ chồng chéo virus tạo tổ hợp lại Saccharomyces cerevisiae cách sử dụng nhân tái tổ hợp liên quan đến biến nạp [14] RNA virus phiên mã in vitro cách sử dụng polymerase T7 sau chuyển nạp với mRNA biểu protein N SARS-CoV-2 vào tế bào BHK-21 tế bào BHK biểu protein SARS-CoV N (BHK-SARS-N ) để khơi phục SARS-CoV-2 tồn Một kỹ thuật RG tương tự phát triển cho SARS-CoV-2 dựa phương pháp thắt ống nghiệm dẫn đến động học chép vi rút tương tự mẫu phân lập lâm sàng ban đầu [15] Trong kỹ thuật RG này, gen SARS-CoV-2 có chiều dài đầy đủ ban đầu lắp ráp từ bảy đoạn cDNA, số có chứa promoter T7, sử dụng phương pháp thắt ống nghiệm, sau phiên mã ống nghiệm cDNA để tạo RNA virus [15] Sau thu phục hồi virus tái tổ hợp cách cấy điện RNA virus phiên mã in vitro vào tế bào Vero E6 Một phương pháp RG thứ ba thiết lập cách sử dụng nhiễm sắc thể nhân tạo vi khuẩn (BAC) [16]; kỹ thuật tương tự trước sử dụng cho coronavirus khác SARS-CoV [17] CDNA SARS-CoV-2 tạo cách chép liên tiếp năm đoạn gen virus thành plasmid BAC kiểm soát promoter cytomegalovirus (CMV) 4|Page Sau đó, plasmid SARS-CoV-2 BAC truyền vào Vero E6 dòng tế bào nhạy cảm khác để tạo SARS-CoV-2 tái tổ hợp lây nhiễm [16] Hơn nữa, phương pháp RG bổ sung dựa vào việc sử dụng phương pháp tiếp cận amplicon phận lây nhiễm (ISA) phát triển [18] Điều liên quan đến việc khuếch đại phản ứng chuỗi polymerase đoạn cDNA tổng hợp chồng chéo lên với chèn promoter CMV ngược dòng đoạn cDNA phép bắt đầu phiên mã; ribozyme viêm gan delta chèn vào hạ lưu đoạn cDNA cuối để kết thúc phiên âm [18] Giải cứu hạt virus lây nhiễm đạt cách truyền cDNA có chiều dài đầy đủ tế bào cho phép Ưu điểm phương pháp ISA khơng u cầu nhân [19] Tương tự, cách tiếp cận khác phát triển cách tập hợp 10 đoạn cDNA SARS-CoV-2 cách sử dụng phản ứng mở rộng polymerase vịng, sau chuyển gen vòng vào dòng tế bào nhạy cảm [19] Sự phát triển nhanh chóng kỹ thuật RG trả lời số câu hỏi liên quan đến sinh học chế bệnh sinh SARS-CoV-2: • Ví dụ, nghiên cứu gần sử dụng kỹ thuật RG để tạo vi rút báo cáo nhằm tìm hiểu sâu chế gây bệnh khả sinh sản SARS-CoV-2 [20] • Hơn nữa, kỹ thuật giúp phát triển vắc-xin sống giảm độc lực / liệu pháp điều trị kháng vi-rút Một cách để đạt điều sử dụng kỹ thuật RG để mô tả đặc điểm tạo virus đột biến thông qua việc đột biến phần thiết yếu gen SARS-CoV-2, chẳng hạn phần tử RNA tác động cis đầu 5’ 3’ gen RNA vi rút[21,22] • Ngồi ra, RG cho phép nghiên cứu khía cạnh khác vòng đời virus, bao gồm chép chế bệnh sinh [23] 5|Page Các vac xin thử nghiệm giai đoạn Hiện tại, có 16 vắc xin thử nghiệm Giai đoạn III tính đến ngày 13 tháng năm 2021 [11], với liệu đáng khích lệ từ thử nghiệm động vật linh trưởng người Giai đoạn I II Hầu hết vắc-xin Giai đoạn III tiêm (một số tiêm đường khác da, ví dụ: AG0302-COVID19) Tiêm vắc-xin tạo phản ứng IgG mạnh để bảo vệ đường hô hấp không tạo đủ IgA để bảo vệ đường hô hấp trên, trường hợp nhiễm trùng tự nhiên Các vắc xin giai đoạn III phát triển kỹ thuật khác (Bảng 1) Một số kỹ thuật cấp phép, kỹ thuật khác chưa, chẳng hạn kỹ thuật mRNA [6] Sau đây, tóm tắt kỹ thuật vắc xin tiến tới thử nghiệm Giai đoạn III 3.1 Vắc xin SARS-CoV-2 sống giảm độc lực 3.1.1 Phân loại Hiện tại, có vắc xin SARS-CoV-2 sống giảm độc lực giai đoạn lâm sàng I tính đến ngày 13 tháng năm 2021 • Vắc xin đầu tiên, gọi COVI-VAC (số thử nghiệm NCT04619628), phát triển Codagenix với hợp tác Viện huyết Ấn Độ Thử nghiệm cho vắc xin bắt đầu vào ngày 11 tháng 12 năm 2020 • Vắc xin thứ hai, gọi MV-014–212 (số thử nghiệm NCT04798001), phát triển Meissa Vaccines, Inc, với ngày bắt đầu thử nghiệm ước tính ngày 31 tháng năm 2021 [ 11] 3.1.2 Cơ chế Nói chung, vắc-xin vi-rút sống giảm độc lực (Hình 2A) thường sản xuất cách sử dụng chủng vi-rút có lợi tạo dạng vi-rút suy yếu mặt di truyền, mà vòng chép hạn chế khơng đủ để gây bệnh gây phản ứng miễn dịch tương tự phản ứng nhiễm trùng tự nhiên Sự suy giảm vi rút 6|Page • Ứng cử viên thứ ba phát triển Sanofi Pasteur (Lyon, Pháp) GlaxoSmithKline (GSK; Brentford, Anh), với số thử nghiệm PACTR 202011523101903 • Ứng cử viên thứ tư phát triển Clover Biopharmaceuticals Inc (Thành Đô, Trung Quốc) với GSK Dynavax (Emeryville, CA) giai đoạn thử nghiệm II / III, với số thử nghiệm NCT04672395 • Ứng cử viên thứ tư (được gọi vắc-xin FINLAY-FR-2 chống SARS-CoV-2) phát triển Instituto Finlay de Vacunas (Havana, Cuba), với số thử nghiệm RPCEC00000354 • Ứng cử viên thứ năm (được gọi EpiVacCorona) phát triển Trung tâm Nghiên cứu Nhà nước Vi-rút Công nghệ Sinh học Viện Nghiên cứu Ngân sách Liên bang ‘‘ Vector ”, với số thử nghiệm NCT04780035 • Ứng cử viên thứ sáu (được gọi UB-612) phát triển Vaxxinity (Dallas, Texas) giai đoạn thử nghiệm II / III, với số thử nghiệm NCT04683224 • Ứng cử viên thứ bảy (được gọi CIGB-66) phát triển Trung tâm Kỹ thuật Di truyền Công nghệ Sinh học (CIGB; Trieste, Ý), với số thử nghiệm RPCEC00000359 [11] 3.3.2 Cơ chế Các vắc xin tiểu đơn vị protein (Hình 2C) phụ thuộc vào việc biểu protein S đơn giản vùng nó, chẳng hạn vùng liên kết thụ thể (RBD), gen virus khác hệ thống biểu khác nhau, bao gồm côn trùng, động vật có vú / tế bào nấm men [31,32] 10 | P a g e 3.3.3 Ưu, nhược điểm Ưu điểm Vắc xin có khả miễn dịch kháng kháng nguyên có từ trước, khả đảo ngược độc lực, lo ngại tính an tồn việc bất hoạt vi rút khơng hồn tồn; đó, chúng coi an tồn sau tiêm vắc xin [33] Đáp ứng miễn dịch thể dịch, thường thúc đẩy cách kết hợp với chất bổ trợ [26] Hơn nữa, kỹ thuật tạo số vắc xin, chẳng hạn FluBlok cho bệnh cúm [6] Nhược điểm Tuy nhiên, có số hạn chế kỹ thuật này, đặc biệt SARS-COV-2, protein S khó biểu hiện, khiến q trình sản xuất trở thành thách thức lớn Tuy nhiên, điều giải cách biểu RBD, biểu riêng RBD khơng tối ưu điều khơng bao gồm tất biểu mơ kháng ngun có protein S [6] Một nhược điểm khác liên quan đến quy trình xây dựng công thức, tốn nhiều công sức yêu cầu phát triển thiết lập quy trình sản xuất xét nghiệm độ ổn định cho kháng nguyên [26] 3.4.Vắc xin vectơ vi rút 3.4.1 Phân loại Có bốn vắc-xin giai đoạn thử nghiệm III sử dụng tảng vectơ vi-rút bị thiếu / không chép kể từ ngày 13 tháng năm 2021 [11] • Ứng cử viên vắc xin phát triển CanSino Biological Inc./ Viện Công nghệ sinh học Bắc Kinh, với số thử nghiệm NCT04526990 NCT04540419 • Ứng cử viên thứ hai phát triển Viện Nghiên cứu Gamaleya, Bộ Y tế Liên bang Nga, với số thử nghiệm NCT04530396 11 | P a g e • Ứng cử viên vắc xin thứ ba phát triển Janssen Pharmaceutical (Beerse, Bỉ), với số thử nghiệm NCT04505722 NCT04614948 Ứng cử viên vắc xin thứ hai gần FDA cấp EUA • Ứng cử viên thứ tư (được gọi GRAd-COV2) phát triển ReiThera, Leukocare (Munich, Đức,) Univercells (Nivelles, Bỉ) giai đoạn thử nghiệm giai đoạn II / III, với số thử nghiệm NCT04791423 [11] 3.4.2 Cơ chế Các vắc xin phụ thuộc vào việc sử dụng vectơ virus tạo kỹ thuật RG Hình Hình 2: Tóm tắt kỹ thuật vắc xin SARS-CoV-2 12 | P a g e A) Kỹ thuật vắc xin sống giảm độc lực SARS-CoV-2 thiết kế hệ thống RG để tạo hạt giống vắc xin biến đổi sử dụng để sản xuất vắc xin tế bào nhạy cảm tế bào Vero E6 B) Kỹ thuật vắc xin vi rút bất hoạt, nhờ hạt giống vắc xin chuẩn bị sẵn SARS-CoV2 nhân giống (mở rộng quy mô) tế bào Vero E6 sau bất hoạt mặt hóa học cuối bào chế với chất bổ trợ cụ thể C) Kỹ thuật vắc xin tiểu đơn vị protein tồn phần protein đột biến, chẳng hạn vùng liên kết thụ thể, biểu tế bào động vật có vú trùng / nấm men, tinh chế, cuối trộn với chất bổ trợ cụ thể D) Vắc xin Vectơ virut gen adenovirus RG sửa đổi, khung đọc mở (ORF) protein đột biến nhân thành gen adenovirus, cuối virus tái tổ hợp lây nhiễm E) Vắc xin kỹ thuật di truyền (vắc-xin DNA plasmid) ORF nhân thành DNA plasmid chất xúc tiến mạnh cytomegalovirus người, sau đó, plasmid nhân lên vi khuẩn cuối tinh chế Plasmid tinh khiết cuối cấy vào người súng xung điện F) Vắc xin di truyền (vắc xin mRNA) mRNA đột biến SARS-CoV-2 tổng hợp hóa học bao bọc hạt nano lipid để đưa vào tế bào người cách hiệu 3.4.3 Ưu, nhược điểm Ưu điểm Các vắc xin có lợi tính khả thi quy trình sản xuất đáp ứng miễn dịch nhắm mục tiêu rộng chúng bao gồm đáp ứng dịch thể tế bào mà không cần sử dụng chất bổ trợ [6] Hơn nữa, nhờ nhiều năm kinh nghiệm, gần tạo số vắcxin cấp phép từ kỹ thuật này, chẳng hạn vắc-xin ebolavirus cải tiến Ad-26 Ankara (MVA) [6] Nhược điểm Tuy nhiên, có số hạn chế liên quan đến việc sử dụng chúng nay: 13 | P a g e (1) Khả miễn dịch sẵn có chống lại vectơ vi rút sử dụng làm cho vắc xin phát triển khơng hiệu [34]; nhiên, điều giảm thiểu cách tiêm mồi với loại vắc xin khác, chẳng hạn vắc xin DNA [35], cách thay đổi đường dùng liều liều tăng cường [36] (2) Bản thân vectơ vi rút tạo phản ứng miễn dịch sau can thiệp vào vắc xin tương lai cách sử dụng vectơ [34] (3) Phản ứng mạnh vắc xin cho thấy độc tính di truyền sử dụng số vectơ vi rút; nhiên, điều giảm thiểu cách sử dụng vectơ lai [37] (4) Cơ hội tái tổ hợp vi rút trình sản xuất [26] 3.5 Vắc xin gen (vắc xin DNA & RNA) 3.5.1 Phân loại Hiện tại, có ba vắc xin dựa DNA Giai đoạn III, có ứng cử viên vắc xin dựa RNA Giai đoạn III tính đến ngày 13 tháng năm 2021 [11] • Ứng cử viên vắc xin dựa DNA (được gọi INO-4800) phát triển Inovio Pharmaceuticals (Plymouth Meeting, PA) với Viện vắc xin quốc tế Công ty TNHH dược phẩm sinh học Advaccine (Tô Châu, Trung Quốc) giai đoạn II / III, với số thử nghiệm NCT04642638 • Ứng cử viên thứ hai (được gọi AG0301-COVID19) phát triển AnGes, Takara Bio (Kusatsu, Shiga, Nhật Bản) phối hợp với Đại học Osaka, Giai đoạn II / III, với số thử nghiệm NCT04655625 • Ứng cử viên vắc xin thứ ba (được gọi vắc xin nCov) phát triển Zydus Cadila (Ahmedabad, Ấn Độ,), với số thử nghiệm CTRI / 2020/07/026352 [11] • Ứng cử viên vắc xin RNA gọi vắc xin CVnCoV phát triển CureVac AG (Tübingen, Đức), với số thử nghiệm NCT04652102 [11] 14 | P a g e 3.5.2 Cơ chế Vắc xin DNA (Hình 2E) phụ thuộc vào việc nhân gen SARS-CoV-2 S vào plasmid vi khuẩn có chứa promoter mạnh động vật có vú, chẳng hạn CMV / SV40, sản xuất plasmid lớn vi khuẩn Vắc xin DNA chứng minh khái niệm thử nghiệm vào năm 1990 cách tiêm vectơ DNA biểu chloramphenicol acetyltransferase, luciferase, betagalactosidase vào xương chuột [38] Các chế khác trình diện kháng nguyên vắc-xin DNA đề xuất: (1) Sự thực bào tế bào xôma truyền plasmid chẳng hạn tế bào myocytes tế bào trình diện kháng nguyên (APC) tế bào đuôi gai, dẫn đến trình diện kháng nguyên cho tế bào CD4 CD8 (2) Thu hút APC đến vị trí tiêm với chuyển nạp với DNA plasmid tiêm vào; kháng nguyên biểu trình bày cho tế bào T thơng qua phức hợp phân loại I II có tính tương hợp mơ (MHC) [39] 3.5.3 Ưu, nhược điểm Ưu điểm Vắc xin DNA plasmid có nhiều ưu điểm, chẳng hạn kích thích đáp ứng miễn dịch dịch thể tế bào; quy trình sản xuất cơng thức quy mơ lớn linh hoạt đơn giản khoảng thời gian ngắn, làm cho chúng trở nên lý tưởng cho phản ứng nhanh chóng trận đại dịch; tính linh hoạt cho đa tỷ lệ; bảo quản nhiệt độ phịng Nhược điểm Tuy nhiên, có số nhược điểm quan trọng loại vắc xin này: (1) Tính sinh miễn dịch người thấp, cần nhiều liều vắc xin để đạt hiệu bảo vệ tối ưu (2) Nguy sinh ung thư khả tích hợp nhiễm sắc thể tế bào [26] 3.6 Vắc xin mRNA 15 | P a g e 3.6.1 Phân loại Ngược lại, vắc xin RNA cho thấy kết hứa hẹn nhiều nghiên cứu tiền lâm sàng với thành công đáng kể gần chống lại COVID-19 với tỷ lệ bảo vệ 95% 94,5% hai ứng cử viên vắc xin FDA Hoa Kỳ phê duyệt từ Pfizer Moderna 3.6.2 Cơ chế Nói chung, việc phát triển vắc-xin mRNA trình đơn giản Sau xác định kháng nguyên đích từ mầm bệnh nổi, gen giải trình tự, tổng hợp hóa học với số sửa đổi, chẳng hạn bổ sung peptit tín hiệu cụ thể miền xuyên màng (Hình 2F) để nhắm mục tiêu vị trí tế bào định, cuối nhân thành DNA plasmid DNA plasmid sau phiên mã ống nghiệm, sau ứng cử viên vắc xin sẵn sàng kiểm tra thử nghiệm tiền lâm sàng In vivo, ứng cử viên vắc xin mRNA sử dụng máy tế bào chủ để dịch mRNA thành kháng nguyên tương ứng, kích thích đáp ứng miễn dịch dịch thể miễn dịch tế bào [40] Hiện tại, có hai loại vắc xin mRNA: (1) mRNA truyền thống thơng thường mã hóa gen quan tâm (GOI) nằm cạnh 50 30 vùng chưa dịch (UTR) (2) mRNA tự lấy mẫu chủ yếu có nguồn gốc từ gen vi rút RNA định tính, chẳng hạn alphavirus flavivirus Chúng tương tự mRNA thơng thường, mã hóa máy chép virus cần thiết để khuếch đại RNA nội bào, kích thích mức độ biểu cao GOI Cả truyền thống vắc xin mRNA tự khuếch đại có thành phần tương tự mRNA sinh vật nhân chuẩn, chẳng hạn cấu trúc nắp, 5’UTR ORF GOI, 3’ UTR, cuối đuôi poly A [41] Việc sản xuất vắc xin mRNA chống lại vi rút khác u cầu thay trình tự mã hóa GOI, mà khơng ảnh hưởng đến đặc điểm hóa lý cuối phân tử RNA [40] 16 | P a g e 3.6.3 Ưu nhược điểm Ưu điểm Loại vắc xin có số ưu điểm, nhắm vào đáp ứng miễn dịch dịch thể tế bào, có tính an tồn cao, khơng dẫn đến tích hợp gen người, khơng có miễn dịch kháng ngun khơng có hội lây nhiễm vi rút Nhược điểm Tuy nhiên, có số hạn chế với kỹ thuật này: (1) Bảo quản nhiệt độ thấp (Bảng 1) điều cần thiết để trì ổn định vắc xin (2) Chi phí cao q trình sản xuất khiến loại vắc xin khơng lý tưởng nước thu nhập thấp [26] (3) Thiếu phương pháp tiếp cận có hệ thống để xác định chế q trình phân hủy hóa lý vắc xin mRNA.[42] (4) Kỹ thuật tương đối kiến thức việc mở rộng quy mơ cịn thiếu [6] Lo ngại việc sử dụng véc tơ Adenovirus-5 (Ad-5) Các nghiên cứu trước đây, chẳng hạn Phambili Giai đoạn IIb đánh giá vắc xin Ad5-HIV tiêm qua ba lần tiêm chủng, cho thấy nguy nhiễm HIV-1 tăng lên nam giới tiêm chủng [43,44] Hơn nữa, thử nghiệm bước cho thấy người đàn ơng có nồng độ huyết cao Ad-5 tham gia thử nghiệm chưa cắt bao quy đầu có nguy nhiễm HIV-1 cao 18 tháng đầu theo dõi [45] Hơn nữa, người đàn ông không cắt bao quy đầu với nồng độ huyết cao cho Ad-5 người báo cáo quan hệ tình dục qua đường hậu mơn khơng bảo vệ với bạn tình HIV-1 dương tính với hiệu giá kháng thể HIV-1 có tỷ lệ rủi ro cao nhất, cho thấy khả 17 | P a g e tăng nguy dương vật nhiễm HIV-1 Ngoài ra, nguy lây nhiễm HIV tương tự quan sát thấy người đàn ơng dị tính luyến tham gia vào nghiên cứu Phambili [43] Trên sở vắc xin Ad-5-HIV, có lo ngại việc sử dụng vắc xin dựa SARS-CoV2 Ad-5 liên quan đến vấn đề tương tự nam giới tiêm chủng Tuy nhiên, giả thuyết cần nghiên cứu thêm Liên quan đến vắc-xin dựa SARS-CoV-2 Ad-5, CanSino báo cáo thử nghiệm Giai đoạn II họ 266 số 508 tình nguyện viên có hiệu giá kháng thể từ trước cao vectơ Ad-5 Hơn nữa, tình nguyện viên lớn tuổi có phản ứng miễn dịch thấp đáng kể sau tiêm chủng, cho thấy vắc xin SARS-CoV-2 Ad-5 khơng hoạt động tốt người lớn tuổi [5,6] Một mối quan tâm khác hiệu giá kháng thể vectơ Ad-5, tồn lâu dài, thay đổi độ tuổi khác dân số, làm cho việc sử dụng vectơ Ad-5 hứa hẹn Tuy nhiên, Janssen Pharmaceuticals sử dụng Ad-26, loại huyết với tỷ lệ tương đồng huyết thấp quần thể người khác nhau, điều làm cho vector trở thành vector hứa hẹn so với Ad-5 [6] Một vector adenovirus tinh tinh phát triển Đại học Oxford [46] Tỷ lệ huyết huyết người thấp so với vectơ này; nhiên, sử dụng vectơ người tạo khả miễn dịch chống lại nó, điều làm giảm hiệu loại vắc xin khác tương lai phát triển cách sử dụng vectơ Một nhược điểm khác vắc xin vectơ nói chung khả gây phản ứng / tính an tồn chúng khơng cao Điều có tác động lớn việc tiêm chủng cho người trẻ tuổi họ gặp phản ứng sau tiêm chủng mạnh bao gồm triệu chứng chỗ mẩn đỏ, sưng đau chỗ tiêm, triệu chứng toàn thân, chẳng hạn sốt / đau đầu Những phản ứng hạn chế nước có dân số trẻ lớn Ấn Độ nhiều nước Trung Đông [6] 18 | P a g e Các vectơ vi rút đầy hứa hẹn cần khám phá thêm 5.1 Véc tơ virus sởi Virus sởi (MV) thuộc giống Morbillivirus, họ Paramyxoviridae, có kích thước dao động từ 150 đến 350 nm MV ( F), hemagglutinin (H), polymerase (L), hai protein không cấu trúc, V C (Hình 3A) [47] MV chép tế bào chất tế bào bị nhiễm mà khơng tích hợp virus vào nhiễm sắc thể vật chủ / đảo ngược thành độc lực [48] Các chủng vắc xin MV cho thấy tính ổn định di truyền cao, điều tạo điều kiện thuận lợi cho việc mở rộng quy mơ phân phối với chi phí thấp đến số quốc gia [48] Các thử nghiệm tiền lâm sàng trước MERS-CoV [49,50] SARSCoV [51,52] sử dụng MV giảm độc lực, chủng Schwartz, cho thấy kết hứa hẹn Điều thú vị là, khả miễn dịch sẵn có véc tơ sởi có nhiễm trùng sớm người già tiêm chủng người trẻ tuổi không làm giảm phản ứng với vắc xin dựa Chikungunya-MV [53], làm cho véc tơ sởi Schwartz trở thành tảng hứa hẹn so sánh với adenovirus vectơ Một thử nghiệm Pháp Bỉ bắt đầu vào tháng năm 2020 để thử nghiệm ứng cử viên vắc xin SARS-CoV-2 dựa vắc xin sởi nhân công ty Themis tài trợ Merck mua lại sau (số thử nghiệm NCT04497298) Hơn nữa, vắc-xin [được gọi V591-001- Sởi-vector dựa (TMVo38)] giai đoạn thử nghiệm I / II, với số thử nghiệm NCT04498247 [11] 5.2 Véc tơ virus bệnh Newcastle Các vectơ vi rút gây bệnh Newcastle tái tổ hợp (NDV) phát triển với hệ thống RG cho thấy kết hứa hẹn vắc xin vectơ an toàn hiệu chống lại số mầm bệnh gia cầm người [54] NDV thuộc phân họ Avulavirinae, chi Orthoavulavirus, loài Avian orthoavulavirus [55] NDV RNA sợi đơn cảm nhận âm có chiều dài gen từ 15,186 đến 15,192 bp mã hóa sáu polypeptit cấu trúc theo thứ tự (30NP-P-MF- HN-L-05) hai protein phi cấu trúc (V W) tổng hợp cách chỉnh sửa mRNA gen P [56,57] (Hình 3B) NDV vector hứa hẹn cho 19 | P a g e phát triển vắc-xin người thiếu khả miễn dịch từ trước người Hơn nữa, vector NDV có tiềm vector đầy hứa hẹn chống lại số mầm bệnh nổi, đặc biệt mầm bệnh ảnh hưởng đến đường hô hấp người, chẳng hạn SARS-COV Một nghiên cứu ban đầu báo cáo khỉ xanh châu Phi miễn dịch qua đường mũi với hai liều vắc-xin dựa SARS-COVNDV (NDV-BC / S NDV-VF / S) phát triển hiệu giá kháng thể trung hòa SARS-CoV đáng kể so với phản ứng thứ cấp mạnh mẽ quan sát thấy Ở động vật chủng ngừa loại vắc-xin SARS-CoV thử nghiệm khác dựa vec tơ virus parainfluenza tái tổ hợp loại biểu protein SARS-CoV S có chiều dài đầy đủ, phát triển Phịng thí nghiệm bệnh truyền nhiễm, Viện Y tế Quốc gia, Hoa Kỳ , sau thử thách với SARSCoV [58,59] Một nghiên cứu gần báo cáo ứng cử viên vắc-xin dựa SARS-COV2-NDV bất hoạt tạo nồng độ cao hiệu giá kháng thể trung hòa chuột hamster bảo vệ đáng kể động vật tiêm phòng khỏi thử thách virus [60] Ưu điểm tảng vắc xin NDV việc sản xuất vắc xin NDV tái tổ hợp sở trứng tạo hàng triệu liều với chi phí thấp điều kiện phịng thí nghiệm BSL2, tạo điều kiện dễ dàng phân phối đến nước có thu nhập trung bình thấp Hình Sơ đồ cấu trúc NDV MV tái tổ hợp 20 | P a g e A) (GOI) thiết kế theo quy tắc số sáu có xem xét trình tự kết thúc gen (GE), trình tự liên gen (IS), gen bắt đầu (GS) gen nhân thành P M tiếp giáp cDNA kháng gen chủng NDV LaSota nằm RNA T7 trình tự khởi đầu polymerase (T7p) trình tự kết thúc T7 RNA polymerase (T7t) để có biểu gen cao B) Giản đồ cấu tạo vectơ virus sởi tái tổ hợp (MV) GOI thiết kế theo quy tắc sáu có xem xét trình tự nhân vào cDNA kháng gen virus có chiều dài đầy đủ bệnh sởi vắc xin Schwarz nhân vị trí khác để thu biểu protein cao thấp phụ thuộc vào vị trí chèn (chỉ định mũi tên) Các gen MV: N (nucleoprotein), PVC (phosphoprotein protein V / C), M (chất nền), F (dung hợp), H (hemagglutinin), L (polymerase), T7p (T7 RNA polymerase promoter), hh (ribozyme đầu búa), T7t (T7 RNA polymerase terminator) (ribozyme virus viêm gan delta) 5.3 Vectơ vi rút liên quan đến Adeno Vectơ vi rút liên quan đến Adeno (AAV) tảng hàng đầu cho phân phối gen với ba sản phẩm cấp phép (Glybera, Luxturna Zolgensma) Các vectơ AAV có nhiều lợi đáng kể so với vectơ vắc xin khác, đặc biệt vectơ dựa Ad-5 poxvirus: 1) Các vectơ AAV vi rút có lỗi chép [61]; 2) Các vectơ AAV truyền cách hiệu tế bào phân chia không phân chia số mô in vivo 3) diện loại huyết biến thể AAV khác mang lại linh hoạt để phát triển trung đồn / tăng cường cách thay đổi chất capsid AAV, giúp tránh phản ứng miễn dịch chống capsidneutralizing tạo sau mồi AAV loại virus nhỏ khơng có vỏ bọc chi Dependovirus họ Parvoviridae [62] AAV gen DNA sợi đơn 4,6 kb chứa hai gen virus: rep cap Các gen loại bỏ thay băng biểu GOI trị liệu 21 | P a g e với gen đại diện gen mũ cần thiết trans [63] Nghiên cứu ghi lại khả AAV việc tạo phản ứng dịch thể tế bào mạnh mẽ chống lại glycoprotein B loại virus herpes simplex báo cáo vào năm 1997 [64] sau việc sử dụng AAV ngày nhiều để tiêm chủng di truyền Một nghiên cứu gần cho thấy vectơ AAV (rAAV) tái tổ hợp mà vi rút cúm biểu hemagglutinin (HA) HA chimeric bảo vệ chuột chống lại thách thức vi rút tương đồng dị loại Thật bất ngờ, việc chủng ngừa với kháng thể HA tự nhiên tạo nhận cuống HA phản ứng FccRdependent kích hoạt, cho thấy biểu AAV vectơ cân phần đầu HA (phần siêu biến đổi glycoprotein virus dòng virus khác nhau) phần cuống HA (phần bảo tồn nhiều virus HA glycoprotein chủng virus khác nhau) đáp ứng dịch thể cụ thể [65] Một nghiên cứu gần báo cáo ứng cử viên vắc-xin SARS-CoV-2 AAV điều nhiệt (AAVrh32.33 AAV-COVID) chứng minh khả sinh miễn dịch mạnh mẽ chuột động vật linh trưởng người sau lần tiêm, với hiệu giá kháng thể trung hịa cao trì cho năm tháng [66] Hiệu vắc xin Vào cuối năm 2020, số biến thể SARS-CoV-2 xuất đột biến xảy RBD protein S virus Biến thể báo cáo Anh gọi SARS CoV2B.1.1.7 (biến thể 20I / 501Y.V1 Vương quốc Anh) biến thể đáng lo ngại, sau lan rộng sang quốc gia khác [67–69] Hai biến thể khác báo cáo, gọi B.1.351 (501Y.V2) biến thể P1 (501Y.V3), gọi biến thể Nam Phi biến thể Brazil, tương ứng [70,71] Các dòng SARS-CoV-2 cho có khả lây truyền cao so với vi rút ban đầu nghiên cứu gần tiết lộ biến thể B.1.351 P1 khỏi kháng thể trung hòa tạo sau nhiễm trùng tiêm chủng, làm dấy lên lo ngại hiệu vắc xin COVID-19 cấp phép [72] Một nghiên cứu cho thấy ChAdOx1 nCoV-19 (AZD1222) vắc-xin cung cấp khả bảo vệ đầy đủ chống lại biến thể B.1.1.7 mới, với khả bảo vệ 70,4% (95% CI 43,6–84,5) trường hợp có triệu chứng biến thể B.1.1.7, so với mức bảo vệ 81,5% trường hợp có triệu chứng khơng phải B 22 | P a g e .1.17 biến thể [73] Một nghiên cứu khác phác đồ hai liều vắc-xin BNT162b2 Pfizer / BioNTech tạo kháng thể trung hòa chống lại biến thể Anh Nam Phi [74] Tuy nhiên, hai liều vắc xin ChAdOx1 nCoV-19 (AZD1222) hiệu chống lại triệu chứng COVID-19 mức độ nhẹ đến trung bình biến thể B.1.351 Nam Phi gây [75] Hiệu vắc xin mRNA, bao gồm vắc xin Pfizer / BioNTech (BNT162b2) Moderna (mRNA-1273) giảm đáng kể so với biến thể Vương quốc Anh Nam Phi [76] Do đó, đánh giá vacFig phê duyệt Tóm tắt Thách thức việc ứng phó với bệnh vi rút phát sinh tái xuất nằm quốc gia có thu nhập thấp trung bình, nơi có nửa dân số toàn cầu sinh sống Do đó, để chống lại bệnh vi rút bùng phát, việc sản xuất quy mô phân phối toàn cầu vắc xin phát triển phải đơn giản dễ hiểu có thể, lợi vắc xin sống giảm độc lực vắc xin sởi Tuy nhiên, tình hình lại khác ứng viên vắc xin SARSCoV-2 EUA cấp giai đoạn thử nghiệm III nhiều ứng cử viên khơng có khả phù hợp với nước thu nhập thấp không hiệu Điều quan trọng cần phải tiêm phịng cho cộng đồng để thiết lập khả miễn dịch cộng đồng thời gian ngắn trước xuất biến thể đột biến vi rút Vắc xin bất hoạt SARS-CoV-2 có giá trị vắc xin sống giảm độc lực tính an tồn thuận lợi hơn, đặc biệt người dễ bị tổn thương Tuy nhiên, việc mở rộng quy mô vắc-xin yêu cầu sử dụng lượng lớn vi rút nhân giống điều kiện BSL3 số phịng thí nghiệm sở nằm quốc gia có thu nhập thấp trung bình Vắc xin di truyền (vắc xin dựa DNA RNA) có hứa hẹn đáng kể; nhiên, chúng phát triển gần tính an tồn hiệu lâu dài chúng người cần nghiên cứu thêm Hơn nữa, việc mở rộng quy mô vắc xin 23 | P a g e mRNA SARS-CoV-2 EAU phê duyệt gần tốn cần hậu cần cụ thể để vận chuyển đến quốc gia có thu nhập thấp trung bình, khơng phải lựa chọn tốt cho quốc gia Có nhiều vectơ virut cho kết hứa hẹn cao thử nghiệm lâm sàng, khả miễn dịch có từ trước thách thức hầu hết chúng Do đó, có vectơ vi rút tránh thách thức miễn dịch có từ trước mở rộng mức thấp nhất, chẳng hạn bệnh sởi, AAV, số loại huyết định adenovirus (tinh tinh Ad-26) vectơ NDV, tảng lý tưởng cho sản xuất phân phối nhanh chóng vắc xin hiệu 24 | P a g e ... T7 sau chuyển nạp với mRNA biểu protein N SARS-CoV-2 vào tế bào BHK-21 tế bào BHK biểu protein SARS-CoV N (BHK-SARS-N ) để khơi phục SARS-CoV-2 tồn Một kỹ thuật RG tương tự phát triển cho SARS-CoV-2... thiệu 1.1 Nguồn gốc SARS-CoV-2 1.2 Cấu tạo SARS-CoV-2 1.3 Vacxin chống SARS-CoV-2 2 Kỹ thuật di truyền ngược SARS-CoV-2 Các vac xin thử... pseudoknot; HVR: vùng siêu biến 1.3 Vacxin chống SARS-CoV-2 SARS-CoV-2 có liên quan mật thiết với SARS-CoV xuất từ năm 2002 đến năm 2004 [1] SARS-CoV với coronavirus gây hội chứng hô hấp Trung