CHƯƠNG 7 CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG Y – DƯỢC

NỘI DUNG 1. Vaccine 2. Kháng thể đơn dòng 3. Liệu pháp gen Vacxin, dù ở bất ki dạng tồn tại nào, cho dù đó là vacxin nguyên thể, tức là vacxin chứa nguyên vẹn cả tế bào vi sinh vật (vi khuẩn hay virus chẳng hạn), hay vacxin phân tử, tức là vacxin đơn thuần chỉ chứa những thành phần protein có tính kích thích miễn dịch, đều mang một chức nang chung là tạo miễn dịch cho cơ thể người và động vật, phòng chống lại các bệnh truyền nhiễm và nhiều tác nhân gây hại khác. Yếu tố quyết định tính miễn dịch chính là thành phần protein đặc biệt có trên bề mặt của tác nhân gây bệnh, hay trên bề mặt của chế phẩm vacxin của chính tác nhân gây bệnh đó. Thành phần đặc biệt có bản chất là protein này được gọi là kháng nguyên (antigen), do một gen hay một số gen của vi sinh vật quyết định tổng hợp nên.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM KHOA NƠNG HỌC Bộ mơn Cơng nghệ Sinh học Bài giảng Nhập mơn CƠNG NGHỆ SINH HỌC THÁI NGUN 2008 CHƯƠNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG Y – DƯỢC NỘI DUNG Vaccine Kháng thể đơn dòng Liệu phỏp gen Vaccine 1.1 Khái niệm vaccin miễn dịch Vacxin, dù bất ki dạng tồn nào, cho dù vacxin ng thể, thể tức vacxin chứa nguyên vẹn tế bào vi sinh vật (v hay virus chẳng hạn), hay vacxin phân tử, tử tức vacxin chứa thành phần protein có tính kích thích m mang chức nng chung tạo miễn dịch cho t ngời động vật, phòng chống lại bệnh truyền nhiễm nhiều tác nhân gây hại khác Yếu tố định tính miễn dịch thành phần protein đặc biệt có bề mặt tác nhân gây bệnh, bệnh hay bề mặt chế phẩm vacxin tác nhân gây bệnh Thành phần đặc biệt có chất protein đợc gọi kháng nguyªn (antigen), mét gen hay mét sè gen cđa vi sinh vật định tổng hợp nên Nhng gen chịu trách nhiệm việc sản xuất thành phần protein có tính kích thích miễn dịch đợc gọi gen kháng nguyên nguyên Gen kháng nguyên này, nguyên tắc, đợc tách ra, ghép vào hệ thống vector thích ứng đó, sử dụng để biểu thị sản xuất protein gen kháng nguyên để làm vacxin vacxin Tất phải đợc lựa chọn phù hợp, hợp thu đợc protein có tính kích thích miễn dịch mong muốn ban đầu nh protein nguyên gốc Protein tái tổ hợp đợc sản xt ra, nhiỊu khi, vÉn cã thĨ cã tÝnh kh¸ng nguyên Nhng vacxin đợc tạo kỹ thuật gen nh (nghĩ chịu thao tác trực tiếp gen), đợc gọi vacxin tái tổ gen, gen hay vắn tắt vacxin công nghệ gen (CNG) (CNG) Thành ph vacxin thuộc loại đợc coi vacxin thc thÕ hƯ míi míi Những vacxin thc thÕ hệ cũ gi? ó loại vacxin tạo phơng pháp cổ điển (truyền thống) Để đợc va thành phẩm đà có bị biến đổi chất (và gen) gen không chịu thao tác trực tiếp tiếp Vacxin gì? Dù nữa, vacxin cổ điển hay vacxin (đại diện vacxin CNG), đợc định nghĩa góc đ miễn dịch, thi vacxin phải chế phÈm sinh häc cđa vi vËt hay tÕ bµo, bµo chứa tác nhân gây bệnh hay sản chóng (kĨ c¶ vËt liƯu di trun nh ADN hay ARN chúng), đợc làm giảm độc lực hay vô độc phơ pháp lý, hoá, hay sinh học (đối với vacxin cổ điển), phơng pháp sinh học phân tử (đối với vacxin hệ lúc chúng không khả gây bệnh đối tợng đợc hởng vacxin (là ngời động vật), nhng đa vào thể phơng pháp khác nhau, có khả kí thích thể sinh miễn dịch thuộc loại hình nh miƠn d dÞch thĨ (humoral immunity) hay miƠn dÞch qua trung gia bào (cellular-mediated immunity) Nh vậy, nói đến vacxin phải nói đến khả gây miễn Một thành phẩm chế phẩm sinh học nhng khô kh gây miễn dịch bảo vệ thể nh mong muốn không đợ vacxin vacxin Miễn dịch gì? Trong thể đà tiếp nhận vacxin, miễn dịch đợc tạo ch huy động toàn bé hƯ thèng miƠn dÞch tham gia, bao gå thèng miễn dịch trung ơng hệ thống miễn dịch ngoại b cịng nh sù tham gia cđa nhiỊu lo¹i tÕ bào có thẩm quyền m dịch khác Cơ thể chịu kích thích kháng nguyên (do vacxin đ đà cảm ứng sản xuất loại protein có chức bảo thành phần tham gia tạo nên miễn dịch cho thể, kháng thể (antibody) đIều kiện cần vacxin Một vacxin phải có đủ điều kiện chính: có hiệu lực an toàn, vô tr An toàn tiêu chuẩn đánh giá sử dụng vacxin chí đối tợng đợc hởng, tức vacxin không đợc gây bệnh không hay gây phản ứng có hại hại Vô trùng tức vacxin chứa hay vài đợc chọn làm vacxin mà không bị nhiễm tạp loại khác Hiệu lực: iều quan trọng vacxin phải có hiệu lực, lực vacxin phải kích thích sinh miễn dịch cho thể Tính hi thực chất mức độ biểu gây miễn dịch kháng ng n Vacxin cã hiƯu lùc cao hay thÊp, thÊp tøc lµ nãi đến mức độ gây gâ dịch vacxin Với thể đà đợc miễn dịch, dịch vi sinh vật gây bệnh xâm nhập vào, chúng không thực đợc trình bệnh nhanh chóng bị loại trừ khỏi thể Tóm lại vacxin tố khởi phát trình đáp ứng miễn dịch, kháng ng thành phần vacxin Nh miễn dịch cho ngời động vật đợc ngời tạo đa vào thể chế phẩm sinh học bán sinh học gọi vacxin để gây miễn dịch, tập dợt cho thể thực trinh đáp ứng miễn dịch chống lại tác nhân gây bệnh, chúng thâm nhập vào nhng lần sau Trong tự nhiên, ngời động vật bị bệnh không chết m qua khỏi, thể hinh thành miễn dịch Một điều lu ý tính đặc hiệu miễn dịch: K phải vacxin gây miễn dịch chung chống lại t nhân gây bệnh Vacxin tạo có nguồn gốc từ tác nhân gâ có tác dụng tạo kháng thể cho miễn dịch chống lại tác nhân gây bệnh Kháng thể liên kết với kháng nguyên loại trừ tác nhân gây bệnh II Đợc miễn dịch Kháng nguyên (vacxin) Kháng thể huyết Tiêm vào thể I Sau 2-3 tuần Cha miễn dÞch DNA Vaccines Gene for antigen plasmid Muscle cell DNA Vaccines • Recombinant DNA •Single gene (subunit) Hepatitis B vaccine S-antigen mRNA cDNA raised in yeast Express plasmid S-antigen mRNA protein Vaccine DNA cđa virus viªm gan B ♦ Vacxin phối hợp với công nghệ chuyển gen thực vật: Công nghƯ sinh häc ph©n tư thùc vËt cho phÐp chóng ta chuyển n gen quý giá vào hệ gen thực vật, tạo nên hệ thực vật có u m gen để sản xuất nhiều sản phẩm có lợi lợi Các gen đợc phâ lập, trì cắt -nối - ghép vào loại plasmid Ti, Ti mét lo¹i plas dÉn trun gen ë thùc vËt vµ nhê vi khn Agrobacterium tumefac nh»m chun gen ngoại lai có giá trị vào thực vật Xuất phát từ nguyên lý trên, ý định gài hay nhiều gen kháng n vacxin động vật ngời vào hệ thống plasmid Ti A tumefa đà đợc thực hiƯn Sau chun gen, thùc vËt thÕ hƯ míi ®· tiÕp nhËn mét nguån gen vacxin tõ vi sinh vật nguồn gen sản xuất protein có hoạt tính sinh học Khi nuôi trồng, thực vật chuyển gen (transgenic plant) cã mang gen vacxin hay gen s¶n xuất protein hoạt tính cao có nguồn gốc động vật, vật đà tiến hành sản xuất sản phẩm chứa thành phần thể chúng Nếu chắt lọc, tinh chế Minh hoạ Chiến lợc thiết kế vacxin ADN cúm gà ATG Toàn phân đoạn 4: gen HATGA; TAA HA1 ATG pHA HA2 gen NA TGA; TAA pNA ADN GEN KHáNG NGUYÊN (cần tái tổ hợp vào vectơ) pCUMGA (5,5kbp) Vacxin hệ Influenza virus A Seg 1: PB1 Seg 2: PB2 Seg 3: (CÊu tróc ) Neuraminidase (NA) PA Seg 4: Hemagglutinin (HA) HA Seg 5: NP Seg 6: NA Seg 7: RNA genome (minus single strand) MA Seg 8: NS M2 protein (MA) (Influenza virus A) Description of Influenza virus A (M« tả gen) PB2 PB1 PA HA (H5-H16) NP NA (N1-N9) M (M1 and M2) overlapped NS (NS1 vµ NS2) overlapped Sự biến đổi gen kháng nguyên virus cúm gia cầm Hiện tợng lệch kháng nguyên Hiện tợng trộn kháng nguyên PB2 PB1 PA HA NA NP M NS Attenuated Donor Master Strain Attenuated Vaccine Strain: Coat of Virulent strain with Virulence Characteristics of Attenuated Strain X PB2 PB1 PA HA NA NP M NS PB2 PB1 PA HA NA NP M NS New Virulent Antigenic Variant Strain Tóm tắt bước di truyền ngược tạo giống vaccine NIBRG-14 (tại NIBSC) Gen H5 bỏ “độc” + gen N1 từ chủng A/Vietnam/1194/2004(H5N1) đưa vào plasmid Tạo plasmid có gen khung từ chủng PR8/34 (H1N1) Gây đồng nhiễm tế bào động vật thích ứng Các plasmid (8 plasmid chứa gen) tái tổ hợp tạo chủng virus cúm lai gồm gen kháng nguyên H5 (bỏ độc) gen N1 từ H5N1 chủng Vietnam/1194 với khung gen lấy từ H1N1 chủng PR/8/34 Chủng virus cúm lai “nhược độc di truyền ngược” chọn lọc nuôi cấy thích ứng phơi gà 10 ngày tuổi làm chủng gc vaccine Xoang ni? ni?u nang Phôi gà 10 ngày tuổi Kháng thể đơn dòng XIN CHN THNH CM ƠN ! ... (macrophage); tÕ bµo Lympho-B; Lympho-B tÕ bµo Lympho-T vµ mét sè tế bào khác Tuỷ xơng Tế bào nguồn Túi Fabricius tơng đơng Tuyến ức Biệt hoá Lympho Lympho T B Lympho Kháng nguyên Tếbào độc Tơng... kháng nguyên H5 (bỏ độc) gen N1 từ H5N1 chủng Vietnam/1194 với khung gen l? ?y từ H1N1 chủng PR/8/34 Chủng virus cúm lai “nhược độc di truyền ngược” chọn lọc ni c? ?y thích ứng phôi gà 10 ng? ?y tuổi... sinh häc cđa vi vËt hay tÕ bµo, bµo chứa tác nhân g? ?y bệnh hay sản chóng (kĨ c¶ vËt liƯu di trun nh ADN hay ARN chúng), đợc làm giảm độc lực hay vô độc phơ pháp lý, hoá, hay sinh học (đối với vacxin