2.1. Kháng nguyên đáp ứng miễn dịch bảo vệ chống lại virus H5N1
Hemagglutinin hay Haemagglutinin là glycoprotein kháng nguyên tìm thấy trên bề mặt của virus cúm cũng như nhiều vi khuẩn và virus khác. Nó có tác dụng gắn virus vào tế bào bị nhiễm. Tên gọi của HA bắt nguồn từ việc protein HA có khả năng ngưng kết hồng cầu (hem: bao vây).
16 loại kháng nguyên HA khác nhau được đánh dấu từ 1 đến 16. H16 mới được phát hiện ở virus phân lập từ mòng biển đầu đen tại Thuỵ Điển và Na Uy năm 2005. Ba loại protein HA đầu tiên (H1, H2 và H3) được tìm thấy phổ biến ở virus cúm người.
Cấu trúc:
HA là một glycoprotein màng tạo thành từ 3 tiểu phần giống hệt nhau. Nó có hình trụ, dài khoảng 135 Ǻ. 3 monomer tạo thành lõi xoắn alpha ở giữa; 3 đầu hình cầu chứa vị trí gắn sialic acid. Những monomer HA được tổng hợp, glycosyl hoá, rồi cắt thành hai chuỗi polypeptide nhỏ hơn: HA1 và HA2. Mỗi monomer bao gồm một chuỗi xoắn dài HA2 neo bám vào màng virus và một hạt HA1 lớn ở đầu.
Phân đoạn 4 (gen HA) có độ dài thay đổi tuỳ theo từng chủng virus cúm A (ở A/H1N1 là 1778 bp, ở H9N1 là 1714 bp, ở H5N1 là khoảng 1704 - 1707 bp). Đây là gen chịu trách nhiệm mã hóa tổng hợp protein HA - kháng nguyên bề mặt virus cúm, gồm hai tiểu phần là HA1 và HA2. Vùng nối giữa HA1 và HA2 gồm một số amino acid mang tính kiềm được mã hóa bởi một chuỗi oligonucleotide, đó là điểm cắt của enzym protease, và đây là vùng quyết định độc lực của virus. Protein HA có khối lượng phân tử khoảng 63.103 Dal (nếu không được glycosyl hóa) và 77.103 Dal (nếu được glycosyl hóa, trong đó HA1 là 48.103 Dal và HA2 là 29.103 Dal).
Chức năng: Cho phép nhận biết tế bào đích của động vật có xương sống và hoàn thành quá trình nhận biết bằng cách gắn kết với thụ thể chứa sialic acid của những tế bào này; và cho phép đưa bộ gen của virus vào tế bào đích bằng cách hợp nhất màng endopisome của tế bào chủ với vỏ ngoài virus.
Cơ chế hoạt động: HA gắn kết với phân tử glycoprotein trên bề mặt của tế bào đích, dẫn đến các phân tử virus kết dính với tế bào vật chủ. Màng tế bào sẽ bao bọc lấy virus và phần màng này sẽ tách ra hình thành một màng mới nằm trong tế bào gọi là endosome, endosome chứa virus được bao gói. Tế bào sau đó bắt đầu cố gắng phân giải những thành phần bên trong endosome bằng cách acid hoá phần bên trong nó và biến nó thành một lysosome (thể sinh tan). Tuy nhiên, ngay khi pH trong endosome xuống 6.0, cấu trúc vốn được gấp lại của phân tử HA trở nên không bền, mở ra một phần và giải phóng một chuỗi peptide rất kị nước nằm trong phân tử protein. Chuỗi fusion protein này hoạt động như một mỏ neo, gắn vào màng của endosome và khoá lại. Sau đó, ở pH thấp hơn, phần còn lại của HA sẽ gấp lại hình thành một cấu trúc mới, rút mỏ neo lại và kéo màng endosome vào sát màng virus rồi hợp nhất hai màng này. Ngay lúc này, các thành phần của virus, bao gồm RNA genome, tự do hoà vào tế bào chất.[2]
2.2. Vaccine phòng bệnh hiện nay
Đối với bệnh truyền nhiễm, vaccine được coi là biện pháp có tính chiến lược, nhằm ngăn chặn lây lan, tạo bảo hộ miễn dịch. Đối với dịch cúm A/H5N1 ở gia cầm và dự phòng dịch cúm trên người, nghiên cứu phát triển vaccine không những ngăn ngừa làm giảm được bệnh ở gia cầm, mà còn khống chế nguồn truyền lây của loại virus nguy hiểm này sang người. Kháng thể đặc hiệu có thể được cơ thể sinh ra do kích thích của kháng nguyên trong vaccine, và đó là các kháng thể kháng HA, NA, MA và nhiều loại hình khác của virus đương nhiễm, góp phần vô hiệu hóa virus cúm đúng đối tượng khi chúng xâm nhập vào. Có nhiều loại kháng thể, nhưng trước hết chỉ kháng thể kháng HA(H5) có vai trò tiên quyết quan trọng trong quá trình trung hòa
virus cho bảo hộ miễn dịch. Các vaccine phòng bệnh hiện nay dựa trên cơ sở hai loại chính: vaccine truyền thống và vaccine thế hệ mới.[5]
2.2.1. Vaccine truyền thống
Vaccine vô hoạt đồng chủng: Là vaccine được sản xuất chứa chủng virus gây bệnh cúm thực địa (auto genous) hay còn gọi là vaccine tự phát sinh. Vaccine này được sử dụng tại Mexico, Pakistan và gần đây là ở Trung Quốc. Một trong những vaccine thuộc loại này đang được sử dụng hiện nay là vaccine của Aventis Pasteur, Nobilis, và Weike Harbin. Nhược điểm cơ bản của vaccine này là không thể phân biệt được gia cầm tiêm vaccine và gia cầm nhiễm cúm thực địa khi kiểm tra kháng thể.
Vaccine dị chủng: Là những vaccine được sản xuất tương tự như vaccine đồng chủng, điểm khác biệt là các chủng virus vaccine có cùng kháng nguyên H với chủng virus thực địa nhưng có kháng nguyên N dị chủng, nhờ thế có thể phân biệt được cá thể tiêm phòng với cá thể nhiễm virus khi thực hiện giám sát huyết thanh học. Vaccine loại này đang được sử dụng tại Trung Quốc, một số nước Châu Âu và Châu Mỹ.[1]
2.2.2 Vaccine thế hệ mới
Vaccine tái tổ hợp có vector đậu gia cầm dẫn truyền: sử dụng virus đậu gia cầm làm vector tái tổ hợp song gen H5 và N1 phòng chống virus type H5N1 và H7N1. Ví dụ, hãng Merial của Pháp sản xuất vaccine TrovacAIV- H5 lấy nguồn gen H5 từ chủng A/Turkey/Ireland/83 (H5N2), sử dụng được cho gia cầm lúc 1 ngày tuổi.
Vaccine dưới nhóm chứa protein kháng nguyên NA, HA tái tổ hợp và tách chiết làm vaccine.
Vaccine tái tổ hợp có vector dẫn truyền: sử dụng adenovirus hoặc Newcastle virus hoặc virus đậu chim làm vector dẫn truyền, lắp ghép gen
kháng nguyên H5 vào hệ gen của adenovirus, tạo nên virus tái tổ hợp làm vaccine phòng chống virus cúm A/H5N1.
Vaccine DNA: sản phẩm DNA plasmid tái tổ hợp chứa gen HA, NA, NP, M2 đơn lẻ hoặc đa gen.
Vaccine nhược độc virus cúm nhân tạo: được sản xuất bằng kỹ thuật di truyền ngược, đó là việc lắp ghép virus cúm nhân tạo chứa đầy đủ hệ gen, trong đó các gen kháng nguyên H5 có vùng "độc" đã được biến đổi bằng kỹ thuật gen. Có 3 loại vaccine đã được Tổ chức Y tế thế giới (WHO) công nhận về độ an toàn và khuyến cáo đưa vào chương trình sản xuất vaccine trên thế giới hiện nay, đó là NIBRG-14 (NIBSC), VN/04xPR8-rg (SJCRH) và VNH5N1-PR8/CDC-rg (CDC). Hai chủng cúm A/H5N1 cung cấp nguồn gen H5 và N1 là A/Vietnam/1194/2004(H5N1) hoặc A/Vietnam/1203/2004(H5N1). Trung Quốc cũng là nước sản xuất nhiều giống virus vaccine chống cúm, ví dụ, Viện Nghiên cứu Thú y Harbin (Cáp - Nhĩ - Tân) đã thành công trong việc tạo giống vaccine vô hoạt nhũ dầu đơn chủng lấy nguồn gen H5 và N2 từ chủng A/Turkey/England/N- 28/73(H5N2), loại subtype H5N2 có độc lực yếu; hay giống vaccine vô hoạt nhũ dầu đơn chủng lấy nguồn gen H5 và N1 từ chủng A/Goose/Guangdong/1996(H5N1), loại có độc lực yếu. Các loại vaccine này đã được nhập và sử dụng tại Việt Nam từ năm 2006 cho đến nay.
Vaccine thế hệ mới chủng NIBRG-14: Chủng NIBRG-14 là giống virus vaccine nhược độc (attenuated vaccine) thế hệ mới, thuộc loại hình vaccine được xóa gen bằng công nghệ gen (gene-deletion vaccines), được lắp ráp nhân tạo bằng kỹ thuật di truyền ngược (reverse genetics –based technology) và thích ứng nhân lên khi nuôi cấy trên phôi gà. Phương pháp di truyền ngược được sử dụng để tạo ra chủng virus nhân tạo nhược độc làm vaccine, cụ thể hệ gen của chủng nhân tạo NIBRG-14 này được tái tổ hợp gen trên cơ
sở sử dụng chủng gốc PR8/34 (A/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai(H1N1)) cung cấp 6 gen khung là PA, PB1, PB2, NP, MA, NS làm nền, còn các gen kháng nguyên HA(H5) và NA(N1) được lấy từ chủng cúm cường độc gây bệnh phân lập năm 2004 tại Việt Nam (A/Vietnam/1194/2004(H5N1). Bằng thao tác kỹ thuật gen, gen H5 đã bị đột biến làm mất hẳn 4 amino acid RRRL, cùng với một số đột biến điểm ở các bộ mã ở hai đầu của vùng “độc”, làm thay đổi 3 amino acid tại vùng gây độc. Như vậy về mặt miễn dịch học, mặc dù virus được xử lý làm mất độc tính gây bệnh nhưng vẫn giữ nguyên bản chất đặc tính kháng nguyên bề mặt giống hệt như virus cúm A/H5N1 đã lấy mẫu ban đầu, do vậy, có khả năng tạo kháng thể kháng lại kháng nguyên bề mặt loại virus H5N1 gây bệnh trong tự nhiên.[5]