Vaccine RNA là gì và chúng hoạt động như thế nào?

Vaccine RNA là gì và chúng hoạt động như thế nào?

Kể từ ngày 1 tháng 12 năm 2020, đã có 13 loại vaccine đã đi đến giai đoạn thử nghiệm cuối cùng. Những loại vaccine này, dù khác nhau về phương thức hoạt động, nhưng chúng đều có chung một đích đến đó là kích hoạt hệ miễn dịch của cơ thể để nhận diện virus. Tất cả những phương thức này đều đã được cấp phép sử dụng trong các loại vaccine trước đây – ngoại trừ vaccine RNA.

Hai loại vaccine gần đây được báo cáo kết quả là vaccine RNA do Moderna và Pfizer & BioNTech sản xuất. Những vaccine RNA khác đang được triển khai là của CureVac, Imperial College London, và Arcturus. Các kết quả thu được đến nay đều rất khả quan. Đầu tháng 12, vaccine của Pfizer trở thành vaccine RNA đầu tiên được cấp phép sử dụng rộng rãi ở Anh.

Trong khi những loại vaccine khác thường chứa virus ở dạng bất hoạt hoặc suy yếu để kích hoạt phản ứng miễn dịch thì vaccine RNA sử dụng chính mã gene của virus để chống lại virus. RNA là viết tắt của ribonucleic acid, tạo nên mã gene chứa những thông tin để virus tổng hợp ra những protein cần thiết cho chính nó.

Vào thời kỳ đầu của đại dịch, các nhà khoa học Trung Quốc đã có thể phân lập được các mẫu của virus SARS-CoV-2 và xác định được mã gene của nó. Họ đã liệt kê ra được tất cả những thông tin mà virus dùng để tạo ra các loại protein, bao gồm cả protein gai – là những cấu trúc mà virus sử dụng để xâm nhập vào tế bào và bắt đầu quá trình lây nhiễm.

Các protein gai đồng thời là chìa khóa cho sự hoạt động của vaccine RNA. Các nhà khoa học có thể tổng hợp ra loại RNA trong phòng thí nghiệm để mã hóa cho protein gai của virus. Với việc sử dụng loại RNA nhân tạo này, chúng ta có thể chiếm quyền kiểm soát các quá trình tạo ra protein trong chính tế bào của con người.

Vật chất di truyền trong cơ thể chúng ta là DNA. Dưới sự tác động của enzyme, DNA sợi kép sẽ tách thành mRNA sợi đơn. Sau đó ribosome tại tế bào chất sẽ sử dụng các mARN này làm khuôn để tạo thành protein.

Một điểm vaccine RNA tận dụng  là ribosome của cơ thể không quan tâm đến nguồn gốc của khuôn mRNA . Nghĩa là nếu chúng ta có thể lấy một mạch khuôn từ protein gai của virus để đưa vào cơ thể thì ribosome sẽ thu thập những mẫu khuôn này để tổng hợp mà không có sự nghi ngờ gì. Sau khi được tổng hợp, protein gai sẽ bám vào bề mặt tế bào và kích hoạt phản ứng hệ miễn dịch của cơ thể.

Vì các RNA rất dễ bị các enzym trong cơ thể phá hủy nên nó sẽ được đóng gói trong các hạt nano lipid: là những giọt chất béo nhỏ có đường kính khoản một phần tỷ mét. Các hạt nano này sẽ bảo vệ RNA, ngăn RNA bị phá vỡ và giúp tế bào của chúng ta có thể tiếp nhận được.

Trong số các loại vaccine COVID-19, có hai loại vaccine RNA. Một loại là vaccine RNA thông tin (mRNA), là kiểu của Moderna và Pfizer/BioNTech sản xuất và một là vaccine RNA tự khuếch đại (saRNA), là kiểu được phát triển bởi Imperial College London.

Cấu trúc của mRNA và saRNA được dùng trong những vaccine này rất giống nhau nhưng nó có một điểm khác biệt quan trọng. Cả hai loại đều chứa vùng mã hóa cho protein gai của virus, được gắn mũ, và có poly-A để ổn định RNA. Nhưng không giống mRNA, saRNA còn chứa mã cho một loại enzyme của virus. Chính enzyme này giúp tạo ra nhiều bản sao RNA của virus khi nó ở trong tế bào người, giúp sản xuất protein nhanh hơn. Điều đó nghĩa là vaccine saRNA có thể tiêm với liều thấp hơn vaccine mRNA, từ đó sẽ làm cho chi phí mỗi liều vaccine thấp hơn và có thể sản xuất được nhiều mũi tiêm hơn với cùng một thể tích vaccine.

Tính ổn định của RNA là một yếu tố quan trọng cho việc bảo quản và vận chuyển. Một số vaccine cần bảo quản ở nhiệt độ thấp để duy trì sự ổn định. Vaccine của Pfizer/BioNTech yêu cầu nhiệt độ khi vận chuyển ở –70 ˚C và có thể được bảo quản tối đa 5 ngày trong tủ lạnh sau khi giao hàng. Còn vaccine Moderna yêu cầu nhiệt độ khi vận chuyển là –20 ˚C và sau khi rã đông có thể được bảo quản ở nhiệt độ trong tủ lạnh trong 30 ngày. Vì những phản ứng hóa học có thể xảy ra nhanh ở nhiệt độ cao, do đó nhiệt độ thấp sẽ đảm bảo vaccine RNA được giữ nguyên vẹn.

Những vaccine RNA có một số ưu điểm so với các loại vaccine khác. Đầu tiên chính là tốc độ sản xuất vaccine. Các RNA nhân tạo được tạo ra dễ dàng trong phòng thí nghiệm, vì vậy không tốn nhiều thời gian để thiết kế và sản xuất vaccine RNA. Ví dụ với Moderna: họ đã hoàn thiện được chuỗi RNA cho vaccine của họ chỉ 2 ngày sau khi các nhà khoa học Trung Quốc chia sẽ chuỗi thông tin di truyền của SARS-CoV-2, và họ sản xuất được lô vaccine thử nghiệm đầu tiên chỉ 25 ngày sau đó.

Vaccine RNA còn có nhiều ưu điểm về tính an toàn. Mặc dù các RNA nhân tạo là khuôn mẫu để sản xuất protein gai của virus ở trong tế bào người, nhưng chỉ sản xuất các protein gaisẽ không thể gây bệnh. Bản thân các RNA bị phá hủy bởi các quá trình bình thường ở trong tế bào, vì thế nó sẽ không tồn tại lâu trong cơ thể được.

Các thử nghiệm cho thấy bằng chứng đáng tin cậy về những loại vaccine RNA này có hiệu quả trong việc ngăn ngừa COVID-19. Vaccine của Moderna đã cho thấy 100% hiệu quả trong các trường hợp bệnh nặng, và hiệu quả chung là 94,1% – một con số cao hơn mức mong đợi. Vaccine của Pfizer/BioNTech được báo cáo là có kết quả tương tự về độ hiệu quả với 95%. Đây là điểm đáng khích lệ, do vaccine cho cúm influenza năm 2010 chỉ có tác dụng trung bình 42%

Cũng giống như khi tiêm chủng cho những loại bệnh khác, vaccine RNA dùng trong COVID-19 cần phải tiêm 2 liều. Khi nhận diện được protein gai của coronavirus, phản ứng miễn dịch của cơ thể sẽ sản xuất ra các kháng thể và các tế bào nhớ. Nhờ vậy, cơ thể sẽ nhanh chóng phản ứng khi phát hiện ra virus. Tiêm nhiều liều làm tăng số lượng tế bào nhớ được tạo ra, có nghĩa là đáp ứng miễn dịch sẽ nhanh và hiệu quả hơn khi chúng ta tiếp xúc phải virus.

Việc một vaccine đạt được chấp thuận là một bước tiến quan trọng trong cuộc chiến với coronavirus, mặc dù quá trình tiêm chủng cho toàn dân cần phải tốn thêm nhiều thời gian nữa. Có được những vaccine an toàn và hiệu quả có thể sẽ giúp chúng ta trở lại gần hơn với cuộc sống trước đại dịch.

 

RNA_vaccine_pharmavn

Biên dịch: Lê Nguyễn Tấn Thiện

Hiệu đính:

Lê Huỳnh Tú Mỹ

TS. Nguyễn Thị Thanh Vân

Tài liệu tham khảo

What are the COVID-19 RNA vaccines and how do they work?

Chia sẻ bài viết