Các nhà nghiên cứu đang chạy đua với mục tiêu cung cấp một loại vắc-xin an toàn và hiệu quả có thể hạn chế đại dịch COVID-19. Và việc mở rộng quy mô sản xuất cho một số ứng cử viên vắc xin đã bắt đầu. Xem xét Operation Warp Speed của chính phủ Hoa Kỳ:
[Robert Redfield, MD:] Bạn biết tôi đã dành thời gian trong quân đội, vì vậy tôi thích khái niệm tập trung vào nhiệm vụ. Và nhiệm vụ là cung cấp vắc xin cho công chúng Mỹ vào tháng 1 năm 2021. Chúng tôi đang trong một khóa học cấp tốc ở đây mà tôi chưa từng chứng kiến trước đây.
Một trong những lý do khiến việc tìm kiếm vắc xin này phá vỡ kỷ lục là vì hầu hết các vắc xin đi đầu - và gần như tất cả các vắc xin trong danh mục Warp Speed - đều dựa trên các công nghệ thế hệ tiếp theo có thể được phát triển và mở rộng nhanh hơn so với các vắc xin thông thường. . Các công nghệ mới này là vắc xin di truyền và vắc xin vectơ vi rút.
Những công nghệ này - còn được gọi là nền tảng - đã được phát triển trong nhiều thập kỷ. Rất nhiều khoản đầu tư vào chúng đặc biệt tập trung vào tiềm năng chống lại các bệnh truyền nhiễm mới nổi. Và COVID-19 đang thử nghiệm tiềm năng đó. Hãy cùng xem chúng hoạt động như thế nào và chúng khác với vắc xin thông thường như thế nào.
Trong những bức ảnh từ năm 1953 này, các nhà khoa học đang phát triển một loại vắc-xin cúm. Họ đang tiêm vi rút vào trứng đã thụ tinh, sau đó được ủ để cho phép vi rút nhân lên trong trứng. Việc phát triển vi rút là cần thiết để phát triển vi rút sống giảm độc lực và vắc xin vi rút bất hoạt toàn bộ - đây là hai cách tiếp cận cổ điển trong đó vi rút bị suy yếu hoặc bị tiêu diệt. Những cách tiếp cận này vẫn được sử dụng cho đến ngày nay, mặc dù các phương pháp nuôi cấy tế bào khác nhau thường được sử dụng thay cho trứng.
Nhưng kể từ khi những bức ảnh đó được chụp, những tiến bộ to lớn trong lĩnh vực tiêm chủng đã đưa ra nhiều cách tiếp cận khác để phát triển vắc xin. Dưới đây là các loại vắc xin chính đang được triển khai chống lại COVID-19. Không giống như hai loại vắc xin cổ điển, bốn loại này, bao gồm các nền tảng thế hệ tiếp theo cũng như các phương pháp tiếp cận thông thường hơn, không yêu cầu các nhà nghiên cứu xử lý bất kỳ loại vi rút thực sự nào.
[Anthony S. Fauci, MD:] Người Trung Quốc, khi họ chẩn đoán và cho thấy đó là một loại coronavirus, họ đã đưa trình tự lên một cơ sở dữ liệu công khai. Vì vậy, ngày nay bạn không cần vi rút trong tay. Tất cả những gì bạn cần là một trình tự.
Đây là trình tự đã công bố cho SARS-CoV-2. Do nghiên cứu trước đó về SARS-1 và MERS, các nhà nghiên cứu biết rằng họ có thể tập trung sự chú ý ban đầu vào protein S, còn được gọi là đột biến.
Phần nhọn là protein bám trên bề mặt của virus SARS-CoV-2. Nó cũng cần thiết cho sự xâm nhập của virus vào tế bào người. Vì vậy, một loại vắc-xin khiến hệ thống miễn dịch chỉ tăng đột biến sẽ tạo ra phản ứng miễn dịch bảo vệ. Và đó là chiến lược đằng sau phần lớn các ứng cử viên vắc xin COVID-19, sử dụng cả phương pháp tiếp cận thế hệ tiếp theo và phương pháp thông thường hơn. Nói một cách khoa học là mũi nhọn chính là kháng nguyên đích trong các loại vắc xin này.
Điểm khác biệt giữa các nền tảng vắc-xin thế hệ tiếp theo so với các vắc-xin thông thường là cách hệ thống miễn dịch tiếp xúc với mũi nhọn hoặc kháng nguyên. Vắc xin thông thường chứa kháng nguyên của chính nó. Bây giờ hãy so sánh điều này với vắc xin di truyền:
[Paul A. Offit, MD:] Bạn có thể thực sự tiếp cận vật liệu di truyền, dưới dạng RNA thông tin hoặc DNA, sau đó mã hóa cho protein đột biến đó. Vì vậy, người tạo ra protein. Bạn không cung cấp cho họ protein. Bạn cung cấp cho họ vật liệu di truyền sau đó hướng dẫn họ cách tạo ra protein đột biến đó, để họ tạo ra phản ứng kháng thể hy vọng có thể bảo vệ.
Hai loại vắc xin di truyền đang được nghiên cứu về COVID-19: mRNA và DNA. mRNA cần đến tế bào chất của tế bào chủ, trong khi DNA cần đi vào nhân. Sau đó, vật liệu di truyền này được máy móc của tế bào tiếp nhận và tế bào biểu hiện ra protein đột biến. Các protein đột biến này sau đó được hệ thống miễn dịch nhận ra, hy vọng sẽ kích thích phản ứng bảo vệ.
Hai ứng cử viên trong danh mục Warp Speed là vắc xin mRNA. Cái này được phát triển bởi Moderna và NIH, và là ứng cử viên đầu tiên được đưa vào thử nghiệm lâm sàng ở Mỹ, với cái này từ Pfizer và BioNTech sau đó không lâu. MRNA trần không thể dễ dàng vượt qua màng tế bào một cách thụ động và nó rất dễ bị suy thoái. Vì vậy, trong cả hai loại vắc-xin đó, mRNA mã hóa cho mũi nhọn được bao bọc trong các phân tử mang nhỏ gọi là hạt nano lipid. Cả hai ứng cử viên này hiện đang trong giai đoạn thử nghiệm 3.
Bây giờ chúng ta hãy xem xét các vắc xin vectơ vi rút.
Ý tưởng cơ bản là bạn lấy một vi rút khác và thay thế trọng tải di truyền của nó bằng trình tự mã hóa cho kháng nguyên, trong trường hợp này là protein đột biến. Mục đích là tạo ra khả năng miễn dịch chống lại kháng nguyên đích - hàng hóa di truyền bổ sung. Nhưng những loại vắc xin này cũng có thể tạo ra khả năng miễn dịch với chính vector. Các vi rút được sử dụng làm vật trung gian truyền bệnh bị giảm độc lực hoặc suy yếu nên không thể gây bệnh. Rất nhiều loại virus khác nhau đã được phát triển dưới dạng véc tơ, và chúng có thể được phân loại rộng rãi thành hai nhóm: nhân bản có lỗi và có khả năng nhân bản.
Hãy bắt đầu với các vectơ bị lỗi sao chép. Một lựa chọn rất phổ biến trong số các vắc-xin COVID-19 tiềm năng là adenovirus, giống như hai ứng cử viên này, cả hai đều đang trong giai đoạn 3 thử nghiệm lâm sàng. Adenovirus là mầm bệnh phổ biến thường gây ra các triệu chứng giống như cảm cúm hoặc cảm lạnh nhẹ. Ứng cử viên này, được phát triển bởi Đại học Oxford và AstraZeneca, sử dụng adenovirus 5 của loài tinh tinh, trong khi ứng cử viên này từ Johnson & Johnson, sử dụng adenovirus người 26. Trong cả hai loại vắc xin, vectơ adenovirus mang DNA mã hóa cho đột biến đến vật chủ. ô, nhưng nó không hiển thị trên bề mặt của nó. Một khi vi rút lây nhiễm vào tế bào chủ, nó mang DNA đến nhân; bộ máy của tế bào sau đó thể hiện sự đột biến bằng cách sử dụng DNA này, tương tự như những gì chúng ta đã thấy với vắc-xin di truyền.
Bây giờ chúng ta hãy xem xét các vectơ virus có khả năng sao chép. Vắc xin Warp Speed đang được Merck hợp tác với IAVI phát triển là một ví dụ; nó sử dụng virus viêm miệng mụn nước tái tổ hợp. Ở người, VSV hoang dã thường không có triệu chứng hoặc gây ra bệnh nhẹ giống cúm. Các nhà nghiên cứu đã thay thế một phần trình tự RNA của nó bằng RNA mã hóa cho sự đột biến. Không giống như các adenovirus, vector rVSV này hiển thị mức tăng đột biến trên bề mặt của nó. Sau khi rVSV lây nhiễm vào tế bào chủ, một lần nữa bộ máy của tế bào biểu hiện sự tăng đột biến; nhưng vì rVSV có thẩm quyền sao chép, nền tảng này bắt chước một cuộc tấn công virus thực sự chặt chẽ hơn.
Đây cũng là nền tảng mà Merck đã sử dụng để phát triển vắc xin phòng bệnh Ebola, được FDA chấp thuận vào năm ngoái. Nhưng cho đến nay vắc xin Ebola là vắc xin vectơ vi rút duy nhất được FDA chấp thuận. Các vectơ Adenovirus, đi trước rất nhiều trong các thử nghiệm COVID-19, chưa bao giờ được sử dụng trong vắc xin được FDA chấp thuận và cũng không có vắc xin nào được FDA chấp thuận sử dụng nền tảng DNA hoặc mRNA.
Vì vậy, bất chấp sự đầu tư vào các phương pháp tiếp cận này, và sự chú ý của giới truyền thông mà họ nhận được, còn lâu mới chắc chắn họ sẽ hạn chế được COVID-19.
[Paul A. Offit, MD:] Tôi nghĩ lý do mà bạn nghe nhiều nhất về vắc-xin mRNA hoặc vắc-xin DNA hoặc các loại vắc-xin adenovirus bị lỗi sao chép này là vì chúng dễ chế tạo nhất. Vì vậy, tôi nghĩ đó là lý do tại sao bạn nghe về chúng trước tiên, nhưng tôi chỉ muốn cảnh báo mọi người rằng, bạn biết đấy, điều bạn muốn là bạn muốn loại vắc xin tốt nhất và an toàn nhất, có thể không nhất thiết phải là loại vắc xin đầu tiên.
Và cách duy nhất để tìm ra là thông qua các thử nghiệm nghiêm ngặt. Trước khi COVID-19 ra đời, các nền tảng này đã được nghiên cứu rộng rãi trên các mô hình động vật và một số ứng viên đã được thử nghiệm trong các thử nghiệm giai đoạn 1 và 2, nhưng cho đến nay dữ liệu giai đoạn 3 vẫn còn thiếu.
[Paul A. Offit, MD:] Đây là - nếu bằng chứng là trong bánh pudding, bánh pudding là một thử nghiệm giai đoạn ba, một thử nghiệm lớn, tiềm năng, có kiểm soát giả dược, an toàn và hiệu quả.
Và các nền tảng không tiết kiệm thời gian trong các thử nghiệm lâm sàng. Bất kể cách tiếp cận nào, cần phải kiểm tra tính an toàn và hiệu quả nghiêm ngặt. Tiêu chuẩn an toàn của vắc-xin rất cao so với các can thiệp khác, vì vắc-xin có khả năng được cung cấp cho hàng triệu người khỏe mạnh.
Nếu thử nghiệm giai đoạn 3 được thực hiện chính xác, sẽ có đủ dữ liệu về cả tính an toàn và hiệu quả trong các nhóm nhân khẩu học đa dạng để cho phép các quan chức y tế, bác sĩ và cá nhân đưa ra quyết định sáng suốt. Cho đến khi dữ liệu đó được phân tích đầy đủ, vẫn còn quá sớm để nói phương pháp tiếp cận nào, dù mới hay thông thường, là an toàn và hiệu quả nhất.
Một số ít vắc xin đã được thử nghiệm giai đoạn 3, vì vậy một số dữ liệu sẽ sớm có sẵn; và tại thời điểm đó - không phải trước đây - chúng ta có thể tìm hiểu xem liệu các nền tảng thế hệ tiếp theo này có phát huy hết tiềm năng chống lại các bệnh truyền nhiễm mới nổi hay không.
