Vắc xin axit nucleic sử dụng mRNA để cung cấp cho các tế bào hướng dẫn về cách tạo ra một loại protein mong muốn. Libre de Droit / iStock qua Getty Images

Hai loại vắc xin coronavirus thành công nhất được phát triển ở Mỹ - vắc xin Pfizer và Moderna - đều là vắc xin mRNA. Ý tưởng sử dụng vật liệu di truyền để tạo ra phản ứng miễn dịch đã mở ra một thế giới nghiên cứu và các ứng dụng y tế tiềm năng vượt xa tầm với của vắc xin truyền thống. Deborah Fuller là một nhà vi trùng học tại Đại học Washington, người đã nghiên cứu vắc xin di truyền hơn 20 năm. Chúng tôi đã nói chuyện với cô ấy về tương lai của vắc xin mRNA cho podcast hàng tuần của The Conversation Weekly. Dưới đây là các đoạn trích từ cuộc trò chuyện đó đã được chỉnh sửa cho dài và rõ ràng.

Vắc xin dựa trên gen đã được phát triển bao lâu rồi?

Loại vắc-xin này đã được nghiên cứu cho khoảng 30 năm. Vắc xin axit nucleic dựa trên ý tưởng rằng DNA tạo ra RNA và sau đó RNA tạo ra protein. Đối với bất kỳ loại protein nhất định nào, một khi chúng ta biết trình tự hoặc mã di truyền, chúng ta có thể thiết kế một phân tử mRNA hoặc DNA để thúc đẩy các tế bào của một người bắt đầu tạo ra nó.

Khi lần đầu tiên chúng tôi nghĩ về ý tưởng đưa mã di truyền vào tế bào của ai đó, chúng tôi đang nghiên cứu cả DNA và RNA. Ban đầu, vắc xin mRNA không hoạt động tốt. Họ không ổn định và chúng gây ra các phản ứng miễn dịch khá mạnh không nhất thiết phải mong muốn. Trong một thời gian dài, vắc xin DNA đã chiếm vị trí hàng đầu, và các thử nghiệm lâm sàng đầu tiên là với vắc xin DNA.

Nhưng khoảng bảy hoặc tám năm trước, vắc-xin mRNA bắt đầu dẫn đầu. Các nhà nghiên cứu đã giải quyết được rất nhiều vấn đề - đặc biệt là bất ổn - và được khám phá công nghệ mới để cung cấp mRNA vào các ô và các cách sửa đổi trình tự mã hóa để làm cho vắc-xin an toàn hơn rất nhiều để sử dụng ở người.

Một khi những vấn đề đó được giải quyết, công nghệ này thực sự sẵn sàng trở thành một công cụ mang tính cách mạng cho y học. Đây là lúc COVID-19 trúng đích.

Điều gì làm cho vắc xin axit nucleic khác với vắc xin truyền thống?

Hầu hết các loại vắc xin đều tạo ra phản ứng kháng thể. Các kháng thể là cơ chế miễn dịch chính để ngăn chặn nhiễm trùng. Khi chúng tôi bắt đầu nghiên cứu vắc-xin axit nucleic, chúng tôi phát hiện ra rằng vì những vắc-xin này được biểu hiện bên trong tế bào của chúng tôi, chúng cũng rất hiệu quả trong việc tạo ra phản ứng tế bào T. Khám phá này thực sự đã thúc đẩy suy nghĩ bổ sung về cách các nhà nghiên cứu có thể sử dụng vắc xin axit nucleic không chỉ cho các bệnh truyền nhiễm mà còn cho liệu pháp miễn dịch để điều trị ung thư và các bệnh truyền nhiễm mãn tính - như HIV, viêm gan B và herpes - cũng như các rối loạn tự miễn dịch và thậm chí cả liệu pháp gen. .

Làm thế nào vắc-xin có thể điều trị ung thư hoặc các bệnh truyền nhiễm mãn tính?

Các phản ứng của tế bào T rất quan trọng để xác định các tế bào bị nhiễm bệnh mãn tính và tế bào ung thư không bình thường. Chúng cũng đóng một vai trò lớn trong việc đào thải các tế bào này ra khỏi cơ thể.

Khi một tế bào trở thành ung thư, nó bắt đầu sản xuất neoantigens. Trong trường hợp bình thường, hệ thống miễn dịch phát hiện ra các neoantigens này, nhận ra rằng có điều gì đó không ổn với tế bào và loại bỏ nó. Lý do khiến một số người mắc các khối u là do hệ thống miễn dịch của họ không đủ khả năng để loại bỏ các tế bào khối u, vì vậy các tế bào sẽ tự sinh sôi.

Với vắc xin mRNA hoặc DNA, mục đích là làm cho cơ thể bạn có thể nhận ra các chất neoantigens rất cụ thể mà tế bào ung thư đã tạo ra tốt hơn. Nếu hệ thống miễn dịch của bạn có thể nhận ra và nhìn thấy những điều đó tốt hơn, nó sẽ tấn công các tế bào ung thư và loại bỏ chúng khỏi cơ thể.

Chiến lược tương tự này có thể được áp dụng cho loại bỏ các bệnh nhiễm trùng mãn tính như HIV, viêm gan B và mụn rộp. Những loại virus này lây nhiễm vào cơ thể người và ở trong cơ thể mãi mãi trừ khi hệ thống miễn dịch loại bỏ chúng. Tương tự như cách vắc-xin axit nucleic có thể huấn luyện hệ thống miễn dịch để loại bỏ tế bào ung thư, chúng có thể được sử dụng để huấn luyện các tế bào miễn dịch của chúng ta nhận ra và loại bỏ các tế bào bị nhiễm bệnh mãn tính.

Tình trạng của các loại vắc xin này như thế nào?

Một số thử nghiệm lâm sàng đầu tiên về vắc xin axit nucleic đã xảy ra vào những năm 1990 và bị ung thư, đặc biệt cho khối u ác tính.

Ngày nay, có một số lượng thử nghiệm lâm sàng mRNA đang diễn ra để điều trị u ác tính, ung thư tuyến tiền liệt, ung thư buồng trứng, ung thư vú, bệnh bạch cầu, u nguyên bào thần kinh đệm và những bệnh khác, và đã có một số kết quả đầy hứa hẹn. Moderna gần đây đã công bố kết quả đầy hứa hẹn với thử nghiệm giai đoạn 1 sử dụng mRNA để điều trị các khối u rắn và ung thư hạch

Ngoài ra còn có rất nhiều thử nghiệm đang được tiến hành xem xét vắc xin DNA ung thư, bởi vì vắc xin DNA là đặc biệt hiệu quả trong việc tạo ra phản ứng của tế bào T. Một công ty có tên Inovio gần đây đã chứng minh tác động đáng kể đối với bệnh ung thư cổ tử cung do virus u nhú ở người gây ra ở phụ nữ sử dụng vắc xin DNA.

Vắc xin axit nucleic có thể điều trị rối loạn tự miễn dịch không?

Rối loạn tự miễn dịch xảy ra khi các tế bào miễn dịch của một người đang thực sự tấn công một phần cơ thể của chính người đó. Một ví dụ của điều này là bệnh đa xơ cứng. Nếu bạn bị đa xơ cứng, các tế bào miễn dịch đang tấn công myelin, một loại protein bao phủ các tế bào thần kinh trong cơ của bạn.

Cách để loại bỏ rối loạn tự miễn dịch là điều chỉnh các tế bào miễn dịch của bạn để ngăn chúng tấn công các protein của chính bạn. Ngược lại với vắc-xin, mục tiêu là kích thích hệ thống miễn dịch nhận biết điều gì đó tốt hơn, điều trị các bệnh tự miễn tìm cách làm suy giảm hệ thống miễn dịch để nó ngừng tấn công thứ mà nó không nên làm. Gần đây, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một loại vắc xin mRNA mã hóa một protein myelin với các hướng dẫn di truyền được chỉnh sửa một chút để ngăn nó kích thích các phản ứng miễn dịch. Thay vì kích hoạt các tế bào T bình thường làm tăng phản ứng miễn dịch, vắc-xin đã khiến cơ thể sản xuất tế bào điều hòa T mà đặc biệt chỉ ngăn chặn các tế bào T đang tấn công myelin.

Nhiều bệnh xảy ra khi con người bị đột biến hoặc thiếu một số gen nhất định và vắc xin axit nucleic có thể hoạt động như một chất thay thế tạm thời cho các gen bị thiếu. ttsz / iStock qua Getty Images

Bất kỳ ứng dụng nào khác của công nghệ vắc-xin mới?

Ứng dụng cuối cùng thực sự là một trong những điều đầu tiên mà các nhà nghiên cứu nghĩ đến về việc sử dụng vắc xin DNA và mRNA cho: liệu pháp gen. Một số người sinh ra đã thiếu một số gen nhất định. Mục tiêu của liệu pháp gen là cung cấp cho các tế bào những hướng dẫn còn thiếu mà chúng cần để tạo ra một loại protein quan trọng.

Một ví dụ tuyệt vời về điều này là bệnh xơ nang, một bệnh di truyền do đột biến ở một gen đơn lẻ. Sử dụng DNA hoặc vắc xin mRNA, các nhà nghiên cứu đang điều tra tính khả thi của việc thay thế về cơ bản gen bị thiếu và cho phép cơ thể của một người sản xuất tạm thời protein bị thiếu. Khi có protein, các triệu chứng có thể biến mất, ít nhất là tạm thời. MRNA sẽ không tồn tại lâu trong cơ thể con người, cũng như không tích hợp vào bộ gen của con người hoặc thay đổi bộ gen theo bất kỳ cách nào. Vì vậy, liều lượng bổ sung sẽ cần thiết khi tác dụng giảm đi.

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng khái niệm này là khả thi, nhưng nó vẫn cần một số công việc.

Giới thiệu về Tác giả

Deborah Fuller, Giáo sư Vi sinh, Trường Y, Đại học Washington

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan:

Cơ thể ghi điểm: Bộ não và cơ thể trong quá trình chữa lành chấn thương

bởi Bessel van der Nikol

Cuốn sách này khám phá mối liên hệ giữa chấn thương với sức khỏe thể chất và tinh thần, đưa ra những hiểu biết sâu sắc và chiến lược để chữa lành và phục hồi.

Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng

Hơi thở: Khoa học mới về nghệ thuật đã mất

bởi James Nestor

Cuốn sách này khám phá khoa học và thực hành thở, cung cấp những hiểu biết sâu sắc và kỹ thuật để cải thiện sức khỏe thể chất và tinh thần.

Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng

Nghịch lý thực vật: Nguy cơ tiềm ẩn trong thực phẩm "lành mạnh" gây bệnh và tăng cân

của Steven R. Gundry

Cuốn sách này khám phá mối liên hệ giữa chế độ ăn uống, sức khỏe và bệnh tật, đưa ra những hiểu biết sâu sắc và chiến lược để cải thiện sức khỏe tổng thể và sức khỏe.

Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng

Mã miễn dịch: Mô hình mới cho sức khỏe thực sự và chống lão hóa triệt để

bởi Joel Greene

Cuốn sách này đưa ra một quan điểm mới về sức khỏe và khả năng miễn dịch, dựa trên các nguyên tắc biểu sinh và đưa ra những hiểu biết sâu sắc cũng như chiến lược để tối ưu hóa sức khỏe và lão hóa.

Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng

Hướng dẫn hoàn chỉnh về nhịn ăn: Chữa lành cơ thể thông qua nhịn ăn gián đoạn, luân phiên và kéo dài

bởi Tiến sĩ Jason Fung và Jimmy Moore

Cuốn sách này khám phá khoa học và thực hành nhịn ăn, cung cấp những hiểu biết sâu sắc và chiến lược để cải thiện sức khỏe tổng thể và sức khỏe.

Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng