bài tiểu luận công nghệ tế bào thực vật '''' vaccine ăn ''''

Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
Bài tiểu luận Công nghệ tế bào
thực vật " Vaccine ăn "
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang1 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
LỜI MỞ ĐẦU:
Tiêm chủng là một trong những trang bị tối cần thiết để một đứa trẻ lớn lên
an toàn và khoẻ mạnh, tuy nhiên bất kỳ một đứa trẻ nào, (và ngay những trẻ đã lớn)
đều rất “ngại” chỉ cần nghĩ đến việc tiêm thuốc. Vì đường tiêm thường gây đau cho
người sử dụng, cộng thêm số lượng virút gây bệnh nguy hiểm ngày càng nhiều kéo
theo số lượng mũi tiêm cũng tăng lên và mỗi lần tiêm vào mỗi chỗ khác nhau của
cơ thể . Chưa kể đến việc bảo quản, vận chuyển với điều kiện nghiêm ngặt đối với
các vaccine. Giải quyết hết tất cả những vấn đề này các nhà khoa học của chúng ta
đã tạo ra một cái gọi là “Vaccine ăn”
Ở nước ta Vaccin ăn có lẻ là một cụm từ khá mới mẻ nhưng đối với các nước
phát triển trên thế giới thì nó không có gì xa lạ lắm, bởi từ những năm đầu thập
niên 90 người ta đã tạo thành công những “cây Vaccine ăn” đầu tiên
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang2 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
Tuy nhiên cho đến nay việc Nghiên cứu và phát triển vaccine ăn vẫn còn đang
là một phương hướng nghiên cứu rất mới của công nghệ sinh học, đặc biệt là ở
những nước đang phát triển và những nước nghèo, nơi mà vấn đề miễn dịch thường
là mối quan tâm lớn.
Nghiên cứu và phát triển vaccine ăn cần sự kết hợp đồng thời giữa lĩnh vực
miễn dịch học và thực vật học. Do vậy việc nghiên cứu, phát triển và thử nghiệm
vaccine ăn thông qua cây trồng chuyển gen vẫn còn nhiều hạn chế, tuy nhiên cũng
đã thu được những nhiều thành tựu to lớn.
I/ ĐỊNH NGHĨA:
Vaccine ăn được từ thực vật là vaccine tiểu phần protein làm kháng nguyên
mong muốn. Vaccine ăn là vaccine tác động vào thể dịch, kích thích cả hệ thống
miễn dịch thể dịch và miễn dịch tế bào [1]

Ngoài ra vaccine ăn được còn là vaccine tiểu phần bao gồm một hoặc nhiều
chuổi polypeptitcủa protein kháng nguyên trong vi sinh vật gây bệnh. Người ta
chọn lọc những gen mã hoá cho các thành phần này, đưa vào vectơ, dựa vào hệ
thống di truyền thực vật để khuyếch đại gen và biểu hiện thành công kháng nguyên
protein mong muốn trong các bộ phận ăn được của thực vật, loại văccine này được
cơ thể chấp nhận và nó bền vững trong dịch tiêu hoá đi qua đường tiêu hoá mà
không bị phân huỷ [1]
Vaccine ăn được có hoạt tính tương tự như vaccine thông thưòng, chỉ khác là
vaccine này được thực vật sản xuất trong những phần ăn được như lá, củ, quả, hạt.
Nổ lực sản xuất vaccine đầu tiên từ thực vật được ghi nhận vào năm 1990 khi công
trình nghiên cứu biểu hiện protein kháng nguyên bề mặt A của vi khuẩn
Streptococus mutans ở cây thuốc lá [1]
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang3 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
II. CƠ SỞ KHOA HỌC
Với các tiến bộ khoa học hiện nay trong việc tạo cây trồng chuyển gen cho
phép tạo cây trồng chuyển gen có chứa vaccine ăn được với các bước:
 Chọn lựa và nhân bản đoạn gen kháng nguyên của vi khuẩn và vi rút gây
bệnh.
 Thử nghiệm thành công các vectơ biểu hiện gen tái tổ hợp.
 Chuyển thành công gen kháng nguyên vào nhiều loài đối tượng thực vật.
 Gia tăng tốc độ và khối lượng protein tái tổ hợp được được sản sinh
trong cây trồng .
Vaccine ăn được có những ưu điểm nổi trội:
 Dể dàng tăng qui mô sản xuất và dể thu sinh khối
 Tính ổn định cao,dễ bảo quản và sử dụng:
Các kháng nguyên biểu hiện trong thực vật ổn định ngay ở nhiệt độ phòng do
chúng được sản xuất và được bao bọc bởi các mô thực vật mà cụ thể là chúng được
định vị trong lưới nội chất, thể Golgi hoặc bề mặt tế bào. Nhờ tính ổn định này mà
chúng trở nên dể dàng bảo quản và sử dụng (ngay trong thực vật) mà không cần

giữ lạnh như các vaccine tiêm. Trong quá trình sản xuất vaccine ăn được người ta
chỉ cần vận chuyển và sử dụng ngay bộ phận thực vật chứa vaccine đó
 Tính ăn được:
Loại vaccine trong thực vật này được chính mô trong thực vật bao bọc, hạn
chế được sự phân huỷ của dịch tiêu hoá ở đường ruột và ổn định, bền vững trong cơ
thể nên vaccine này có thể ăn tươi (quả, lá) hoặc nấu chín (hạt, củ). Nhiều nghiên
cứu cho thấy nhiều kháng nguyên vaccine được biểu hiện hiệu quả ở rau diếp cá
(lá), khoai tây (củ), cà chua (quả) và ngô (hạt).
 Tính An toàn:
Vì vaccine được sản xuất trong thực vật là vaccine dưới đơn vị sử dụng gen
mã hoá cho một phần protein vỏ virus mà không cần đến virus sống như vaccine
giảm độc lực hay virus chết như vaccine bất hoạt. Do đó vaccine này không trở lại
thành virus gây bệnh cho người và động vật, đồng thời nó cũng tránh được nguy cơ
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang4 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
nhiễm mầm bệnh tiềm tàng từ vaccine. Do đó, không cần tách chiết và tinh sạch
kháng nguyên vaccine
 Vaccine ăn được kích thích sản xuất kháng thể của hệ thống thể dịch hiệu
quả hơn vaccine tiêm
Ta biết rằng hầu hết các vi sinh vật gây bệnh đều xâm nhập vào cơ thể qua bề
mặt nhầy trong đường tiêu hoá, hô hấp và đường tiết niệu. Khi vaccine ăn vào cơ
thể theo đường miệng nó sẽ cảm ứng hệ thống miển dịch thể dịch sản xuất các
kháng thể chống lại vi sinh vật gây bệnh, tiếp đó hệ thống thể dịch lại tác động vào
hệ thống miển dịch của tế bào, tạo ra các globulin miển dịch tăng cường khả năng
bảo vệ sớm và hiệu quả cho cơ thể. Khi tiêu hoá vaccine ăn được, kháng nguyên
được giải phong trong ruột non.
Những nghiên cứu bảo vệ kháng nguyên làm vaccine ăn được trước tác động
của dịch tiêu hoá, đặc biệt của cơ thể con người khẳng định giá trị thực tiễn của
vaccine ăn được sản xuất nhờ thực vật chuyển gen
Với những ưu điểm nỗi bật của vaccine ăn thì việc sản xuất vaccine ăn đuợc

xem là hệ thống sản xuất vaccine lý tưởng đơn giản và giá thành thấp đã thành công
và được đăng kí bảo hộ sáng chế. Sau đó nhiều thành công khác về vaccine thực vật
cũng đựoc công bố trên nhiều loài cây khác nhau như thuốc lá, rau diếp, cà chua,
khoai tây…Số lượng nghiên cứu về vaccine ăn được đựơc gia tăng đã chứng tỏ tính
ưu việt của thực vật như một hệ thống biểu hiện hiệu quả cao, chi phí sản xuất thấp,
an toàn về mặt sinh học, sử dụng và bảo quản dể dàng không cần giữ lạnh
III.NGUYÊN LÝ SẢN XUẤT VACCINE ĂN ĐƯỢC:
Quy trình sản xuất vaccie ăn được:
- Lựa chọn gen cần được biểu hiện (gen quan tâm) và đưa vào một vector
thích hợp ;
- Lựa chọn đối tượng thực vật thích hợp để chuyển gen;
- Chuyển vector tái tổ hợp mang gen quan tâm vào thực vật đã lựa chọn
bằng các phương pháp chuyển gen khác nhau;
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang5 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
- Kiểm tra biểu hiện
của gen quan tâm trong
những bộ phận ăn được của
thực vật;
- Thử nghiệm khả
năng đáp ứng miễn dịch của
vaccine sản xuất từ thực
vật;
- Sử dụng vaccine
đã thử nghiệm thành công
bằng cách ăn tươi dưới dạng thức ăn đã chế biến.
Thiết kế vector biểu hiện
Điểm quan trọng nhất trong thiết kế
vector biểu hiện là promoter, đây phải là
promoter khoẻ, có ái lực mạnh với RNA-

polymerase của vật chủ và hoạt động của
promoter được điều hoà một cách dễ dàng.
Trong nhiều nghiên cứu gần đây, với mục
đích biểu hiện kháng nguyên vaccine trong
các bộ phận ăn được của thực vật, người ta
đã thiết kế promoter đặc hiệu mô thực vật, ví
dụ promoter đặc hiệu mô củ hoặc mô hạt thì
protein sẽ được sản xuất trong củ hoặc hạt.
IV.CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN
GEN VÀO THỰC VẬT
Các phương pháp biểu hiện gen dựa
trên thực vật đã được phát triển từ cuối
những năm 1970 đầu 1980. Hiện nay, có thể
xếp những phương pháp này vào hai nhóm
chính sau: Chuyển gen ổn định tức là gen
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang6 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Gen lấy từ nguồn bệnh người được
chuyển vào vi khuẩn gây nhiễm thực vật
Vi khuẩn được nhiễm vào các
mẫu lá khoai tây
mầm tạo đựoc từ các mẫu lá
mang gen bệnh người
Khi ăn khoai
tây gây ra
phản ứng miễn
dịch mầm
bệnh
Hình 1.1 :Tạo thực vật chuyển gen bằng
phương pháp chuyển gen gián tiếp nhờ
Agrobacterium

Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
quan tâm được bảo tồn qua nhiều thế hệ do gắn vào hệ gen vật chủ (chuyển gen vào
nhân hoặc plastid) và biểu hiện gen tạm thời dựa trên Agrobacterium và vector virus
thực vật, theo nguyên tắc có thể sử dụng bất kỳ phương pháp chuyển gen vào thực
vật nào cũng có thể tạo ra thực vật chứa vaccine ăn được, tuy nhiên hiện nay người
ta chỉ mới tạo thành công vaccine ăn nhờ súng bắn gen và nhờ vi khuẩn Agrobacterium
1. Phương pháp chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium[1]
Cây chuyển gen đầu tiên đã được tạo ra năm 1983 sử dụng vi khuẩn
Agrobacterium tumefaciens. Đây là loại vi khuẩn sống trong đất, gây bệnh cho cây
bằng cách gắn các đoạn gen vào hệ gen của tế bào chủ và sinh ra u nhờ một loại
plasmid của vi khuẩn này, plasmid Ti. Người ta đã lợi dụng đặc điểm của vi khuẩn
Agrobacterium để chuyển gen mong muốn vào thực vật, trong đó plasmid Ti bị bất
hoạt, nó chỉ còn khả năng gắn DNA vào tế bào và mất khả năng gây bệnh.
Trong sản xuất vaccine ăn được, người ta thiết kế một vector gồm hai gen:
Một gen mã hoá cho kháng nguyên virus và một gen kháng kháng sinh. Do đó,
trong môi trường có kháng sinh, những tế bào thực vật không mang gen chuyển sẽ
bị chết, trái lại tế bào mang gen sẽ hình thành callus, từ đó tạo thành cây hoàn
chỉnh.
Phương pháp này có một số bất lợi: plasmid Ti gắn gen ngẫu nhiên vào hệ
gen thực vật, làm tăng tính không đồng đều về mức độ biểu hiện kháng nguyên
trong cây chuyển gen. Ngoài ra cách gắn gen này có thể phá vỡ biểu hiện gen dẫn
đến sinh trưởng bất thường của cây chuyển gen.
Mặc dù hệ thống chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium là có hiệu quả đối
với một số loài nhưng không phải tất cả thực vật có thể được biến nạp bằng con
đường này. Ðặc biệt, lớp một lá mầm bao gồm các cây ngũ cốc chính trên thế giới
như lúa, lúa mì và ngô là không được biến nạp dễ dàng nhờ A. tumefaciens.
Ðể khai thác và sử dụng A. tumefaciens như là một vector chuyển gen các nhà
khoa học đã loại bỏ các gen gây khối u và gen mã hoá opine của T - DNA và thay
thế vào đó là các marker chọn lọc, trong khi vẫn duy trì các vùng bờ phải và bờ trái
của T-DNA và các gen vir. Gen chuyển được xen vào giữa các vùng bờ của T-

Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang7 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
DNA. Nó sẽ được chuyển vào tế bào và trở nên hợp nhất với nhiễm sắc thể tế bào
thực vật
Phương pháp chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium đã được kiểm tra đối
với sự xâm nhập bền vững, sự biểu hiện và sự di truyền của các gen chuyển đặc
biệt.
Tuy nhiên, một vài yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả biến nạp là loại mô được
biến nạp, giai đoạn phát triển của mô, mức độ khởi đầu của vi khuẩn A. tumefaciens
sử dụng, môi trường để nuôi cấy mô sau khi biến nạp, marker được sử dụng để chọn
lọc thể biến nạp, loại vector sử dụng và kiểu gen của thực vật.
2.Chuyển gen ổn định:[1]
 Chuyển gen vào nhân
Là phương pháp chuyển gen ổn định do gắn gen quan tâm vào nhiễm sắc thể
thực vật được ứng dụng phổ biến trong sản xuất protein chức năng. Ngoài ra, có thể
đưa gen vào lục lạp. Lục lạp là cơ quan tử của thực vật có nguồn gốc từ vi khuẩn
cộng sinh trong thực vật và có cơ thể di truyền rất giống với các plasmid vi khuẩn.
Người ta tính rằng trong tế bào lá trưởng thành có tới 100 lục lạp, mỗi lục lạp có
chưa 100 bản sao DNA vòng, vì thế mức độ biểu hiện gen rất cao, có thể tới 35%
protein tổng số. Tuy nhiên, protein được biểu hiện thường không có chức năng đầy
đủ do bộ máy di truyền của lục lạp ở mức độ cơ quan tử nên khó có thể đảm bảo các
biến đổi sau dịch mã.[1]
 Chuyển gen trực tiếp vào protoplast
Ðể DNA dễ xâm nhập được vào tế bào thực vật, phải loại bỏ vách tế bào tạo
protoplast. Protoplast có thể được duy trì trong môi trường nuôi cấy như các tế bào
sinh trưởng một cách độc lập hoặc với một môi trường đặc hiệu, vách tế bào có thể
được tạo thành và toàn bộ các cây có thể được tái sinh từ các tế bào này. Quá trình
chuyển gen như thế này được thực hiện một cách trực tiếp bằng một cơ chế vật lý
đơn giản, không cần có vector.
Ðể nâng cao hiệu quả biến nạp, người ta đã đã xử lý protoplast với PGE

(polyethylene glycol) hoặc bằng xung điện.
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang8 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
Phương pháp chuyển gen này rất có hiệu quả, đặc biệt đối với những loài thực
vật mà phương pháp chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium không thể thực hiện
được. Với phương pháp này, các nhà khoa học đã chuyển gen thành công vào một
số loài cây một lá mầm như loài lúa phụ Japonica (Datta, 1990), ngô (Doon, 1990),
lúa mì (Vassil, 1992).
 Chuyển gen bằng kỹ thuật xung điện
Kỹ thuật xung điện (electroporation) là một phương pháp cơ học được sử dụng
để đưa các phân tử phân cực vào trong tế bào chủ qua màng tế bào. Trong phương
pháp này, một xung điện cao thế trong
khoảnh khắc (vài phần nghìn giây) có
khả năng làm rối loạn cấu trúc màng
kép phospholipid (hình 2.14), tạo ra
các lỗ thủng tạm thời cho phép các
phân tử DNA ngoại lai từ môi trường
xâm nhập vào bên trong tế bào.
Nhiều kỹ thuật nghiên cứu trong
sinh học phân tử yêu cầu đưa gen hoặc protein ngoại lai vào trong tế bào chủ. Vì
lớp phospholipid kép của màng sinh chất có một đầu ưa nước phía ngoài và một đầu
ưa nước phía trong , nên bất kỳ phân tử phân cực nào, bao gồm cả DNA và protein,
đều không có khả năng đi qua màng một cách tự do
Sơ đồ bên cho thấy các thành phần hóa học của màng sinh chất. Các đầu ưa
nước phân cực hướng về phía ngoài trong khi các đuôi kỵ nước hướng về phía trong
và tương tác với đuôi kỵ nước khác để cùng bám giữ màng. Các phân tử phân cực
không thể đi qua màng này nếu như không có sự hỗ trợ bên ngoài.
Nhiều phương pháp đã được phát triển để vượt qua rào cản này, cho phép đưa
DNA và các phân tử khác vào trong tế
bào đã được nghiên cứu. Một trong những

phương pháp này là kỹ thuật xung điện.
Kỹ thuật xung điện dựa trên trạng
thái tương đối yếu của các tương tác kỵ
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang9 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Hình 2.14:Sơ đồ màng phospholipid
kép
Hình 2.15: Cuvette nhựa có điện cực
Hình 2.16 :Máy xung gen (Gene pulser)
(Hãng Biorad)
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
nước của phospholipid kép và khả năng tập hợp lại một cách tự động của nó sau khi
bị rối loạn (Purves, 2001). Vì vậy, một xung điện chớp nhoáng có thể gây ra rối
loạn ở các vị trí của màng một cách nhất thời, làm cho các phân tử phân cực có thể
đi qua, nhưng sau đó màng có thế đóng kín lại nhanh chóng và tế bào không bị ảnh
hưởng gì cả.
Các tế bào chủ và DNA ngoại lai được tạo thành dịch huyền phù và cho vào
trong một cuvette nhựa có điện cực (hình 2.15)
Ðể tạo ra xung điện cao thế trong một thời gian ngắn người ta sử dụng một
thiết bị gọi là máy xung gen (gene pulser). (hình 2.16)
Quá trình cơ bản diễn ra bên trong máy này có thể được trình bày bằng sơ đồ
(hình 2.17)
Sơ đồ này cho thấy mạch điện cơ bản cung cấp điện cho kỹ thuật xung điện.
Khi công tắc thứ nhất đóng, tụ điện
nạp điện vào và tích một điện áp cao.
Khi công tắc thứ hai đóng, điện áp
này phóng qua dịch huyền phù tế bào.
Một xung điện cần thiết cho kỹ thuật
này thường là khoảng 10.000-100.000
v/cm (thay đổi tùy theo kích thước
của tế bào) trong vài phần triệu giây

đến một phần ngàn giây. Xung điện
này làm rối loạn phospholipid kép của
màng tế bào và tạo ra các lỗ tạm thời.
Khả năng điện qua màng tế bào cùng lúc tăng lên 0,5-1,0 v vì vậy các phân tử đã
được nạp điện này đi qua màng tế bào thông qua các lỗ bằng cách thức tương tự
như điện di (Hình 2.18).
Lối DNA đi vào tế bào không thể quan
sát thấy dưới kính hiển vi, nhưng hình vẽ này
cho thấy khái niệm cơ bản của sự tạo thành
các lỗ trên màng mà DNA có thể đi qua.
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang10 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Hình 2.17: Sơ đồ bố trí mạch cơ bản của máy
xung điện
Hình 2.18: Sơ đồ plasmid chứa DNA

ngoại lai đi qua các lỗ tạm thời
trên màng bào chất
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
Khi các ion đã nạp điện và các phân tử đi qua các lỗ, màng tế bào phóng điện
và các lỗ này đóng lại một cách nhanh chóng và phospolipid kép phục hồi lại cấu
trúc cũ (Weaver, 1995). Lúc này các phân tử mong muốn đã ở trong tế bào và
chúng được sử dụng cho các nghiên cứu tiếp theo.
Phương pháp này có thể sử dụng đối với gần như tất cả các loại tế bào của các
loài. Lúc đầu phương pháp này được sử dụng để chuyển gen vào các tế bào động
vật có vú, về sau cho cả tế bào thực vật ở dạng protoplast Với một số cây một lá
mầm quan trọng (loài lúa phụ Japonica, ngô, lúa mì) mà không thể thực hiện được
bằng phương pháp chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium thì người ta đã thành
công với phương pháp này. Hiệu quả biến nạp cao. Trong một nghiên cứu ở E.coli,
80% số tế bào nhận được DNA ngoại lai (Miller và Nickoloff, 1995). Lượng DNA
ngoại lai cần thiết là ít hơn so với các phương pháp khác (Withers, 1995). Phương

pháp này có thể thực hiện với các mô in vivo còn nguyên vẹn (Weaver, 1995). Ðoạn
DNA ngoại lai được biến nạp có kích thước lớn. Tuy nhiên nếu các xung điện có
cường độ và chiều dài không đúng thì một số lỗ của tế bào sẽ trở nên quá lớn hoặc
bị hỏng không thể đóng lại sau khi tế bào phóng điện, làm cho tế bào bị tổn thương
hoặc bị thủng (Weaver, 1995). Một hạn chế nữa là sự vận chuyển DNA ngoại lai
vào và ra khỏi tế bào trong suốt thời gian điện biến nạp là tương đối không đặc
hiệu. Ðiều này dẫn đến kết quả là không cân bằng ion mà sau đó sẽ làm rối loạn
chức năng của tế bào và tế bào chết (Weaver, 1995).
Kỹ thuật xung điện được sử
dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực
khác nhau của sinh học phân tử và
y học. Các ứng dụng của kỹ thuật
xung điện bao gồm:
Biến nạp DNA: các gen đặc
hiệu có thể được tạo dòng trong
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang11 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Hình 2.18: Sơ đồ plasmid chứa DNA

ngoại lai đi qua các lỗ tạm thời
trên màng bào chất
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
plamid và sau đó plasmid này được đưa vào tế bào chủ để nghiên cứu cấu trúc và
chức năng của gen và protein.
- Dung hợp tế bào đã kích thích: sự tạo thành các lỗ thủng trên màng xảy ra do
xung điện chớp nhoáng tạo ra cho thấy đã kích thích sự dung hợp tế bào (Weber và
Berrg, 1995).
3.Chuyển gen bằng súng bắn gen[2]
Súng bắn gen (Gene gun) là một thiết bị sử dụng
để đưa thông tin di truyền vào tế bào, được thiết kế
đầu tiên cho biến nạp DNA ngoại lai vào tế bào thực

vật và được phát triển vào đầu thập niên 1980 do các
nhà thực vật học ở Ðại học Corrnell cùng với các nhà
nghiên cứu ở Corrnell Nanofabrication Facility,
Newyork, USA. Súng bắn gen được bán trên thị
trường vào năm 1990. Ðạn sử dụng cho loại súng này
là các hạt kim loại nặng cơ bản được bao bọc DNA.
Tên chính xác và đầy đủ của súng bắn gen là hệ thống
phân phối hạt biolistics (biolistic particle delivery system) và kỹ thuật này thường
được gọi một cách đơn giản là biolistics (sự kết hợp giữa hai thuật ngữ biology
(sinh học) và ballistics (sự bắn tung)). Mặc dù có nhiều thiết kế kỹ thuật khác nhau
nhưng nguyên lý chung của phương pháp này là sử dụng áp lực xung của khí
helium để gai tốc các hạt.
Súng bắn gen bao gồm hai buồng
bằng thép không gỉ, kích thước
6“x7“x10“ nối với hai bơm chân
không. DNA ngoại lai được gắn vào
các hạt tungsten có đường kính rất nhỏ,
khoảng 1μm (các kim loại nặng khác
như vàng và bạc cũng được sử dụng
nhưng không thường xuyên do giá cả
đắt). Các hạt này được đặt trên một cái
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang12 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Hình 2.21:Sơ đồ nguyên lý hoạt động của súng
bắn gen
Súng bắn gen
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
đĩa ở mặt bên trong của súng. Sự bùng nổ khí helium ở 1000psi làm cho cái đĩa bắn
về phía trước với tốc độ 1300 food/s, tương đương với tốc độ khi một viên đạn rời
khỏi nòng súng. Một tấm chắn làm dừng đĩa lại và các hạt vàng hay tungsten được
phóng về phía các tế bào đích. Chúng xuyên qua vách tế bào và phóng thích các

phân tử DNA (Hình 2.21). Súng bắn gen sử dụng kỹ thuật DNA tái tổ hợp để hợp
nhất sự biểu hiện các gen đã phân phối. Các tế bào biến đổi di truyền có thể được sử
dụng để tạo thực vật bao gồm cả sự sửa đổi di truyền mong muốn ở trong tất cả các
tế bào của chúng (Voiland, 1999).
Mục tiêu của súng bắn gen thường là callus của các tế bào thực vật giống
nhau sinh trưởng trong môi trường gel trên đĩa petri. Sau khi các hạt tungsten đã va
chạm vào đĩa, gel và callus bị phá vỡ nhiều. Tuy nhiên một số tế bào không bị phá
vỡ khi va chạm mạnh và đã tiếp nhận các hạt tungsten được bao bọc DNA và cuối
cùng các phân tử DNA ngoại lai đã xâm nhập và hợp nhất vào nhiễm sắc thể thực
vật. Các tế bào từ đĩa petri được tập hợp lại và chọn lọc các tế bào đã hợp nhất
thành công và biểu hiện DNA ngoại lai bằng các kỹ thuật hóa sinh hiện đại như sử
dụng gen chọn lọc nối tiếp và Northern blots.
Các tế bào đơn đã chọn lọc từ callus có thể được xử lý với một số hormone
thực vật như auxin, gibberelin và mỗi một tế bào có thể phân chia, biệt hóa thành
các tế bào mô, cơ quan, tế bào chuyên hóa của toàn bộ cây. Cây mới có nguồn gốc
từ một tế bào nảy mầm thành công có thể mang các đặc tính di truyền mới.
Phương pháp này có ưu điểm là thao tác dễ dàng, có thể chuyển gen vào
nhiều loại tế bào và mô, các tế bào được
biến nạp có tỉ lệ sống sót cao, cho phép
đưa các gen vào tế bào ở vị trí mong
muốn Do vậy nó được sử dụng rộng rãi
trong nhiều lĩnh vực.
4. Kỹ thuật calcium phosphate
Kỹ thuật calcium phosphate
(calcium phosphate technique) đã được
phát triển đầu tiên là để xác định sự lây
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang13 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Hình 2.23: Phức hợp DNA-calcium
phosphat
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt

nhiễm của DNA virus (Graham,1973) và hiện nay được sử dụng rông rãi để thử
nghiệm hoạt động biến nạp của DNA virus cũng như DNA tách chiết từ các tế bào
eukaryote (Wigler, 1978; Graham, 1979; Pellicer, 1980).
Kỹ thuật này yêu cầu ủ các tế bào nhận với các chất đồng kết tủa DNA và
calcium phosphat (Hình 2.23). Kết tủa này bám vào tế bào và sau đó sẽ hấp thụ vào
tế bào qua quá trình ẩm bào (Loyter, 1982). Trong tế bào, các phân tử DNA ngoại
lai nằm trong không bào được tạo thành do ẩm bào và lysosome thứ hai nhưng rất ít
DNA đi đến nhân và hợp nhất vào genome chủ
Cho đến nay, đây là kỹ thuật vô cùng có giá trị đối với các nghiên cứu chuyển
gen vào các tế bào soma nuôi cấy và đang được sử dụng nhiều để chuyển các dòng
genome vào tế bào đích. Tỉ lệ các tế bào được biến nạp ổn định của kỹ thuật này là
tương đương với phương pháp vi tiêm nhưng khác với vi tiêm là nhiều tế bào được
biến nạp cùng một lần. Phương pháp này được sử dụng phổ biến bởi vì đơn giản
protocol dễ thực hiện, ít tốn kém, số tế bào chết sau biến nạp không đáng kể, sự
biểu hiện gen có thể là nhất thời hoặc ổn định và quan trọng trong việc thiết kế
vector virus tái tổ hợp. Tuy nhiên hiệu quả biến nạp và mức độ biểu hiện của gen
chuyển thấp.
5. Chuyển gen qua liposome
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang14 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Hình 2.24: Cấu trúc tổng quát của lipid cation
tổng hợp
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
Vào thập niên 1980, liposome nhân tạo đã được sử dụng để đưa DNA vào tế
bào. Lipid với toàn bộ lưới tích điện dương ở pH sinh lý là thành phần lipid tổng
hợp phổ biến nhất của liposome
được phát triển cho chuyển gen
(Hình 2.24). Thường thì lipid
cation được trộn với một lipid
trung tính như L-dioleoyl
phosphatidyl-ethanolamine

(DOPE) (Hình 2.25). Phần cation
của phân tử lipid kết hợp với
DNA tích điện âm và kết quả là
chứa đầy DNA trong phức hợp
liposome-DNA (Hình 2.26). Ðối với các tế bào nuôi cấy, toàn bộ lưới tích điện
dương của phức hợp liposome-DNA nói chung là gây ra hiệu quả chuyển gen cao
hơn bởi vì nó cho phép phức hợp này kết hợp với màng tế bào tích điện âm bền
hơn. Nhờ cơ chế nhập bào, các phức hợp xuất hiện trong endosome và sau đó đi vào
nhân. Chưa rõ DNA được phóng thích từ endosome và đi qua màng nhân như thế
nào. DOPE được xem là một lipid kích thích sự dung hợp và vai trò của nó là phóng
thích các phức hợp này từ endosome cũng như làm cho sự dung hợp của màng tế
bào phía ngoài với phức hợp liposome-DNA xảy ra dễ dàng. Trong phương pháp
này, các đại phân tử trước hết được đưa vào trong các túi phospholipid. Các loại túi
khác nhau đã được mô tả, nhưng túi một lớp mỏng là thích hợp nhất cho chuyển gen
vì chúng có tỉ lệ khoảng trống chứa nước ở bên trong tương đối cao đối với mỗi đơn
vị lipid và bởi vì chúng có tỉ lệ phân phối cao hơn. Sự dung hợp của liposome với
màng plasma là một sự kiện hiếm. Hiệu quả biến nạp của phương pháp này thấp
hơn so với phương pháp vi tiêm vào tiền nhân. Các nổ lực nghiên cứu đang được
tiến hành để tìm ra các điều kiện thí nghiệm mà có thể làm tăng sự phóng thích các
phân tử đã kết nang từ con đường ẩm bào.
Liposome đã được sử dụng để đưa protein, lipid và các phân tử nhỏ vào nhiều
loại tế bào nuôi cấy, tuy nhiên hiệu quả thấp hơn vi tiêm đối với RNA hoặc protein.
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang15 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Hình 2.25: Cấu trúc của DOPE (L-diolecyl
phosphatidylethanolamine)
Hình 2.26: Phức hợp liposome-DNA
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
Cũng như thế, chuyển gen qua liposome và sự biểu hiện của gen chuyển là không
vượt qua được các phương pháp chuyển gen thông thường (như hệ thống virus), sự
biểu hiện gen chuyển thường nhất thời, sự ức chế bởi các thành phần của huyết

thanh có thể xảy ra. Bên cạnh đó, kỹ thuật này có nhiều ưu điểm là gen chuyển sẽ
không hợp nhất vào genome chủ, có hiệu quả tốt đối với cả tế bào in vitro và in
vivo, có thể mang được các DNA có kích thước rất lớn, độ tinh khiết cao, không gây
miễn dịch, có thể sử dụng với các tế bào mà biến nạp bằng kỹ thuật calcium
phosphat không có hiệu quả
ĐỊNH HƯỚNG VÀ THÀNH TỰU
 Trên thế giới:
Những thành công của các nhóm nghiên cứu trên thế giới đã chứng tỏ việc sản
xuất và đưa sản phẩm vaccine trong thực vật ra thị trường sẽ trở thành hiện thực
trong một tương lai không xa. Những tiến bộ mà các nhà công nghệ sinh học thực
vật trên thế giới đã đạt được tập trung vào một số vấn đề sau:
*Tăng cường mức độ biểu hiện kháng nguyên
Ở phần trên, chúng ta đã biết nhiều kĩ thuật được sử dụng để cải biến di truyền
thực vật, tuy nhiên hầu hết các báo cáo hiện nay về sản xuất vaccine ăn được đều
liên quan đến phương pháp chuyển gen bằng Agrobacterium và promoter phổ biến
nhất trong thiết kế gen biểu hiện là CaMV 35S (promoter của vi khuẩn khảm súp
lơ), một promoter khoẻ cho phép biểu hiện gen ở mức độ cao.
Bên cạnh đó, nhiều hệ thống vector khác cũng được sử dụng để biểu hiện
kháng nguyên. Việc nghiên cứu sản xuất kháng nguyên dưới đơn vị B của độc tố
kém bền nhiệt (LT-B) ở E. coli, được điều khiển bằng promoter đặc hiệu vị trí (đặc
hiệu hạt), làm bằng mức độ biểu hiện LT-B tới 1,8% protein hoà tan tổng số. Đồng
thời, việc áp dụng hai phương pháp lai tạo giống ngô khác nhau đã nâng thành phần
kháng nguyên gấp 5 và 10 lần. Chikwamba và đồng tác giả cũng biểu hiện LT-B
thành công ở ngô, đây cũng là báo cáo đầu tiên sử dụng súng bắn gen để sản xuất
vaccine trong thực vật.
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang16 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
Tuy nhiên hiện nay mức độ biểu hiện kháng nguyên ở thực vật còn thấp là trở
ngại chính trong việc phát triển vaccine này. Trong nỗ lực tìm kiếm giải pháp cho
vấn đề này, Gleba và đồng tác giả (2005) thuộc công ty Genetics (Đức) đã công bố

phương pháp mới nâng cao mức độ biểu hiện của kháng nguyên vaccine trong thực
vật. Phương pháp này, gọi là “magnifection” đã kết hợp được những ưu điểm của ba
hệ thống sinh học là tính hiệu quả và khả năng lây nhiễm hệ thống của
Agrobacterium, tốc độ và mức độ biểu hiện cao của virus, khả năng cải biến sau
dịch mã và giá thành sản xuất thấp của thực vật. Nguyên tắc của phương pháp này
là lợi dụng sự lây nhiễm của Agrobacterium để vận chuyển và phát tán vector virus
vào thực vật, sau đó vector mang gen quan tâm này sẽ tiến hành sao chép, nhân lên
và lây nhiễm cho toàn bộ tế bào.
Sử dụng phương pháp này trên cây thuốc lá Nicotiana benthamiana và củ cải
đỏ ăn được, nhóm nghiên cứu trên đã thu kết quả rất khả quan. Tốc độ sản xuất
kháng nguyên rất nhanh, vài mg-g trong 3-4 tuần, có thể tăng sản lượng tới
100kg/năm. Mức độ biểu hiện rất cao, đạt 5g protein tái tổ hợp trên 1kg lá tươi
tương đương 80% protein hoà tan tổng số, gấp hơn 10 lần so với các phương pháp
biểu hiện thông thường. Nhóm tác giả cũng chỉ ra hạn chế của phương pháp này
như biểu hiện hạn chế các oligopeptide đa thành phần. Tuy nhiên với những ưu
điểm vượt trội, phương pháp này tỏ ra rất hiệu quả và có tiềm năng ứng dụng cao để
sản xuất kháng nguyên vaccine thực vật giá rẻ an toàn về mặt sinh học.
Tregoning và đống tác giả (2004) đã biểu hiện kháng nguyên vaccine mức độ
cao trong lục lạp thuốc lá với kháng nguyên mô hình là Tet C (kháng nguyên vi
khuẩn uốn ván). Trong nghiên cứu này, tác giả đã thu được mức độ biểu hiện khác
nhau khi thay đổi hai yếu tố duy trì tính ổn định của promoter (vùng điều khiển gen)
là cách sử dụng mã bộ ba (codon usage) và vùng trình tự không dịch mã 5’ (5’
UTR). Ví dụ, khi tăng gấp đôi các codon giàu A-T trong gen, mức độ biểu hiện
cũng tăng gấp đôi từ 10 đến 20% protein hoà tan tổng số. Hoặc khi thay đổi 5’ UTR
từ rbcl UTR thành T 7gen 10 5’ UTR cũng làm tăng gấp đôi mức biểu hiện của
kháng nguyên TetC. Như vậy, có thể thấy phát hiện này rất quan trọng trong việc
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang17 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
chuẩn hoá các đặc điểm của cây chuyển gen vì mức độ biểu hiện gen chuyển qua
cao có thể gây hại cho cây.

*Lựa chọn đối tượng thực vật
Đến năm 2000 đã có 5 kháng nguyên được biểu hiện thành công ở rau quả.
Trong đó dưới đơn vị B của nội độc tố kém bền nhiệt ở E. coli (LT-B), dưới đơn vị
B của độc tố tả (CL-B), protein vỏ capsid virus Norwalk và kháng nguyên bề mặt
virus viêm gan B đều được sản xuất ở khoai tây. Riêng protein G của virus dại được
biểu hiện ở cà chua.
Năm 2005, trong một báo cáo mới nhất về vaccine ăn được trong thực vật,
đã có những phân tích sâu sắc về các đối tượng thực vật được sử dụng để sản xuất
vaccine, đặc biệt là viêm gan siêu vi B. 4 tiêu chuẩn đối với hệ thống thực vật đáp
ứng mục đích này, đó là:
- Mức độ biểu hiện cao
- Mức độ kháng nguyên đồng đều trong mô thực vật
- Nguyên liệu thực vật phải ăn được
- Kháng nguyên ổn định ở nhiệt độ phòng và có thể bảo quản lâu dài.
Nhiều nghiên cứư cho thấy, hạt ngô hội tụ 4 tiêu chuẩn trên của hệ thống biểu
hiện hiệu quả cao, đây cũng là đối tượng mà nhóm ông quan tâm để sản xuất kháng
nguyên vaccine viêm gan B. Năm 2003, họ đã biểu hiện thành công dưới đơn vị B
của độc tố kém bền nhiệt ở E.coli (LT-B). Họ thấy rằng phôi mầm của hạt ngô
chuyển gen tập chung lượng kháng nguyên cao nhất, gấp 6 lần so với bộ phận khác
và những nhân này tương ứng với một liều mg kháng nguyên. Sau đó, năm 2005
nhóm này lại biểu hiện thành công kháng nguyên bề mặt chính của virus viêm gan
B trong hạt ngô. Mức độ biểu hiện gen trong hạt thu được từ cây chuyển gen thế hệ
thứ nhất là 0,2% protein hoà tan tổng số, trong đó kháng nguyên tập trung tới 20%
trong các phôi mầm của hạt.
Korban và đồng tác giả đã biểu hiện kháng nguyên vaccine dưới đơn vị virus
RSV ở cà chua, đây là virus gây bệnh đường hô hấp nghiêm trọng ở trẻ sơ sinh và
trẻ nhỏ. Các thiết kế gen (một loại mang promoter CaMV 35 S và một loại mang
promoter đặc hiệu quả E-8) chứa gen mã hoá cho kháng nguyên RVS-F được
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang18 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt

chuyển vào cà chua thông qua phương pháp chuyển gen bằng Agrobacterium. Sử
dụng promoter đặc hiệu quả cho phép biểu hiện protein chỉ ở trong quả của tất cả
các cây chuyển gen. Protein này tạo đáp ứng miễn dịch khi được thử nghiệm ở
chuột.[3]
*Thử nghiệm khả năng đáp ứng miễn dịch của vaccine ăn được
Hầu hết vaccine ăn được ở thực vật đã thử nghiệm ở động vật và giai đoạn 1
ở người. Một trong những nguyên nhân ảnh hưởng đến việc thử nghiệm quy mô lớn
ở người là do sự ngại rằng vaccine ăn được bị phân huỷ bởi dịch tiêu hoá trong
đường ruột. Do đó, khó có thể thu được kết quả chính xác do không có phản ứng
sinh kháng thể hoặc kháng thể rất ít, không đủ gây đáp ứng miễn dịch. Đồng thời
vaccine ăn được không biểu hiện đồng nhất trong các mô thực vật cũng gây khó
khăn trong việc xác định liều lượng để thử nghiệm.
Thử nghiệm lâm sàng đầu tiên ở người được ghi nhận vào năm 1997 bởi
nhóm nghiên cứu của Arntzen và được sự chấp nhận của Cơ quan quản lí dược
phẩm và thực phẩm Hoa Kì. Trong thử nghiệm vaccine dưới đơn vị độc tố E.coli
LT-B này, 11 người đã ăn sống 50-100g khoai tây chuyển gen. Kết quả cho thấy
10/11 người kiểm tra đều tạo kháng thể chống lại LT-B, lượng kháng thể này tương
ứng với kháng thể đo được ở những người niễm E. coli nồng độ 10
6
. Như vậy,
protein LT-B này trong các mô thực vật ăn được không bị phân huỷ trong đường
tiêu hoá và có khả năng đáp ứng miễn dịch ở người.
Hiện nay, Thanavala và đồng tác giả (2005) đang thử nghiệm giai đoạn I và
II vaccine viêm gan B ở khoai tây. Khi ăn 2 đến 3 liều, mỗi liều 100g khoai tây
sống tương đương 1mg kháng nguyên bề mặt virus viêm gan B, 33 người kiểm tra
có phản ứng tạo kháng thể với nồng độ 10 mIU/mL.
Thành công đầu tiên về biểu hiện gen mã hoá cho kháng nguyên vỏ virus
Staphyloccocus mutants vào năm 1990 đã mở ra hướng mới sản xuất vaccine ăn
được trong thực vật, thu hút sự quan tâm đặc biệt của nhiều nhóm nghiên cứu trên
thế giới, trong đó hai nhóm nghiên cứu với nhiều đóng góp quan trọng là nhóm của

Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang19 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
Arntzen tại viện nghiên cứu thực vật Boyce Thomson, thuộc trường đại học Cornell,
Hoa Kỳ và tại ProdiGene một công ty tư nhân về công nghệ sinh học thực vật của
Hoa Kỳ. Có thể nói nhóm nghiên cứu của Mason là nhóm tiên phong trong lĩnh vực
vaccine trong thực vật với việc biểu hiện thành công kháng nguyên bề mặt virus
viêm gan B (HbsAg) ở thuốc lá năm 1992 . Nhóm này đã có những đóng góp to lớn
trong sự phát triển của vaccine ăn được như đóng góp về mặt cơ sở, nguyên lý khoa
học, lựa chọn đối tượng sản xuất vaccine như khoai tây, chuối; thử nghiệm vaccine
này ở người và động vật, tiến tới đưa sản phẩm thực vật mang vaccine đến mọi
người. Hiện nay, nhóm này đang thực hiện dự án chuyển giao công nghệ và trao đổi
thông tin về vaccine ăn được với các nhà khoa học ở những nước đang phát triển.
Dự án trị giá 58000 USD, kéo dài trong 3 năm do Rockefeller Foundation tài trợ,
thực hiện đầu tiên với CINESTAV - một tổ chức y tế chính phủ Mexico nhằm mục
đích sản xuất vaccine HIV ăn được giá rẻ trong chuối và có thể sử dụng trên toàn
thế giới để chống lại HIV/AIDS.
Hiện nay nhóm nghiên cứu của Arntzen đang triển khai dự án sản xuất vaccine
trong chuối. Họ hi vọng chuối sẽ là nguồn cung cấp chính vaccine ăn được, dễ ăn và
giá thành rẻ. Thứ ba là tăng cường tính bền vững của vaccine với dịch tiêu hoá
trong đường ruột người và động vật. Ngoài ra, việc xác định liều lượng thực vật
mang vaccine rất quan trọng khi thử nghiệm và đưa sản phẩm ra thị trường.
Nhóm của Streatfield và đồng tác giả (2003) mặc dù khởi đầu muộn hơn
nhưng đã có những đóng góp đáng kể trong việc sản xuất vaccine ăn được. Hiện
nay nhóm này đang tham gia vào các dự án vaccine dựa trên thực vật của công ty
ProdiGene, chủ yếu trên cây ngô, một đối tượng nghiên cứu được xem là lý tưởng
cho sản xuất vaccine ăn được. Nhóm đã xây dựng thành công hệ thống sản xuất
vaccine viêm gan B ở ngô. có thể sử dụng dưới dạng bánh snack (ngô qua chế biến
được nghiền thành bột).
Các vaccine sản xuất trong thực vật đã nâng cao giá trị cây trồng, nhất là cây
chuyển gen do chúng được trồng và chế biến trên quy mô lớn, đáp ứng nhu cầu

thuốc và sinh dược phẩm. Vaccine ăn được đã mở ra một kỉ nguyên mới của nông
nghiệp, được các nhà khoa học gọi là “biofarming”, trong đó các cây nông nghiệp
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang20 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
được cải biến chất lượng (tăng cường giá trị dinh dưỡng, làm thuốc), trồng trong
các khu vực đặc biệt và sử dụng đặc biệt như các “nhà máy” sản xuất vaccine và các
tác nhân kháng khuẩn khác.
Như vậy, những vấn đề còn tồn tại trong sản xuất vaccine ăn được từ thực
vật đã mở ra những hướng nghiên cứu quan trọng cho các nhà khoa học trên con
đường tìm kiếm một vaccine giá rẻ, cung cấp đến mọi nơi trên thế giới, đặc biệt ở
những nước đang phát triển. Và rõ ràng lĩnh vực mới đầy tiềm năng này đang bước
vào giai đoạn phát triển sôi động, đòi hỏi sự hợp tác của nhiều nhà khoa học trên thế
giới cùng giải quyết những khó khăn này. Trong đó, việc chuyển giao công nghệ
sản xuất vaccine ăn được đến các nước đang phát triển rất cần thiết vì đây; là những
quốc gia thực sự cần loại vaccine này.[4]
*Một số thành tựu vaccine ăn được
1.Vắc-xin từ khoai tây chuyển gien!
Loại khoai tây chuyển đổi gien (GM), chứa vắc-xin ngừa viêm gan B, đã
thúc đẩy thành công khả năng miễn dịch trong các cuộc thử nghiệm lâm sàng
đầu tiên.
Trong nghiên cứu, hơn 60% tình nguyện viên ăn
khoai tây GM, tương đương ba liều vắc xin. Kết quả là
cơ thể họ tạo thêm một lượng lớn kháng thể chống lại
virus. Tình nguyện viên ăn khoai tây bình thường
không sinh thêm kháng thể. Tuy nhiên, do những người ăn sống khoai tây GM đã
được tiêm vắc-xin viêm gan B thông thường nên vắc-xin khoai tây chỉ tăng cường
khả năng miễn dịch của họ.
Để tạo vắc-xin trong khoai tây, nhóm nghiên cứu do Charles Arntzen thuộc
ĐH Arizona (Mỹ) đứng đầu đã bổ sung vào cây khoai tây thông thường một protein
của virus viêm gan B. Khi con người ăn khoai tây này, protein sẽ giúp hệ miễn dịch

nhận ra và tiêu diệt mọi virus viêm gan B trong tương lai.
Theo Arntzen, biến thực phẩm thành nguồn vắc-xin rẻ tiền rất hữu ích đối với
các nước nghèo vì không phải bỏ ra nhiều chi phí bảo quản lạnh hoặc mua kim
tiêm. Tuy nhiên, điều không may là các nhà phát triển dược phẩm đang từ bỏ việc
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang21 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Khoai tây chứa vắc-xin.
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
bào chế vắc-xin trong các loại thực phẩm cơ bản chẳng hạn như chuối, cà chua và
khoai tây. Nguyên nhân là họ lo ngại khả năng thực phẩm chứa vắc-xin có thể bị lẫn
vào thực phẩm trong siêu thị hoặc cửa hàng. Nếu điều này xảy ra, hậu quả sẽ khôn
lường.
Thay vào đó, các nhà bào chế thuốc đang tập trung vào sản xuất vắc-xin trong
lá cây ăn được song thực vật đó không được bán làm thực phẩm. Nhóm nghiên cứu
của Arntzen đang điều tra một số thực vật và hứa hẹn nhất là Nicotiana
benthamiana, họ hàng của cây thuốc lá. Lá được thu hoạch, rửa sạch, nghiền rồi
ướp lạnh-sấy khô để bảo quản trước khi đóng vào các viên con nhộng.
Ướp lạnh- sấy khô có nghĩa là vắc-xin tồn tại trong thời tiết nóng, không cần
bảo quản lạnh giống như vắc-xin thông thường. Ngoài ra, đóng vắc-xin thành viên
con nhộng đảm bảo liều lượng thống nhất[5]
2. Gạo chứa vaccine chống dịch tả
Nhóm nghiên cứu do giáo sư Hiroshi Kiyono thuộc khoa nghiên cứu miễn
dịch, Trường đại học Tokyo đứng đầu, đã công bố việc phát triển một loại gạo
có chứa vaccine chữa bệnh dịch tả.
Tiến bộ này có thể sẽ giảm bớt khó khăn cho việc phân phối vaccine ở những quốc
gia đang phát triển trong thời gian sắp tới.
Các loại vaccine tiêm thông thường không tạo được phản ứng miễn nhiễm ở
những nơi có màng nhầy trong cơ thể. Do vậy loại vaccine mới này sẽ có tác dụng
tốt trong việc chống lại tác nhân gây nhiễm thông thường qua màng nhầy, ví dụ
virus dịch tả, E. coli, virus gây suy giảm hệ miễn dịch ở
người, virus cúm và SARS. Các nhà nghiên cứu Nhật Bản

đã có thể tạo ra phản ứng miễn nhiễm ở chuột, đồng thời
tránh phản ứng dị ứng với chính loại gạo này.
Ngoài ra, loại gạo chuyển hoá gen này có thể được trữ
ở nhiệt độ thông thường mà không gặp nguy cơ nhiễm khuẩn.
Mặc dù thế, việc sử dụng loại gạo được biến đổi để tạo nên phản ứng vaccine
không có nghĩa rằng đây là loại vaccine ăn được. Các nhà khoa học không muốn
công chúng nghĩ rằng ăn gạo này sẽ được chủng ngừa.
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang22 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Với một bát cơm từ lúa
chuyển gien, vừa no bụng
lại vừa trị được bệnh.
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
Thay vào đó, vaccine này sẽ được cung cấp dưới dạng viên nhộng hoặc viên
nén có chứa bột gạo và được xem là thuốc chứ không phải thực phẩm.
3.Thuốc lá chuyển gen có chứa vắc-xin chống dịch hạch
Nguyên nhân gây bệnh dịch hạch là loại vi khuẩn có tên Yersinia pestis, hiện
nay bệnh dịch này vẫn có nguy cơ xảy ra ở 1 số vùng ở châu Phi, châu Á, châu Mỹ
và Liên Xô cũ, đặc biệt là những nơi con người sống gần với các loài gặm nhấm. Y.
pestis nguy hiểm nhất khi bị hít vào trong phổi, vì nó có thể phá hủy phổi của người
bệnh, dẫn đế n cái chết.
Kháng sinh có thể được sử dụng để chữa bệnh dịch hạch, nhưng các biện pháp
chữa trị chỉ có hiệu quả nếu bệnh được phát hiện sớm. Một vài chủng Y. pestis có
thể kháng thuốc kháng sinh, nên các nhà khoa học phải tìm kiếm các biện pháp sản
xuất hàng loạt các loại vắc-xin mới. Luca Santi và Hugh S. Mason đã khám phá ra
loại vắc-xin phòng bệnh dịch hạch trong lá cây thuốc lá. Trong một nghiên cứu gần
đây, các nhà khoa học đã phân tích sự biểu thị của 2 prôtêin của Y.pestis trên cây
trồng: kháng nguyên F1, tạo thành 1 phần của vỏ bao ngoài tế bào Y.pestis, kháng
nguyên V, có tham gia vào quá trình gây bệnh, và hỗn hợp của F1 và V. Các gen
của 2 kháng nguyên này được đưa vào tế bào cây thuốc lá bằng khuẩn
Agrobacterium tumefaciens. Sau đó các prôtêin được tạo thành được phân tích tính

kháng nguyên và thử nghiệm trên chuột bạch.
Các nhà nghiên cứu thấy rằng: 1) cả 3 loại kháng nguyên trên đều biểu lộ ở
mức độ cao trên lá cây thuốc lá; 2) cả 3 loại prôtêin đều tạo ra phản ứng miễn dịch ở
chuột thí nghiệm; 3) sau khi xịt liều Y pestsis có chứa 100% độc tố vào chuột,
những con chuột được sử dụng vắc-xin có tỉ lệ sống rất cao sau 21 ngày, trong khi
những con chuột giả miễn dịch (sham-immunized) đều chết sau 6 ngày. [6]
4. Vacxin giúp ngăn ngừa ung thư:
Vắcxin từ thực vật giúp ngăn ngừa ung thư cổ tử cung
Các nhà khoa học đang phát triển các loại chuối và khoai tây chứa văcxin
chống virut papilloma (HPV) gây ra các căn bệnh lây nhiễm qua tình dục và đồng
thời là nguyên nhân chủ yếu của các ca ung thư cổ tử cung ở phụ nữ. Các nhà
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang23 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
nghiên cứu ở Đại học Rochester đang tiến hành thử nghiệm các giống mới có chứa
văcxin và hiện nay đang trong giai đoạn thử nghiệm lâm sàng.
Bệnh do HPV là nguyên nhân phổ biến gây ung thư ở phụ nữ tại các nước
đang phát triển, chiếm tới hơn 80%. Phát triển loại văcxin để phòng ngừa căn bệnh
này có giá trị to lớn.
Các nhà khoa học đang tiến hành cho chuột ăn khoai tây từ công nghệ sinh
học và hy vọng chúng sẽ có các phản ứng miễn dịch tự bảo vệ. [7]
-Chuối "sản xuất" văcxin viêm gan B
Các nhà công nghệ sinh học đã phát triển được một loại văcxin viêm gan B
tương tự với văcxin truyền thống, nhưng được tạo ra từ chuối với chi phí thấp. Phát
triển này có thể cứu sống hàng trăm nghìn người. Năm 2003, ước tính có khoảng
300 triệu người mang virut viêm gan và một phần số này đã tử vong.
Alexander V. Karasev, trưởng nhóm nghiên cứu văcxin tại trường Đại học
Thomas Jefferson ở Philadelphia cho biết: "Khi được phát triển đầy đủ, các loại
văcxin từ thực vật có thể rẻ hơn rất nhiều so với các loại văcxin hiện có. Ngày nay,
chi phí miễn dịch hoàn toàn viêm gan B cho một người có thể tốn 450 đô la. Trong
tương lai, nhờ có văcxin từ thực vật, chi phí sẽ giảm và văcxin có thể đủ cho nhiều

người. Lựa chọn chuối để ‘sản xuất’ văcxin vì đây là thực phẩm rẻ, có ở nhiều nơi
trên thế giới và là một trong số thức ăn đầu tiên của trẻ em. .
Ở các nước đang phát triển - nơi mà các thiết bị làm lạnh và khử trùng khan
hiếm và đắt đỏ thì loại văcxin từ chuối có thể giúp ngăn ngừa tử vong vì đây là giải
pháp hiệu quả so với các loại văcxin truyền thống giá cao. [7]
-Văcxin từ cà chua giúp chống các bệnh về hô hấp
Cà chua có thể được sử dụng để chứa văcxin phòng ngừa RSV - loại virut tiềm
tàng gây ra các bệnh hô hấp thường tấn công trẻ em. RSV khiến cho gần 90.000
người phải nhập viện và 4.500 trẻ sơ sinh và trẻ em tử vong mỗi năm. Bộ Nông
nghiệp Mỹ đang tài trợ cho một nhóm các nhà khoa học ở Đại học Illinois nhằm
nâng cao tính năng di truyền của cà chua, thậm chí là cả táo nhằm tạo ra loại văcxin
chống lại các căn bệnh này.
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang24 Môn:Công nghệ tế bào thực vật
Nhóm: 2 Giáo viên HD:Huỳnh Văn Kiệt
Văcxin sẽ tạo khả năng bảo vệ màng nhầy bằng cách kích thích các kháng thể
kháng lại các protêin của RSV khi chúng xâm nhập lần đầu vào cơ thể qua đường
mũi, họng và miệng. Dự án còn triển khai nhiều năm nữa song các thử nghiệm ban
đầu trong PTN đối với chuột đang có những triển vọng[7]
5.Vacxin cai thuốc lá:
Loại vacxin mới này tên là NicVAX, có khả năng tạo
ra kháng thể chống nicotin trong máu người nghiện thuốc lá,
không cho nó lên não, làm mất cảm giác thích thú và do đó ngăn
được việc nghiện. Kháng thể này có thể tồn tại trong máu một
vài năm. Trong thời gian này, việc hút thuốc trở lại sẽ không làm
cho người hút cảm thấy thích thú.
Bình thường, vì phân tử nicotin (chất độc chủ yếu của thuốc lá) quá bé nên hệ
thống miễn dịch của cơ thể không nhận ra được để chống lại. Các nhà nghiên cứu
đã liên hợp nicotin với một protein lớn hơn gọi là pseudomonas toxoid. Nhờ đó, hệ
miễn dịch nhận diện được kẻ thù và sản xuất ra các kháng thể chống lại nó.
Các nhà nghiên cứu đã tiêm cho động vật vacxin này rồi cho nicotin vào

đường tĩnh mạch của con vật đó. Kết quả là ở những con này, lượng nicotin bị giữ
lại trong máu cao gấp 8,5 lần so với những con vật không dùng vacxin. Đặc biệt,
lượng nicotin được phân bố trong não chúng cũng ít hơn 64% so với những con vật
không dùng vacxin. Như vậy, NicVAX đã ngăn cản nicotin lên não. [8]
6.Loại gạo chữa dị ứng chứa vacxin ăn được:
Dị ứng là một vấn đề sức khoẻ đáng chú ý, ảnh
hưởng đến hơn 15% trẻ em và người lớn ở trên thế giới. Dị ứng
có thể xảy ra ở da, bộ máy hô hấp và ruột, có thể nặng lên vì
nhiều loại tác nhân bên ngoài môi trường khác nhau, như tiếp
xúc với phấn hoa, sợi, hoặc một số loại phân tử nhất định có mặt trong thực phẩm.
Sử dụng các loại thuốc tổng hợp là phương pháp phổ biến nhất để chữa trị dị
ứng, Tuy nhiên ông Hidenori Takagi ở Tsukuba, Nhật Bản và các đồng nghiệp đang
tìm kiếm một phương pháp chữa trị khác, thông qua tìm hiểu: một loại vắc xin ăn
được dựa trên lúa gạo‘’Rice-based edible vaccine’’ nhờ vào việc biểu thị “multiple
Bài tiểu luận:Vaccine ăn trang25 Môn:Công nghệ tế bào thực vật