Công nghệ sản xuất Vaccine phần 1

Giới thiệu khái quát
Vacxin v Miễn dịch
PGS.TS Lê Thanh Hòa
Viện Công nghệ sinh học
Vin Hn lõm Khoa hc v Cụng ngh Vit Nam
18. Đờng Hoàng Quốc Việt,
Quận Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
ĐT: 37567297; 37564391; Fax: 38363144;
Email:

Khái niệm về vacxin và
miễn dịch nói chung
Vacxin, dù ở bất kì dạng tồn tại nào, cho dù đó là vacxin nguyên
thể, tức là vacxin chứa nguyên vẹn cả tế bào vi sinh vật (vi khuẩn
hay virus chẳng hạn), hay vacxin phân tử, tức là vacxin đơn thuần
chỉ chứa những thành phần protein có tính kích thích miễn dịch,
đều mang một chức năng chung là tạo miễn dịch cho cơ thể
ngời và động vật, phòng chống lại các bệnh truyền nhiễm và
nhiều tác nhân gây hại khác.

Khái niệm chung
Nói đến vacxin, phải nói đến yếu tố quyết định tính miễn dịch
của chế phẩm đợc chọn làm vacxin đó.

1


Yếu tố quyết định tính miễn dịch chính là thành phần protein đặc
biệt có trên bề mặt của tác nhân gây bệnh, hay trên bề mặt của
chế phẩm vacxin của chính tác nhân gây bệnh đó.

Thành phần đặc biệt có bản chất là protein này đợc gọi là kháng
nguyên (antigen), do một gen hay một số gen của vi sinh vật
quyết định tổng hợp nên.
Những gen chịu trách nhiệm về việc sản xuất thành phần protein
có tính kích thích miễn dịch đợc gọi là gen kháng nguyên.
Gen kháng nguyên này, về nguyên tắc, có thể đợc tách ra, và
ghép vào một hệ thống vector thích ứng nào đó, sử dụng để biểu
thị sản xuất protein của gen kháng nguyên đó để làm vacxin.
Tất cả phải đợc lựa chọn phù hợp, mới có thể thu đợc protein
có tính kích thích miễn dịch mong muốn ban đầu nh protein
nguyên gốc.

Protein tái tổ hợp đợc sản xuất ra, nhiều khi, vẫn có thể có tính
kháng nguyên và miễn dịch, nhng không còn là vacxin chống
lại tác nhân gây bệnh cần phòng trừ.

Những vacxin đợc tạo ra bằng kỹ thuật gen nh thế này (nghĩa
là chịu sự thao tác trực tiếp về gen), đợc gọi là vacxin tái tổ hợp
gen, hay vắn tắt là vacxin công nghệ gen (CNG). Thành phẩm
vacxin thuộc loại này đợc coi là vacxin thuộc thế hệ mới.

Những vacxin thuộc thế hệ cũ là gì? Đó là các loại vacxin tạo ra
bằng các phơng pháp cổ điển (truyền thống). Để đợc là vacxin,
thành phẩm đ có bị biến đổi về bản chất (và cả về gen) nhng
không chịu sự thao tác trực tiếp.

2


Vacxin l gì?

Dù thế nào chăng nữa, vacxin cổ điển hay vacxin thế hệ
mới (đại diện là vacxin CNG), nếu đợc định nghĩa về góc độ
miễn dịch, thì vacxin phải là các chế phẩm sinh học của vi sinh
vật hay tế bào, chứa chính tác nhân gây bệnh hay các sản phẩm
của chúng (kể cả vật liệu di truyền nh ADN hay ARN của
chúng), nếu đợc làm giảm độc lực hay vô độc bằng các phơng
pháp lý, hoá, hay sinh học (đối với vacxin cổ điển), hoặc
các phơng pháp sinh học phân tử (đối với vacxin thế hệ mới),
lúc đó chúng không còn khả năng gây bệnh đối với đối tợng
đợc hởng vacxin (là ngời và động vật), nhng khi đa vào
cơ thể bằng các phơng pháp khác nhau, đều có khả năng kích
thích cơ thể sinh miễn dịch thuộc các loại hình nh miễn dịch
dịch thể (humoral immunity) hay miễn dịch qua trung gian tế
bo (cellular-mediated immunity).

Nh vậy, nói đến vacxin là phải nói đến khả năng gây miễn dịch.
Một thành phẩm nào đó tuy là chế phẩm sinh học nhng không
gây miễn dịch bảo vệ cơ thể nh mong muốn thì không đợc coi
là vacxin.

Miễn dịch l gì?
Trong cơ thể đ tiếp nhận vacxin, miễn dịch đợc tạo ra chính là
sự huy động toàn bộ hệ thống miễn dịch tham gia, bao gồm:
hệ thống miễn dịch trung ơng,
hệ thống miễn dịch ngoại biên,
sự tham gia của nhiều loại tế bo có thẩm quyền miễn dịch.
Cơ thể chịu sự kích thích của kháng nguyên (do vacxin đa đến),
đ cảm ứng sản xuất một loại protein mới có chức năng bảo vệ
và là thành phần tham gia tạo nên miễn dịch cho cơ thể, gọi là
kháng thể (antibody).

3


đIều kiện cần của một vacxin
Một vacxin phải có đủ 3 điều kiện chính: an ton, vô trùng và

có hiệu lực.
An ton là tiêu chuẩn đánh giá khi sử dụng vacxin trên chính
đối tợng đợc hởng, tức là vacxin không đợc gây bệnh và
không hay ít gây phản ứng có hại.

Vô trùng tức là vacxin chỉ chứa duy nhất một hay một vài loại
đợc chọn làm vacxin mà không bị nhiễm tạp các loại khác.

Hiệu lực: Điều quan trọng nhất là vacxin phải có hiệu lực, tức là
vacxin phải kích thích sinh miễn dịch cho cơ thể. Tính hiệu lực,
thực chất là mức độ biểu hiện gây miễn dịch của kháng nguyên.
Vacxin có hiệu lực cao hay thấp, tức là nói đến mức độ gây miễn
dịch của vacxin đó.

Với một cơ thể đ đợc miễn dịch, khi vi sinh vật gây bệnh thật
sự xâm nhập vào, chúng sẽ không thực hiện đợc quá trình gây
bệnh và nhanh chóng bị loại trừ khỏi cơ thể. Tóm lại vacxin là yếu
tố khởi phát của quá trình đáp ứng miễn dịch, và kháng nguyên là
thành phần cơ bản của vacxin.
Nh vậy miễn dịch cho ngời và động vật là đợc con ngời tạo
ra do đa vào cơ thể chế phẩm sinh học hoặc bán sinh học, cái
gọi là vacxin là để gây miễn dịch, tập dợt cho cơ thể thực hiện
quá trình đáp ứng miễn dịch chống lại tác nhân gây bệnh, khi

chúng thâm nhập vào những lần sau đó.
Trong tự nhiên, khi ngời và động vật bị bệnh không chết mà
qua khỏi, trong cơ thể cũng có thể hình thành miễn dịch.
Một điều hết sức lu ý về tính đặc hiệu của miễn dịch: Không
phải vacxin nào cũng gây miễn dịch chung chống lại mọi tác
nhân gây bệnh. Vacxin tạo ra có nguồn gốc từ tác nhân gây bệnh
nào chỉ có tác dụng tạo kháng thể cho miễn dịch chống lại chính
tác nhân gây bệnh đó.

4


Kháng thể liên kết với kháng nguyên
và loại trừ tác nhân gây bệnh

II
Đợc miễn dịch

Kháng nguyên
(vacxin)

Kháng thể
trong huyết thanh

Đa vào cơ thể

I
Sau 2-3 tuần

Cha miễn dịch

Kháng thể (Immunoglobulin)
Vùng liên kết
kháng nguyên

Vùng liên kết
kháng nguyên

IgG

Vùng biến đổi
Chuỗi nhẹ

Chuỗi nặng

Vùng không biến đổi

Ví dụ: IgG: 150,000 Daltons, có 4 mạch polypeptit

5


Kháng thể (Immunoglobulin)

Liên kết Kháng nguyên-kháng thể

Antigen

Kháng thể 1
EPITOPE 1

EPITOPE 2

Kháng thể 2

Trên bề mặt kháng nguyên có những vùng đặc hiệu gồm 10-12 axit amin
gọi là điểm quyết định kháng nguyên (EPITOPE) có chức năng liên kết
với kháng thể. Một kháng nguyên có thể có 1 vài epitope; và do vậy có
khả năng kết hợp với một vài kháng thể tơng ứng do chính chúng kích
thích sinh ra.

6


Hệ Miễn dịch l gì?
Chúng ta đ biết, một cơ thể ngời hay động vật có rất nhiều các hệ cơ
quan giúp cho cơ thể hoạt động. Đó là các hệ cơ quan chuyên biệt, hoàn
chỉnh và hoạt động độc lập. Ví dụ: hệ tuần hoàn bao gồm tim, mạch máu,
máu; hệ thần kinh bao gồm no, tuỷ sống, dây thần kinh

Hệ miễn dịch không phải là một hệ cơ quan độc lập, mà là tập hợp của
các cơ quan, các thành phần cơ quan của cơ thể, và một vài loại tế bào
tham gia quá trình đáp ứng miễn dịch (các tế bào có thẩm quyền miễn
dịch).
Các cơ quan: Tuỷ xơng (bone marrow); tuyến ức (thymus); túi Fabricius
ở loàI chim (bursa Fabricius); hạch; lách; mảng Payer ở ruột; các mô
lympho v.v
Các tế bào: Đại thực bào (macrophage); tế bào Lympho-B; tế bào
Lympho-T và một số tế bào khác.

7


Quá trình đáp ứng Miễn dịch

Quá trình đáp ứng miễn dịch (ĐƯMD) chính là sự hoạt động của hệ
miễn dịch, đó là sự phối hợp nhịp nhàng của hệ thống tuỷ xơng nhằm
tạo ra các loại tế bào nguồn, rồi từ đó chuyển hoá thành các tế bào có
thẩm quyền miễn dịch (TBTQMD) bao gồm tế bào lymphô-B và lymphô-T,
đại thực bào và một số tế bào chuyên biệt khác. Đáp ứng miễn dịch còn
đợc hỗ trợ và tham gia của hạch, lách, các mô lymphô đờng ruột,
đờng hô hấp, cũng nh các tế bào tua (dendric cells), các tế bào giới
thiệu kháng nguyên (antigen presenting cells hay còn gọi là APC) và một
số thành phần khác.
Về chức năng, tế bào nguồn bắt đầu từ tuỷ xơng, một số di tản xuống
tuyến ức, ở đó chúng đợc biệt hoá thành TBTQMD loại Lympho-T
(T=Thymus); một số đến túi Fabricius (ở loài chim) hoặc ngay tại tuỷ
xơng (loài thú) biệt hoá thành Lympho-B (B=Bursa F hoặc Bone marow)
thực hiện quá trình đáp ứng miễn dịch.

Tuỷ xơng

Tế bào nguồn
Túi Fabricius
và tơng đơng

Tuyến ức
Biệt hoá
Lympho

Lympho
T

B

Lympho

Kháng
nguyên
Tếbào độc
Tơng bào

Kháng thể tế bào

Kháng thể dịch thể
Đáp ứng
miễn dịch

Miễn dịch trung gian tế bào

Miễn dịch dịch thể

8


Túi Fabricius

Cả hai quá trình miễn dịch mà cơ thể thu nhận đợc: miễn dịch dịch
thể và miễn dịch trung gian tế bào, chính là hệ quả của sự tiếp nhận
kháng nguyên, hoạt hoá, biệt hoá và sự tham gia của các tế bào

Lympho-B và Lympho-T. Kháng thể dịch thể, thực chất bao gồm các
loại globulin miễn dịch, lu hành trong hệ tuần hoàn và các chất dịch
cơ thể. Một loại khác, kháng thể tế bào, chính là loại tế bào có thẩm
quyền miễn dịch lymphô-T đ đợc biến đổi, biệt hoá trở thành tế bào
gây độc, có tác dụng tiêu diệt kháng nguyên. Ngoài ra một số tế bào
có thẩm quyền miễn dịch khác, đặc biệt là lymphô-T, sau khi đợc
biệt hoá, còn có khả năng sản xuất một số chất dịch ngoại bào, có tác
dụng kích thích và điều hoà phản ứng miễn dịch, chúng đợc gọi là
các Lymphokin, đặc trng là các loại cytokine (gồm các loại
Inter-leukin, nh IL-1, IL-2...), và các yếu tố gây hoại tử tế bào (TNF).
Chúng tham gia trợ giúp đắc lực và tăng cờng quá trình đáp ứng miễn
dịch.

9


Về phơng thức tận dụng, miễn dịch có 2 loại:
Miễn dịch chủ động: chủ động đa vacxin vào cơ thể mục đích phòng
trớc; cơ thể cảm ứng sản xuất kháng thể.
Miễn dịch thụ động: Đa kháng thể đặc hiệu có trong huyết thanh đợc
sản xuất từ trớc vào cơ thể đang hoặc nguy cơ bị tác nhân gây bệnh
tấn công nhằm chống lại chúng.

Về ảnh hởng của miễn dịch đến cơ thể, có hai hớng:
Miễn dịch có lợi: Loại trừ tác nhân gây bệnh mà không hoặc rất ít gây
tác hại đến cơ thể (vacxin, kháng huyết thanh thông thờng phòng
chống một số bệnh hiện nay).
Miễn dịch không có lợi: Cũng loại trừ tác nhân gây bệnh, nhng quá
trình đáp ứng miễn dịch đ gây nên các hiện tợng không có lợi cho cơ
thể (choáng phản vệ khi dùng huyết thanh; dị ứng)

10