Sản xuất thuốc và DNA vaccine

Sản xuất thuốc và DNA vaccine Interferon là một loại cytokine (protein) do tế bào động vật sinh ra mỗi khi chúng bị virus xâm nhập, interferon không đặc hiệu và có tác dụng ức chế sinh sản của virus, ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển (sự phân hóa) của các tế bào khối u và tế bào bình thường nhất định nào đó. 1. Interferon Interferon là một loại cytokine (protein) do tế bào động vật sinh ra mỗi khi chúng bị virus xâm nhập, interferon không đặc hiệu và có tác dụng ức chế sinh sản của virus, ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển (sự phân hóa) của các tế bào khối u và tế bào bình thường nhất định nào đó. Interferon có thể được coi như một loại thuốc hữu hiệu chống các bệnh nhiễm virus và kể cả một vài dạng ung thư. Cơ thể động vật sản xuất hai loại interferon là interferon I và interferon II. Interferon I có hoạt tính kháng virus bao gồm interferon-α (IFN-α, khối lượng phân tử khoảng từ 17-26 kDa, được bạch cầu sản xuất) và interferon-β (IFN- β, khối lượng phân tử khoảng 21 kDa, được nguyên bào sợi sản xuất). Cả hai loại IFN-α và IFN-β có tác dụng chống lại sự sinh sản của tế bào, đặc biệt là IFN-α, kích thích hoạt động các tế bào giết tự nhiên (NK) làm tăng biểu hiện các phân tử HLA11 lớp I. IFN-α được ứng dụng để điều trị ung thư có hiệu quả (đặc biệt là ung thư máu ác tính, ung thư biểu mô tế bào thận), điều trị bệnh nhiễm virus viêm gan B và C mạn tính (có thể chữa khỏi từ 40-50% số bệnh nhân). Interferon-γ (IFN-γ, có khối lượng phân tử khoảng 25 kDa, được sản xuất từ các lympho T CD4+12 (h1), T CD8+ và các tế bào NK) hoạt hóa cho sự biểu hiện của các phân tử HLA lớp II, làm thúc đẩy sự biệt hóa các tế bào mono thành các đại thực bào. Các interferon riêng biệt có các phạm vi hoạt động khác nhau trong các loài khác nhau. α-interferon đã chứng tỏ hiệu quả chống lại bệnh hairy- cell leukemia và viêm gan C. Ngoài ra, nó còn có hoạt tính chống viêm gan B mạn tính, cũng như điều trị bướu sinh dục và một vài bệnh ung thư như ung thư máu và tủy xương. Thuốc xịt mũi chứa α-interferon cung cấp một số chất bảo vệ chống bệnh cảm lạnh do các rhinovirus gây ra. Trong một thời gian dài, việc cung cấp interferon người cho nghiên cứu bị hạn chế do kỹ thuật tách chiết rất tốn kém. Đến năm 1979, Klein và cộng sự đã xây dựng hệ thống sản xuất ổn định cho interferon của lymphoid người bằng kỹ thuật nuôi cấy dịch huyền phù của African Burkitt's lymphoma có nguồn gốc từ dòng tế bào Namalva với sự cảm ứng bằng virus gây bệnh New Castle. Nuôi cấy tế bào đã được sinh trưởng trong hệ lên men 50 L trên môi trường không có huyết thanh và được cung cấp oxygen hòa tan ở nồng độ cao để tối ưu sự sinh trưởng của tế bào. Trung bình 3,35 units interferon/mL đã được thu hồi trong sản phẩm cuối cùng chưa tinh sạch. Tuy nhiên, ngày nay việc tách chiết một lượng lớn interferon đã trở nên thuận lợi hơn nhiều nhờ công nghệ DNA tái tổ hợp. Gen mã hóa interferon được biến nạp vào tế bào nấm men S. cerevisiae (eukaryote) có khả năng sản xuất interferon với sản lượng rất cao. Thành công này đã làm giảm đáng kể giá thành của interferon, mở ra cơ hội sử dụng loại thuốc này trong điều trị các bệnh viêm nhiễm virus và một vài dạng ung thư. 2. Hoạt tố plasminogen mô Hoạt tố plasminogen mô (t-PA) là một ví dụ về protein trị liệu được tổng hợp trong nuôi cấy các tế bào động vật có vú chuyển gen. t-PA là một protease có tác dụng phân hủy các sợi tơ huyết fibrin (dạng hoạt hóa của protein gây đông máu fibrinogen13, protein không tan đã đông kết thành các sợi để hình thành một cục máu đông) được sử dụng để chữa bệnh nghẽn mạch máu. Bệnh nhân bị những cơn đau tim thường được uống t-PA vì nó phá tan những cục máu nhỏ có khả năng làm tắc mạch. Các nghiên cứu gần đây cho thấy có thể sử dụng các tuyến sữa của động vật chuyển gen để sản xuất các protein hiếm của người. Chẳng hạn, gen t-PA được đưa vào phôi chuột bằng công nghệ DNA tái tổ hợp, sau đó phôi chuột được cấy vào chuột cái tạo thành chuột chuyển gen có khả năng tiết t-PA người qua sữa. 3. DNA vaccine Còn gọi là vaccine DNA tái tổ hợp, đây là loại nucleic acid vaccine, dựa trên nguyên lý một gen mã hóa cho protein kháng nguyên đặc hiệu được tiêm vào vật chủ (tế bào động vật hoặc vi sinh vật) để sản xuất các kháng nguyên này và khởi động một phản ứng miễn dịch. Nhiều vaccine phòng virus hiện nay (sởi, tê liệt, dại…) đều được sản xuất từ nuôi cấy tế bào động vật mà không phải là tế bào vi sinh vật. Hình 1 minh họa mô hình sản xuất và điều trị bằng liệu pháp vaccine DNA tái tổ hợp: Phân lập một hoặc nhiều gen từ tác nhân gây bệnh (pathogen), đưa các gen này vào trong vòng DNA của plasmid và đóng lại (a). Các vòng DNA sau đó được đưa vào trong các nhóm tế bào nhỏ, thường bằng cách tiêm vào tế bào cơ (b) hoặc đẩy vào da nhờ súng bắn gen (c). Các gen được chọn lựa mã hóa cho các kháng nguyên, các chất có thể gây ra một đáp ứng miễn dịch, thường được sản xuất bởi tác nhân gây bệnh. Hình 1. Mô hình sản xuất và điều trị bằng liệu pháp DNA vaccine. 3.1. Phương thức hoạt động của các DNA vaccine Các DNA vaccine kích thích phản ứng miễn dịch bảo vệ để chống lại tác nhân ngoại nhiễm hoặc tác nhân gây bệnh, chủ yếu bằng hai cách của hệ thống miễn dịch: nhánh thể dịch (yếu tố tấn công các tác nhân gây bệnh bên ngoài tế bào), và nhánh tế bào (yếu tố đào thải các tế bào bị xâm nhiễm bởi tác nhân gây bệnh). Khả năng miễn dịch sẽ được duy trì khi hoạt động này tạo ra các tế bào ghi nhớ (memory cells) lâu dài để sẵn sàng ngăn chận tác nhân gây bệnh. Các vaccine cảm ứng miễn dịch theo phương thức DNA vaccine đi vào tế bào đích (ví dụ: mô cơ) và sau đó hoạt động sản xuất kháng nguyên của tế bào thường được tìm thấy trên tác nhân gây bệnh. - Trong phản ứng thể dịch, các tế bào máu trắng được gọi là tế bào B liên kết để giải phóng các bản sao của các protein kháng nguyên và sau đó tăng lên nhiều lần. Nhiều thế hệ sau của tế bào đã tiết ra các phân tử kháng thể (trong suốt quá trình xâm nhiễm) và chúng sẽ kết thành cụm trên tác nhân gây bệnh để đánh dấu nó và sau đó là phá hủy. - Sự biểu hiện các đoạn protein kháng nguyên (hoặc peptide) trên các tế bào bị xâm nhiễm có thể khởi động một đáp ứng tế bào. Sự liên kết các phức hợp kháng nguyên sẽ cảm ứng các tế bào máu trắng (cytotoxic T cells14) sinh sôi nẩy nở để giết chết các tế bào được liên kết hoặc những yếu tố khác biểu hiện các chuỗi peptide tương tự. Các tế bào được hoạt hóa cũng sẽ trở thành các tế bào ghi nhớ, sẵn sàng đào thải các tế bào bị xâm nhiễm bởi tác nhân gây bệnh trong tương lai. 3.2. Thử nghiệm các DNA vaccine trên người Một số DNA vaccine được thử nghiệm trên người. Tất cả các vaccine ứng viên trong các thử nghiệm giai đoạn đầu để kiểm tra độ an toàn và đáp ứng miễn dịch đã được sử dụng để điều trị tốt. Không có thử nghiệm nào không có kết quả trong việc ngăn ngừa bệnh. Hầu hết các nghiên cứu này vẫn đang tiếp tục.