Tải bản đầy đủ

TIỂU LUẬN VACCINE ăn được


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM – ĐHĐN
KHOA SINH-MÔI TRƯỜNG

Tiểu luận:

VACCINE ĂN ĐƯỢC:
TIỀM NĂNG VÀ THÁCH THỨC
MÔN: CÔNG NGHỆ SINH HỌC DƯỢC LIỆU
Giảng viên hướng dẫn:

TS. Võ Châu Tuấn

Sinh viên thực hiện:

Ngô Thị Hồng Vân

Lớp:

13CNSH


Đà Nẵng, tháng 12 năm 2016




MỤC LỤC


I. Đặt vấn đề
Vaccine học (Vaccinology) mở đầu thành công vào cuối thế kỷ XVIII bởi
bác sĩ thú y E.Jenner (Anh) với vaccine làm từ chủng gây bệnh đậu bò, tiêm cho
cậu bé 13 tuổi J.Philip. Trước khi bị khai tử bởi vaccine, bệnh đậu mùa từng là
nỗi kinh hoàng của cả châu Âu trong thế kỷ XVIII, đã cướp đi sinh mạng của
hàng triệu người.[17]
Trải qua 2 thế kỷ vaccine đã góp phần rất lớn đẩy lùi nhiều bệnh tật và giảm
tỷ lệ tử vong cho con người. Vaccine cũng là vũ khí hữu hiệu chống lại các bệnh
truyền nhiễm nguy hiểm như bại liệt, sởi, viêm não,… góp phần quan trọng hạn
chế những di chứng gây tàn phế cho bệnh nhân, tiết kiệm được nhiều chi phí cho
gia đình và xã hội.
Trung bình hàng năm, tiêm chủng đã cứu sống được khoảng 3 triệu người
trên toàn thế giới, khống chế và loại trừ được nhiều căn bệnh mới nảy sinh nhưng
con người chưa có vaccine phòng chống. Hiện nay, Tổ chức Y tế Thế giới
(WHO) đã công nhận tiêm vaccine là phương pháp bảo vệ hiệu quả, giúp nhân
loại tránh được các bệnh truyền nhiễm.
Dựa trên ý tưởng của Jenner vào năm 1880, Louis Pasteur (Pháp) đã sáng
chế thành công vaccine chống bệnh than và nhiều loại vacxin khác, tạo ra một
trường phái riêng tồn tại cho đến ngày nay. Và nối tiếp những thành công này thì
hàng loạt các loại vaccine được sản xuất và giúp cho sức khỏe của con người
ngày càng nâng cao.
Tuy nhiên bước sang nửa thế kỷ XX, mặc dù công nghệ vaccine có những bước
tiến vượt bậc và đạt nhiều thành tích đáng kể, nhưng song song với đó nhiều bệnh
dịch nguy hiểm lại tái phát và bệnh mới cũng xuất hiện nên vaccine cũng không
giúp ích được gì nhiều trong việc bảo vệ sức khỏe con người. Chính vì thế mà nó
đã đặt ra rất nhiều thách thức cho các nhà khoa học và con người.

4


Đến thế kỉ XXI, để giải quyết vấn đề này thì các nhà khoa học đã nghĩ đến
việc cải tiến sản xuất ra vaccine thế hệ mới với nhiều ưu điểm vượt trội hơn

vaccine truyền thống và đáp ứng kịp thời những biến động khôn lường của các
dịch bệnh ngày nay. Nhắc đến vaccine thế hệ mới trong đó có vaccine ăn được là
cụm từ khá mới mẻ với thế giới và có khi còn lạ lẫm với nhiều quốc gia. Tuy
vaccine ăn được tương đối mới mẻ nhưng cũng có nhiều nghiên cứu sản xuất loại
vaccine này trong khoảng thời gian trở lại đây mang lại kết quả đáng kinh ngạc đã
giúp bảo vệ của con người bằng cách sử dụng rất đặc biệt và cũng có nhiều
nghiên cứu sản xuất đang trong giai đoạn thử nghiệm với tiềm năng là kết quả
cũng sẽ rất hữu hiệu. Vậy thì vaccine ăn được sẽ mang lại những tiềm năng cùng
với những thách thức gì cho nhân loại?
II. Nội dung
II.1. Thế nào là vaccine ăn được?
Vaccine ăn được hay vaccine ăn được từ thực vật là vaccine tiểu phần
protein được sản xuất dựa trên hệ thống thực vật để thu được protein làm kháng
nguyên mong muốn. Hay vaccine ăn được là vaccine tác động vào thể dịch, kích
thích cả hệ thống miễn dịch thể dịch và miễn dịch tế bào [2].
Vaccine ăn được có hoạt tính tương tự như vaccine thông thường, chỉ khác
là vaccine này được thực vật sản xuất trong những bộ phận ăn được như lá, củ,
quả, hạt. Vào năm 1990, vaccine ăn được đầu tiên được ra đời khi công trình
nghiên cứu biểu hiện protein kháng nguyên bề mặt A của vi khuẩn Streptococus
mutans (SpaA) ở cây thuốc lá đã thành công và được đăng kí bảo hộ sáng chế.
Nối tiếp công trình lịch sử này nhiều thành công khác về vaccine ăn được từ thực
vật cũng được công bố trên nhiều loại cây khác nhau như rau diếp cá, cà chua,
khoai tây, chuối, ngô… Việc ngày càng có nhiều công trình nghiên cứu về
vaccine ăn được đã chứng tỏ tính ưu việt của loại vaccine này [3].

5


II.2. Cơ chế tác động của vaccine ăn được trong hệ miễn dịch

Hình 1. Cơ chế tác động của vaccine ăn được trong cơ thể
Hệ miễn dịch trong đường tiêu hóa liên quan đến hệ thống miễn dịch nằm ở
niêm mạc gồm :



Mô lympho liên kết (GALT)
Mảng Peyer (PP) là nguồn phong phú của IgA sản xuất các thể bào ở dạng

kích thích ở miên mạc
 Mô lympho liên kết với phế quản (BALT)
 Tế bào Microfold (M)
 Và các tế bào tham gia vào hệ miễn dịch T, B ...
Hệ miễn dịch đường tiêu hóa gồm các Peyer's patches và các tổ chức
lympho bào nhỏ hơn nằm rải rác trên mặt trong thành ruột, thường thay
cho các tế bào biểu bì ruột là các tế bào M (microfold) có khả năng lấy
kháng nguyên (lẫn trong thức ăn) rồi chuyển vào bên dưới cho các tế bào
trình diện kháng nguyên ( tế bào B, tế bào tua), kháng nguyên được trình
diện cặp với MHC I hoặc II -> tế bào T..., tương tự như cơ chế gây miễn
dịch cơ bản. Các tế bào miễn dịch trưởng thành đã qua chọn lọc (+/-) đi
vào hệ hạch bạch huyết màng ruột (mesenteric lymphnodes [MLN]) rồi

6


qua lách, kháng nguyên và các tế bào liên quan được xử lý như các kháng
nguyên khác đến từ máu (hình 1) [15].
Vacxin ăn được khi được đưa vào cơ thể trải qua quá trình nhai và quá trình
biến đổi ở hệ tiêu hóa trong đó ruột non là nơi diễn ra mạnh nhất.
Khi thức ăn có chứa kháng nguyên vào đường ruột thì các kháng nguyên
tiếp xúc với tế bào M và được chuyển vào màng tế bào sinh chất basolateral cùng
với các tế bào T,B và đại thực bào sau đó đưa toàn được vận chuyển qua màng
nhày và các tế bào M lúc này kích hoạt tế bào B trong nang bạch huyết và di
chuyển để khuếch tán vào mô bạch huyết nơi các tế bào sinh chất tiết ra các IgA
kháng thể. Các kháng thể IgA được vận chuyển trên các tế bào biểu mô đến nơi
xảy ra quá trình tương tác giữa kháng nguyên và kháng thể [5].
II.3. Công nghệ sản xuất vaccine ăn được
II.3.1. Cơ sở khoa học
Bước đột phá tạo ra cây trồng chuyển gen hiện nay đã làm tiền đề cho việc
tạo ra cây trồng chuyển gen có chứa vaccine ăn được với các bước sau:
- Lựa chọn và nhân bản đoạn gen kháng nguyên của vi khuẩn và virus gây
bệnh
- Thử nghiệm thành công các vector biểu hiện gen tái tổ hợp
- Chuyển thành công gen kháng nguyên vào nhiều loại đối tượng thực vật
- Gia tăng tốc độ và khối lượng protein tái tổ hợp được sản sinh trong cây
trình
II.3.2. Quy trình sản xuất vaccine ăn được
Để sản xuất ra vaccine ăn được, các công trình nghiên cứu đều thực hiện
theo các bước cơ bản dưới đây:

7


Bước 1: Lựa chọn gen cần được biểu hiện (gen quan tâm) và đưa vào một
vector thích hợp.
Bước 2: Lựa chọn đối tượng thực vật thích hợp để chuyển gen.
Bước 3: Chuyển vector tái tổ hợp mang gen quan tâm vào thực vật đã lựa
chọn bằng các phương pháp chuyển gen khác nhau.
Bước 4: Kiểm tra biểu hiện của gen quan tâm trong những bộ phận ăn được
của thực vật
Bước 5: Thử nghiệm khả năng đáp ứng miễn dịch của vaccine xản xuất từ
thực vật.
Bước 6: Sử dụng vaccine đã được thử nghiệm thành công bằng cách ăn tươi
hoặc dưới dạng thức ăn đã chế biến.
Lưu ý trong các bước trên thì quan trọng nhất là việc chọn promoter.
Promoter dùng để thiết kế vector biểu hiện phải là promoter khỏe, có ái lực mạnh
với RNA-polymerase của vật chủ và hoạt động của promoter được điều hòa một
cách dễ dàng. Để có thể biểu hiện kháng nguyên vaccine trong các bộ phận ăn
được của thực vật, các nghiên cứu trong thời gian trở lại đây đã thiết kế promoter
đặc hiệu mô thực vật, điển hình như promoter đặc hiệu mô củ hoặc mô hạt thì
protein sẽ được sản xuất trong củ hoặc hạt [11].
II.3.3. Phương pháp chuyển gen vào thực vật để sản xuất vaccine ăn được
II.3.3.1 Chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium
Cây chuyển gen đầu tiên đã được tạp 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 vật chủ và sinh ra khối u
nhờ một loại plasmid của vi khuẩn này, plasmid Ti (Lê Trần Bình et al, 1997).
Người ta đã lợi dụng đặc điểm của vi khuẩn Agrobacterium để chuyển gen mong
8


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.
Để sản xuất vaccine ăn được, người ta thiết kế một vector gồm hai gen là
gen mã hóa cho kháng nguyên virus và gen kháng kháng sinh. Khi 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 [16].
Phương pháp này có một số bất lợi: plasmid Ti gắn ngẫu nhiên vào hệ thống
gen thực vật, làm tăng tính không đồng đều về mức độ biểu hiện kháng nguyên
trong cây chuyển gen. Ngoài ra, cách chuyển gen này có thể phá vỡ biểu hiện gen
dẫn đến sinh trường bất thường của cây chuyển gen.
Tuy nhiên, phương pháp chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium chỉ có
hiệu quả đối với một số loài. Đặc biệt, lớp một lá mầm bao gồm các cây ngũ cốc
chính trên thế giới như lúa, lúa mì, ngô thì không được biến nạp dễ dàng bằng con
đường này.
Để khai thác và sử dụng A.tumefaciens như là một vector chuyển gen các
nhà nghiên cứu đã loại bỏ các gen gây khối u và gen mã hóa opine của T-DNA và
thay vào đó là các marker chọn lọc, trong khi vẫn duy trì các vùng rìa trái và rìa
phải của T-DNA và các gen vir. Gen chuyển được xen vào giữa các vùng rìa của
T-DNA. Nó sẽ được chuyển vào tế bào và trở nên hợp nhất với nhiễm sắc thể tế
bào thực vật [9].
II.3.3.2. Chuyển gen ổn định


Chuyển gen vào nhân
Chuyển gen vào nhân là phương pháp 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 chế 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
9


lục lạp chứ 100 bản sao DNA vòng, vì thế mức độ biểu hiện gen rất cao, có thể
tới 35% protein tổng số (Gleba et al.,2005). 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.
• Chuyển gen trực tiếp vào protoplast
Để DNA dễ xâm nhập được vào tế bào thực vật, phải loại bỏ vách tế bào tạo
protiplast. 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 vậy được thực hiện một cách trực tiếp bằng một cơ chế
vật lý đơn giản, không cần có vector.
Để tăng hiệu quả biến nạp, người ta đã xử lý protoplast với Plolyethylene
glycol hoặc bằng xung điện.
Phương pháp chuyển gen này rất có hiệu quả đối với đa số các loài thực vật,
trong số đó có các loài thực vật mà ở phương pháp chuyển gen gián tiếp không
thực hiện được như loài lúa phụ (Datta, 1990), ngô (Doon, 1990), lúa mì (Vassi,
1992)
• Chuyển gen bằng kỹ thuật xung điện
Đây 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. Với tính chất của màng phospholipid có
trạng thái tương đối yếu của các tương tác kỵ nước của phospholipid kép và khả
năng tập hợp lại một cách tự động của nó sau khi bị rối loạn (Purves, 2001), nên
khi có một xung điện cao được tạo ra trong vài phần nghìn giây bằng kỹ thuật
xung điện sẽ làm rối loạn cấu trúc màng phospholipid tạo ra các lỗ thủng tạm thời
cho phép các phân tử DNA ngoại lại từ môi trường ngoài xâm nhập vào bên trong
tế bào. Sau đó màng có thể đóng kín lại nhanh chóng và tế bào không bị ảnh
hưởng.
Phương pháp này có thể sử dụng đối với gần như tất cả các loại tế bào của
các loài. Hiệu quả biến nạp của phương pháp này tương đối cao. Tuy nhiên có
một hạn chế ở phương pháp này 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. Điều này
10


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)
II.3.3.3. Chuyển gen bằng súng bắn gen [8].
Callus của các tế bào thực vật giống nhau sinh trưởng trong môi trường gel
trên đĩa petri là mục tiêu của súng bắn gen. 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 và đã tiếp nhận các hạt tungsten được bao bọc DNA và cuối cùng các
phân tử DNA ngoại lại đã xâm nhập và hợp nhất 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.
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 chức năng
thành các tế bào mô, cơ quan, tế bào chuyên hóa của toàn bộ cậy. Cây mới có
nguồn gốc từ một tế bào nảy mầm thành công có thể mang lại các đặc tính di
truyền mới.
Chuyển gen bằng súng bắn gen có nhiều 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 nên nó được sử dụng
rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
II.3.3.4. Chuyển gen bằng kỹ thuật calcium phosphate
Phương pháp này được phát triển đầu tiên là để xác định sự lây nhiễm của
DNA virus (Graham 1973) và hiện nay được sử dụng rỗng 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)
Để thực hiện phương pháp này các tế bào nhận cần được ủ với chất đồng kết
tủa DNA và calcium phosphate. 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 genonom chủ.
Hiện nay, đây là phương pháp có giá trị ý nghĩa lớn 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
11


thuật này là tương đương với phương pháp vi tiêm với điểm khác là có nhiều tế
bào được biến nạp cùng một lần.
Phương pháp này được sử dụng phổ biến vì đơn giản, dễ thực hiện, ít tốn
kém, số tế bào chết sau biến nạp rất ít. Tuy nhiên hiệu quả biến nạp và mức độ
biểu hiện của gen được chuyển vào thấp.
II.4. Tiềm năng và thách thức của vaccine ăn được
II.4.1. Những thành tựu vaccine ăn được
Vaccine từ khoai tây chuyển gen ngừa viêm gan B được tạo bởi một nhóm
nghiên cứu do Chles Amtzen đứng đầu đã đưa một protein của virus viêm gan B
vào khoai tây. Khi con người ăn khoai tây, protein sẽ giúp hệ miễn dịch nhận ra
và tiêu diệt mọi virus viêm gan B. Trong cuộc thử nghiệm lâm sàng cho thấy hơn
60% tình nguyện viên ăn khoai tây GM đã tăng một lượng kháng thể chống lại
virut đáng kể. Kết quả thử nghiệm (hình 2) đã thúc đẩy thành công khả năng miễn
dịch.

Hình 2. Kết quả thử nghiệm lâm sàng vaccine khoai tây
Vaccine dịch tả từ gạo được các nhà khoa học Nhật Bản nghiên cứu, đây là
nghiên cứu giúp các nước đang phát triển kiểm soát được bệnh dịch tả một cách
12


nhanh chóng vì vaccine trong gạo là loại thực vật có lớp nhầy và vỏ bao bọc nên
vaccine ít bị tác động, gây bệnh thông thường và vaccine trong gạo bảo quản dễ
dàng

không

nguy





nhiễm

khuẩn [12]. (Hình
3) cho thấy khi
được chuyển gen là
vaccine cho thấyHình 3. Sự khác biệt trước và sau chuyển gen của hạt gạo
hạt gạo chuyển đổi màu sắc là sản phẩm của các đoạn gen chuyển vào.
Thành công tiếp theo cho công cuộc vaccine ăn được là loại vaccine bệnh
dịch hạch, các nhà khoa học tìm ra 2 loại protein gồm kháng nguyên F1 tạo vỏ
của tế bào Y.pestis và kháng nguyên V. Cả hai kháng nguyên này tham gia vào
quá trình gây bệnh và 2 kháng nguyên được chuyển vào cây thuốc lá nhờ vi
khuẩn Agrobacterium. Sau đó các kháng nguyên này được thử nghiệm trên chuột
bạch bị bệnh, kết quả cho thấy khi sử dụng thì tỉ lệ sống của chuột được kéo dài
thêm 21 ngày trong khi đó chuột không được thử chết sau 6 ngày gây bệnh [13].
Ngoài ra, các nhà khoa học còn nghiên cứu sản xuất vaccine ăn được để
ngăn ngừa bệnh ưng thư vú và ưng thư cổ tử cung. Các nhà khoa học hi vọng khi
thử nghiệm chúng sẽ có các phản ứng miễn dịch tự bảo vệ [10].
Ứng dụng các loài thực vật rẻ tiền như chuối và cà chua để sản xuất vaccine
ăn được cho các dịch bệnh, như vaccine viêm gan B từ cây chuối với chi phí thấp
và nếu phát triển nó có thể cứu hàng trăm nghìn người. Hay sản xuất vaccine từ
cà chua để chống RSV-loại virus tiềm phát cho các bệnh hô hấp đã khiến cho gần
90.000 người phải nhập viện và 4.500 trẻ sơ sinh và trẻ em tử vong mỗi năm, hy
vọng nghiên cứu này tạo ra khả năng bảo vệ bằng cách kích thích các kháng thể
mũi, họng và miệng [14].

13


Bên cạnh những thành tựu trên thì còn có vaccine cai thuốc là có tên là
NicVAX, nó có khả năng tạo ra kháng thể chống nicotin trong máu lên não, làm
mất cảm giác thèm thuốc. Kết quả nghiên cứu thử nghiệm trên chuột cho thấy
lượng nicotin trong máu bị giữ lại cao gấp 8,5 lần [18].
Từ xưa đến nay dị ứng là vấn đề sức khỏe đáng chú ý ảnh hưởng đến 15%
dân số thế giới. Nó xảy ra ở da, bộ máy hô hấp, ruột… và phương pháp chữa
bệnh chủ yếu là sử dụng các loại thuốc hóa học. Tuy nhiên, điều này làm ảnh
hưởng sức khỏe con người do các tác dụng phụ và để giải quyết vấn đề đó các
nhà khoa học Nhật Bản đã nghiên cứu tạo vaccine nhờ vào việc biểu thị “các
epitope của nhiều tế bào T”, kích thích chống lại sự ức chế đối với “Th2 – phản
ứng IgE trung gian” [1].
II.4.2. Tiềm năng của vaccine ăn được
Cùng với tiến bộ khoa học trong sự hiểu biết về vai trò của miễn dịch tại chỗ
do IgA tiết ra, những vacxin phòng bệnh đường tiêu hóa đã được sử dụng hoặc
đang được nghiên cứu đưa vào cơ thể bằng cách ăn hoặc uống. Đường ăn uống
kích thích miễn dịch tiết tại chỗ mạnh hơn nhiều so với đường tiêm. Vaccine ăn
được có hiệu lực cao nên khả năng xuất hiện các nguy cơ tiềm ẩn liên quan đến
vaccine như hợp chất độc hại, phản ứng dị ứng và nguy cơ nhược độc của vaccine
thấp [6].
Các tiểu đơn vị protein được sản xuất bằng thực vật được chứng minh hiệu
quả hơn so với tiêm dưới da hoặc tiêm vào bắp thịt. Vaccine ăn được có nguồn
gốc thực vật là sản phẩm tương lai của sự an toàn và hiệu quả hơn trong việc tiêm
chủng, khắc phục khó khăn liên quan đến vacxin truyền thống như tốn kém trong
sản xuất
Nếu vaccine qua đường miệng dùng ở dạng tinh sạch, không được bao gói,
nó dễ dàng bị dịch tiêu hóa của đường ruột phân hủy. Tuy nhiên, vaccine trong

14


thực vật được chính mô thực vật bao bọc, hạn chế được sự phá hủy đó và ổn định,
bền vững trong cơ thể.
Vì đây là vaccine được sản xuất trong thực vật nên sử dụng gen mã hóa cho
một phần protein vỏ virus mà không cần đến virus sống như vaccine nhược độc
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 nhiễm
mầm bệnh tiềm tàng từ vaccine như hệ thống động vật có vú. Nhiều sinh vật gây
bệnh chưa biết ở động vật không thể phát hiện được dịch nuôi cấy dễ dàng truyền
bệnh cho người và động vật, trong khi đó các bệnh thực vật không lây nhiễm
được như vậy. Vì thế nên không cần phải tách chiết và tinh sạch kháng nguyên ở
vaccine ăn được.
Một loài thực vật được ứng dụng sản xuất có thể chứa cùng lúc nhiều loại
kháng nguyên, những kháng nguyên thực vật có nguồn gốc tổng hợp từ thực vật
được lắp ráp một cách tự nhiên vào các oligomer sẽ không gây ra sai sót cho quá
trình nhân đôi. Vaccine ăn được có thể sản xuất nhiều loại protein một lần nên có
thể tạo được vaccine chống lại nhiều bệnh chẳng hạn như enterotoxigenic E. coli
(ETEC), dịch tả và totavirus.
Bằng việc sử dụng vi khuẩn hoặc tế bào động vật để sản xuất thì gặp phải
nguy cơ nhiễm độc tố tiềm năng cho con người rất cao, trong khi đó khi sử dụng
vaccine ăn được từ thực vật chỉ cần trồng khoảng 200 mẫu đất cho loại thực vật
có thể cung cấp đủ nguồn vaccine. Bởi thực vật dễ dàng tăng quy mô sản xuất và
dễ thu sinh khối. Vaccine ăn được khi được sản xuất là tiềm năng lớn làm giảm
gánh nặng cho các bệnh như viêm gan, tiêu chảy...
Vacxin ăn được tồn tại trong thực vật không sử dụng các chất bảo quản hay
chất tăng cường hoạt lực của vaccine sẽ tiết kiệm được chi phí sản xuất. Vacxin
ăn được được lưu trữ trong thực vật và chuyển đổi mã hóa nhờ thực vật nên nếu
được ứng dụng rộng rãi thì chi phí sản xuất vaccine ăn được là cực kỳ thấp, phù
15


hợp với các nước đang phát triển. Bên cạnh đó, nguồn nguyên liệu là các mầm
bệnh, độc tố để lấy DNA hay protein miễn phí cũng góp phần giảm chi phí sản
xuất. Vacxin ăn được trồng trên đất nông nghiệp hoặc trong nhà kính sử dụng
nguồn không khí ánh sáng tự nhiên và khoáng chất nên chi phí sản xuất thấp, dễ
thích nghi với quy mô lớn bằng cách tăng số lượng cây trồng. Ví dụ sản xuất
vacxin viêm gan B hiện nay có thể đáp ứng cho 133 triệu trẻ em sinh ra trên thế
giới mỗi năm [4].
Vacine ăn được dễ dàng vận chuyển, sử dụng đơn giản hơn so với các loại
vaccine truyền thống. Với việc sử dụng bằng con đường ăn uống là chính nên làm
giảm nguồn nhân lực y tế cho việc tiêm phòng và điều kiện vô trùng khi tiêm
phòng vaccine, đặc biệt dây chuyền lạnh bảo quản vaccine. Việc sản xuất vaccine
ăn được gần gũi với người sử dụng nên có khả năng cung cấp đáp ứng kịp thời
các vùng dịch cao [16].
Với sư phân hóa giàu nghèo của các nước trên thế giới hiện nay thì dịch vụ
chăm sóc sức khỏe của nhiều nước có khoảng cách rất lớn, thêm vào đó là sự
chiến đấu vô cùng khó khăn với các mầm bệnh, dịch bệnh khi chúng ngày càng
biến đổi khôn lường như HIV, sốt rét… Do đó sản xuất vaccine chi phí thấp
nhưng hiệu quả cao cho việc sử dụng là rất thiết thực và vaccine ăn được chính là
tiềm năng lớn trở thành vũ khí mới cho điều trị đại dịch và phòng bệnh cho
người.
Cuối cùng vaccine ăn được đã nâng cao giá trị của cây trồng vì chúng được
trồng và chế biến trên quy mô lớn, đáp ứng nhu cầu thuốc và dược phẩm cho con
người, đặc biệt là cây trồng chuyển gen được tiếp cận, gần gũi hơn với con người,
một phần nào đó xóa bỏ định kiến của một số người với sản phẩm chuyển gen.
Bên cạnh góp phần làm cho vaccine trên thế giới bước lên một bậc mới thì nó mở
ra thêm một kỷ nguyên mới của nông nghiệp, được các nhà khoa học gọi là
“biofarming”, trong đó các cây nông nghiệp được cải biến chất lượng, trở thành
“nhà máy” sản xuất vaccine [7].
16


II.4.2. Những thách thức vaccine ăn được phải đối đầu
Tuy vacxin ăn được là tiềm năng lớn cho ngành y dược hiện nay, nhưng
cũng có không ít khó khăn cần phải giải quyết trước khi nó được thương mại hóa
và đặc biệt phải trả lời những thắc mắc lớn như kháng nguyên sử dụng, tính an
toàn, liều lượng dùng, nhận thức của công chúng và kiểm soát được chất lượng,
giấy phép sản xuất, chính sách của nhà nước đối với các sản phẩm biến đổi gen.
Vaccine ăn được được tiếp nhận qua đường ăn uống, đây là đường làm
vaccine dễ bị dịch đường tiêu hóa phá hủy. Đường tiêu hóa nơi có nhiều vi sinh
vật xâm nhập vào cơ thể nên có thể làm ảnh hưởng đến vacxin, đặc biệt là vấn đề
nhiễm khuẩn của vaccine.
Đối với tính an toàn thì vaccine ăn được là loại vacxin được cấy gen DNA
ngoại lai của virus, vi khuẩn vào thực vật nên vấn đề kiểm soát an toàn của gen
DNA ngoại lai khi vào tế bào thực vật là câu hỏi lớn cho các nhà khoa học khi cơ
chế hoạt động của gen DNA ở virus, vi khuẩn với cơ chế hoạt động ở thực vật
không giống nhau hoàn toàn. Đặc biệt hơn hệ gen của thực vật biến đổi liên tục
nếu không kiểm soát được trong việc ứng dụng sản xuất vaccine ăn được lên các
loài lương thực thứ yếu thì việc sản xuất không thành công hay có những phản
ứng phụ bất lợi xảy ra sẽ có thể đe dọa đến nguồn lương thực cho toàn cầu.
Việc đầu tư sản xuất vaccine rất tốn kém. Chi phí từ giai đoạn nghiên cứu
đầu tiên đến việc sản xuất thử, trang thiết bị và cuối cùng là đánh giá lâm sàng
hiệu quả để vaccine mới ra đời ước tính từ 200 – 400 triệu USD. Đây quả là mức
chi không tưởng, quá xa xỉ với các nước nghèo.
Theo thời gian thì nhiều bệnh mới xuất hiện và chưa có vacxin. Từ 3 thập
kỷ qua đã xuất hiện nhiều bệnh truyền nhiễm mới như: HIV/AIDS, bò điên, sốt
xuất huyết, SARS, cúm gà, Ebola, Zika,... là thách thức lớn cho giới khoa học và
các nhà quản lý y tế của các nước. Bệnh mới thì xuất hiện rất nhanh trong khi đó
việc sản xuất vacxin ăn được trên thực vật lại là một quá trình dài từ chuyển gen,
17


thích ứng của gen trên thực vật, nuôi trồng tạo ra sản phẩm rồi mới đi thự nghiệm
tính năng của nó.
Bản chất vaccine khi tồn tại trong thực vật có thể ảnh hưởng đến hệ gen của
thực vật. Thêm vào đó, gen ADN của virus, vi khuẩn khi sử dụng làm vaccine
không có một số chất bảo quản để đảm bảo độ bền gây ảnh hưởng đến chất lượng
của vaccine. Vaccine rất nhạy cảm với các yếu tố môi trường đặc biệt là nhiệt độ
và ánh sáng nên phải lựa chọn các loài thực vật ứng dụng cho việc sản xuất phải
phù hợp với những điều kiện mà vaccine đặt ra. Ngoài ra, nguồn gen ADN của
virus, vi khuẩn được chọn phải bảo đảm đồng nhất, mang tính đại diện cho nhóm
gen gây bệnh nên cần kỹ thuật cao mới tìm ra được gen mong muốn.
Bên cạnh đó, các khó khăn khi phát triển một vaccine phối hợp phải bảo
đảm một số yêu cầu như sự tương thích giữa các loại thành phần của vaccine
được liên hợp với nhau (kháng thể, chất bảo quản, chất phụ gia, tá dược, chất ổn
định), bảo đảm được độ bền vững của các vaccine thành phần. Thêm nữa phải
bảo đảm tính gây miễn dịch và hiệu quả bảo vệ của từng kháng nguyên, bảo đảm
phối hợp không làm tăng tác dụng phụ của các vaccine được phối hợp.
Hoạt lực của vaccine dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố trong môi trường hệ
tiêu hóa ở người. Một số thực vật cần được nấu chín mới sử dụng được thì lại có
thể làm suy giảm hoạt lực của vacxin. Tính nhất quán của liều lượng vaccine
trong thực vật cũng khó kiểm soát được.
Thêm vào đó một thách thức tương đối lớn dành cho vaccine ăn được đó là
sự tin tưởng sử dụng của con người. Bởi lẽ hiện nay vấn đề sử dụng hay không sử
dụng thực vật chuyển gen đang được nhiều quốc gia cũng như các nhà khoa học
tranh cãi rất nhiều. Nên để con người yên tâm sử dụng sản phẩm chuyển gen có
thể sẽ phải mất khoảng thời gian dài và có thể không thể làm được điều này. Đây
có lẽ là rào cản lớn nhất cho vaccine ăn được.
III. Kết luận
18


Như vậy, những vấn đề còn tồn tại trong sản xuất vaccine ăn được từ thực
vật sẽ 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 loại vaccine này đầy tiềm năng đang
bước vào giai đoạn phát triển sục sôi, đòi hỏi sự hợp tác của nhiều nhà khoa học
trên thế giới cùng giải quyết những khó khăn mà vaccine ăn được gặp phải. Nhất
là việc chuyển giao công nghệ vaccine ăn được đến các nước đang phát triển rất
cần thiết vì đây là đối tượng thực sự cần nó.
IV. Tài liệu tham khảo
1. Mond J. J., Kokai-Kun J. F. (2008), The Multifunctional Role of Antibodies in
the Protective Response to Bacterial T Cell-Independent Antigens, pp. 17 – 40
2. Amanda M Walmsley, Charles J Arntzen (2003), Plant cell factories and
mucosal vaccines, pp. 145 - 150.
3. Doshi. V., Rawal .H., Mukherjee S., (2013), Edible vaccines from gm crops:
current status and future scope, p. 1.
4. Hayden, Celine A. (2014), An Oral Vaccine for Hepatitis B: Challenges,
Setbacks, and Breakthroughs.
5. Janvier B, Archinard P, Mandrand B, Goudeau A, Barin F., (1990), Linear Bcell epitopes of the major core protein of human immunodeficiency virus types
1 and 2. J Virol.
6. Joensuu J. J., Niklander-Teeri V., Brandle J. E., (2008), Transgenic plants for
animal health: plant-made vaccine antigens for animal infectious disease
control, pp. 553–577
7. Korban SS, Krasnyanski SF. Buetow DE (2002), Foods as production and
delivery vehicles for human vaccine. J Amer Coll Nutr pp. 212 - 217.
8. Kyoung-Min Jo, Yeonhwa Joa, Hoseong Choi, Hyosub Chua, Sen Liana, JuYeon Yoonb, Seung-Kook Choib, Kook-Hyung Kima, Won Kyong Cho
19


(2015), Development of genetically modified chrysanthemums resistant to
Chrysanthemum stunt viroid using sense and antisense RNAs, pp. 17 - 24.
9. L.E. Yakabe, S.R. Parker, D.A. Kluepfel (2016), Effect of pre-plant soil
fumigants on Agrobacterium tumefaciens, pythiaceous species, and subsequent
soil recolonization by A. tumefaciens, pp. 583 - 590.
10. ME Cueno., Y Hibi., K Karamatsu., Yasutomi., AC Laurena., T Okamoto.,
(2009), P19-16. Potential of an HIV-1 Tat fusion protein expressed in tomato
as a plant-based HIV vaccine , Retrovirolog.
11. Mishra., Neeraj Gupta., Prem N Khatri., Kapil Goyal., Amit K Vyas.,
Suresh P., (2008), Edible vaccines: A new approach to oral immunization, pp.
283 - 294.
12. Natsumi Takeyama., Yoshikazu Yuki., Daisuke Tokuhara., Kazuki Orokua,
Mio Mejima, Shiho Kurokawa, Masaharu Kuroda, Toshiaki Kodama, Shinya
Nagai, Susumu Ueda, Hiroshi Kiyono (2015), Oral rice-based vaccine induces
passive and active immunity against enterotoxigenic E. coli-mediated diarrhea
in pigs, pp. 205 - 211.
13. Paul M. Arnaboldi., Mariya Sambir., Christina D’Arco., Lauren A. Peters.,
Jos F.M.L. Seegers., Lloyd Mayer., Alison A. McCormick., Raymond J.
Dattwyler (2016), Intranasal delivery of a protein subunit vaccine using a
Tobacco Mosaic Virus platform protects against pneumonic plague, pp. 768 776.
14. Salyaev R. K., Rekoslavskaya N. I., Shchelkunov S. N., Stolbikov A. S.,
Hammond R. V., (2009), Study of the mucosal immune response duration in
mice after administration of a candidate edible vaccine based on transgenic
tomato plants carrying the TBI-HBS gene, Biochem Biophys pp. 118 - 120.
15. Siliciano RF. (2013), Acquired Immune Deficiency Syndrome. In:
Encyclopedia of Life Science Chichester
16. Tacket C.O. (2009), Plant-Based Oral Vaccines: Results of Human Trials, ,
pp. 103 – 117.
20


17. Young-Sook Kim., Tae-Jin Kang., Yong-Suk Jang., Moon-Sik Yang (2004),
Expression of neutralizing epitope of porcine epidemic diarrhea virus in potato
plants, pp. 125 - 130.
18. Zhu-Mei He., Xiao-Ling Jiang., Yu Qi., Di-Qing Luo., (2008), Assessment
of the utility of the tomato fruit-specific E8 promoter for driving vaccine
antigen expression, pp. 207 - 214.

21



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×