Vượt xa vắc xin mRNA đã thành công trong đại dịch COVID-19
Trong đại dịch toàn cầu COVID-19 (SARS-CoV-2), vắc xin mRNA đã được phát triển với tốc độ chưa từng có, kết tinh trí tuệ của nhân loại. Trong khi công nghệ mới này đã đóng góp rất lớn vào việc kiểm soát đại dịch, nó cũng bộc lộ một số thách thức. Một là hiệu quả miễn dịch giảm dần theo thời gian (waning immunity), và hai là hiệu quả giảm sút đối với các biến thể mới liên tục xuất hiện.
Ví dụ, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hiệu quả của vắc xin mRNA truyền thống đối với biến thể Omicron có thể giảm xuống dưới 20% trong vòng 6 tháng sau khi tiêm chủng, làm nổi bật nhu cầu cấp thiết về một loại vắc xin tạo ra miễn dịch bền vững hơn.
Để khắc phục những thách thức này, công nghệ vắc xin vẫn đang tiếp tục phát triển. Đi đầu trong xu hướng này là “vắc xin mRNA tự khuếch đại (sa-mRNA)” mà chúng ta sẽ thảo luận trong bài viết này. Đây là công nghệ thế hệ tiếp theo nhằm cải tiến vắc xin mRNA truyền thống, hướng tới việc tạo ra “miễn dịch mạnh mẽ hơn và kéo dài hơn” với “liều lượng ít hơn”.
1. Cơ chế hoạt động của vắc xin mRNA tự khuếch đại: Hiểu qua phép ẩn dụ "bản thiết kế" và "máy photocopy"
Cơ chế hoạt động của vắc xin mRNA tự khuếch đại sẽ rất dễ hiểu khi so sánh với vắc xin truyền thống. Ở đây, chúng ta sẽ sử dụng phép ẩn dụ "bản thiết kế" và "máy photocopy" để giải thích.
1. Vắc xin mRNA truyền thống: Chỉ có "bản thiết kế"
Vắc xin mRNA truyền thống (như BNT162b2 của Pfizer/BioNTech và mRNA-1273 của Moderna) có thể được xem như một "bản thiết kế" để tạo ra "protein gai" trên bề mặt virus.
Khi bản thiết kế này (mRNA) đi vào tế bào của chúng ta, tế bào sẽ đọc thông tin đó và sản xuất protein gai. Cơ thể nhận diện protein này là "vật lạ" và tạo ra phản ứng miễn dịch, từ đó phát triển khả năng kháng lại virus thực sự. Tuy nhiên, bản thiết kế này sẽ bị phân hủy trong tế bào sau một thời gian nhất định, nên việc sản xuất protein sẽ kết thúc trong khoảng thời gian tương đối ngắn.
2. Vắc xin mRNA tự khuếch đại: "Bản thiết kế" + "Máy photocopy"
Ngược lại, vắc xin mRNA tự khuếch đại có thể được mô tả là "một bản thiết kế được tích hợp thêm một máy photocopy hiệu suất cao".
Khi vắc xin này đi vào tế bào, trước tiên protein gai sẽ được tạo ra từ bản thiết kế. Đến đây thì giống với vắc xin truyền thống. Tuy nhiên, vắc xin tự khuếch đại còn có một cơ chế quan trọng khác. "Máy photocopy" tích hợp sẽ sử dụng vật liệu của chính tế bào để nhanh chóng tạo ra hàng nghìn bản sao của bản thiết kế gốc. Nhờ vậy, bên trong tế bào sẽ trở thành một "nhà máy sản xuất" sôi động, chuyên tạo ra protein gai.
Việc tăng số lượng bản thiết kế sẽ giúp sản xuất protein gai nhiều hơn và kéo dài hơn. Kết quả là, vắc xin có thể tạo ra phản ứng miễn dịch mạnh mẽ và bền vững chỉ với một liều lượng tiêm chủng nhỏ.
2. Điều gì làm cho vắc xin tự khuếch đại trở nên tuyệt vời? 3 lợi ích lớn
Chúng ta sẽ phân tích 3 lợi ích cụ thể mà vắc xin mRNA tự khuếch đại mang lại, dựa trên dữ liệu khoa học.
Lợi ích 1: Phát huy hiệu quả với liều lượng tiêm chủng thấp hơn
Do vắc xin tự khuếch đại có cơ chế tự nhân bản mRNA, nên nó có thể phát huy hiệu quả với liều lượng tiêm chủng rất nhỏ.
Trong một nghiên cứu tiêm tăng cường được thực hiện tại Nhật Bản, vắc xin ARCT-154 (một loại vắc xin tự khuếch đại) với liều lượng 5µg đã được so sánh trực tiếp với vắc xin BNT162b2 truyền thống với liều 30µg. Kết quả cho thấy vắc xin tự khuếch đại chỉ cần một lượng rất nhỏ, bằng 1/6 liều truyền thống.
Việc giảm 1/6 lượng hoạt chất không chỉ là vấn đề về hiệu quả sản xuất. Nó còn có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với sự công bằng vắc xin toàn cầu. Khả năng sản xuất vắc xin gấp 6 lần từ cùng một lượng nguyên liệu trong thời kỳ đại dịch có thể giúp bảo vệ nhiều người hơn khỏi bệnh truyền nhiễm, đặc biệt ở các quốc gia và khu vực có nguồn lực hạn chế.
Lợi ích 2: Khả năng miễn dịch kéo dài hơn
Đã có bằng chứng cho thấy khả năng miễn dịch có thể kéo dài hơn, ngay cả với liều lượng thấp.
Một nghiên cứu được thực hiện tại Nhật Bản đã so sánh ARCT-154 và BNT162b2 trong vai trò tiêm tăng cường. Kết quả cho thấy sự khác biệt đáng kể về độ bền vững của miễn dịch. Cụ thể, nhóm tiêm ARCT-154 duy trì nồng độ kháng thể trung hòa đối với chủng Vũ Hán truyền thống cao hơn 2,21 lần và đối với biến thể Omicron BA.4/5 cao hơn tới 2,26 lần, sau 6 tháng.
Sự bền vững đáng kinh ngạc này là kết quả trực tiếp từ cơ chế "máy photocopy" được tích hợp trong vắc xin. Bằng cách tiếp tục tạo ra "bản thiết kế" protein gai trong thời gian dài hơn, hệ thống miễn dịch được nhận tín hiệu "huấn luyện" liên tục, từ đó nuôi dưỡng trí nhớ miễn dịch mạnh mẽ và lâu dài hơn so với việc sản xuất protein trong thời gian ngắn của vắc xin truyền thống.
Lợi ích 3: Hiệu quả phòng ngừa cao đối với bệnh nặng
Tại Việt Nam, một thử nghiệm lâm sàng quy mô lớn của ARCT-154 đã chứng minh hiệu quả của nó trong điều kiện dịch bệnh thực tế.
Thử nghiệm này cho thấy vắc xin có hiệu quả 56,6% trong việc ngăn ngừa khởi phát COVID-19 có triệu chứng, chủ yếu trong thời kỳ biến thể Delta đang lưu hành. Tuy nhiên, giá trị thực sự của vắc xin này nằm ở khả năng ngăn ngừa bệnh nặng. Kết quả thử nghiệm lâm sàng đã chứng minh hiệu quả cực kỳ cao, đạt 95,3%, đối với việc ngăn ngừa khởi phát COVID-19 nặng hoặc nghiêm trọng, cho thấy đây là một công cụ mạnh mẽ để bảo vệ mọi người khỏi phải nhập viện.
3. Tính an toàn? Về các phản ứng phụ
Vì đây là công nghệ mới, nhiều người có thể quan tâm đến tính an toàn và các phản ứng phụ. Thử nghiệm lâm sàng quy mô lớn của ARCT-154 đã báo cáo các điểm sau về tính an toàn:
- Khả năng dung nạp tốt: Phần lớn các phản ứng phụ (tác dụng không mong muốn) được báo cáo là tạm thời, từ nhẹ đến trung bình.
- Các phản ứng phụ chính: Bao gồm đau hoặc sưng tại chỗ tiêm, mệt mỏi, đau cơ, đau đầu, ớn lạnh. Đây là những phản ứng phụ phổ biến cũng được ghi nhận ở vắc xin mRNA truyền thống.
- Thiết kế an toàn: Vắc xin mRNA tự khuếch đại sử dụng một phần thông tin di truyền của virus, nhưng thông tin di truyền để tạo ra "vỏ" cần thiết cho virus nhân lên đã được loại bỏ hoàn toàn. Theo phép ẩn dụ trước đó, vắc xin cung cấp "bản thiết kế" và "máy photocopy" nhưng không bao gồm bản thiết kế để tạo ra "xe tải vận chuyển chúng". Vì không có hạt virus vật lý nào được tạo ra, RNA được khuếch đại sẽ không lây lan từ tế bào này sang tế bào khác hoặc gây nhiễm trùng toàn thân. Cơ chế này được gọi là "an toàn theo thiết kế (safe-by-design)", đảm bảo tính an toàn một cách cơ bản.
4. Tương lai của công nghệ vắc xin: Hướng tới sau COVID-19
Giá trị thực sự của công nghệ mRNA tự khuếch đại không chỉ dừng lại ở vắc xin COVID-19. Công nghệ này còn tiềm ẩn khả năng lớn trở thành một "công nghệ nền tảng".
Sức mạnh thực sự của "nền tảng" này nằm ở tốc độ của nó. Khi một mối đe dọa virus mới xuất hiện, các nhà khoa học không cần phải bắt đầu phát triển từ con số 0. Chỉ cần "thay thế" phần "bản thiết kế" protein gai bằng bản thiết kế kháng nguyên (phần kích thích miễn dịch như vật lạ) của mầm bệnh mới, một loại vắc xin mới có thể được phát triển nhanh chóng. Điều này có thể rút ngắn đáng kể thời gian phát triển từ vài năm xuống còn vài tháng, một lợi thế cực kỳ quan trọng trong công tác chuẩn bị cho các đại dịch tương lai.
Trong tương lai, công nghệ này được kỳ vọng sẽ đẩy nhanh việc phát triển vắc xin cho nhiều bệnh truyền nhiễm khác nhau, như cúm, RSV (virus hợp bào hô hấp), HIV. Hơn nữa, các nghiên cứu ứng dụng cũng đang được tiến hành không chỉ trong các bệnh truyền nhiễm mà còn trong các lĩnh vực y tế khác như liệu pháp miễn dịch ung thư.
Tóm tắt
Vắc xin mRNA tự khuếch đại là công nghệ thế hệ mới rất hứa hẹn, có khả năng khắc phục các thách thức của vắc xin mRNA truyền thống, và có tiềm năng tạo ra "miễn dịch mạnh mẽ hơn, kéo dài hơn" với "liều lượng ít hơn".
- Cơ chế: Tích hợp "máy photocopy" vào bản thiết kế, tự khuếch đại mRNA.
- Lợi ích: ① Liều lượng tiêm chủng nhỏ hơn, ② Miễn dịch bền vững lâu dài, ③ Hiệu quả phòng ngừa bệnh nặng cao.
- Tiềm năng tương lai: Là công nghệ nền tảng có thể ứng dụng cho nhiều bệnh truyền nhiễm khác nhau và cả điều trị ung thư.
Sự phát triển hơn nữa của công nghệ này sẽ củng cố sự chuẩn bị của nhân loại cho các đại dịch mới có thể xảy ra trong tương lai. Chúng ta đang đặt nhiều kỳ vọng vào những tiến bộ nghiên cứu và phát triển sắp tới.