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, tổng hợp trí tuệ của nhân loại. Mặc dù công nghệ mới này đã đóng góp 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 khi đối mặt với các biến thể mới xuất hiện liên tục.

Ví dụ, các vắc xin mRNA truyền thống cho thấy hiệu quả chống lại biến thể Omicron có thể giảm xuống dưới 20% trong vòng 6 tháng sau 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 đang tiếp tục phát triển. Đi đầu trong xu hướng này là “vắc xin mRNA tự khuếch đại (sa-mRNA)” mà bài viết này sẽ giải thích. Đây là công nghệ thế hệ mới, cải tiến hơn nữa vắc xin mRNA truyền thống, nhằm mục tiêu tạo ra “miễn dịch mạnh mẽ và kéo dài hơn” với “liều lượng ít hơn”.

1. Cơ chế hoạt động của vắc xin mRNA tự khuếch đại: Hiểu rõ qua phép so sánh "bản thiết kế" và "máy photocopy"

Cơ chế hoạt động của vắc xin mRNA tự khuếch đại trở nên 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 là một "bản thiết kế" để tạo ra "protein gai" trên bề mặt virus.

Khi bản thiết kế (mRNA) này 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 kích hoạt phản ứng miễn dịch, từ đó tạo ra 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, do đó quá trình sản xuất protein kết thúc tương đối nhanh chóng.

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 "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 được tạo ra từ bản thiết kế. Đến đây thì giống như loại truyền thống. Tuy nhiên, loại tự khuếch đại 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 ngàn bản sao của bản thiết kế gốc. Điều này biến tế bào trở thành một "nhà máy sản xuất" sôi động để tạo ra protein gai.

Việc tăng số lượng bản thiết kế sẽ làm cho quá trình sản xuất protein gai diễn ra nhiều hơn và kéo dài hơn. Kết quả là, có thể tạo ra một phản ứng miễn dịch mạnh mẽ và bền vững chỉ với một liều lượng tiêm chủng nhỏ.

2. Vắc xin tự khuếch đại có gì đặc biệt? 3 lợi ích vượt trội

Chúng tôi sẽ giải thích 3 lợi ích cụ thể mà vắc xin mRNA tự khuếch đại mang lại, dựa trên dữ liệu khoa học.

Lợi ích 1: Hiệu quả với liều lượng tiêm chủng thấp hơn

Vì vắc xin tự khuếch đại có cơ chế nhân bản mRNA, nó có thể phát huy hiệu quả với một liều lượng tiêm chủng rất nhỏ.

Trong một nghiên cứu tiêm liều tăng cường được thực hiện tại Nhật Bản, vắc xin ARCT-154 (một loại vắc xin tự khuếch đại, 5µg) đã được so sánh trực tiếp với vắc xin BNT162b2 truyền thống (30µg). Kết quả cho thấy vắc xin tự khuếch đại chỉ cần một lượng rất nhỏ, bằng 1/6 so với vắc xin truyền thống.

Việc giảm 1/6 lượng hoạt chất này không chỉ là vấn đề hiệu quả sản xuất. Nó mang ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với sự công bằng vắc xin toàn cầu. Trong thời kỳ đại dịch, khả năng sản xuất gấp 6 lần số lượng vắc xin từ cùng một lượng nguyên liệu 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

Các nghiên cứu đã chỉ ra khả năng miễn dịch kéo dài hơn, ngay cả với liều lượng thấp hơn.

Trong một nghiên cứu được thực hiện tại Nhật Bản, so sánh ARCT-154 và BNT162b2 dưới dạng liều tăng cường (booster), đã có sự khác biệt đáng kể về độ bền của miễn dịch. Kết quả cho thấy, ở nhóm tiêm ARCT-154, nồng độ kháng thể trung hòa chống lại chủng virus Vũ Hán vẫn duy trì cao hơn 2.21 lần sau 6 tháng, và đặc biệt cao hơn tới 2.26 lần đối với chủng Omicron BA.4/5 so với nhóm tiêm vắc xin truyền thống.

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 gửi 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 cao trong phòng ngừa bệnh nặng

Các thử nghiệm lâm sàng quy mô lớn của ARCT-154 được thực hiện tại Việt Nam đã chứng minh hiệu quả trong điều kiện thực tế của dịch bệnh.

Thử nghiệm này cho thấy vắc xin có hiệu quả 56.6% trong việc ngăn ngừa sự phát triển của COVID-19 có triệu chứng trong thời kỳ chủ yếu lưu hành biến thể Delta. 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, 95.3% trong việc ngăn ngừa COVID-19 nặng hoặc nghiêm trọng, cho thấy đây là một công cụ mạnh mẽ giúp bảo vệ mọi người khỏi phải nhập viện.

3. Tính an toàn? Về các tác dụng phụ

Vì đây là một công nghệ mới, nhiều người có thể lo ngại về tính an toàn và các tác dụng phụ. Trong các thử nghiệm lâm sàng quy mô lớn của ARCT-154, những điểm sau đây đã được báo cáo về tính an toàn:

1. Khả năng dung nạp tốt: Phần lớn các tác dụng phụ (biến cố bất lợi) được báo cáo là nhẹ đến trung bình và tạm thời.
2. Các tác dụng phụ chính: Bao gồm đau hoặc sưng tại chỗ tiêm, mệt mỏi, đau cơ, đau đầu, ớn lạnh. Đây là những tác dụng phụ phổ biến cũng được thấy ở các vắc xin mRNA truyền thống.
3. 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 các 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 an toàn một cách cơ bản.

4. Tương lai công nghệ vắc xin: Hướng tới sau đại dịch COVID-19

Giá trị thực sự của công nghệ mRNA tự khuếch đại không chỉ giới hạn ở vắc xin COVID-19. Công nghệ này còn chứa đựng tiềm năng lớn như 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 không. Chỉ cần "thay thế" phần "bản thiết kế" protein gai bằng bản thiết kế kháng nguyên (phần kích thích miễn dịch như một vật lạ) của mầm bệnh mới, một loại vắc xin mới có thể được phát triển nhanh chóng. Điều này có khả năng rút ngắn đáng kể thời gian phát triển từ vài năm xuống còn vài tháng, đây là một lợi thế cực kỳ quan trọng trong công tác chuẩn bị cho các đại dịch trong tương lai.

Trong tương lai, việc phát triển vắc xin cho nhiều bệnh truyền nhiễm khác nhau như cúm, RSV (virus hợp bào hô hấp), HIV, v.v., được kỳ vọng sẽ tăng tốc. Hơn nữa, nghiên cứu ứng dụng vào các lĩnh vực y tế khác, chẳng hạn như liệu pháp miễn dịch ung thư, cũng đang được tiến hành.

Tóm tắt

Vắc xin mRNA tự khuếch đại là một công nghệ thế hệ mới rất hứa hẹn, có tiềm năng khắc phục những thách thức của vắc xin mRNA truyền thống và tạo ra "miễn dịch mạnh mẽ 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 ít hơn, ② Miễn dịch kéo dài, ③ Hiệu quả cao trong phòng ngừa bệnh nặng.
• Tiềm năng tương lai: Công nghệ nền tảng có thể ứng dụng cho nhiều bệnh truyền nhiễm và điều trị ung thư.

Sự phát triển hơn nữa của công nghệ này sẽ tăng cường khả năng chuẩn bị của nhân loại cho các đại dịch mới có thể xảy ra trong tương lai. Có nhiều kỳ vọng lớn vào sự tiến bộ của nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này.