rna virus replicon vaccine.docx

Vaccine replicon virus ARN

Mục lục

I. Đặt vấn đề.........................................................................................................2

II. Tổng quan......................................................................................................3

1. Giới thiệu chung về vaccine.........................................................................3

2. Phân loại vaccine...........................................................................................5

III. Vaccine công nghệ gen..................................................................................8

IV. Vaccine replicon virus ARN.........................................................................9

1. Khái niệm và phân loại.................................................................................9

2. Vector replicon vaccine từ virus ARN sợi dương.......................................9

3. Vector replicon vaccine từ virus ARN sợi âm..........................................10

V. Hệ thống vector anphavirus..........................................................................11

1. Đặc điểm của anphavirus...........................................................................11

2. Vector anphavirus......................................................................................12

3. Vaccine & cơ chế gây miễn dịch................................................................12

VI. Thảo luận.....................................................................................................16

VII. Tài liệu tham khảo......................................................................................17

Nguy n Đình Tu nễ ấ 1


I. Đặt vấn đề

Miễn dịch bằng vaccine được coi là một trong những chiến lược quan trọng

bậc nhất chống lại bệnh tật và được ứng dụng rộng rãi trên thế giới cho người

và động vật. Khái niệm về vaccine và khoa học nghiên cứu về vaccine được bắt

đầu từ thế kỷ 18 khi nhà bac học người Anh Edward Jenner (1749 – 1823) đã

dùng vẩy đậu bò chủng cho người để chống lại bệnh đậu mùa. Kể từ đó đến nay

đậu mùa đã hoàn toàn được diệt trừ; một số bệnh nguy hiểm khác như bại liệt,

sởi, quai bị, viêm gan B… cũng được khống chế và dần dần được kiểm soát có

hiệu quả. Tuy nhiên chiến lược nghiên cứu và phát triển vaccine vẫn không

dừng lại, bởi lẽ, có rất nhiều tác nhân gây bệnh mới nảy sinh hoặc mới xuất

hiện cần phải có nhưng vaccine đa dạng hơn, hiệu quả hơn. Sự phát triển không

ngừng của công nghệ Sinh học phân tử đã cho phép chúng ta phải phát triển

nhũng vaccine thế hệ mới an toàn hơn, hiệu lực hơn, dễ sử dụng hơn và có hiệu

quả đa loài, đa dạng, đa dụng hơn. Theo quan điểm hiện nay, một vaccine được

đánh giá tốt trước hết phải an toàn, kể cả an toàn di truyền học và phải có hiệu

lực, tiếp đến là phải dễ sản xuất và dễ sử dụng.

Nhưng phương pháp mới yêu cầu cần thiết đánh giá chi tiết cấu trúc hệ gen;

đặc biệt là các sản phẩm gây độc và sản phẩm kích thích miễn dịch. Cùng với

kiến thức phân tử cũng như khả năng thao tác can thiệp vào gen và hệ gen của

vi sinh vật gây bệnh; chúng ta đang đứng trước một thời điểm vững vàng để

phát triển các loại vaccine vector sống tốt hơn, an toàn hơn và kích thích miễn

dịch rộng hơn. Thực sự mà nói, hiện nay trào lưu phát triển vaccine tập trung

vào vaccine thế hệ mới nhất, đó là DNA vaccine và vector vaccine virus tái tổ

hợp. Vaccine virus tái tổ hợp đại diện cho một kỷ nguyên nghiên cứu vaccine

thế hệ mới dưới hai góc độ: cải tiến vaccine hiên có và phát triển các loại

vaccine mới. Công nghệ Sinh học cao đã được tận dụng để tạo ra nhiều vaccine

thế hệ mới bao gồm cả vaccine lai tạo (tái tổ hợp) đa kháng nguyên, đa chủng,

đa loại và đa chức năng.

Công nghệ thiết kế sử dụng virus làm vector dẫn truyền gen vaccine đã được

nghiên cứu và phát triển trong 20 năm gần đây. Virus làm vector dẫn truyền



phải là các virus sống thích ứng tế bào đơn hoặc đa loài, không hoặc gây thích

ứng nhẹ đối với đối tượng hưởng vaccine. Chính vì lý do cần an toàn như vậy

nên hệ gen của virus vector phải được thiết kế lại, phải được làm biến đổi sao

cho chúng tập trung vào biểu hiện, giới thiệu và dẫn truyền vaccine, nhưng

không gây hại cho vật chủ và môi trường.

Công nghệ vector virus tái tổ hợp làm vaccine có lợi thế lớn hơn nhiều so

với công nghệ vaccine cổ điển. Lợi thế là ở chỗ một hàm lượng rất lớn kháng

nguyên vaccine đã được sản xuất tại chỗ, ngay trong mô bào và tế bào của đối

tượng được hưởng miễn dịch, cũng như khả năng dẫn truyền trực tiếp kháng

nguyên đến trao cho các tế bào trình diện kháng nguyên (tế bào tua, dendritic

cells) và các tế bào có khả năng miễn dịch khác (Lympho-B và Lympho-T). Lợi

thế còn là ở công nghệ sản xuất dễ dàng nhân lên một số lượng lớn, và sử dụng

bằng các phương thức đơn giản dễ dàng nhân lên đại trà. Trong đó các hệ thống

vector replicon virus tuy có lịch sử nghiên cứu chưa nhiều nhưng hứa hẹn có

nhiều ứng dụng do chỉ cần đưa vào đối tượng hưởng vaccine các vector

replicon mà không cần đóng gói thành hạt virus, hơn thế các hạt replicon còn

hứa hẹn tính an toàn cao hơn so với các loại vaccine thông thường. Vì vậy, bài

tiểu luận hướng đến nói lên vai trò và cơ chế nổi bật của vaccine replicon trong

định hướng phát triển các vaccine thế hệ mới [1].

II. Tổng quan

1. Giới thiệu chung về vaccine

Vaccine là chế phẩm có tính kháng nguyên dùng để tạo miễn dịch đặc hiệu

chủ động, nhằm tăng sức đề kháng của cơ thể đối với một (số) tác nhân gây

bệnh cụ thể. Các nghiên cứu mới còn mở ra hướng dùng vaccine để điều trị một

số bệnh (vaccine liệu pháp, một hướng trong các miễn dịch liệu pháp). Thuật

ngữ vắc-xin xuất phát từ vaccinia, loại virus gây bệnh đậu bò nhưng khi đem

chủng cho người lại giúp ngừa được bệnh đậu mùa (tiếng Latinh vacca nghĩa là

"con bò cái"). Việc dùng vaccine để phòng bệnh gọi chung là chủng ngừa hay



tiêm phòng hoặc tiêm chủng, mặc dù vaccine không những được cấy (chủng),

tiêm mà còn có thể được đưa vào cơ thể qua đường miệng [17].

Edward Jenner là người đầu tiên dùng vaccine để ngừa bệnh cho con người

ngay từ khi người ta còn chưa biết bản chất của các tác nhân gây bệnh (năm

1796).Tuy nhiên, Louis Pasteur với các công trình nghiên cứu về vi sinh học và

miễn dịch học mới là người chính thức mở đường cho những kiến thức hiện đại

về vaccine.

Về cơ chế chung của vaccine là tạo cho cơ thể tiếp nhận vaccine có trí nhớ

miễn dịch bằng cách huy động nhiều thành phần của hệ miễn dịch, đặc biệt là

đánh thức các tế bào lympho nhớ, nhờ đó khi tác nhân gây bệnh thực thụ xâm

nhập cơ thể, hệ miễn dịch có thể tấn công tác nhân gây bệnh nhanh chóng hơn

và hữu hiệu hơn. Một vaccine khi được sản xuất phải đáp ứng được 4 đặc tính

sau:

- Tính sinh miễn dịch: là khả năng gây ra miễn dịch đáp ứng dịch thể hoặc

tế bào hoặc cả hai. Tính sinh miễn dịch phụ thuộc vào kháng nguyên và

cơ thể nhận kích thích của kháng nguyên.

- Tính kháng nguyên hoặc tính sinh kháng thể: Vắc-xin khi đưa vào cơ thể

phải có khả năng kích thích cơ thể sinh kháng thể. Các yếu tố gây bệnh

có thể có nhiều epitop khác nhau. Trong đó có thể có protein quá nhỏ

(hapten) không có tính sinh kháng thể nếu để nguyên cấu trúc không kết

hợp vi sinh loại khác. Muốn hapten sinh kháng thể chống lại mầm bệnh

cần biến đổi chúng thành loại có tính kháng nguyên, thường kết hợp

chúng vi sinh vât 1 protein vô hại.

- Tính hiệu lực: là khả năng bảo hộ vật chủ sau khi đưa vắc-xin vào cơ thể,

nhiều kháng thể được tạo ra nhưng không phải loại nào cũng có hiệu lực.

Tính hiệu lực của vắc- xin được đánh giá qua thực nghiệm nhưng chủ

yếu phải là đánh giá trên thực địa sau tiêm chủng ở các cá thể và mức độ

miễn dịch quần thể, có thể thông hàm lượng kháng thể trung bình trong

huyết thanh và tỷ lệ bảo hộ trong quần thể.



- Tính an toàn: Vaccine sau khi sản xuất phải được kiểm định nhà nước

kiểm tra chặt chẽ về mặt vô trùng, thuần khiết và vô độc.

+ Vô trùng: không đc nhiễm các vi sinh vật khác

+ Thuần khiết: không lẫn các thành phần kháng nguyên khác có thể

gây ra các phản ứng phụ

+ Vô độc: liều sử dụng phải thấp hơn rất nhiều so với liều gây độc

của vi sinh vật.

2. Phân loại vaccine

Vắc-xin có thể là các virus hoặc vi khuẩn sống, giảm độc lực, khi đưa vào cơ

thể không gây bệnh hoặc gây bệnh rất nhẹ. Vắc-xin cũng có thể là các vi sinh

vật bị bất hoạt, chết hoặc chỉ là những sản phẩm tinh chế từ vi sinh vật. Dựa vào

đấy người ta phân loại vaccine thành 4 loại như sau:

- Vắc-xin chết: là các vi sinh vật độc hại bị giết bằng hóa chất hoặc bằng

nhiệt. Thí dụ: các vắc-xin chống cúm, tả, dịch hạch và viêm gan siêu vi

A. Hầu hết các vắc-xin loại này chỉ gây đáp ứng miễn dịch không hoàn

toàn và ngắn hạn, cần phải tiêm nhắc nhiều lần. Là loại vaccine kinh điển

nhất, nguyên tắc là làm chết hoặc vô hoạt yếu tố gây bệnh ( virus hoặc vi

khuẩn) nhưng vẫn giữ đc tính mẫn cảm và tính kháng nguyên. Vaccine

loại này chủ yếu gây miễn dịch kiểu dịch thể. Phương pháp làm chết yếu

tố gây bệnh: vật lý và hóa học.

+ Phương pháp hóa học: dùng các hóa chất như forrmol để giết chết

vi khuẩn. Virus có thể dùng các hóa chất khử có hoạt tính cao như

Ethylenamine β-probiolacton. Những hóa chất này vô hoạt hoàn

toàn VR nhưng không làm biến đổi protein cấu trúc.

+ Phương pháp vật lý: dùng sức nóng, tia xạ (X, UV)

Ưu điểm của phương pháp này là không độc, không gây ô nhiễm môi

trường, tính an toàn cao. Tuy nhiên, thời gian duy trì miễn dịch ngắn do

lượng kháng nguyên cố định và ít dần chứ không nhân lên đc như vắc-xin

sống. Liều lượng tiêm phải lớn do đó khó tiêm và dễ gây áp-xe. Miễn

dịch xuất hiện chậm, gây miễn dịch tế bào kém. Không can thiệp trực



tiếp vào ổ dịch. Phải đưa vắc-xin nhiều lần, tăng nguy cơ dị ứng. Bất hoạt

không tốt sẽ có nguy cơ phát dịch

- Vaccine sống: là vaccine được sản xuất nhờ chủng virus hoặc vi khuẩn

còn sống, hầu như không có tính gây bệnh cho vật chủ khi tiêm phòng

nhưng có khả năng gây đáp ứng miễn dịch mạnh, chúng nhân lên trong

cơ thể vật chủ và tiếp tục tạo ra sự kích thích của kháng nguyên trong 1

khoảng thời gian. Vaccine sống bao gồm:

+ Vaccine nguyên độc: là dùng chủng virus nguyên độc có quan hệ

từ loài động vật khác hoặc đưa vào cơ thể virus có độc lực hoặc đã

giảm 1 phần độc lực theo con đường thực nghiệm, độc lực của

virus sẽ giảm đi khi chúng được đưa vào cơ thể theo đường thực

nghiệm (không giống sự xâm nhập của chúng trong tự nhiên).

+ Vắc xin vô độc (vaccine nhược độc tự nhiên): được sản xuất từ

những chủng vi sinh vật vô độc phân lập trong tự nhiên.

+ Vắc-xin nhược độc: được sản xuất từ những chủng vi sinh vật sống

có độc lực yếu, không có khả năng gây bệnh cho vật chủ được tiêm

phòng. Các chủng vi sinh vật này đc làm giảm độc lực bằng vật lý,

hóa, sinh vật học và công nghệ gen. Phương pháp làm giảm độc

lực vi sinh vật:

Giảm độc bằng nhiệt độ: nuôi cấy chúng ở nhiệt độ không

phù hợp, vi sinh vật sẽ giảm độc lực nhưng vẫn giữ được

tính kháng nguyên. Ví dụ, Vắc-xin nhiệt thán: nuôi ở nhiệt

độ 42-43ºC từ 15-20 ngày, vi khuẩn mất khả năng hình

thành giáp mô, độc lực giảm. Vaccine Sabin dạng uống

chống bại liệt: chọn các chủng virus bại liệt đã đột biến, cho

nhân lên nhiều lần trong tế bào thận khỉ, nuôi cấy ở nhiệt độ

thấp. Virus có thể nhân lên trong tuyến nước bọt đường tiêu

hóa nhưng không xâm nhập đc vào mô do đó không gây

chứng bại liệt.



Giảm độc bằng yếu tố hóa học. Ví dụ: vaccine BCG là 1

chủng trực khuẩn lao bò M.T. bovines có độc lực cao, nuôi

cấy trong môi trường có mật của bò trong 13 năm sau 230

lần cấy chuyển, vi khuẩn đã không còn độc, được sử dụng

để sản xuất vaccine BCG

Giảm độc lực băng phương pháp sinh vật học: Đây là

phương pháp giảm độc vi sinh vật cổ điển: phần lớn vaccine

virus cho người, động vật được sản xuất theo phương pháp

này. Vi sinh vật không đủ điều kiện để thực hiện đầy đủ chu

kỳ sống gây thay đổi hệ gen, do đó thay đổi về độc lực, khả

năng gây bênh.

Ưu điểm của loại vaccine này là tạo miễn dịch nhanh, mạnh, miễn dịch

tồn tại lâu bền do vi sinh vật vẫn còn khả năng nhân lên và tồn tại lâu

trong cơ thể được tiêm chủng. Tạo miễn dịch tế bào cao hơn vaccine

chết. Có thể dùng can thiệp trực tiếp vào ổ dịch. Liều lượng ít, dễ tiêm

chủng. Nhưng cũng có nhược điểm là mức độ an toàn thấp do đôt biến

dẫn đến sự trở lại cường độc, tạp nhiễm virus trong nuôi cấy TB. Ví dụ:

TB thận khỉ có thể tạp nhiễm với SV40 (Simianvirus). khó bảo quản, chi

phí lớn. Không sử dụng được cho người mang thai. Không dùng cho

những vùng an toàn dịch

- Vaccine dưới đơn vị: là vaccine sản xuất chứa những kháng nguyên

tương đối tinh khiết phân lập từ virus hoặc vi khuẩn gây bệnh. Vaccine

dưới đơn vị có mức độ thuần nhất và tinh khiết hơn toàn bộ vi sinh vật

cho nên các tính mẫn cảm, tính sinh kháng thể và tính hiệu lực đều cao.

Ở 1 số bệnh do virus gây ra, vaccine không dùng toàn bộ hạt virus mà chỉ

dùng 1 vài thành phần của virus như protein capsid, glycoprotein vỏ

ngoài, do đó còn được gọi là vaccine dưới hạt. Sở dĩ không dùng vaccine

nguyên vẹn là do, thứ nhất nhiều loại virus không có khả năng nhân lên ở

các TB nuôi cấy (virus viêm gan B), thêm vào đó một số virus được coi

là rất nguy hiểm nên không bảo đảm an toàn khi sản xuất kể cả vaccine



sống hoặc chết (HIV) và một số vaccine nếu sản xuất từ virus nguyên vẹn

có thể ảnh hưởng đến cơ thể do gây phản ứng phụ (vaccine cúm).

Các protein capsid hoặc glycoprotein vỏ ngoài thường gắn vào thụ thể

trên bề mặt một số loại tế bào chủ, hoặc thu được từ huyết tương bệnh

nhân, sau đó làm bất hoạt (kháng nguyên bề mặt của virus viêm gan

HBSAg) hoăc có thể sản xuất kháng thể tái tổ hợp DNA… Các vaccine

dưới hạt như: Vaccine HA chống virus cúm typ A, B. Vaccine HBS

chống virus viêm gan B.

III. Vaccine công nghệ gen

Những tiến bộ về khoa học trong lĩnh vực vi sinh vật, miễn dịch học, sinh

hóa protein là kỹ thuật gen học và công nghệ sinh học phân tử đã mở ra 1

hướng ứng dụng mới đó là loại vaccine bằng công nghệ gen. Những loại

vaccine tạo ra băng phương pháp này gọi là vaccine thế hệ mới nhằm phân

biệt với các loại vaccine đã có được nghiên cứu sản xuất bằng công nghệ

truyền thống. Một vaccine được gọi là vaccine thế hệ mới phải là thành

phẩm của một quy trình có sự can thiệp, sử dụng, thao tác của công nghệ

gen. Hiện nay, nhiều loại vaccine thế hệ mới đã và đang được đưa vào sử

dụng có hiệu quả, góp phần vào việc phòng chống bệnh tật cho người và

động vật. Vaccine thế hệ mới có rất nhiều loại, căn cứ vào nguồn kháng

nguyên nhân lên được hoặc không nhân lên trong cơ thể, chia vaccine thế hệ

mới làm 2 loại:

- Vaccine có kháng nguyên sống được nhân lên, bao gồm:

+ Vaccine tái tổ hợp có vector dẫn truyền

+ Vaccine axit nucleic (vaccine DNA)

+ Vaccine xóa gen độc

- Vaccine có nguồn gốc kháng nguyên không nhân lên được, gồm:

+ Vaccine chứa kháng nguyên là protein sản xuất bằng kỹ thuật gen

+ Vaccine ăn được

+ Vaccine peptit tổng hợp



Vaccine tái tổ hợp có vector dẫn truyền là đại diện nổi bật nhất của các

vaccine thế hệ mới và một loại vaccine của nhóm là vaccine replicon virus

ARN là mục tiêu mà tiểu luận này miêu tả. Loại vaccine này chứa hai thành

phần chính là đoạn DNA, RNA chứa gen mã hóa cho kháng nguyên chính

được tách ra từ vi sinh vật gây bệnh và hệ gen của vector dẫn truyền. Tách

rời gen kháng nguyên từ vi sinh vật gây bệnh rồi ghép vào hệ gen của vector

dẫn truyền là plasmid của vi sinh vật rồi đưa vào vật chủ. Là vi sinh vật sống

nên khi gây nhiễm, chúng sẽ nhân lên do đó nguồn gen kháng nguyên và� sản

phẩm của gen kháng nguyên là protein kháng nguyên luôn đc sản xuất ra tạo

miễn dịch lâu bền cho cơ thể.

IV. Vaccine replicon virus ARN

1. Khái niệm và phân loại

Replicon là tên gọi người ta đặt cho các vector ARN tái tổ hợp có khả

năng tự nhân lên trong tế bào gây nhiễm.

Dựa vào sự khác biệt trong hệ gen của virus ARN sợi dương và virus

ARN sợi âm cũng như sự khác nhau trong sản xuất vaccine từ hai loại virus

đó người ta phân loại ra hai vector là vector replicon vaccine từ virus sợi

dương và vector replicon vaccine từ virus sợi âm. Các vector replicon sợi

dương sử dụng enzyme replicase từ dịch mã của ARN tế bào bị gây nhiễm

trong khi các vector replicon sợi âm phải thiết kế thêm gen mã hóa cho

enzyme replicase khi gây nhiễm vào tế bào tiếp nhận vaccine.

2. Vector replicon vaccine từ virus ARN sợi dương

Vector Replicon có nguồn gốc từ virus RNA sợi dương chủ yếu là hệ

thống tự nhân được thiết kế để khuếch đại mRNA cho các gen ngoại lai mà

vector theo . Bằng cách thay thế một gen tiêm chủng cho một hoặc nhiều

gen protein cấu trúc virus , gen tiêm chủng có thể được biểu hiện đến mức

cao. Bộ gen replicon có thể được đóng gói vào virion bằng cách thêm vào

các protein cấu trúc trong, do đó sản xuất một hạt replicon khả năng cung

cấp bộ gen replicon cho các tế bào mục tiêu giống như những người bình



thường bị nhiễm virus hoang dại. Bởi vì bộ gen replicon thường không mang

gen cho protein cấu trúc nên là loại hình vaccine đặc sắc chỉ nhân lên một

lần, không có khả năng lan truyền từ tế bào nhiễm sang tế bào không nhiễm,

và chúng không có khả năng sản xuất ra các virus con cháu do không có

protein bao gói.

Replicons RNA dựa trên poliovirus , các alphaviruses [ Semliki Forest

( SFV ), Sindbis (SIN), virus viêm não ngựa Venezuela ( VEE ), và Nam Phi

Arbovirus 86 ( SAAR86 ) ], các flavivirus Kunjin và coronavirus lây truyền

vi-rút viêm dạ dày ruột đã được sản xuất và thử nghiệm khả năng của họ để

tạo ra phản ứng miễn dịch bảo vệ động vật thí nghiệm, trong một số trường

hợp còn bao gồm cả động vật linh trưởng không phải con người. Một giai

đoạn con người tôi thử nghiệm lâm sàng với một Replicon VEE hiện virus

suy giảm miễn dịch của con người nhánh C gen gag (HIV) đã được bắt đầu

nghiên cứu và thử nghiệm.

3. Vector replicon vaccine từ virus ARN sợi âm

Virus sợi âm chia sẻ lợi thế với virus sợi dương khi cấu hình như vector

vaccine . Cả hai đều có cơ chế biểu hiện protein ở mức cao, và không trực

tiếp lồng ghép các vật liệu di truyền ngoại lai vào hệ gen của vật chủ. Tuy

nhiên , bây giờ mà hệ thống đã được thiết lập cho việc thu hồi hiệu quả một

số virus RNA âm sợi tái tổ hợp, và các tín hiệu cụ thể cho biểu hiện gen đã

được xác định, các thành viên của nhóm này của virus cung cấp những lợi

thế bổ sung. Đầu tiên, virus với bộ gen phân đoạn và/hoặc các nucleocapsid

dạng sợi có thể chứa đoạn gen toàn bộ bổ sung, hoặc chèn gen lớn. Thứ hai,

nhiều người nhiễm bởi các mũi (IN) tuyến đường và cung cấp dị miễn dịch

vào niêm mạc đường hô hấp. Thứ ba, nhiều týp huyết thanh tồn tại trong

nhiều trường hợp, trong đó tạo điều kiện cho chiến lược tăng cường hiệu

quả. Cuối cùng, trong một số trường hợp, các chủng vaccine an toàn và hiệu

quả đã được sao chép như độ dài đầy đủ bản sao cDNA và có sẵn như là

điểm khởi đầu cho sự phát triển của vector vaccine .

Các hệ thống vector replicon sợi âm đã được nghiên cứu và phát triển

bao gồm: Virus cúm, Rhabdoviruses và Paramyxoviruses [2].



V. Hệ thống vector anphavirus

1. Đặc điểm của anphavirusGần đây Anphavuris cũng được dùng như vector dẫn truyền gen với

mục đích làm vaccine hoặc phòng chống liệu pháp gên đối với một số loại bệnh ở động vật và người. Do tính đơn giản về cấu trúc và cùng chung nhiều đặc tính với nhau, tất cả các loại virus này đều có khả năng biến nạp vào tế bào chủ và biểu hiện gene ngoại lai. Tuy tỏ ra có nhiều ưu thế nhưng hệ thống vector anphavirus chưa được nghiên cứu sâu.

Anphavirus là thành viên thuộc họ Togaviridae, trong đó có một số tác nhân gây viêm não tiền nhiễm ở ngựa phương Đông và phương Tây có khả năng lây sang người. Hai thành viên của nhóm này, đó là Sindbis và virus Semliki Forest không liên quan gì đến bất kỳ loại bệnh nào ở người; và một số virus khác đó là virus viêm não truyền nhiễm ở ngựa Venezuela (VEE) hiện nay được phát triển thành vector cho mục đích làm vaccine [10]. Anphavirus có hệ gene ARN sợi đơn- dương, kích thước vào khoảng 12000 nucleotide và khi sao chép được mã hóa ở đầu 5’ và adenine hóa ở đầu 3’. Hệ gen có hai khung đọc mở (ORF). Khung đọc mở thứ nhất mã hóa cho các loại protein không cấu trúc và được tổng hợp ngay sau khi virus xâm nhập vào nguyên sinh chất và sản phẩm được sử dụng ngay lập tức để điều khiển hoạt động sao chép và nhân lên của hệ gen ARN virus. Khung đọc mở thứ hai được điều hòa bởi các promoter cấu trúc có chức năng trong quá trình tạo vỏ capsid và lắp ráp phần vỏ bên ngoài.

Hình 1. Hình dạng và cấu trúc của anphavirus



2. Vector anphavirusAnphavirus là loại vector rất có giá trị bởi khả năng gây nhiễm một số

lượng lớn các loại tế bào động vật, đồng thời còn có khả năng biểu hiện chậm sản xuất một số lượng lớn kháng nguyên ngoại lai rất cao. Sự nhân lên của virus chỉ được thực hiện trong nguyên sinh chất của tế bào chủ, do vậy, rõ ràng lợi thế an tòn là rất cao do DNA/RNA của virus không có khả năng xâm nhập gen vào hệ gen của vật chủ [10]. Hơn thế nữa những tế bào chứa vector anphavirus có khả năng thực hiện con đường chết theo lập trình (apotosis) và giải phóng các sản phẩm trong đó có protein kháng nguyên. Điều này làm cho việc tiếp nhận kháng nguyên thuận lợi và xúc tiến quá trình miễn dịch tiếp theo [6]. Với những lợi thế như vậy cộng thêm khả năng không gây miễn dịch tiền nhiễm, anphavirus được xem là công cụ dẫn truyền gen lý tưởng làm vaccine cho động vật và người.

Có một số khả năng xúc tiến một cách phổ biến việc sử dụng vector anphavirus làm công cụ dẫn truyền vaccine. Trước hết, loại được sử dụng làm mô hình vector để sản xuất vaccine là anphavirus nhược độc sống và vector anphavirus tái tổ hợp được tạo ra bằng cách thay thế nhóm gen cấu trúc của virus bằng nhóm gen ngoại lai. Replicon có khả năng không những nhân lên được bản thân chúng, mà còn có ưu thế không bao gói thành virus sống do thiếu protein bao gói, rất an toàn khi sử dụng. Chính vì vậy, Replicon là loại hình vaccine đặc sắc chỉ nhân lên một lần, không có khả năng lan truyền từ tế bào nhiễm sang tế bào không nhiễm, và chúng khộng có khả năng sản xuất ra các víu con cháu do không có protein bao gói.

3. Vaccine & cơ chế gây miễn dịchCó một số khả năng xúc tiến một cách phổ biến việc sử dụng vector

anphavirus làm công cụ dẫn truyền vaccine. Trước hết, loại được sử dụng làm mô hình vector để sản xuất vaccine là anphavirus nhược độc sống và vector anphavirus tái tổ hợp được tạo ra bằng cách thay thế nhóm gen cấu trúc của virus bằng nhóm gen ngoại lai. Replicon có khả năng không những nhân lên được bản thân chúng, mà còn có ưu thế không bao gói thành virus sống do thiếu protein bao gói, rất an toàn khi sử dụng. Chính vì vậy, Replicon là loại hình vaccine đặc sắc chỉ nhân lên một lần, không có khả



năng lan truyền từ tế bào nhiễm sang tế bào không nhiễm, và chúng khộng có khả năng sản xuất ra các víu con cháu do không có protein bao gói.

Thao tác gen để tạo ra các hạt replicon là khá phức tạp, bao gồm việc gài vào hệ gen ARN của anphavirus vector một gen ngoại lai (sử dụng cDNA đã lưu trữ trong một loại plasmid, chịu trách nhiệm điều hòa bằng một promoter thực khuẩn thể) rồi từ đó quá trình sao chép in vitro sẽ tạo nên RNA tái tổ hợp (replicon dạng trần) của vector [8]. khi tạo ra được replicon dạng trần, muốn có được hạt virus nguyên vẹn thì người ta phải gây đồng nhiễm trong tế bào thích ứng ARN của replicon và tế bào hỗ trợ của plasmid mã hóa cho các gen cấu trúc. Khi đó, trong tế bào nhiễm thích ứng, protein cấu trúc được tạo ra sẽ tiến hành quá trình bao gói replicon để tạo nên vector anphavirus tái tổ hợp [8]. Tuy vậy quá trình bao gói diễn ra rất chậm và do vậy chỉ cần giữ giống người ta mới tiến hành bao gói thành hạt virus tái tổ hợp. Trong trường hợp vaccine người ta chỉ cần sử dụng replicon, hay là khung đọc mở tái tổ hợp sợi đơn. Muốn tạo được virus vector anphavirus đầy đủ người ta phải sử dụng hai hệ thống plasmid hỗ trợ [7]. Gần đây dòng hỗ trợ thích ứng bao gói replicon đã được tạo ra từ tế bào thận của chuột hamster [9]. Các dòng tế bào được tạo ra chứa hai hộp gen mã hóa cho glycoprotein vỏ và capsid mà có thê đứt ra được để chuyển giao tái tổ hợp. Những dòng tế bào này không có giá trị nghiên cứu khoa học cũng như cũng như không được sử dụng cho sản xuất diện lớn vector anphavirus.

Hình 2. Các phương pháp chuyển vector vào tế bào tiếp nhận miễn dịch



Với mục đích sử dụng anphavirus tái tổ hợp như một vaccine thì ARN đơn lẻ tái tổ hợp mang gen kháng nguyên nằm trong replicon của anphavirus được sử dụng trực tiếp đưa vào đối tượng. Thành phàn chính của chế phẩm là replicon, thực tế đó chỉ là những gen của anphavirus mã hóa cho các protein không cấu trúc và chúng có khả năng nhân lên hai trăm ngàn sợi RNA hệ gen trong tế bào [16]. Phương pháp replicon (ARN dạng trần) khi sử dụng trực tiếp không chỉ chứa gen kháng nguyên mà còn có thể mang gen liệu pháp. Cũng có thể kiến tạo replicon bằng cách đưa vào đó promoter tiếp nhận sự bám dính của RNA Polymerase type 2 lấy từ tế bào động vật bậc cao [15]. Lợi thế của phương pháp này là làm đơn giản, dễ sử dụng vaccine, và vaccine replicon được coi là một loại vaccine RNA. Một lợi thế khác khi đưa RNA dạng trần như thế vào cơ thể là khả năng nhân lên rất tốt của RNA trong nguyên sinh chất tế bào chủ, mà như vậy thì hiệu lực vaccine được tăng lên cũng như làm giảm thiểu lượng RNA đưa vào. Hơn nữa, vaccine replicon còn sảnh sinh ra interferon và có lẽ kích thích sinh các cytokine có tác dụng kích thích đáp ứng miễn dịch [10].

Hình 3. Cấu trúc và cơ chế tác động của một vector anphavirus khi vào tế bào nhận



Anphavirus được công bố sử dụng làm vector của nhiều loại vaccine chống một loạt các bệnh do virus, vi khuẩn, ký sinh trùng cũng như sử dụng làm vector mang gen liệu pháp phòng chống các tế bào ung thư và hiệu lực của vaccine vector cũng như được khảo sát trên nhiều loại động vật như chuột Hamster, chuột bạch, chuột lang, gà, cừu và khỉ [14].

Hình 4. Vector anphavirus được thử nghiệm chống nhiều loại bệnh do virus

Một trong những vaccine replicon gây chú ý nhều nhất là vaccine viêm não truyền nhiễm ở ngựa Venezuela (VEE) chứa gen kháng nguyên glycoprotein E2 và vaccine này có tính hướng đến thích ứng tế bào tua. Hướng đích tế bào tua là một bước khởi đầu quan trọng, bởi vì tế bào tua là



tế bào trình diện kháng nguyên cho Lympho-T và từ đó khích thích miễn dịch dịch thể và trung gian tế bào. Tế bào tua khu trú trong da (Langerhans cells) là các tế bào đầu tiên tiếp xúc và được gây nhiễm với replicon [13] . Các tế bào này sau khi được hoạt hóa thì được dịch chuyển đến các hạch lympho. Tuy nhiên, đặc tính này không phải là duy nhất cho vaccine replicon VEE. Gần đây, người ta thấy rằng virus Sindbis (SIN) mang gen glycoprotein E2 như thế này cũng hướng tới tế bào đích trước tiên là các tế bào tua ở người. Các replicon SIN mang gen glycoprotein E2 hay virus VEE đều có khả năng hướng tới thích ứng gây nhiễm tế bào tua của người khi thí nghiệm in vitro [12]. Như vậy, những tế bào này có vai trò quan trọng ở chỗ tính hướng bào thích ứng của vector replicon còn được quyết định bởi vỏ glycoprotein của nó, từ đó sinh ra đáp ứng miễn dịch mong muốn. Thí nghiệm cận lâm sang đầu tiên về vaccine replicon mang gen gag của virus HIV sử dụng virus VEE làm vector được tiến hành trong nhiều năm trước đây và kết quả cho thấy vaccine và virus vector đã đóng những giá trị nhất định trong khảo sát chiến lược vaccine thế hệ mới.

VI. Thảo luận

Vaccine là một loại hình sản phẩm không bao giờ đạt tiêu chuẩn hoàn thiện về

khía cạnh an toàn và hiệu lực, do đó lợi thế về mặt này lại là yếu thế về mặt

khác. Cũng như nhiều loại vaccine khác (vaccine nhược độc, vaccine vô hoạt,

vaccine dưới đơn vị) vaccine tái tổ hợp có vector dẫn truyền cũng có nhiều ưu

thế có tính quyết định, nhưng cũng có nhiều khía cạnh cần khắc phục. Đặc tính

vector, khả năng kích thích miễn dịch, khả năng tiếp nhận gen kháng nguyên

ngoại lai, khả năng chi phối của miễn dịch tiền nhiễm. Tất cả các loại vaccine

vector đều có mức độ an toàn cao, đều có khả năng tiếp xúc với tế bào trình

diện kháng nguyên (APC), đều có biểu hiện gen kháng nguyên cho miễn dịch

lâu bền. Tuy nhiên trong đó thì vaccine replicon còn có một số lợi thế như: sự

nhân lên của virus chỉ được thực hiện trong nguyên sinh chất của tế bào chủ, do

vậy, rõ ràng lợi thế an toàn là rất cao do DNA/RNA của virus không có khả

năng xâm nhập gen vào hệ gen của vật chủ; hơn nữa những tế bào chứa vector

anphavirus có khả năng thực hiện con đường chết theo lập trình (apotosis) và

giải phóng các sản phẩm trong đó có protein kháng nguyên. Vì vậy, Vector



virus replicon có lợi thế rất lớn để được ưu tiên nghiên cứu và sản xuất nhiều

loại vaccine phòng bệnh.

VII. Tài liệu tham khảo

1. Lê Thanh Hòa (2006) Chiến lược nghiên cứu ứng dụng virus vector tái tổ hợp trong sản xuất vaccine thế hệ mới. Viện Công nghệ sinh học

2. Myron M. Levine; James B. Kaper; Rino Rappuoli (2004) New Generation

vaccine. Third Edition, Revised and Expanded.

3. Gert Zimmer (2010) RNA Replicons - A New Approach for Influenza Virus Immunoprophylaxis. Institute of Virology and Immunoprophylaxis (IVI),

4. Kenneth Lundstrom (2012) Alphavirus Vectors in Vaccine Development. PanTherapeutics, Lutry, Switzerland.

5. Robin Levis, Sondra Schlesinger, And Henry V. Huang. (1989) Promoter for Sindbis Virus RNA-Dependent Subgenomic RNA Transcription. Department of Molecular Microbiology, Box 8093, Washington University School of Medicine. 63110-1093.

6. Albert ML, Sauter B, Bhardwaj N (1998) Dendritic cells acquire antigen from apoptotic cells and induce class I- restricted CTLs. Nature 392: 86-89

7. Frolov I, Frolov E, Schlesinger S (1997) Sindbis virus replicons and Sindbis virus: assembly of chimeras and of particles deficient in virus RNA. J Virol 71 2819-2829.

8. Liljestrom P, Garoff H, (1991) A new generation of animal cell expression vectors based on the Semilki Forest virus replicon. Biotechnology 9: 1356-1361.

9. Polo JM, Belli BA, Driver DA, Frolov I, Scott Sherrill S, Hariharan MJ, Townsend K, Perri S, Mento SJ, Jolly DJ, Chang SMW, Schlesinger s, Dubensky TW (1999) Stable alphavirus packaging cell line for Sindbis virus and Semliki Forest virus-derived vectors. Proc Natl Acad Sci USA 96: 4598-4603.



10.Souza AP, Haut L, Reyes-Sandoval A, Pinto AR (2005) Recombinant viruses as vaccines againt viral deseases. Braz J Med Biol Res 38(4): 509-522.

11.Strauss JH, Strauss EG (1994) The anphavirus: gene expression, replication and evolution. Microbial Rev 58: 491-562.

12.Gardner JP, Frolov I, Perri S, Ji Y, Mackichan ML, zur Megede J, Chen M, Belli BA, Driver DA, Sherrill S, Greer CE, Otten GR, Barnett SW, Liu MA, Dubensky TW, Polo JM (2000) Infection of human dendiritic cells by a Sindbis virus replicon vector is determiner by a singer amino acid substitution in the E2 glicoprotein. J virol 74: 11849-11857

13.Mc Donal GH, Johnston RE (2000) Role of dendritic cell targeting in Venezuelan equine encephalitis virus phathogenesis. J virol 74: 914-922.

14.Lundstrom K (2003) Anphavirus vector for vaccine production and gene therapy. Expert Rev vaccine 2: 447-459.

15.Herweijer H, Latendresse JS, Williams P, Zhang G, Danko I, Schlesinger S, Wolff JA (1995) A plasmid based self-amplifying Sindbis virus vector. Hum Gene Ther 6: 1161-1167.

16.Zhou X, Berglund P, Rhodes G, Parker SE, Jondal M, Liljestrom P (1994) Self-replicating Semliki Forest virus RNA as recombinant vaccine. Vaccine 12: 1510-1514

17.http://vi.wikipedia.org/wiki/V%E1%BA%AFc-xin


rna virus replicon vaccine.docx

Documents