Tiểu luận Vaccine phòng bệnh cúm gia cầm

Nội dung text: Tiểu luận Vaccine phòng bệnh cúm gia cầm

1. TIỂU LUẬN Vaccine phòng bệnh cúm gia cầm 1
2. I. Lời mở đầu Dịch cúm gia cầm gây ra bởi virut cúm A và những ảnh hưởng của dịch này đến đời sống kinh tế xã hội là một trong những vấn đề được quan tâm hàng đầu của nhiều quốc gia trên thế giới đặc biệt là những nước nằm trong vùng dịch. Chỉ trong năm 2003 và 2004, chủng virut cúm A/H5N1 lây lan nhanh trong trong đàn gia cầm ở nhiều nước châu Á và qua đó lây truyền sang người. Từ tháng 2 năm 2003, hàng triệu gia cầm và khoảng 360 người nhiễm bệnh với khoảng 230 người chết ở 12 nước Châu Phi, Châu Á và cả Châu Âu. Điều đáng chú ý là virut H5N1 vẫn tiếp tục tiến hóa và sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng nếu chúng có khả năng lây truyền trực tiếp từ người sang người và gây ra đại dịch. Vì những lý do đó, việc tạo ra một loại vaccine hiệu quả bảo vệ người và gia cầm chống lại virut cúm là một trong những mối quan tâm hàng đầu trong công tác phòng chống cúm, nhất là khi chúng ta đang đứng trước nguy cơ bùng phát đại dịch. II. Tổng quan Tiêm phòng cúm là phương pháp hiệu quả nhất để ngăn ngừa lây nhiễm vi rút cúm gia cầm và các biến chứng của nó có khả năng nghiêm trọng. Mỗi năm có hai mùa cúm xuất hiện vào các thời điểm khác nhau ở Bắc và Nam bán cầu. Toàn cầu, mùa cúm ước tính giết chết khoảng 250.000 đến 500.000 người mỗi năm. Vì thế việc nghiên cứu và sản xuất vaccine chống cúm gia cầm là mục tiêu hàng đầu của thế giới trong những năm gần đây. 1. Tình hình sản xuất vaccine cúm gia cầm hiện nay Hiện nay, vaccine cúm hàng năm, bệnh cúm theo mùa đến từ bốn nhà sản xuất. Tuy nhiên, chỉ có duy nhất một nhà sản xuất sản xuất vaccine hàng năm hoàn toàn ở nước Mỹ.Vì vậy, nếu một đại dịch xảy ra và hiện tại Mỹ dựa trên năng lực sản xuất vaccine cúm gia cầm đã hoàn toàn chuyển hướng để sản xuất một chủng đại dịch, nguồn cung sẽ bị hạn chế nghiêm. Hơn nữa, vì quá trình sản xuất vaccine cúm hàng năm diễn ra trong thời gian nhất trong năm, thời gian và năng lực để sản xuất vắc xin chống lại virus tiềm năng cho dự trữ một đại dịch, trong khi tiếp tục sản xuất vắc xin cúm hàng năm, bị hạn chế. Vaccine đã được xây dựng với nhiều giống cúm gia cầm H5N1. Tiêm phòng gia cầm chống lại dịch cúm H5N1 đang diễn ra là phổ biến rộng rãi tại các quốc gia nhất định. Một số vaccine còn tồn tại để sử dụng trong con người, và những người khác đang trong thử nghiệm, và cũng không được sản xuất với số lượng đủ để bảo vệ nhiều hơn một phần nhỏ dân số của Trái Đất trong trường hợp phá vỡ một đại dịch cúm H5N1 trên. 2
3. Virut H5N1 tiếp tục đột biến, có nghĩa là vaccine dựa trên mẫu hiện tại của dịch cúm gia cầm H5N1 có thể không được phụ thuộc khi làm việc trong các trường hợp tương lai của một đại dịch cúm H5N1. Trong khi có thể được một số bảo vệ chéo chống lại chủng cúm liên quan, bảo vệ tốt nhất là từ một vaccine đặc biệt sản xuất cho bất kỳ đại dịch virút cúm trong tương lai. Tiến sĩ Daniel Lucey, đồng giám đốc của các mối đe dọa Biohazardous và Bệnh chương trình mới nổi sau đại học tại Đại học Georgetown, đã có những điểm, "không có đại dịch cúm H5N1 do đó có thể không có thuốc chủng đại dịch." Tuy nhiên, " vắc xin trước đại dịch " đã được tạo ra; đang được tinh chế và thử nghiệm. Công ty sản xuất vắc xin đang được khuyến khích để tăng năng lực để nếu một vaccine đại dịch là cần thiết, các cơ sở sẽ có sẵn cho sản xuất nhanh chóng của một số lượng lớn vaccine đặc trưng cho một đại dịch mới. Ba vaccine H5N1 cho con người đã được cấp phép tháng 6 năm 2008: • Sanofi Pasteur’s vaccine chấp thuận của Hoa Kỳ trong tháng 4 năm 2007. • GlaxoSmithKline’ vaccine Pandemrix chấp thuận của Liên minh châu Âu tháng năm 2008. • CSL Limited’s vaccine chấp thuận của Úc vào tháng Sáu 2008. Tất cả đều được sản xuất trong trứng và sẽ cần nhiều tháng để được thay đổi cho một phiên bản đại dịch. Vấn đề với sản xuất vaccine H5N1 bao gồm: • Thiếu năng lực sản xuất chung. • Thiếu năng lực sản xuất tăng (đó là không thực tế để phát triển một hệ thống mà phụ thuộc vào hàng trăm triệu của trứng 11 ngày tuổi trên một cơ sở chế độ chờ). • Các đại dịch cúm H5N1 có thể bị nguy hiểm đến gà. 2. Mục tiêu của một vaccine cúm gia cầm Số lượng ngày càng tăng của các báo cáo trực tiếp của virut cúm gia cầm đối với con người trong vài năm qua và sự bùng phát liên tục của các bệnh nhiễm virut cúm H5N1 trong các loài gia cầm và con người ở một số nước đã nêu bật những mối đe dọa lớn đặt ra do virut cúm gia cầm và đến sức khỏe con người. Bởi vì không thể dự đoán các dòng của virut cúm gia cầm sẽ gây ra đại dịch kế tiếp cho con người, một loại vắc xin lý tưởng sẽ gây ra một phản ứng miễn dịch bảo vệ cơ thể từ sự tiêm nhiễm với một số lượng lớn các loại vi-rút cúm từ những dòng cùng hoặc khác nhau. 3
4. Hình 1:virus cúm A HA và NA glycoprotein của virut cúm trải qua các biến thể di truyền và kháng nguyên để thoát phản ứng miễn dịch. Sự hiện diện của kháng thể trung hòa đặc trưng đối với các glycoprotein HA ở các cơ thể nói chung và các vị trí niêm mạc bị nhiễm trùng đáp ứng bảo vệ kịp thời chống lại sự xâm nhiễm với virut cúm gia cầm, trong khi khoảng hở của virut cúm người chủ yếu dựa vào tế bào miễn dịch trung gian (Hình 2). Mặc dù kháng thể đặc trưng cho các glycoprotein NA không trung hòa sự xâm nhiễm, chúng hạn chế việc sao chép virut bằng cách ngăn cản sự phóng thích của các hạt virut mới, một quá trình đòi hỏi NA protein của virut. Do đó, kháng thể đặc trưng cho NA có thể làm giảm mức độ nghiêm trọng của bệnh. Độc lực tế bào T lymphocytes (CTLs) được nhận biết thông qua các epitope hiện diện trên NP, PB2 và PA protein của vi rút cúm gia cầm trên con người. Do đó, nếu một virut với một HA mới và / hoặc glycoprotein NA xuất hiện trong cộng đồng người, tế bào miễn dịch trung gian trực tiếp chống lại sự bảo tồn cao trong các protein nội bộ có thể giữ một vai trò trong việc bảo vệ tại một thời đại dịch. Nguyên tắc nằm bên dưới các vắc xin hiện đang được cấp phép chống lại virut cúm gia cầm trên con người là cảm ứng của kháng thể bảo vệ đặc trưng đối với các glycoprotein HA của chủng bệnh dịch dự đoán. Nồng độ của HA glycoprotein trong cấp phép, vaccine virut không hoạt động đối với bệnh cúm theo mùa được chuẩn hóa, nhưng nồng độ của NA glycoprotein không được chuẩn hóa. 4
5. Hộp 1:Đại dịch cúm của thế kỷ XX Các đại dịch cúm Tây Ban Nha 1918 Trong ba đại dịch cúm gia cầm xảy ra trong thế kỷ XX, các bệnh cúm Tây Ban Nha (H1N1 virus) của đại dịch 1918-1919 là đáng chú ý nhất. Hơn 40 triệu người trên thế giới chết vì cúm. Một tính năng quan trọng của đại dịch này là tỷ lệ tử vong cao bất thường ở nhóm tuổi từ 20-40 tuổi. Các nghiên cứu trong một mô hình chuột bằng cách sử dụng virut có chứa gen từ một virut tái tạo năm1918 được tạo ra bởi di truyền ngược chỉ ra rằng haemagglutinin (HA) glycoprotein có một vai trò quan trọng trong việc gây bệnh của virut này. Việc giới thiệu các glycoprotein HA của virut 1918 từ một virut cúm gia cầm không độc lực làm cho nó có độc lực cao ở chuột. Tuy nhiên, dựng lại một cách đầy đủ virut năm 1918 được nhiều virut độc tính cao hơn. Phân tích cấu trúc cho thấy rằng các glycoprotein HA của virut 1918 có thể bám vào α-2 ,6-được liên kết với phần còn lại sialic-axit, mặc dù sự hiện diện của phần còn lại axit amin trong các thụ thể-các vị trí gắn thì đặc trưng cho các glycoprotein HA của một virut cúm gia cầm. Những nghiên cứu xa hơn của cơ thể chủ, cũng như virus, yếu tố góp phần vào tính độc hại của virut H1N1 đại dịch năm 1918 có thể giúp đỡ trong việc phát triển các chiến lược để chống đại dịch trong tương lai. Những năm 1957 và đại dịch cúm châu Á 1968 Các bệnh cúm châu Á 1957 (virut H2N2) và đại dịch cúm 1968 Hồng Kông (virut H3N2) thì nhẹ hơn so với đại dịch năm 1918, nhưng cả hai vẫn còn gây ra bệnh tật đáng kể và tỷ lệ tử vong trên toàn thế giới. Các đại dịch 1957 được gây ra bởi một virus reassortant được bắt nguồn từ HA (H2), neuraminidase (N2) và PB1 (polymerase basic protein 1) gen từ một vi-rút cúm gia cầm lây nhiễm cho con vịt và các đoạn gen còn lại từ virus H1N1 người lưu thông trước đây.Virut H3N2 gây ra đại dịch năm 1968 bao gồm HA (H3) gia cầm và gene PB1 của gen protein khác của các virut H2N2 người đã được lưu hành tại một thời gian nào đó trong quá khứ. Sự hiện diện của một glycoprotein cúm gia cầm H3 HA làm cho kháng nguyên các virut reassortant mới lạ đối với con người và nó lan truyền trong người nhạy cảm Lưu hành virut cúm người trải qua đột biến nhanh chóng nhờ vào độ tin cậy thấp của RNA virut phụ thuộc RNA polymerase. Kháng nguyên trôi dạt xuất hiện khi các gen mã hóa HA và / hoặc NA glyco protein trải qua các đột biến, dẫn đến virut biến thể với những thay đổi amino acid tại một hoặc nhiều kháng thể-các vị trí nối của HA và / NA37 hoặc cho phép các virut để tránh trung hòa bởi kháng thể được tạo ra như là kết quả của nhiễm trùng tự nhiên trước hoặc tiêm phòng. Các gen protein của virut cúm gia cầm không thuộc miễn dịch tích cực trong chim nước và chim sống ven bờ. Tuy nhiên, việc sử dụng vắc xin thú y để bảo vệ gia cầm khỏi bị nhiễm vi rút cúm gia cầm có thể dẫn đến tiến hóa của HA glycoprotein nếu như vaccine không gây miễn dịch khử khuẩn. Điều này đặc biệt hiển nhiên khi một chương trình tiêm chủng rộng rãi đã được đưa ra vào năm1995 tại Mexico để kiểm soát các ổ dịch cúm nhiễm virut H5N2 mà bắt đầu vào năm 1993. Phát sinh loài và phân tích huyết thanh học của virut được phân lập một vài năm sau khi có thuốc chủng chỉ ra sự hiện diện của nhiều sublineages của 5
6. glycoprotein HA với kháng nguyên đánh dấu sự khác biệt từ các glycoprotein HA được sử dụng trong vaccine. Một số nước ở châu Á đang sử dụng vaccine thú y để kiểm soát bệnh nhiễm virut cúm H5N1 ở gia cầm. Nếu virut cúm gia cầm trải qua trôi dạt kháng nguyên ở gia cầm như một hệ quả của việc sử dụng vaccine, sau đó là vaccine cúm đại dịch được dự trữ để sử dụng cho con người có thể cần phải được cập nhật.Tuy nhiên, một chương trình tiêm phòng ở động vật có hiệu quả sẽ làm giảm gánh nặng đáng kể của bệnh ở gia cầm, nhờ đó giảm nguy cơ một đại dịch của con người. Vai trò của các tế bào miễn dịch trung gian trong sự kiểm soát của bệnh nhiễm virut cúm gia cầm là không biết đến. Một lợi thế tiềm tàng của một vaccine cái mà gây ra một tế bào- phản ứng miễn dịch trung gian, hơn một khám phá một phản ứng bảo vệ của kháng thể, là các protein nội của virut là các mục tiêu của tế bào phản ứng miễn dịch trung gian có xu hướng bảo tồn và ít bị trôi dạt di truyền (xem sau) hơn là các kháng thể-các vị trí gắn trên HA và NA glycoprotein. Có ít nhất hai kịch bản, trong đó có một vaccine-gây ra một tế bào phản ứng miễn dịch trung gian có thể có ích trong trường hợp có đại dịch. Đầu tiên, mặc dù một tế bào trung gian phản ứng miễn dịch có thể không ngăn ngừa lây nhiễm virut, nó có thể ngăn ngừa bệnh tật nặng và tử vong do cúm. Mặc dù điều này có thể không cho một kết quả chấp nhận được đối với một chủng ngừa cúm theo mùa, nó có thể là hợp lý cho một chủng ngừa cúm đại dịch. Thứ hai, nếu thời gian ủ bệnh và quá trình nhiễm với virut cúm gia cầm thì lâu hơn những virut cúm người, vaccine gây ra sự bảo vệ thông qua một tế bào-trung gian phản ứng miễn dịch có thể có hiệu quả. 3. Đa dạng của các loại virut cúm gia cầm và thiết kế vaccine 6
7. Hình 2 : Những phản ứng miễn dịch trong thời gian thích nghi nhiễm với virut cúm. Virut cúm đính kèm với bề mặt tế bào biểu mô của các tế bào chủ thông qua các vị trí gắn của haemagglutinin virus (HA) glycoprotein đến tế bào-bề mặt phần còn lại của sialic-axit. Virion được hấp thu thông qua ẩm thực bào và hợp nhất giữa tế bào chủ và màng virut xảy ra trong không bào acid. Mở các kênh ion hình thành bởi các thể protein mẹ 2 (M2) gây nên sự hợp nhất này và phóng thích các gen của virut vào trong tế bào chất, qua đó chúng đi đến nhân. mRNA của virut được vận chuyển từ hạt nhân đến tế bào chất, nơi mà các protein virut được dịch và virions con cháu lắp ráp và thoát ra từ màng tế bào. Việc phóng thích virions con cháu đòi hỏi hoạt động của neuraminidase (NA) glycoprotein, mà nó dính chặt với những thụ thể của sialic-acid từ màng tế bào chủ. a. Những kháng thể đặc trưng cho HA của virus, do đó ngăn ngừa lây nhiễm của các tế bào, hoặc họ có thể ngăn ngừa sự hợp nhất. Kháng thể đặc trưng đối với NA nối virus với tế bào, do đó ngăn ngừa việc phóng thích virions. Kháng thể đặc trưng cho M2 vi rút bám vào tế bào và ngăn ngừa sự 7
8. phóng thích các phần của virus vào các chất dịch ngoại bào. b. Tế bào trung gian miễn dịch góp phần vào đề kháng khi các tế bào T CD8 + đặc trưng cho các protein virut như nucleoprotein (NP) hoặc RNA polymerase polymerase basic protein 2 (PB2) và polymerase acidic protein (PA) nhận ra peptide virut hiện diện bởi các phân tử MHC class I , dẫn đến việc phóng thích các cytokin hoạt động kháng virut như interferon-γ (IFNγ) và tác nhân gây hoại tử khối u (TNF) - và các perforin gây nên sự thoái hóa tế bào trung gian của các tế bào nhiễm bệnh. Sự giảm của các tế bào bi nhiễm làm giảm số lượng virut phóng thích bởi tế bào. Ba cơ chế sau cùng, NA-kháng thể đặc trưng, M2-kháng thể đặc trưng và CD8 + tế bào T, hoạt động sau khi tế bào bị nhiễm bệnh. Chỉ những kháng thể đặc trưng cho HA có thể ngăn ngừa sự tiêm nhiễm; điều này có lẽ là do chúng là miễn dịch trung gian hiệu quả nhất trong cơ thể sống. Mặc dù vaccine cúm gia cầm được thiết kế để gây phản ứng HA-kháng thể đặc trưng để bảo vệ các tế bào chủ từ sự tiêm nhiễm, các virut cúm gia cầm gây ra một số thách thức đáng chú ý, so với virut cúm gia cầm của con người. Những thách thức này bao gồm sự hiện diện của dòng khác nhau của HA và NA glycoprotein và tính đa dạng của di truyền và kháng nguyên trong mỗi dòng. Sự đa dạng của kháng nguyên làm cho vaccine đại dịch phải được xem xét trong thiết kế của một vaccine bảo vệ. 8
9. Phương pháp di truyền ngược "cổ điển". Ngày nay người ta chỉ cần 1 plasmid và không sử dụng helper virus Một trong những câu hỏi đầu tiên mà phải được xem xét là liệu vaccine nên được phát triển chống lại tất cả các dòng của HA và NA glycoprotein. HA 16 và 9 NA những dòng của virut cúm gia cầm không có khả năng gây ra đại dịch tương tự (box 2). Mặc dù virut cúm gia cầm H5N1 là tâm điểm chính của sự chú ý của toàn cầu, virut cúm gia cầm H9N2 cũng được phổ biến rộng rãi ở gia cầm trong Asia và virut cúm gia cầm H7 gây ra dịch lớn ở gia cầm trong Europe, Bắc America và Nam America. Mặc dù virut gây cúm gia cầm gây ra bệnh và tử vong ở gia cầm, virut cúm gia cầm có thể thực chất không có nhiều khả năng gây ra một đại dịch cho con người hơn là virut cúm người; thú vị, không biết đến các ví dụ về một đại dịch gây ra bởi một H5 hoặc H7 virut cúm gia cầm, mặc dù dữ liệu virut được giới hạn những từ ba đại dịch cúm xảy ra trong thế kỷ qua. 9
10. Điều này không chắc chắn, nó sẽ được thận trọng để phát triển vaccine chống lại mỗi dòng của virut cúm gia cầm, mặc dù thứ tự của sự phát triển có thể được ưu tiên trên cơ sở dữ liệu dịch tễ. Nó có thể xảy ra dịch cúm gia cầm ở những dòng virut được phổ biến rộng rãi trong tự nhiên và lây nhiễm sang con người sẽ được quan tâm lớn hơn dòng không được lưu hành rộng rãi trong tự nhiên. Một sự so sánh các cấu trúc protein được dự đoán là của những dòng HA glycoprotein 1-15 đã dẫn đến việc phân loại các dòng thành bốn nhánh khác nhau - cụ thể, nhánh 1 (H1, H2, H5, H6, H11 và H13), nhánh 2 (H8, H9 và H12), nhánh 3 (H3, H4 và H14) và nhánh 4 (H7, H10 và H15) 34. Những tác động đối với phát triển vaccine của các mối quan hệ phát sinh loài giữa các glycoprotein HA của các dòng khác chưa được biết.Phân tích phát sinh loài của các gen mã hóa những dòng nhất định của HA glycoprotein có sự khác biệt trong các dòng dõi tương ứng với sự chia tách địa lý của các loài chim mà chúng lây nhiễm. Những dòng dõi di truyền được gọi là dòng dõi Á-Âu và Bắc Mỹ và chúng thường tương ứng với các đường bay của di cư của những loài chim. Virut từ hai dòng dõi cũng có thể phân biệt về mặt kháng nguyên, nhưng những hậu quả của những sự khác biệt di truyền và kháng nguyên để phát triển vaccine thì không được biết. Có sự khác biệt kháng nguyên đã được xác định giữa các loại virut cúm gia cầm có tầm quan trọng đối với sự tiêm nhiễm cho con người? Ngoài ra, sự thay đổi của virut được thúc đẩy bởi sự lựa chọn miễn dịch tích cực trong gia cầm có thể sẽ không đáng kể trong con người. Đó sẽ là quan trọng để đánh giá tiềm năng lợi thế và bất lợi của động vật và tiêm phòng để xác định ý nghĩa của trôi dạt kháng nguyên trong virut cúm gia cầm cho con người. Yếu tố quyết định khả năng gây bệnh của virut cúm gia cầm ở người là đa gen. Nghiên cứu sâu hơn thì yêu cầu phải hiểu như thế nào mà khà năng gây bệnh của virut cúm gia cầm ảnh hưởng đến sự xâm nhiễm và truyền được của các loại virut này trên người và thiết lập những yếu tố tác động đến việc thiết kế vaccine. 4. Các loại vaccine Lịch sử sản xuất vaccine cúm cho thấy đã có nhiều nỗ lực để tìm ra loại vaccine đặc hiệu. Các vaccine đã từng được nghiên cứu và thử nghiệm gồm vaccine bất hoạt và vaccine sống. Các nghiên cứu từ trước tới nay cho thấy vaccine bất hoạt không hiệu quả bằng vaccine sống. Vaccine sống thường không chỉ mang lại khả năng miễn nhiễm mà còn giúp bảo vệ cơ thể tốt hơn khi bị virus tấn công và thường chỉ cần vaccine một lần. Trong các loại vaccine sống từng được thử nghiệm có một số loại như vaccine khoảng cách tiến hóa (host range vaccine) trong đó các RNA mã hóa cho HA và NA ở người được tái tổ hợp với sáu đoạn RNA còn lại của chim để tạo ra loại virut nhược độc không có khả năng nhân lên hiệu quả ở người. Vaccine virut bất hoạt và vaccine virut sống làm yếu đi đang được phát triển cho đại dịch cúm. Vaccine dựa trên nền tảng khác nhau, chẳng hạn như virut vectơ sống thể hiện qua protein virut cúm gia cầm và vaccine ADN, cũng đang được phát triển và đã cho thấy hứa hẹn trong các nghiên cứu (Table 2) Các vaccine hiện đang được cấp phép chống lại virut cúm con người được sản xuất trong phôi trứng gà và quy trình sản xuất có thể mất 6-9 tháng.Vì thế, đối với vaccine được dựa trên các công nghệ hiện đang được cấp phép, sự sẵn có của phôi trứng gà là một yếu tố rất quan trọng và nếu đại dịch virut lan rộng và tử vong ở gia cầm, việc cung cấp phôi trứng gà có thể bị giảm giá trị. 10
11. Vì vậy, chất thay thế, bao gồm cả dòng tế bào động vật có vú như các tế bào Madin- Darby thận chó (MDCK) và tế bào Vero, phải được phát triển để sản xuất các loại virut cúm gia cầm để sử dụng trong vaccine. Hộp 2 | yếu tố góp phần vào sự nổi lên của đại dịch cúm Các yếu tố về mức độ phù hợp có thể xảy ra • Sự phổ biến của một dòng virut cúm gia cầm đối với gia cầm trong nước • dự liệu của con người bị nhiễm và người –đến –người truyền vào virut Các yếu tố của sự liên quan không rõ • khả năng phát sinh bệnh cao của virut cúm gia cầm • khả năng phát sinh bệnh của virut ở động vật có vú khác với người • Khả năng của các haemagglutinin glycoprotein của virut nối phần còn lại sialic- acid với một mối liên kết α-2 ,3-( gia cầm), hoặc với một liên kết α-2 ,6- (con người) • Chiều dài cuống neuraminidase glycoproteincủa virut • Sự hiện diện của một axit glutamic đến lysine đột biến ở vị trí 627 của RNA polymerase protein PB2(polymerase basic protein 2) Tiến bộ đáng kể đã được thực hiện trong việc phát triển vaccine dựa trên sự bất hoạt các loại virut cúm và các loại virut cúm thích nghi lạnh phát triển trong các dòng tế bào 11
12. trong các vật mang cực nhỏ các fermentor. Tính độc hại của loại virut cúm gia cầm cho phôi trứng gà và con người, cũng như mối quan tâm về an toàn cho nông nghiệp và con người, đã hạn chế việc sử dụng các phương pháp thông thường để sản xuất vaccine từ loại virut cúm gia cầm hoang dã. Hai chiến lược đã được sử dụng để giải quyết vấn đề này. Một chiến lược là việc sử dụng các loại virut cúm gia cầm thay thế về mặt kháng nguyên liên quan mà không gây bệnh cho gia cầm hay con người. Virut này có thể được xử lý một cách an toàn trong phòng thí nghiệm hoặc một nhà máy sản xuất vaccine, và sản xuất từ một chủng virut thay thế nên sẽ gây ra một phản ứng miễn dịch mà tác động qua lại tốt với kháng nguyên liên quan đến virut cúm gia cầm. Một ví dụ về cách tiếp cận này là việc sử dụng một virut cúm gia cầm H5N3 (A/duck/Singapore/97) để tạo ra một vaccine để bảo vệ chống virut cúm gia cầm H5N1. Hình 3 | Tám hệ thống plasmid di truyền ngược. Thế hệ vaccine tái tổ hợp cho đại dịch cúm. a | Sáu plasmid mã hóa các protein tăng trưởng nhanh của cúm A / Puerto Rico/8/34 (PR8) virut cho hoặc làm yếu đi, thích nghi lạnh (ca) H2N2 A / Ann Arbor/6/60 (AA) virut cho được làm nhiễm với hai plasmid mã hóa các haemagglutinin virut cúm gia cầm (HÀ; sửa đổi để loại bỏ độc tính, nếu 12
13. cần thiết) và neuraminidase (NA) glycoprotein vào các tế bào động vật có vú và virut tái tổ hợp này sau đó có chứa virut lai.Tái tổ hợp nội bộ gen protein từ các virut PR8 được sử dụng để tạo ra vaccine cúm virut không hoạt động. Virut tái tổ hợp có chứa gen protein nội bộ từ các virut đã được làm yếu, virus thích nghi lạnh AA được sử dụng để tạo ra vaccine cúm virut được làm yếu. b | Thế hệ của các vaccine virut đại dịch cúm bởi lai cổ điển. Các virut lai nhận được sáu gen protein từ virut cho và các gen HA và NA từ virut cúm gia cầm lưu hành. Các virut lai được chọn bằng cách sử dụng huyết thanh miễn dịch đặc trưng cho glycoprotein HA và NA của virut cho. M, matrix protein; NP, nucleoprotein; NS, non-structural protein; PA, polymerase acidic protein; PB, polymerase basic protein. Các chiến lược khác là để sửa đổi tính độc hại của các loại virut cúm gia cầm bởi công nghệ di truyền. Điều này liên quan đến việc sử dụng plasmid dựa trên di truyền ngược, theo đó sự lây nhiễm của virut cúm có thể được phục hồi từ các tế bào truyền nhiễm với plasmid mã hóa từng tám phân đoạn gen của virut (Hình 3). Các tế bào được nhiễm với những plasmid cho ra thế hệ virut vaccine giống phải được chấp thuận để sử dụng ở người. Tuy nhiên, một thách thức lớn trong lĩnh vực phát triển vaccine là sự lựa chọn của các mô hình động vật thích hợp cho các nghiên cứu. Virut cúm A nhân rộng ở nhiều loài động vật thí nghiệm, bao gồm cả gà, chuột nhắt, chuột bông, chồn sương, chuột đồng, lợn guinea và động vật linh trưởng. Việc sử dụng các mô hình chuột cho các nghiên cứu về bệnh cúm bị hạn chế vì virut cúm A nằm trong đường mũi không gây triệu chứng của bệnh đường hô hấp ở chuột, mặc dù một số loại virut cúm A gây chết trong một số mô hình động vật khác. Ngoài ra, nói chung, virut cúm gia cầm yêu cầu sự lặp lại để tái tạo để có độ chuẩn cao ở chuột. Tuy nhiên, điều đó có thể làm cho chuột sẽ tiếp tục được sử dụng cho nghiên cứu virut cúm vì thuốc thử cho các nghiên cứu miễn dịch ở chuột được phổ biến rộng rãi. Chồn sương thường coi là mô hình tốt nhất cho nghiên cứu cúm. Không giống như chuột, khám phá phát triển sốt, sổ mũi và hắt hơi sau khi bị nhiễm virut cúm người ở đường mũi và virut sao chép ở đường hô hấp của các loài động vật. Phản ứng âm tính ở chồn sương phát triển một chủng đặc trưng đáp ứng miễn dịch với virut cúm người. Tuy nhiên, ít được biết về các bản sao của virut cúm gia cầm ở chuột và chồn sương hay sự liên quan của sự mắc bệnh và tử vong đối với con người, do đó, sự lựa chọn động vật như là một mô hình lý tưởng cho việc phát triển vaccine đại dịch cúm đòi hỏi phải nghiên cứu thêm. Chuột đồng vàng Syria, chuột bông, heo guinea và động vật linh trưởng hỗ trợ nhân rộng của virut cúm A, nhưng kinh nghiệm với các mô hình này thì không rộng bằng chuột và chồn sương để ứng dụng cho con người hay virut cúm gia cầm. Hiện nay, các nghiên cứu khởi đầu cho vaccine cúm đại dịch được thực hiện ở chuột và chồn sương. a. Vaccine virut bất hoạt Trong các nghiên cứu khởi đầu, trong ruột, bị bất hoạt cả với những dòng virut H9 và H5 đã biểu hiện có hiệu quả trong chuột chống lại thách thức đối với độ tương đồng và không tương đồng của các loại virut. Tái tổ hợp virut cúm H5 - có chứa một glycoprotein HA biến đổi, một loại hoang dã NA glycoprotein từ năm 1997 hoặc 2003 của virut H5N1 hoặc từ một cúm gia cầm H5N3, và các gen protein từ các virut cúm H1N1 PR8 (A / Puerto Rico / 8 / 34) được sản suất lớn trong trứng - đã được tạo ra bằng cách đảo ngược di truyền. Loại bỏ nhiều axit amin cơ bản trong HA đã làm cho HA0 tiền thân của virut cúm gia cầm có khả năng phân chia cao được làm yếu để lây 13
14. nhiễm cho gà., chuột và chồn sương mà không thay đổi kháng nguyên của glycoprotein HA. Hai liều của vaccine virut bất hoạt này cung cấp bảo vệ đầy đủ từ các thách thức với sự tương đồng và không tương đồng của virut H5N1 ở chuột và chồn sương. Dữ liệu từ giai đoạn I thử nghiệm lâm sàng vaccine virut bất hoạt chống H9N2, H5N3, H5N1 và virut H2N2 đã được báo cáo và vaccine khác vẫn đang được đánh giá (Table 2). Các nghiên cứu đã được thực hiện cho đến nay chỉ ra rằng dùng vaccine bất hoạt phần hoạt động của virut chống lại virut cúm gia cầm - trong đó phần hoạt động của virut bị phá vỡ hoặc tách ra bởi xử lý làm sạch và glycoprotein bề mặt sau đó được một phần tinh khiết – không gây miễn dịch tối ưu và đòi hỏi nhiều liều hoặc bao gồm tá dược để gây ra một phản ứng miễn dịch bảo vệ. Vaccine virut nguyên vẹn gây ra miễn dịch nhiều hơn vaccine đã tách phần hoạt động. Các tá dược được yêu cầu tăng khả năng miễn dịch học của vaccin virut bất hoạt và làm giảm nồng độ của protein virut đó là cần thiết để tạo ra miễn dịch bảo vệ, và một số tá dược cho mục đích này là theo điều tra, bao gồm các muối nhôm, các chất dơ-dầu-nước nhũ tương (MF59 ) và các hợp chất độc quyền khác mà không thể được thảo luận chi tiết. Một vaccine virut nguyên H9N2 bất hoạt được biểu hiện miễn dịch trong từng cá nhân người mà có kháng thể lưu thông gây ra do tiếp xúc trước với vi rút H2N2 mà phản ứng chéo với virut H9N2, nhưng vaccine đã không gây ra miễn dịch với những cá nhân đã được sinh ra sau năm 1968, khi virut H2N2 ngừng lưu hành trong người. Sự quan sát này là phù hợp với những phát hiện từ các nghiên cứu về một loại vaccine H1N1 trong 1976-1977, khi mà trước khi tiếp xúc với virut H1N1 đã lưu hành trong dân số trước đó ( 'priming') đã được tìm thấy là một yếu tố quyết định của các phản ứng tiêm phòng. Những nghiên cứu này cũng cho thấy sự cần thiết cho hai liều vaccine trong 'unprimed' cá nhân. Trong các nghiên cứu khác của vaccine chống lại virut H9N2, hydroxit nhôm và các tá dược MF59 cải thiện miễn dịch. Vaccine virut không hoạt động chuẩn bị từ PR8 virut tái tổ hợp có chứa một protein HA glyco biến đổi và-loại glycoprotein NA hoang dã từ virut H5N1 bị cô lập trong năm 2004 đã được đánh giá là vaccine subvirion hoặc vaccine virut nguyên, có hoặc không có tá dược. Các vaccine subvirion thì an toàn và dung nạp tốt ở người lớn khỏe mạnh, và đáp ứng của các kháng thể gây ra có thể được tăng cường bằng cách tăng liều kháng nguyên được sử dụng hoặc bằng cách thêm một tá dược. Một vaccine virut nguyên cũng được dung nạp tốt của con người, và khi dùng với một tá dược vaccine này gây ra miễn dịch ở một liều thấp hơn so với các vaccine subvirion. Tuy nhiên, các dữ liệu sẵn có chỉ ra rằng vaccine virut cúm H5 bất hoạt là kém gây miễn dịch và đòi hỏi phải có nồng độ lớn HA glycoprotein hoặc cùng phối với một tá dược để đạt được các kháng thể đáp ứng mong muốn. b. Vaccine virut sống được làm yếu Virut sống được làm yếu, vaccine virut cúm đã làm lạnh chống lại virut cúm người gây ra cả hệ thống miễn dịch cơ thể và miễn dịch niêm mạc ở chỗ nhiễm trùng ban đầu. Việc tiêm chủng được tạo ra bởi các reassortment của một loại virut cúm hoang dại mang gen HA và NA quan tâm với virut cúm cho AA (H2N2) được thích nghi lạnh (A / Ann Arbor/6/60), được tạo ra bởi từ các loại virut hoang dã -AA ở lần lượt các nhiệt độ thấp. Nhiệt độ nhạy cảm, làm yếu đi, làm lạnh virut cho AA có năm đột biến trong ba đoạn gen đó đóng góp vào sự nhạy cảm nhiệt độ hoặc sự mong manh kiểu hình và vi rút có một mức độ cao của kiểu hình và sự ổn định kiểu gen. Ứng cử viên vaccine virut 14
15. sống được làm yếu chống virut H9N2 và virut cúm gia cầm H5N1 tạo ra trên virut cho thich nghi lạnh bằng cách sử dụng reassortment và plasmid dựa trên đảo ngược di truyền, tương ứng (Hình 3), thì an toàn và hiệu quả ở chuột và chồn sương. Giai đoạn lâm sàng I đánh giá các vaccine hiện tại đang tiến hành. Nói chung, vaccine virut sống được làm yếu đi phải giữ lại một số khả năng lây nhiễm để gây miễn dịch. Vì vậy, virut rơi ra trong các thử nghiệm lâm sàng vaccine phải được giám sát chặt chẽ. Những thách thức tiềm năng trong việc phát triển vaccine virut sống được làm yếu cho đại dịch cúm là: thứ nhất, để tạo ra virut reassortant có đủ truyền nhiễm khi glycoprotein HA có nguồn gốc từ một virut cúm gia cầm, đặc biệt HA được sử dụng cho α-2 ,3-được liên kết oligosaccharides; thứ hai, để hoạt động tái sản xuất đạt được mức mong muốn của virut làm yếu đi với các kết hợp khác nhau của gene HA và NA; và thứ ba, để giảm thiểu rủi ro của reassortment lưu hành virut cúm gia người. Các đánh giá của vaccine virut sống làm yếu đi của dòng khác nhau trong các nghiên cứu khởi đầu trong mô hình động vật thích hợp và trong các nghiên cứu lâm sàng sẽ là hai thách thức đầu tiên. Phương pháp tiêu chuẩn đánh giá sơ khởi được áp dụng cho vaccin chống lại virut cúm người có thể không được thống nhất áp dụng cho các loại virut cúm gia cầm, bởi vì hoạt động xâm nhiễm, khả năng tạo miễn dịch và hiệu quả bảo vệ của vi rút cúm gia cầm của các dòng khác nhau đã không được nghiên cứu một cách rộng rãi. Nguy cơ reassortment của vaccine virus sống được làm yếu đi so với vi rút cúm người trong quá trình thử nghiệm lâm sàng có thể được giảm thiểu bằng cách tiến hành nghiên cứu vaccine tại các đơn vị sự cô lập khi virut cúm người không được lưu hành trong cộng đồng. Trong trường hợp một đại dịch cúm, các lợi ích tiềm năng của một chủng vi rút sống được làm yếu đi sẽ phải cân bằng với những rủi ro liên quan đến nó, và các loại vaccine này sẽ chỉ được giới thiệu một cách thận trọng khi một đại dịch sắp xảy ra. c. Vaccine tái tổ hợp DNA, subunit và vaccine vectored Việc sử dụng hoặc tái tổ hợp protein thể hiện của các chủng virut cúm gia cầm là một lựa chọn hấp dẫn để làm vaccine bởi vì phương pháp tiếp cận này không yêu cầu xử lý hoặc truyền nhiễm virut cúm gia cầm để sản xuất vaccine. Các nghiên cứu sơ khởi về tái tổ hợp protein HA, NA và M2 như vaccine kháng nguyên (Table 2) cho thấy các protein miễn dịch kém và cần nhiều liều hoặc kể cả tá dược để cải thiện sự miễn dịch và sự hiệu quả. DNA vaccine mã hóa glycoprotein HA và NA của virut cúm gia cầm hoặc bảo tồn các protein virut, chẳng hạn như matrix protein và nucleoproteins, gây ra bảo vệ miễn dịch ở chuột và gà. Việc bảo vệ có hiệu quả của một vaccine DNA mã hóa nucleoprotein được tăng lên bởi tiêm phòng bằng hình thức cho nhiễm adenovirus (rADV) biểu hiện nucleoprotein. Trong hai nghiên cứu gần đây,sự miễn dịch trong cơ thể hoặc bên trong mũi của chuột với một vaccine rADV người biểu hiện HA glycoproteine của virut cúm gây ra cả phản ứng miễn dich dịch thể và tế bào trung gian và trao sự bảo vệ chống lại thách thức đối với các loại vi rút hoang dại ở chuột và gà . Một baculovirus tái tổ hợp-biểu hiện glycoprotein H5 của vaccine subunit được dung nạp tốt nhưng kém gây miễn dịch ở người, cho thấy sự cần thiết dùng một tá dược. Việc sản xuất protein tái tổ hợp DNA và vắc xin DNA là an toàn và kinh tế, nhưng các nghiên cứu lâm sàng về an toàn của chúng và gây đáp ứng miễn dịch ở người đang chờ đợi. 15
16. 5. Sinh miễn dịch của vaccine cúm đại dịch Mặc dù nguyên tắc bắt nguồn từ nhiều thập kỷ kinh nghiệm với vaccine theo mùa chống lại virut cúm người tạo thành cơ sở cho việc phát triển vaccine cúm đại dịch, kiến thức của chúng ta về phản ứng miễn dịch của con người đối với virut cúm gia cầm là không đầy đủ. Các nhà điều tra dựa vào phép ngoại suy từ kinh nghiệm với vaccine chống virut cúm người, nơi mà tương quan miễn dịch bảo hộ đã được làm sáng tỏ trong các nghiên cứu thách thức ở người. Tuy nhiên, việc đánh giá vaccine chống đại dịch tiềm năng của các vaccine virut cúm gia cầm hiện ra một thách thức duy nhất: vaccine phát triển chống lại các virut này chỉ có thể được đánh giá về mặt an toàn và khả năng tạo miễn dịch, và không được bảo hộ, trong các thử nghiệm lâm sàng, bởi vì các nghiên cứu thách thức để đánh giá hiệu quả của vaccine không thể được thực hiện ở người. Khi khả năng tạo miễn dịch của ứng viên vaccine đại dịch được đánh giá, dữ liệu có thể khó để giải thích vì các thông tin cụ thể về bản chất và độ lớn của phản ứng kháng thể có tương quan với sự bảo vệ là không đầy đủ. Nếu một vaccine tạo miễn dịch, nó có thể đánh giá hiệu quả của nó bằng cách thử nghiệm loại vaccine trong một nhóm lớn của những người có nguy cơ cao từ nhiễm với virut cúm gia cầm, chẳng hạn như các trang trại gia cầm tại các khu vực với bệnh dịch nghiêm trọng. Huyết thanh và kháng thể niêm mạc có thể miễn dịch trung gian một cách độc lập với virut cúm. Virut sống và vaccine virut bất hoạt khác nhau ở những cảm ứng của kháng thể bảo vệ, nhưng không có các phương pháp tiêu chuẩn để đánh giá các phản ứng kháng thể niêm mạc. Các khảo nghiệm thông thường để đánh giá khả năng tạo miễn dịch của vaccine cúm gia người là haemagglutination-ức chế khảo nghiệm. Các tiêu chuẩn haemagglutination-ức chế khảo nghiệm, sử dụng thịt gà hoặc hồng cầu gà tây, là vô tình để phát hiện các kháng thể đặc trưng đối với virut H5N1, nhưng một khảo nghiệm biến đổi bằng cách sử dụng hồng cầu ngựa được tìm thấy nhạy cảm hơn vì hồng cầu ngựa biểu đạt riêng α - 2,3- liên kết chuỗi oligosaccharide bên được cho là bắt buộc đối với virut cúm gia cầm. Hầu hết các nghiên cứu đã chỉ ra rằng huyết thanh haemagglutination-độ chuẩn của kháng thể ức chế khoảng 1:32-1:40 bảo vệ 50% đối tượng nghiên cứu từ sau khi chủng ngừa với vaccine cúm người làm bất hoạt. Tuy nhiên, trong các nghiên cứu khác của nhiễm trùng thực nghiệm ở người lớn, huyết thanh kháng thể ức chế haemagglutination-kháng thể ức chế có độ chuẩn thấp đến 01:08 cung cấp sức đề kháng khi lây nhiễm với virut cúm người, trong đó chỉ ra rằng mức độ của kháng thể yêu cầu bảo hộ là khá thấp. Hồng cầu ngựa haemagglutination-ức chế khảo nghiệm chưa được chuẩn hóa và các độ chuẩn kháng thể xác định bằng khảo nghiệm này là tương quan với bảo vệ không được biết. Do đó, sự lựa chọn của những thử nghiệm mà các phản ứng miễn dịch được đánh giá đặt ra một thách thức thực tiễn cho việc thẩm định thay thế các vaccine đại dịch cúm.Một thay đổi từ haemagglutination -ức chế khảo nghiệm có thể có thêm cơ chế sinh học có liên quan là một thử nghiệm trung hòa, trong đó khả năng kháng thể trung hòa xâm nhiễm vào virut cúm gia cầm là quyết định. Sử dụng cặp huyết thanh miễn dịch từ các cá nhân bị nhiễm virut cúm H5N1 vào năm 1997 tại Hồng Kông thu thập được ở giai đoạn cấp tính và dưỡng của nhiễm trùng, một kháng thể trung hòa có độ chuẩn 1:80 được biểu hiện là chỉ lây nhiễm với virut H5N. Tuy nhiên, nó không được biết độ chuẩn của kháng thể này tương quan với bảo vệ khỏi tái nhiễm. Rào cản khác để 16
17. việc sử dụng của khảo nghiệm trung hòa thì đòi hỏi về các biện pháp ngăn chặn ,đo lường an toàn sinh học thích hợp, như khảo nghiệm đòi hỏi phải xử lý các virut lây nhiễm, và thực tế là các thử nghiệm chưa được chuẩn hóa. Một xem xét trong việc đánh giá các phản ứng miễn dịch với vaccine cúm đại dịch là thiếu thuốc thử để kiểm soát chất lượng. Cẩn thận phân tích các phản ứng miễn dịch ở cá nhân đã hồi phục từ tự nhiên với các bệnh nhiễm virut cúm gia cầm và trong những người tình nguyện tham gia thử nghiệm lâm sàng của các ứng viên vaccine đại dịch cúm bằng cách sử dụng các thử nghiệm chuẩn hóa sẽ làm tăng sự hiểu biết của chúng ta về các phản ứng miễn dịch của con người khi lây nhiễm với virut cúm gia cầm. Hiệu quả của các ứng viên vaccine đại dịch cúm có thể không được đánh giá trực tiếp ở người, do vậy, thông tin này sẽ có thể suy luận từ các nghiên cứu ở động vật thực nghiệm. 6. Triển vọng trong tương lai Tồn tại virut cúm A của tất cả các dòng trong thuỷ sản và các loài chim hoang dã, và việc mở rộng phạm vi của các vùng kí chủ của các loại virut cúm gia cầm làm tăng xác suất của một đại dịch ở người và lan truyền cộng đồng người. Bởi vì rất khó để dự đoán trong đó virut cúm gia cầm sẽ băng qua hàng rào loài và gây ra một đại dịch trong tương lai, điều quyết định rằng một thư viện các dòng vaccine virut cúm khác nhau được tạo ra và đánh giá trong mô hình động vật và con người. Mô hình động vật cho phép so sánh với các loại virut hoang dại tương ứng với dịch cúm gia cầm nên được sử dụng. Sự tương quan miễn dịch bảo vệ chống lại cúm gia cầm chưa được hiểu rõ và những thử nghiệm cho các khía cạnh khác nhau của các phản ứng miễn dịch với virut cúm gia cầm, trong tế bào - phản ứng miễn dịch trung gian, không có sẵn. Những đóng góp của các yếu tố quyết định sự xâm nhiễm của virut, có thể truyền được và độc tính của virut cúm gia cầm để lây nhiễm của con người và tác động của chúng đối với thiết kế vaccine yêu cầu nghiên cứu xa hơn. Sự liên quan của các thay đổi thích nghi di truyền ở virut cúm gia cầm như chúng nhân rộng ở gia cầm và các loài gia cầm khác để lây nhiễm cho con người, và ảnh hưởng của việc sử dụng vaccine thú y về sự tiến hóa của virut cúm gia cầm đang có cả hai lĩnh vực nghiên cứu mà có thể có tác động trực tiếp về phát triển vaccine dùng cho người. Cơ sở sinh học cho sự di truyền miễn dịch kém của glycoprotein HA của gia cầm cần được khám phá. Cho đến khi điều này được hiểu, có một nhu cầu cho các tá dược để tăng sự miễn dịch di truyền của vaccine cúm gia cầm. Mặc dù một loại vaccine lý tưởng sẽ ngăn ngừa sự tiêm nhiễm, một mục tiêu thực tế hơn cho một chủng ngừa đại dịch cúm có thể ngăn ngừa bệnh tật nặng và chết. Sự phát triển an toàn ,vaccine miễn dịch di truyền chung có thể được sử dụng để kiểm soát bệnh cúm theo mùa và cả hai đại dịch sẽ là một thành tích lớn. III. Kết luận Các virut cúm gia cầm đang càng ngày càng phức tạp,trong tương lai rất có thể tạo ra các biến chủng mới,chẳng hạn như sự kết hợp giữa các chủng virut cúm H5N1 với virut H1N(đang gây ra dịch cúm người hiện nay).Khi đó có thể sẽ xảy ra một đại dịch 17
18. trong tương lai và những hậu quả của nó không thể đoán trước được .Do dó, việc sản xuất và thiết kế vaccine mới chống lại cúm gia cầm,mà xa hơn là chuẩn bị đối diện với một đại dịch cúm là rất cần thiết,bởi vì hiện nay con người vẫn chưa thể tạo ra một vaccine chống cúm gia cầm đặc hiệu. Cũng chính lý do này mà các ý tưởng về một vaccine mới dựa trên cơ sở vacccine virut bất hoạt và vaccine virut sống đang được hình thành và tiếp tục nghiên cứu.Hy vọng rằng trong một ngày không xa, con người sẽ có vaccine hữu hiệu chống lại dịch cúm với một phổ rộng đối với các virut cúm A cùng với các biến chủng của chúng. IV. Tài liệu tham khảo 1. Influenza vaccine barriers.pdf 2. M.D Wareing & G.A Tannock, 2001. Live attenuated vaccine against influenza, Review, Vaccine 19. 3320-3330, Elsevier 3. Google.com.vn 18