Sản xuất vacxin

Trường đại học dân lập Văn Lang
Khoa công nghệ sinh học
Đề tài:

GVHD: THS.TRẦN THỊ MINH
THỰC HIỆN: NHÓM PASCAL
NỘI DUNG TRÌNH BÀY:
I.KHÁI QUÁT VỀ VACCINE
1.Lịch sử ra đời của vaccine
2.Định nghĩa
3.Thành phần chủ yếu vaccine
4.Phân loại vaccine
5.Hạn chế của vaccine
II.CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA VACCINE
III.PHƯƠNG PHÁP CHUNG TRONG SẢN XUẤT VACCINE
IV.ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỘNG VẬT TRONG SẢN XUẤT VACCINE
I.KHÁI QUÁT VỀ VACCINE
1.LỊCH SỬ RA ĐỜI CỦA VACCINE
Vaccine đầu tiên gắn với tên tuổi của Edward Jenner, một bác sĩ người Anh. Năm 1796, châu Âu đang có dịch đậu mùa, Jenner đã thực hiện thành công thử nghiệm vaccine ngừa căn bệnh này
Thời điểm 1798, khi Jener công bố kết quả thí nghiệm của mình, người ta chỉ hình dung là có các "mầm bệnh" gây nên sự truyền nhiễm.
Tám mươi năm sau, Louis Pasteur nghiên cứu bệnh tả khi dịch tả đang tàn sát đàn gà
Pasteur đã xác nhận các giả thuyết của Jenner và mở đường cho khoa miễn dịch học hiện đại
2.ĐỊNH NGHĨA
Vaccine là một chế phẩm sinh học chứa vật chất của mầm bệnh được gọi là "kháng nguyên".Khi đưa vào cơ thể người hoặc động vật sẽ kích thích cơ thể tạo ra một trạng thái miễn dịch, giúp cơ thể chống lại mầm gây bệnh
Dù chế tạo bằng công nghệ nào đi nữa thì vaccine phải bảo đảm bốn tiêu chuẩn cơ bản sau:
- Không gây phản ứng toàn thân.Có thể có phản ứng cục bộ, nhưng những biểu hiện lâm sàng phải biến mất 24 giờ sau khi tiêm phòng
- Hiệu lực phòng bệnh cao và kéo dài
- Tiêm nhẹ tay, liều tiêm thấp và bảo quản dễ dàng
- Giá thành hạ
3.THÀNH PHẦN CHỦ YẾU CỦA VACCINE
Có hai thành phần chủ yếu trong vaccine đó là:Kháng nguyên và chất bổ trợ vaccine.
- Kháng nguyên:kháng nguyên được hiểu là một chất khi đưa vào cơ thể sẽ kích thích cơ thể vật chủ sản sinh kháng thể và tạora mộ lớp tế bào mẫn cảm đặc hiệu chống lại sự xâm nhập và gây bệnh của mầm bệnh
- Chất bổ trợ vaccine: Là những chất được bổ sung vào vaccine, có khả năng kích thích sinh miễn dịch không đặc hiệu nhằm nâng cao hiệu lực và độ dài miễn dịch của vaccine
Bổ trợ kết hợp với kháng nguyên làm tăng tính lạ của kháng nguyên khi vào cơ thể,nên đáp ứng miễn dịch mạnh hơn,quá trình tổng hợp protein cao hơn.Vaccine có bổ sung chất bổ trợ sẽ tạo được miển dịch mạnh hơn ,thời gian miễn dịch kéo dài hơn
4.PHÂN LOẠI VACCINE
Dựa vào thành phần kháng nguyên có trong vaccine, hoặc căn cứ vào hoạt tính của mầm bệnh hoặc công nghệ chế tạo vaccine để phân loại vaccine
4.1 Dựa vào thành phần kháng nguyên
vaccine thế hệ I – vaccine toàn khuẩn
Vaccine toàn khuẩn có thể bao gồm kháng nguyên thân, vỏ bọc và độc tố của nấm bệnh sản sinh ra trong quá trình phát triển.
Vaccine thế hệ II
Trong vacxin chỉ chứa một số thành phần gây bệnh của mầm bệnh nguyên. .
Vaccine thế hệ III-Vaccine tái tổ hợp
Vaccine tái tổ hợp được sản xuất bằng nghệ gen ( genetic engeneering ) như vaccine tái tổ hợp phòng bệnh cúm gia cầm H5N1, vaccine tái tổ hợp LMLM v.v...
4.2. Dựa vào hoạt tính của mầm bệnh
Trong nhóm này có hai loại vaccine: vaccine vô hoạt và vaccine nhược độc
Vaccine.vô hoạt
Vaccine vô hoạt là vaccine chứa mầm bệnh- kháng nguyên đã được vô hoạt bằng các yếu tố vật lý như: Nhiệt độ, tia tử ngoại, sóng siêu âm; bằng các hóa chất như: Các loại thuốc nhuộm,các axit, formol v.v...
Vaccine vô hoạt không có bổ trợ
Loại vaccine này còn được gọi là bacterin. Vaccine bacterin chỉ chứa một thành phần chủ yếu là kháng nguyên. Công nghệ chế tạo bacterin khá đơn giản phù hợp với các nước có trình độ chế tạo vaccine đơn giản, có giá thành hạ. Song hiệu lực vaccine này thấp, độ dài miễn dịch ngắn. Hiện nay loại vaccine này được sản xuất rất ít, thường sản xuất dạng vaccine chuồng cho một số cơ sở có yêu cầu.
*Vaccine vô hoạt có bổ trợ vaccine
Trong vaccine này ngoài kháng nguyên đã được vô hoạt còn có bổ trợ vaccine. Các bổ trợ vaccine hiện nay thường dùng là keo phèn, phèn chua và bổ trợ dầu khoáng.
Vaccine nhược độc
Vaccine nhược độc là vacine chứa mầm bệnh được làm nhược độc hoặc vô độc, nhưng vẫn bảo toàn tính khàng nguyên.
5.HẠN CHẾ CỦA VACCINE
Những hạn chế của vaccine tập trung thành hai nhóm chính: hiệu quả kém và các tai biến đi kèm.
* Hạn chế về hiệu quả
- Vaccine chưa phải là vũ khí vạn năng để đối phó với bệnh tật.
- Hiệu quả của vaccine cũng khó đánh giá chính xác. Kết quả nghiên cứu trên động vật không thể áp dụng 100% cho loài người, vì những đặc điểm riêng của từng loài.
- Tính kém hiệu quả của vắc-xin có thể biểu hiện về mặt chất (đáp ứng miễn dịch không thích hợp) hoặc về mặt lượng (không có đáp ứng miễn dịch).
+ Nguyên nhân gây kém hiệu quả về lượng
Các "lỗ hổng" trong kho tàng miễn dịch
Hiệu quả của vắc-xin còn tùy thuộc vào thời gian bảo vệ
Đột biến của tác nhân gây bệnh
+ Nguyên nhân gây kém hiệu quả về chất
Vai trò của phụ gia
Loại phản ứng miễn dịch và hiện tượng chuyển hướng miễn dịch
*Tai biến khi dùng vắc-xin
Có hai loại tai biến: nhiễm bệnh và các bệnh miễn dịch.
- Nhiễm bệnh
Vắc-xin sống, giảm độc lực có thể gây bệnh cho người bị suy giảm miễn dịch.
Nguy cơ hồi phục của tác nhân vi sinh
Nguy cơ nhiễm các tác nhân gây bệnh khác vào trong chế phẩm vắc-xin. Điều này có thể hạn chế bằng các quy trình sản xuất, bảo quản và sử dụng chặt chẽ
- Bệnh miễn dịch
Thử nghiệm vắc-xin phòng bệnh dại trên cừu cho thấy có xác suất gây EAE, một bệnh tự miễn trên hệ thần kinh khoảng 1/3000-1/1000
Vắc-xin ngừa ho gà có thể gây sốc kèm di chứng thần kinh với xác suất 10-4-10-6
II. CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA VACCINE
Hệ miễn dịch nhận diện vắc-xin là vật lạ nên hủy diệt và "ghi nhớ" chúng.
Về sau, khi tác nhân gây bệnh thực thụ xâm nhập cơ thể, hệ miễn dịch đã ở tư thế sẵn sàng để tấn công tác nhân gây bệnh nhanh chóng hơn và hữu hiệu hơn (bằng cách huy động nhiều thành phần của hệ miễn dịch, đặc biệt là đánh thức các tế bào lympho nhớ). Đây chính là các ưu điểm của đáp ứng miễn dịch đặc hiệu.
III.PHƯƠNG PHÁP CHUNG SẢN XUẤT VACCINE
Tạm hiểu đơn giản việc sản xuất theo cách:
Cách sản xuất cổ điển: Lấy chính vi khuẩn gây bệnh, làm giảm độc lực (tạm gọi là kháng nguyên) tiêm vào người thì chúng không đủ sức gây bệnh mà kích thích cơ thể tạo ra chất miễn dịch (gọi là kháng thể). Lần sau gặp lại vi khuẩn, kháng thể chống lại nên cơ thể không mắc bệnh.
Cách sản xuất hiện đại: Chỉ lấy một ít kháng nguyên ở vi khuẩn gây bệnh, “cấy” vào một vi khuẩn lành tính, làm cho nó sinh sôi nảy nở, rồi “chiết” kháng nguyên từ vi khuẩn lành tính đó ra làm vacxin. Cách điều chế bằng “công nghệ sinh học” này chỉ dùng một lượng kháng nguyên nhỏ, đỡ tốn kém, chỉ cần dùng một liều rất nhỏ
IV.ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỘNG VẬT TRONG SẢN XUẤT VACCINE
4.1. DNA TÁI TỔ HỢP .
ADN tái tổ hợp là phân tử ADN được tạo thành từ hai hay nhiều trình tự ADN của các loài sinh vật khác nhau. Trong kỹ thuật di truyền, ADN tái tổ hợp thường là được tạo thành từ việc gắn những đoạn ADN có nguồn gốc khác nhau vào trong vectơ tách dòng. Những vectơ tách dòng mang ADN tái tổ hợp này có thể biểu hiện thành các protein tái tổ hợp trong các sinh vật.
DNA vaccine
Còn gọi là vaccine DNA tái tổ hợp, đây là loại nucleic acid vaccine, dựa trên nguyên lý một gen mã hóa cho protein kháng nguyên đặc hiệu được tiêm vào vật chủ (tế bào động vật hoặc vi sinh vật) để sản xuất các kháng nguyên này và khởi động một phản ứng miễn dịch. Nhiều vaccine phòng virus hiện nay (sởi, bại liệt, dại…) đều được sản xuất từ nuôi cấy tế bào động vật mà không phải là tế bào vi sinh vật.
Phân lập một hoặc nhiều gen từ tác nhân gây bệnh (pathogen), đưa các gen này vào trong vòng DNA của plasmid và đóng lại (a). Các vòng DNA sau đó được đưa vào trong các nhóm tế bào nhỏ, thường bằng cách tiêm vào tế bào cơ (b) hoặc đẩy vào da nhờ súng bắn gen (c). Các gen được chọn lựa mã hóa cho các kháng nguyên, các chất có thể gây ra một đáp ứng miễn dịch, thường được sản xuất bởi tác nhân gây bệnh.
Hình 6.6. Mô hình sản xuất và điều trị bằng liệu pháp DNA vaccine
Ngăn chặn bệnh cúm tạo chủng vaccine cúm bằng phương pháp reassortment
Vaccin ngừa viêm gan B:
Có 2 loại:


Hepatitis B vaccine: Vaccin Viêm gan B là loại Vaccin tinh khiết, bất hoạt, hấp phụ được điều chế từ huyết tương người lành mang kháng nguyên bề mặt virút viêm gan B (HBsAg) không có triệu chứng lâm sàng.
Huyết tương được thu thập từ các trung tâm huyết học truyền máu. Các trung tâm này phải tuân thủ đầy đủ yêu cầu của Tổ chức Y tế Thế giới đối với các xét nghiệm cho huyết tương được sử dụng để sản xuất Vắcxin viêm gan B điều chế từ huyết tương người.


r-HBvax là một loại Vắcxin virút tiểu đơn vị tái tổ hợp bất hoạt không gây
nhiễm điều chế từ HBsAg được sản xuất trong tế bào nấm men sử dụng công nghệ tái tổ hợp ADN. Đây là một sản phẩm dạng nước màu hơi trắng đục được sản xuất bằng cách nuôi cấy tế bào nấm men đã được xử lý bằng công nghệ di truyền có mang gen mã hóa sinh tổng hợp HBsAg sau đó được tinh chế và bất hoạt bằng kỹ thuật hóa lý như siêu ly tâm, sắc ký cột và xử lý với formalin
Vaccine quai bị

Đây là loại vaccine sống giảm độc lực được điều chế từ môi trường nuôi cấy trên phôi gà
vaccine cúm gia cầm
Hình 2. Nguyên tắc tạo vaccine virus H5N1 tái tổ hợp và cơ chế loại bỏ độc tính ở gene HA của chủng virus cúm H5N1
4.2. NUÔI CẤY TẾ BÀO ĐỘNG VẬT
Tế bào động vật tách từ mô có thể được nuôi cấy trên các loại môi trường dinh dưỡng tổng hợp bên ngoài cơ thể, chúng sinh trưởng bằng cách tăng số lượng và kích thước tế bào.
Kỹ thuật nuôi cấy tế bào động vật có vú có thể được ứng dụng để sản xuất các hợp chất hóa sinh quan trọng dùng trong chẩn đoán như các hormone sinh trưởng của người, interferon, hoạt tố plasminogen mô, các viral vaccine và các kháng thể đơn dòng
Một số loại vaccine mới đang nghiên cứu
Sử dụng các phụ gia (adjuvant) mới, nhằm gây ra loại đáp ứng miễn dịch mong muốn. Thí dụ, chất nhôm phosphate và các oligonucleotide chứa CpG demethyl hóa đưa vào vaccine khiến đáp ứng miễn dịch phát triển theo hướng dịch thể (tạo kháng thể) thay vì tế bào.
Vaccine khảm: sử dụng một sinh thể quen biết để hạn chế hiện tượng "phản tác dụng", thí dụ dùng virus vaccinia mang một số yếu tố của virus viêm gan B hay virus dại.
Vaccine polypeptidique: tăng cường tính sinh miễn dịch nhờ liên kết tốt hơn với các phân tử MHC: peptide nhân tạo 1/2 giống virus, 1/2 kia gắn MHC; đoạn peptide mô phỏng 1 quyết định kháng nguyên (epitope).
Anti-idiotype: idiotype là cấu trúc không gian của kháng thể tại vị trí gắn kháng nguyên, đặc hiệu với kháng nguyên tương ứng. Anti-idiotype là các kháng thể đặc hiệu đối với idiotype, do đó anti-idiotype xét về mặt đặc hiệu lại tương tự với kháng nguyên. Vậy, thay vì dùng kháng nguyên X làm vaccine, người ta dùng idiotype anti-anti-X.
Vaccine DNA: DNA của tác nhân gây bệnh sẽ được biểu hiện bởi tế bào người được chủng ngừa. Lợi thế của DNA là rẻ, bền, dễ sản xuất ra số lượng lớn nên thích hợp cho những chương trình tiêm chủng rộng rãi. Ngoài ra, vaccine DNA còn giúp định hướng đáp ứng miễn dịch: tác nhân gây bệnh ngoại bào được trình diện qua MHC loại II, dẫn đến đáp ứng CD4 (dịch thể và tế bào). Khi kháng nguyên của tác nhân đó được chính cơ thể người biểu hiện, nó sẽ được trình diện qua MHC loại I, lúc này đáp ứng miễn dịch tế bào qua CD8 được kích thích. Tuy nhiên phương pháp này là con dao hai lưỡi bởi lẽ tế bào mang DNA lạ có nguy cơ bị nhận diện là "không ta", sinh ra bệnh tự miễn.
Sử dụng véc-tơ tái tổ hợp – dùng các vi khuẩn thuần tính hoặc các tế bào trình diện kháng nguyên như tế bào tua được chuyển gen để biểu hiện kháng nguyên mong muốn.


Triển vọng sản xuất vaccine ngừa bệnh ung thư
Các nhà khoa học Anh vừa xác định chính xác một loại protein trên tế bào miễn dịch, qua đó họ hy vọng sẽ có thể điều khiển hệ miễn dịch của cơ thể tấn công cụ thể vào một khối u ung. Họ cho biết , từ phát hiện này, một loại vaccine được "cấy trên" trên protein trên sẽ chuyển thông điệp đến hệ miễn dịch, phát động tấn công tế bào ung thư.
Điều đặc biệt là protein nói trên chỉ liên quan đến một dạng tế bào miễn dịch có tên là dendritic- một loại tế bào hình khoáng vật. Nhiệm vụ của loại tế bào này báo động cho các tế bào khác của hệ miễn dịch về các mầm bệnh hoặc các phân tử từ bên ngoài cơ thể xâm nhập vào để chúng tấn công tiêu diệt.
Về mặt lý thuyết, người ta sẽ dùng một loại vaccine mang phân tử từ tế bào ung thư đưa vào các tế bào dandritic, khiến các tế bào này phát động toàn bộ hệ thống miễn dịch của cơ thể tập trung tiêu diệt ung thư.
Các nhà khoa học cho biết, phương pháp tương tự cũng sẽ được sử dụng để điều trị HIV hoặc bệnh sốt rét...
Bào chế vaccine ngừa sốt rét bằng... muỗi
Dưới sự hướng dẫn của nhà khoa học Mỹ Stephen Hoffman, đang phát triển một loại vaccine chống bệnh sốt rét, được bào chế từ ký sinh trùng Plasmodium falciparum được làm yếu đi.
Trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã dùng máu có nhiễm ký sinh trùng Plasmodium falciparum để nuôi muỗi có khả năng truyền bệnh sốt rét cho con người. Hai tuần sau, ký sinh trùng đã lan tràn trong ruột muỗi và di chuyển lên tuyến nước bọt của chúng.
Sau đó, những con muỗi này được xử lý bằng phóng xạ để làm yếu ký sinh trùng trong cơ thể chúng. Và các chuyên gia đã xử lý những ký sinh trùng đã được làm yếu đó để bào chế vaccine.

sinh viên thực hiện:
Vũ Hoàng Anh
Đỗ Thị Ngọc Hạnh
Nguyễn Thị Hà Trang
Nhữ Thu Trang
Hoàng Thị Thu Linh
Lê Thị Phương Tâm
Nguyễn Thành Nghệ