Tại sao phương thức tổng hợp lại được sử dụng trong công nghệ vắcxin phòng ngừa COVID?

Hiện tại, vắc xin Pfizer và Moderna mRNA là một trong số vũ khí tốt nhất của chúng ta trong cuộc chiến chống lại COVID-19. Chúng có hiệu quả cao và đã có hàng chục triệu người trên thế giới đã được tiêm chủng 2 loại vắc xin này.

Những vắc-xin này là loại vắc-xin đầu tiên được sản xuất tổng hợp, tức là chúng được tạo ra bên ngoài tế bào sống.

Một số bài đăng trên phương tiện truyền thông xã hội nắm bắt được điểm này và cho ra nhiều bài báo phản đối việc tiêm vắc xin bởi vì chúng không "tự nhiên" và đã tạo ra sự lo lắng ở những người chưa dùng vắc-xin bằng cách này.

Vậy vắc xin mRNA tổng hợp có ý nghĩa gì, và tại sao điều nó lại được sử dụng?

Nhà nghiên cứu đã phát triển vắc xin tổng hợp đầu tiên của mình như thế nào?

Con người đã sử dụng phương thức cấy vi sinh vật gây bệnh vào trong cơ thể để rèn luyện chống lại các bệnh truyền nhiễm từ lâu.

Ngay cả trước khi có những thí nghiệm nổi tiếng của Edward Jenner (người được cho là đã phát triển vắc-xin đậu mùa) vào giữa thế kỷ 18, người Trung Quốc và một số xã hội châu Âu đã sử dụng vật liệu từ mụn mủ bò để bảo vệ chống lại bệnh đậu mùa.

Trong thế kỷ 20, tốc độ sản xuất vắc-xin đã tăng lên nhanh chóng, sử dụng các vi rút đã được làm suy yếu hoặc bất hoạt.

Nhiều loại vi rút được sản xuất cho vắc xin được nuôi trong trứng gà, khiến điều này trở thành vấn đề đối với những người dị ứng với trứng. Một số loại vắc xin mới nhất, như vắc xin AstraZeneca COVID-19, được nuôi trong các tế bào trong các thùng lên men lớn. Các vắc xin protein tái tổ hợp, chẳng hạn như vắc xin viêm gan B, được tạo ra bên trong vi khuẩn, sau đó được tinh chế để sử dụng.

Vì vậy, hiện nay chúng ta có rất nhiều loại vắc xin khác nhau, mỗi loại được sản xuất khác nhau, cung cấp khả năng bảo vệ chống lại các tình trạng khác nhau. Điểm chung của tất cả các loại vắc xin này là chúng được phát triển bên trong tế bào sống, vì vậy có thể được coi là "tự nhiên".

Vắc xin mRNA là vắc xin tổng hợp đầu tiên.

Phân tử ARN thông tin (gọi tắt là mRNA) thay vì một phần của vi khuẩn hoặc virus thực sự. mRNA là một loại ARN cần thiết để sản xuất protein. Trong tế bào, mRNA sử dụng thông tin trong gen để làm ra bản hướng dẫn sản xuất protein. Khi các tế bào hoàn thành việc tạo ra một protein, chúng sẽ nhanh chóng phá vỡ mRNA nên mRNA từ vaccine không thể xâm nhập vào nhân và không làm thay đổi ADN của tế bào.

Vắc-xin mRNA được sản xuất trong các bình phản ứng (thùng chứa lớn), sau khi tạo ra mRNA, để bảo vệ vắc-xin, mRNA sẽ được đặt trong các bong bóng dầu làm từ các hạt mỡ nano siêu nhỏ.

Quá trình sản xuất mRNA này rất giống với những gì xảy ra khi các tế bào của chúng ta tự tạo ra mRNA của chính mình. Các lớp áo dầu cũng được làm ra từ nhân tạo và rất giống với lipid trong tế bào của chúng ta.

Tại sao phương thức tổng hợp lại được sử dụng?

Định nghĩa tổng hợp là nơi một chất hoặc hợp chất được tạo ra bằng cách tổng hợp hóa học, đặc biệt là để bắt chước hay sao chép một sản phẩm tự nhiên.

Điều quan trọng cần nhận biết là, từ góc độ hóa học, hợp chất đều giống nhau, cho dù nó được tạo ra bởi một sinh vật sống bên trong tế bào, hay nó được tạo ra trong phòng thí nghiệm. Nếu một nhà hóa học tổng hợp một hợp chất và một nhà hóa sinh chiết xuất cùng một hợp chất có nguồn gốc tự nhiên, thì hai hợp chất đó đều giống hệt nhau.

Sự hiểu biết này được phát triển vào thế kỷ 19, khi khái niệm "chủ nghĩa sống còn" đang bị thách thức. Chủ nghĩa duy vật tán thành rằng vật chất hữu cơ không thể được tạo ra từ vật chất vô cơ. Nhưng điều đó các nhà nghiên cứu không tán thành.

Một thí nghiệm cổ điển đã được báo cáo bởi Friedrich Wöhler, người đã tổng hợp urê (một phân tử cũng do cơ thể chúng ta sản xuất và được tìm thấy trong nước tiểu) bằng cách đun nóng một hóa chất gọi là amoni cyanurat. Urê tổng hợp cũng giống với urê tự nhiên, mặc dù phương pháp tổng hợp của ông không giống với phương pháp sản xuất urê sinh học.

Chúng ta thậm chí không nghĩ về nó, nhưng nhiều người trong chúng ta ăn và uống một số lượng lớn các phân tử tổng hợp mỗi ngày.

Ví dụ, vitamin C trong viên uống thường là tổng hợp, nhưng nó vẫn hoạt động vì nó giống với vitamin C mà chúng ta nhận được từ trái cây tươi và rau quả. Trên thực tế, nhiều loại thực phẩm chức năng mà chúng ta dùng đều là tổng hợp.

Một số loại thuốc thông thường, như aspirin, là các biến thể tổng hợp của các phân tử sinh học tự nhiên.

Các phân tử tổng hợp hoàn toàn khác, như aspartame (chất làm ngọt nhân tạo), được tiêu thụ với số lượng lớn, lên đến hàng trăm miligam trong mỗi lon nước ngọt. Số lượng này lớn hơn hàng nghìn lần so với liều lượng của vắc xin mRNA (từ 30 đến 100 microgam).

Các thành phần tổng hợp của vắc xin mRNA

Trong các thành phần của vắc xin mRNA gần như giống hệt với các thành phần trong tế bào của chúng ta, nhưng cũng có một số khác biệt.

mRNA là một chuỗi các khối xây dựng liên kết, hay còn gọi là nucleoside. Hầu hết các khối xây dựng vắc-xin mRNA — As, Gs và Cs tạo nên mã di truyền mRNA — giống như các khối trong tế bào của chúng ta, và ban đầu được chiết xuất từ ​​nấm men.

Khối xây dựng thứ tư, U, được thay thế bằng một thành phần gọi là N1-methylpseudouridine để làm cho mRNA ổn định hơn và ngăn chặn các tế bào của chúng ta phá hủy nó ngay lập tức.

Mặc dù thành phần này thường không được tìm thấy trong mRNA của chúng ta, nhưng nó đã được tìm thấy trong một số vi khuẩn cổ xưa, vi khuẩn có thể được tìm thấy trong môi trường khắc nghiệt trên trái đất, nhưng cũng có trong ruột và trong rốn của chúng ta.

Vắc xin mRNA được phân hủy như thế nào trong tế bào của chúng ta?

MRNA của vắc-xin bị thoái hóa tương đối nhanh, giống như mRNA của chúng ta bị thoái hóa.

Các khối xây dựng mRNA riêng lẻ được tận dụng bởi hệ thống tái chế tế bào hiệu quả của bản thân mình và có thể được sử dụng để tạo mRNA mới, trong khi các bộ phận khác được bài tiết qua nước tiểu.

Vì vậy, sau một vài ngày vắc xin mRNA sẽ biến mất không còn sót lại trong cơ thể chúng ta. Nhưng hy vọng nó sẽ thực hiện công việc cần thiết để dạy hệ thống miễn dịch của chúng ta nhận ra SARS-CoV-2 và ngăn ngừa các triệu chứng tồi tệ nhất của COVID-19.

Trên thực tế, khả năng sản xuất vắc xin mRNA bên ngoài tế bào là một trong những điểm mạnh của công nghệ này. Bằng cách loại bỏ nhu cầu phát triển tế bào hoặc vi rút, theo một số cách, nó đơn giản hóa việc sản xuất vắc xin.

Mặt khác, tổng hợp bao gồm các bước kỹ thuật phức tạp của riêng nó, nhưng trong những năm tới, chúng ta có thể sẽ thấy sự đổi mới trong việc đơn giản hóa điều này. Trên thực tế, Tổ chức Y tế Thế giới đang kêu gọi tất cả các nước trong thế giới đang phát triển học cách chế tạo vắc xin mRNA.

Hy vọng rằng khi đại dịch tiếp theo tấn công thế giới sẽ sẵn sàng.