Đang tải... (xem toàn văn)
Công nghệ sản xuất vắc xin ăn được
Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc MỞ ĐẦU Tiêm chủng trang bị tối cần thiết để đứa trẻ lớn lên an toàn khoẻ mạnh, nhiên đứa trẻ nào, (và trẻ lớn) “sợ” cần nghĩ đến việc phải tiêm thuốc Vì đường tiêm thường gây cảm giác đau cho người sử dụng, cộng thêm số lượng virút gây bệnh nguy hiểm ngày nhiều kéo theo số lượng mũi tiêm tăng lên lần tiêm vào chỗ khác thể Chưa kể đến việc bảo quản, vận chuyển với điều kiện nghiêm ngặt các Vắc-xin Giải hết tất cả vấn đề các nhà khoa học tạo cái gọi “Vắc-xin ăn” Nó có thể dùng thay cho việc tiêm hiệu quả miễn dịch vẫn được đảm bảo Ở nước ta, Vắc-xin ăn có lẻ cụm từ khá mẻ các nước phát triển giới nó không có xa lạ, từ năm đầu thập niên 90 người ta tạo thành công “cây Vắc-xin ăn” Tuy nhiên việc Nghiên cứu phát triển Vắc-xin ăn vẫn phương hướng nghiên cứu công nghệ sinh học, đặc biệt nước phát triển nước nghèo, nơi mà vấn đề miễn dịch thường mối quan tâm lớn Nghiên cứu phát triển Vắc-xin ăn cần kết hợp đồng thời lĩnh vực miễn dịch học thực vật học Do việc nghiên cứu, phát triển thử nghiệm Vắc-xin ăn thông qua trồng chuyển gen vẫn nhiều hạn chế, nhiên thu được nhiều thành tựu to lớn Qua tiểu luận muốn cung cấp thêm số thông tin bản lĩnh vực này, nhằm giúp người quan tâm có thể tham khảo thêm Chính chọn đề tài “Công nghệ sản xuất Vắc-xin ăn được” nhằm đáp ứng nhu cầu Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc NỘI DUNG I ĐỊNH NGHĨA Vắc-xin Vắc-xin chế phẩm có tính kháng nguyên dùng để tạo miễn dịch đặc hiệu chủ động, nhằm tăng sức đề kháng thể (số) tác nhân gây bệnh cụ thể Các nghiên cứu mở hướng dùng vắc-xin để điều trị số bệnh (vắc-xin liệu pháp, hướng các miễn dịch liệu pháp) Thuật ngữ vắc-xin xuất phát từ vaccinia, loại virus gây bệnh đậu bò đem chủng cho người lại giúp ngừa được bệnh đậu mùa (tiếng Latinh vacca nghĩa "con bò cái") Việc dùng vắc-xin để phòng bệnh gọi chung chủng ngừa hay tiêm phòng tiêm chủng, mặc dù vắc-xin được cấy (chủng), tiêm mà có thể được đưa vào thể qua đường miệng * Cơ chế hoạt động vắc-xin Hệ miễn dịch nhận diện vắc-xin vật lạ nên hủy diệt chúng "ghi nhớ" chúng Về sau, tác nhân gây bệnh thực thụ xâm nhập thể, hệ miễn dịch tư sẵn sàng để công tác nhân gây bệnh nhanh chóng hữu hiệu (bằng cách huy động nhiều thành phần hệ miễn dịch, đặc biệt đánh thức các tế bào lympho nhớ) Đây chính các ưu điểm đáp ứng miễn dịch đặc hiệu * Các loại vắc-xin Vắc-xin có thể các virus vi khuẩn sống, giảm độc lực, đưa vào thể không gây bệnh gây bệnh nhẹ Vắc-xin có thể các vi sinh vật bị bất hoạt, chết sản phẩm tinh chế từ vi sinh vật * Ba loại vắc-xin kinh điển Nuôi cấy virus cúm (chủng gây đại dịch năm 1918) phục vụ nghiên cứu sản xuất vắc-xin: - Vắc-xin bất hoạt các vi sinh vật độc hại bị giết bằng hóa chất bằng nhiệt Thí dụ: các vắc-xin chống cúm, tả, dịch hạch viêm gan siêu vi A Hầu hết các vắc-xin loại gây đáp ứng miễn dịch không hoàn toàn ngắn hạn, cần phải tiêm nhắc nhiều lần - Vắc-xin sống, giảm độc lực các vi sinh vật được nuôi cấy điều kiện đặc biệt nhằm làm giảm đặc tính độc hại chúng Vắc-xin điển hình loại thường gây được đáp ứng miễn dịch dài hạn loại vắc-xin được ưa chuộng dành cho người Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc lớn khỏe mạnh Các vắc-xin ngừa bệnh sốt vàng, sởi, bệnh ban đào quai bị thuộc loại Các "toxoid" các hợp chất độc bị bất hoạt trích từ các vi sinh vật (trong trường hợp chính các độc chất phương tiện gây bệnh vi sinh vật) Thí dụ: các vắc-xin ngừa uốn ván bạch hầu - Vắc-xin sống ngừa bệnh lao không phải dòng vi khuẩn lao gây bệnh, mà dòng lân cận được gọi BCG * Một số loại vắc-xin nghiên cứu Các vắc-xin được xem vắc-xin tương lai, có hướng phát triển chính nay: - Sử dụng các phụ gia (adjuvant) mới, nhằm gây loại đáp ứng miễn dịch mong muốn Thí dụ, chất nhôm phosphate các oligonucleotide chứa CpG demethyl hóa đưa vào vắc-xin khiến đáp ứng miễn dịch phát triển theo hướng dịch thể (tạo kháng thể) thay tế bào - Vắc-xin khảm: sử dụng sinh thể quen biết để hạn chế tượng "phản tác dụng", thí dụ dùng virus vaccinia mang số yếu tố virus viêm gan B hay virus dại - Vắc-xin polypeptidique: tăng cường tính sinh miễn dịch nhờ liên kết tốt với các phân tử MHC: peptide nhân tạo 1/2 giống virus, 1/2 gắn MHC; đoạn peptide mô định kháng nguyên (epitope) - Anti-idiotype: idiotype cấu trúc không gian kháng thể vị trí gắn kháng nguyên, đặc hiệu với kháng nguyên tương ứng Anti-idiotype các kháng thể đặc hiệu idiotype, đó anti-idiotype xét mặt đặc hiệu lại tương tự với kháng nguyên Vậy, thay dùng kháng nguyên X làm vắc-xin, người ta dùng idiotype anti-anti-X - Vắc-xin DNA: DNA tác nhân gây bệnh được biểu tế bào người được chủng ngừa Lợi DNA rẻ, bền, dễ sản xuất số lượng lớn nên thích hợp cho chương trình tiêm chủng rộng rãi Ngoài ra, vắc-xin DNA 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 tế bào) Khi kháng nguyên tác nhân đó được chính thể người biểu hiện, nó được trình diện qua MHC loại I, lúc đáp ứng miễn dịch tế bào qua CD8 được kích thích Tuy nhiên phương pháp dao hai lưỡi lẽ tế bào mang DNA lạ có nguy bị nhận diện "không ta", sinh bệnh tự miễn - Sử dụng véc-tơ tái tổ hợp – dùng các vi khuẩn tính các tế bào trình diện Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc kháng nguyên tế bào tua được chuyển gen để biểu kháng nguyên mong muốn * Vắc-xin dùng để điều trị Một hướng nghiên cứu miễn dịch liệu pháp, bao gồm miễn dịch liệu pháp thụ động chủ động (tức vắc-xin liệu pháp) Người ta hy vọng phương pháp chữa được bệnh ung thư, AIDS bệnh Alzheimer * Hạn chế vắc-xin Những hạn chế vắc-xin tập trung thành hai nhóm chính: hiệu quả các tai biến kèm * Hạn chế hiệu quả - Một số vắc-xin có hiệu quả, không kể vắc-xin đậu mùa tiếng, thí dụ vắc-xin ngừa bệnh uốn ván, sởi v.v Một số vắc-xin khác có hiệu quả vừa phải (hiệu quả BCG vào khoảng 50%) Ngược lại, có bệnh đến đầu kỷ 21 vẫn chưa có vắc-xin thích hợp (AIDS, sốt rét v.v.) Do vậy, vắc-xin chưa phải vũ khí vạn để đối phó với bệnh tật - Hiệu quả vắc-xin khó đánh giá chính xác Kết quả nghiên cứu động vật áp dụng 100% cho loài người, đặc điểm riêng loài Trên lý thuyết, phương pháp để chứng minh hiệu quả lấy nhóm người, nhóm được tiêm chủng, nhóm không truyền mầm bệnh cho cả hai nhóm để xem kết quả Dĩ nhiên phương pháp sử dụng được trái đạo đức Do đó, người ta biến hóa chút, chia nhóm được chủng không được chủng không truyền bệnh mà quan sát nhiễm bệnh qua các ngã thông thường Hạn chế phương pháp vắc-xin tỏ có hiệu quả, người ta triển khai nghiên cứu quy mô rộng để tính chính xác hiệu quả số lớn quần chúng bị thiệt thòi không được bảo vệ Bởi vậy, vắc-xin được xem có hiệu quả, người ta đem tiêm chủng cho người quan sát giảm số người mắc bệnh Tuy nhiên, cả bệnh có chiều hướng giảm xuống, người ta vai trò thật vắc-xin, thí dụ tần suất bệnh lao giảm nhiều, vai trò các biện pháp vệ sinh, cách ly nguồn lây đáng kể (Để hiểu rõ cách đánh giá hiệu quả, xem thêm khoa học thống kê.) Tính hiệu quả vắc-xin có thể biểu mặt chất (đáp ứng miễn dịch không thích hợp) mặt lượng (không có đáp ứng miễn dịch) Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc * Nguyên nhân gây hiệu quả lượng: Các "lỗ hổng" kho tàng miễn dịch: lý thuyết, các tế bào lympho B có thể tạo 1012 loại kháng thể đặc hiệu [1], lympho T có thể nhận diện 1015 kháng nguyên khác , số lớn không phải vô hạn, hệ miễn dịch chống lại thứ Hiệu quả vắc-xin tùy thuộc vào thời gian bảo vệ: trí nhớ miễn dịch có thể tồn suốt đời sản xuất kháng thể không không được tái kích thích Đột biến tác nhân gây bệnh: chế sinh tồn các tác nhân gây bệnh Đột biến đẩy hệ miễn dịch vào rượt đuổi trường kỳ Tiêu biểu cho chế HIV, virus sốt xuất huyết, virus cúm với nguy đại dịch cúm gia cầm * Nguyên nhân gây hiệu quả chất: Vai trò phụ gia: để giảm tác dụng không mong muốn vắc-xin, người ta thường tinh lọc các chế phẩm, có vắc-xin quá tinh khiết lại trở nên hiệu quả Đó hệ miễn dịch muốn được kích hoạt, phải nhận được tín hiệu báo nguy, tín hiệu thường không phải kháng nguyên dùng làm vắc-xin Để khắc phục, người ta dùng số loại phụ gia chế phẩm vắc-xin Thí dụ phụ gia Freund, nhôm hyđrôxít, nhôm phosphate trộn lẫn các văc-xin với Loại phản ứng miễn dịch tượng chuyển hướng miễn dịch: các tác nhân gây bệnh ngoại bào, đáp ứng miễn dịch dịch thể thích hợp (loại đáp ứng được hỗ trợ các tế bào lympho Th1) Ngược lại, đáp ứng miễn dịch tế bào (cần hỗ trợ lympho Th2) lại hữu hiệu cho các tác nhân gây bệnh nội bào Do đó, vắc-xin gây được đáp ứng miễn dịch không loại đáp ứng nên có, hiệu quả không được bảo đảm Th1 Th2 có xu hướng khắc chế lẫn Vắc-xin kinh điển có xu hướng tạo đáp ứng Th1 Do đó bệnh tác nhân nội bào nhiễm leishmania, miễn dịch đặc hiệu sau lành bệnh lại tốt vắc-xin, vắc-xin lại gây hiệu quả ngược, kiềm hãm phản ứng bảo vệ * Tai biến dùng vắc-xin Có hai loại tai biến: nhiễm bệnh các bệnh miễn dịch Nhiễm bệnh Vắc-xin sống, giảm độc lực có thể gây bệnh cho người bị suy giảm miễn dịch Nguy hồi phục tác nhân vi sinh: tác nhân bị làm giảm độc lực tìm lại được độc tính Nguy vắc-xin ngừa bại liệt 10-7, nghĩa 10 triệu Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc trẻ em uống vắc-xin Sabin có em bị tai nạn loại Điều không may không ngăn cản được việc sử dụng vắc-xin lẽ tỷ lệ đó được xem chấp nhận được Nguy nhiễm các tác nhân gây bệnh khác vào chế phẩm vắc-xin Điều có thể hạn chế bằng các quy trình sản xuất, bảo quản sử dụng chặt chẽ Bệnh miễn dịch Thử nghiệm vắc-xin phòng bệnh dại cừu cho thấy có xác suất gây EAE, bệnh tự miễn hệ thần kinh khoảng 1/3000-1/1000.Lý có thể vắc-xin chiết xuất từ não chó mang theo cả mẩu protein tế bào thần kinh, tạo miễn dịch, thể (được tiêm)đã tạo cả kháng thể chống lại cấu trúc thần kinh Vắc-xin ngừa ho gà có thể gây sốc kèm di chứng thần kinh với xác suất 10-4-10-6 Việc tinh lọc vắc-xin làm tăng mức an toàn lần nữa, giảm hiệu quả * Chủng ngừa - Chủng ngừa cho vắc-xin tiếp xúc với hệ miễn dịch Tùy bản chất ký sinh, bệnh sinh tác nhân gây bệnh chế phẩm vắc-xin mà người ta dùng các phương pháp khác nhằm đạt hiệu quả cao - Chủng cách tạo vết rạch da (cho rớm máu) cho tiếp xúc với vắc-xin Phương pháp trước được dùng cho vắc-xin đậu mùa lao - Tiêm da, da v.v phương pháp phổ thông nay, kể cả vắc-xin BCG phòng lao Không được tiêm vào mạch máu - Uống vắc-xin phương pháp dùng cho vắc-xin Sabin ngừa bệnh bại liệt * Đánh giá hiệu quả theo dõi Trong số trường hợp, thí dụ sau tiêm vắc-xin ngừa viêm gan siêu vi B, người ta làm xét nghiệm huyết tìm hiệu giá kháng thể qua đó đánh giá hiệu quả vắc-xin thể người được tiêm (có tạo được đáp ứng miễn dịch hữu hiệu không) * Triển khai Tổ chức Sức khỏe Thế giới (WHO) hỗ trợ nhiều chương trình tiêm chủng mở rộng phạm vi toàn cầu kế hoạch chăm sóc sức khỏe ban đầu Trong khuôn khổ các chương trình này, người ta đề xuất các lịch tiêm chủng số bệnh truyền nhiễm nguy hiểm thường gặp Một mục tiêu y sinh học đẩy mạnh nghiên cứu nhằm tìm các vắc-xin mới, hiệu quả với giá thành phù hợp cho mục tiêu phổ cập cho Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc người, bệnh gây chết người nhiều sốt rét hay bệnh nan y ung thư, AIDS Hiện nay, Việt Nam sản xuất được 9/10 vaccine phục vụ chương trình tiêm chủng mở rộng được UNICEF công nhận quốc gia thứ hai toán xong bệnh bại liệt Nhưng nước ta, vaccine ăn được vẫn vấn đề khá mẻ chưa có tài liệu đề cập sâu loại vaccine Bên cạnh đó, cùng với phát triển công nghệ sinh học thực vật giới, các nhà khoa học Việt Nam đạt được nhiều thành công việc nâng cao giá trị phẩm chất bằng nhiều phương pháp khác chuyển gen Bt kháng sâu vào bông, gen kháng đạo ôn vào lúa Tuy nhiên, chưa có báo cáo nghiên cứu sản xuất kháng nguyên thực vật, ăn được Vắc-xin ăn được Vắc-xin ăn được Vắc-xin tiểu phần bao gồm nhiều chuổi polypeptit protein kháng nguyên vi sinh vật gây bệnh Người ta chọn lọc gen mã hoá cho các thành phần này, đưa vào vectơ, dựa vào hệ thống di truyền thực vật để khuyếch đại gen biểu thành công kháng nguyên protein mong muốn các phận ăn được thực vật, loại văccine được thể chấp nhận nó bền vững dịch tiêu hoá qua đường tiêu hoá mà không bị phân huỷ Vắc-xin ăn được có hoạt tính tương tự Vắc-xin thông thưòng, khác Vắcxin được thực vật sản xuất phần ăn được lá, củ, quả, hạt Nổ lực sản xuất Vắc-xin từ thực vật được ghi nhận vào năm 1990 công trình nghiên cứu biểu protein kháng nguyên bề mặt A vi khuẩn Streptococus mutans thuốc lá II CƠ SỞ KHOA HỌC Với các tiến khoa học việc tạo trồng chuyển gen cho phép tạo trồng chuyển gen có chứa Vắc-xin ăn được với các bước: - Chọn lựa nhân bản đoạn gen kháng nguyên vi khuẩn vi rút gây bệnh - Thử nghiệm thành công các vectơ biểu gen tái tổ hợp - Chuyển thành công gen kháng nguyên vào nhiều loài đối tượng thực vật - Gia tăng tốc độ khối lượng protein tái tổ hợp được được sản sinh trồng Vắc-xin ăn có ưu điểm trội: - Dể dàng tăng qui mô sản xuất dể thu sinh khối Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc - Tính ổn định cao,dễ bảo quản sử dụng Các kháng nguyên biểu thực vật ổn định nhiệt độ phòng chúng được sản xuất được bao bọc các mô thực vật mà cụ thể chúng được định vị lưới nội chất, thể Golgi bề mặt tế bào Nhờ tính ổn định mà chúng trở nên dể dàng bảo quản sử dụng (ngay thực vật) mà không cần giữ lạnh các Vắcxin tiêm Trong quá trình sản xuất Vắc-xin ăn được người ta cần vận chuyển sử dụng phận thực vật chứa Vắc-xin đó Tính ăn được: Loại Vắc-xin thực vật được chính mô thực vật bao bọc, hạn chế được phân huỷ dịch tiêu hoá đường ruột ổn định, bền vững thể nên Vắc-xin có thể ăn tươi (quả, lá) nấu chín (hạt, củ) Nhiều nghiên cứu cho thấy nhiều kháng nguyên Vắc-xin được biểu hiệu quả rau diếp cá (lá), khoai tây (củ), cà chua (quả) ngô (hạt) Tính An toàn: Vì Vắc-xin được sản xuất thực vật Vắc-xin đơn vị sử dụng gen mã hoá cho phần protein vỏ virus mà không cần đến virus sống Vắc-xin giảm độc lực hay virus chết Vắc-xin bất hoạt Do đó Vắc-xin không trở lại thành virus gây bệnh cho người động vật, đồng thời nó tránh được nguy nhiễm mầm bệnh tiềm tàng từ Vắc-xin Do đó, không cần tách chiết tinh kháng nguyên Vắc-xin Vắc-xin ăn kích thích sản xuất kháng thể hệ thống miễn dịch hiệu Vắc-xin tiêm Ta biết rằng hầu hết các vi sinh vật gây bệnh xâm nhập vào thể qua bề mặt nhầy đường tiêu hoá, hô hấp đường tiết niệu Khi Vắc-xin ăn vào thể theo đường miệng nó cảm ứng hệ thống miển dịch thể dịch sản xuất các kháng thể chống lại vi sinh vật gây bệnh, tiếp đó hệ thống thể dịch lại tác động vào hệ thống miển dịch tế bào, tạo các globulin miển dịch tăng cường khả bảo vệ sớm hiệu quả cho thể Khi tiêu hoá Vắc-xin ăn được, kháng nguyên được giải phong ruột non Những nghiên cứu bảo vệ kháng nguyên làm Vắc-xin ăn được trước tác động dịch tiêu hoá, đặc biệt thể người khẳng định giá trị thực tiễn Vắc-xin ăn được sản xuất nhờ thực vật chuyển gen Với ưu điểm nỗi bật Vắc-xin ăn việc sản xuất Vắc-xin ăn đuợc xem hệ thống sản xuất Vắc-xin lý tưởng đơn giản giá thành thấp thành công được Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc đăng kí bảo hộ sáng chế Sau đó nhiều thành công khác Vắc-xin thực vật đựoc công bố nhiều loài khác thuốc lá, rau diếp, cà chua, khoai tây…Số lượng nghiên cứu Vắc-xin ăn được đựơc gia tăng chứng tỏ tính ưu việt thực vật hệ thống biểu hiệu quả cao, chi phí sản xuất thấp, an toàn mặt sinh học, sử dụng bảo quản dể dàng không cần giữ lạnh III NGUYÊN LÝ SẢN XUẤT VắC-XIN ĂN ĐƯỢC Quy trình sản xuất vaccie ăn được: - Lựa chọn gen cần được biểu (gen quan tâm) đưa vào vector thích hợp - Lựa chọn đối tượng thực vật thích hợp để chuyển gen; - Chuyển vector tái tổ hợp mang gen quan tâm vào thực vật lựa chọn bằng các phương pháp chuyển gen khác nhau; - Kiểm tra biểu gen quan tâm phận ăn được thực vật; - Thử nghiệm khả đáp ứng miễn dịch Vắc-xin sản xuất từ thực vật; - Sử dụng Vắc-xin thử nghiệm thành công bằng cách ăn tươi dạng thức ăn chế biến Gen lấy từ nguồn bệnh người được chuyển vào vi khuẩn gây nhiễm thực vật Vi khuẩn được nhiễm vào các mẫu lá khoai tây mầm tạo đựoc từ các mẫu lá mang gen bệnh người Khi ăn khoai tây gây phản ứng miễn dịch mầm bệnh Hình 1: Quy trình sản xuất vaccine ăn Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc Thiết kế vector biểu Điểm quan trọng thiết kế vector biểu promoter, phải promoter khoẻ, có ái lực mạnh với RNApolymerase vật chủ hoạt động promoter được điều hoà cách dễ dàng Trong nhiều nghiên cứu gần đây, với mục đích biểu kháng nguyên Vắc-xin các phận ăn được thực vật, người ta thiết kế promoter đặc hiệu mô thực vật, ví dụ promoter đặc hiệu mô củ mô hạt protein được sản xuất củ hạt Hình 1.1 :Tạo thực vật chuyển gen phương pháp chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium 10 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc Mục tiêu súng bắn gen thường callus các tế bào thực vật giống sinh trưởng môi trường gel đĩa petri Sau các hạt tungsten va chạm vào đĩa, gel callus bị phá vỡ nhiều Tuy nhiên số tế bào không bị phá vỡ va chạm mạnh tiếp nhận các hạt tungsten được bao bọc DNA cuối cùng các phân tử DNA ngoại lai xâm nhập hợp vào nhiễm sắc thể thực vật Các tế bào từ đĩa petri được tập hợp lại chọn lọc các tế bào hợp thành công biểu DNA ngoại lai bằng các kỹ thuật hóa sinh đại sử dụng gen chọn lọc nối tiếp Northern blots Các tế bào đơn chọn lọc từ callus có thể được xử lý với số hormone thực vật auxin, gibberelin tế bào có thể phân chia, biệt hóa thành các tế bào mô, quan, tế bào chuyên hóa toàn Cây có nguồn gốc từ tế bào nảy mầm thành công có thể mang các đặc tính di truyền Phương pháp có ưu điểm thao tác dễ dàng, có thể chuyển gen vào nhiều loại tế bào mô, các tế bào được biến nạp có tỉ lệ sống sót cao, cho phép đưa các gen vào tế bào vị trí mong muốn Do nó được sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực Kỹ thuật calcium phosphate Kỹ thuật calcium phosphate (calcium phosphate technique) được phát triển để xác định lây nhiễm DNA virus (Graham,1973) được sử dụng rông rãi để thử nghiệm hoạt động biến nạp DNA virus DNA tách chiết từ các tế bào eukaryote (Wigler, 1978; Graham, 1979; Pellicer, 1980) Kỹ thuật yêu cầu ủ các tế bào nhận với các chất đồng kết tủa DNA calcium phosphat (Hình 2.23) Kết tủa bám vào tế Hình 2.23: Phức hợp DNA-calcium phosphat bào sau đó hấp thụ vào tế bào qua quá trình ẩm bào (Loyter, 1982) Trong tế bào, các phân tử DNA ngoại lai nằm không bào được tạo thành ẩm bào lysosome thứ hai ít DNA đến nhân hợp vào genome chủ Cho đến nay, kỹ thuật vô cùng có giá trị các nghiên cứu chuyển gen vào các tế bào soma nuôi cấy được sử dụng nhiều để chuyển các dòng genome vào tế bào đích Tỉ lệ các tế bào được biến nạp ổn định kỹ thuật tương đương 17 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc với phương pháp vi tiêm khác với vi tiêm nhiều tế bào được biến nạp cùng lần Phương pháp được sử dụng phổ biến đơn giản protocol dễ thực hiện, ít tốn kém, số tế bào chết sau biến nạp không đáng kể, biểu gen có thể thời ổn định quan trọng việc thiết kế vector virus tái tổ hợp Tuy nhiên hiệu quả biến nạp mức độ biểu gen chuyển thấp Chuyển gen qua liposome Vào thập niên 1980, liposome nhân tạo được sử dụng để đưa DNA vào tế bào Lipid với toàn lưới tích điện dương pH sinh lý thành phần lipid tổng hợp phổ biến Hình 2.24: Cấu trúc tổng quát lipid cation tổng hợp liposome được phát triển cho chuyển gen (Hình 2.24) Thường lipid cation được trộn với lipid trung tính L-dioleoyl phosphatidyl-ethanolamine (DOPE) (Hình 2.25) Phần cation Hình 2.25: Cấu trúc DOPE (L-diolecyl phân tử lipid kết hợp với DNA Hình 2.26: Phức hợp liposome-DNA phosphatidylethanolamine) tích điện âm kết quả chứa đầy DNA phức hợp liposome-DNA (Hình 2.26) Ðối với các tế bào nuôi cấy, toàn lưới tích điện dương phức hợp liposome-DNA nói chung gây hiệu quả chuyển gen cao nó cho phép phức hợp kết hợp với màng tế bào tích điện âm bền Nhờ chế nhập bào, các phức hợp xuất endosome sau đó vào nhân Chưa rõ DNA được phóng thích từ endosome qua màng nhân DOPE được xem lipid kích thích dung hợp vai trò nó phóng thích các phức hợp từ endosome làm cho dung hợp màng tế bào phía với phức hợp liposome-DNA xảy dễ dàng Trong phương pháp này, các đại phân tử trước hết được đưa vào các túi phospholipid Các loại túi khác được mô tả, túi lớp mỏng thích hợp cho chuyển gen chúng có tỉ lệ khoảng trống chứa nước bên tương đối cao đơn vị lipid chúng có tỉ lệ phân phối cao Sự dung hợp liposome với màng plasma kiện Hiệu quả biến nạp phương pháp thấp so với phương pháp vi tiêm vào tiền nhân Các nổ lực nghiên cứu được tiến hành để tìm 18 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc các điều kiện thí nghiệm mà có thể làm tăng phóng thích các phân tử kết nang từ đường ẩm bào Liposome được sử dụng để đưa protein, lipid các phân tử nhỏ vào nhiều loại tế bào nuôi cấy, nhiên hiệu quả thấp vi tiêm RNA protein Cũng thế, chuyển gen qua liposome biểu gen chuyển không vượt qua được các phương pháp chuyển gen thông thường (như hệ thống virus), biểu gen chuyển thường thời, ức chế các thành phần huyết có thể xảy Bên cạnh đó, kỹ thuật có nhiều ưu điểm gen chuyển không hợp vào genome chủ, có hiệu quả tốt cả tế bào in vitro in vivo, có thể mang được các DNA có kích thước lớn, độ tinh khiết cao, không gây miễn dịch, có thể sử dụng với các tế bào mà biến nạp bằng kỹ thuật calcium phosphat không có hiệu quả V ĐỊNH HƯỚNG VÀ THÀNH TỰU Trên giới: Những thành công các nhóm nghiên cứu giới chứng tỏ việc sản xuất đưa sản phẩm Vắc-xin thực vật thị trường trở thành thực tương lai không xa Những tiến mà các nhà công nghệ sinh học thực vật giới đạt được tập trung vào số vấn đề sau: *Tăng cường mức độ biểu kháng nguyên Ở phần trên, biết nhiều kĩ thuật được sử dụng để cải biến di truyền thực vật, nhiên hầu hết các báo cáo sản xuất Vắc-xin ăn được liên quan đến phương pháp chuyển gen bằng Agrobacterium promoter phổ biến thiết kế gen biểu CaMV 35S (promoter vi khuẩn khảm súp lơ), promoter khoẻ cho phép biểu gen mức độ cao Bên cạnh đó, nhiều hệ thống vector khác được sử dụng để biểu kháng nguyên Việc nghiên cứu sản xuất kháng nguyên đơn vị B độc tố bền nhiệt (LT-B) E coli, được điều khiển bằng promoter đặc hiệu vị trí (đặc hiệu hạt), làm bằng mức độ biểu LT-B tới 1,8% protein hoà tan tổng số Đồng thời, việc áp dụng hai phương pháp lai tạo giống ngô khác nâng thành phần kháng nguyên gấp 10 lần Chikwamba đồng tác giả biểu LT-B thành công ngô, báo cáo sử dụng súng bắn gen để sản xuất Vắc-xin thực vật Tuy nhiên mức độ biểu kháng nguyên thực vật thấp trở ngại chính việc phát triển Vắc-xin Trong nỗ lực tìm kiếm giải pháp cho vấn đề này, 19 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc Gleba đồng tác giả (2005) thuộc công ty Genetics (Đức) công bố phương pháp nâng cao mức độ biểu kháng nguyên Vắc-xin thực vật Phương pháp này, gọi “magnifection” kết hợp được ưu điểm ba hệ thống sinh học tính hiệu quả khả lây nhiễm hệ thống Agrobacterium, tốc độ mức độ biểu cao virus, khả cải biến sau dịch mã giá thành sản xuất thấp thực vật Nguyên tắc phương pháp lợi dụng lây nhiễm Agrobacterium để vận chuyển phát tán vector virus vào thực vật, sau đó vector mang gen quan tâm tiến hành chép, nhân lên lây nhiễm cho toàn tế bào Sử dụng phương pháp thuốc lá Nicotiana benthamiana củ cải đỏ ăn được, nhóm nghiên cứu thu kết quả khả quan Tốc độ sản xuất kháng nguyên nhanh, vài mg-g 3-4 tuần, có thể tăng sản lượng tới 100kg/năm Mức độ biểu cao, đạt 5g protein tái tổ hợp 1kg lá tươi tương đương 80% protein hoà tan tổng số, gấp 10 lần so với các phương pháp biểu thông thường Nhóm tác giả hạn chế phương pháp biểu hạn chế các oligopeptide đa thành phần Tuy nhiên với ưu điểm vượt trội, phương pháp tỏ hiệu quả có tiềm ứng dụng cao để sản xuất kháng nguyên Vắc-xin thực vật giá rẻ an toàn mặt sinh học Tregoning cộng (2004) biểu kháng nguyên Vắc-xin mức độ cao lục lạp thuốc lá với kháng nguyên mô hình Tet C (kháng nguyên vi khuẩn uốn ván) Trong nghiên cứu này, tác giả thu được mức độ biểu khác thay đổi hai yếu tố trì tính ổn định promoter (vùng điều khiển gen) cách sử dụng mã ba (codon usage) vùng trình tự không dịch mã 5’ (5’ UTR) Ví dụ, tăng gấp đôi các codon giàu A-T gen, mức độ biểu tăng gấp đôi từ 10 đến 20% protein hoà tan tổng số Hoặc thay đổi 5’ UTR từ rbcl UTR thành T 7gen 10 5’ UTR làm tăng gấp đôi mức biểu kháng nguyên TetC Như vậy, có thể thấy phát quan trọng việc chuẩn hoá các đặc điểm chuyển gen mức độ biểu gen chuyển qua cao có thể gây hại cho *Lựa chọn đối tượng thực vật Đến năm 2000 có kháng nguyên được biểu thành công rau quả Trong đó đơn vị B nội độc tố bền nhiệt E coli (LT-B), đơn vị B độc tố tả (CL-B), protein vỏ capsid virus Norwalk kháng nguyên bề mặt virus viêm gan B được sản xuất khoai tây Riêng protein G virus dại được biểu cà chua 20 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc Năm 2005, báo cáo Vắc-xin ăn được thực vật, có phân tích sâu sắc các đối tượng thực vật được sử dụng để sản xuất Vắc-xin, đặc biệt viêm gan siêu vi B tiêu chuẩn hệ thống thực vật đáp ứng mục đích này, đó là: - Mức độ biểu cao - Mức độ kháng nguyên đồng mô thực vật - Nguyên liệu thực vật phải ăn được - Kháng nguyên ổn định nhiệt độ phòng có thể bảo quản lâu dài Nhiều nghiên cứư cho thấy, hạt ngô hội tụ tiêu chuẩn hệ thống biểu hiệu quả cao, đối tượng mà nhóm ông quan tâm để sản xuất kháng nguyên Vắc-xin viêm gan B Năm 2003, họ biểu thành công đơn vị B độc tố bền nhiệt E.coli (LT-B) Họ thấy rằng phôi mầm hạt ngô chuyển gen tập chung lượng kháng nguyên cao nhất, gấp lần so với phận khác nhân tương ứng với liều mg kháng nguyên Sau đó, năm 2005 nhóm lại biểu thành công kháng nguyên bề mặt chính virus viêm gan B hạt ngô Mức độ biểu gen hạt thu được từ chuyển gen hệ thứ 0,2% protein hoà tan tổng số, đó kháng nguyên tập trung tới 20% các phôi mầm hạt Korban đồng tác giả biểu kháng nguyên Vắc-xin đơn vị virus RSV cà chua, virus gây bệnh đường hô hấp nghiêm trọng trẻ sơ sinh trẻ nhỏ Các thiết kế gen (một loại mang promoter CaMV 35 S loại mang promoter đặc hiệu quả E-8) chứa gen mã hoá cho kháng nguyên RVS-F được chuyển vào cà chua thông qua phương pháp chuyển gen bằng Agrobacterium Sử dụng promoter đặc hiệu quả cho phép biểu protein quả tất cả các chuyển gen Protein tạo đáp ứng miễn dịch được thử nghiệm chuột * Thử nghiệm khả đáp ứng miễn dịch Vắc-xin ăn Hầu hết Vắc-xin ăn được thực vật thử nghiệm động vật giai đoạn người Một nguyên nhân ảnh hưởng đến việc thử nghiệm quy mô lớn người ngại rằng Vắc-xin ăn được bị phân huỷ dịch tiêu hoá đường ruột Do đó, khó có thể thu được kết quả chính xác không có phản ứng sinh kháng thể kháng thể ít, không đủ gây đáp ứng miễn dịch Đồng thời Vắc-xin ăn được không biểu đồng các mô thực vật gây khó khăn việc xác định liều lượng để thử nghiệm 21 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc Thử nghiệm lâm sàng người được ghi nhận vào năm 1997 nhóm nghiên cứu Arntzen được chấp nhận Cơ quan quản lí dược phẩm thực phẩm Hoa Kì Trong thử nghiệm Vắc-xin đơn vị độc tố E.coli LT-B này, 11 người ăn sống 50-100g khoai tây chuyển gen Kết quả cho thấy 10/11 người kiểm tra tạo kháng thể chống lại LT-B, lượng kháng thể tương ứng với kháng thể đo được người niễm E coli nồng độ 106 Như vậy, protein LT-B các mô thực vật ăn được không bị phân huỷ đường tiêu hoá có khả đáp ứng miễn dịch người Hiện nay, Thanavala đồng tác giả (2005) thử nghiệm giai đoạn I II Vắcxin viêm gan B khoai tây Khi ăn đến liều, liều 100g khoai tây sống tương đương 1mg kháng nguyên bề mặt virus viêm gan B, 33 người kiểm tra có phản ứng tạo kháng thể với nồng độ 10 mIU/mL Thành công biểu gen mã hoá cho kháng nguyên vỏ virus Staphyloccocus mutants vào năm 1990 mở hướng sản xuất Vắc-xin ăn được thực vật, thu hút quan tâm đặc biệt nhiều nhóm nghiên cứu giới, đó hai nhóm nghiên cứu với nhiều đóng góp quan trọng nhóm Arntzen viện nghiên cứu thực vật Boyce Thomson, thuộc trường đại học Cornell, Hoa Kỳ ProdiGene công ty tư nhân công nghệ sinh học thực vật Hoa Kỳ Có thể nói nhóm nghiên cứu Mason nhóm tiên phong lĩnh vực Vắc-xin thực vật với việc biểu thành công kháng nguyên bề mặt virus viêm gan B (HbsAg) thuốc lá năm 1992 Nhóm có đóng góp to lớn phát triển Vắc-xin ăn được đóng góp mặt sở, nguyên lý khoa học, lựa chọn đối tượng sản xuất Vắcxin khoai tây, chuối; thử nghiệm Vắc-xin người động vật, tiến tới đưa sản phẩm thực vật mang Vắc-xin đến người Hiện nay, nhóm thực dự án chuyển giao công nghệ trao đổi thông tin Vắc-xin ăn được với các nhà khoa học nước phát triển Dự án trị giá 58000 USD, kéo dài năm Rockefeller Foundation tài trợ, thực với CINESTAV - tổ chức y tế chính phủ Mexico nhằm mục đích sản xuất Vắc-xin HIV ăn được giá rẻ chuối có thể sử dụng toàn giới để chống lại HIV/AIDS Hiện nhóm nghiên cứu Arntzen triển khai dự án sản xuất Vắc-xin chuối Họ hi vọng chuối nguồn cung cấp chính Vắc-xin ăn được, dễ ăn giá thành rẻ Thứ ba tăng cường tính bền vững Vắc-xin với dịch tiêu hoá đường 22 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc ruột người động vật Ngoài ra, việc xác định liều lượng thực vật mang Vắc-xin quan trọng thử nghiệm đưa sản phẩm thị trường Nhóm Streatfield đồng tác giả (2003) mặc dù khởi đầu muộn có đóng góp đáng kể việc sản xuất Vắc-xin ăn được Hiện nhóm tham gia vào các dự án Vắc-xin dựa thực vật công ty ProdiGene, chủ yếu ngô, đối tượng nghiên cứu được xem lý tưởng cho sản xuất Vắc-xin ăn được Nhóm xây dựng thành công hệ thống sản xuất Vắc-xin viêm gan B ngô có thể sử dụng dạng bánh snack (ngô qua chế biến được nghiền thành bột) Các Vắc-xin sản xuất thực vật nâng cao giá trị trồng, chuyển gen chúng được trồng chế biến quy mô lớn, đáp ứng nhu cầu thuốc sinh dược phẩm Vắc-xin ăn được mở kỉ nguyên nông nghiệp, được các nhà khoa học gọi “biofarming”, đó các nông nghiệp được cải biến chất lượng (tăng cường giá trị dinh dưỡng, làm thuốc), trồng các khu vực đặc biệt sử dụng đặc biệt các “nhà máy” sản xuất Vắc-xin các tác nhân kháng khuẩn khác Như vậy, vấn đề tồn sản xuất Vắc-xin ăn được từ thực vật mở hướng nghiên cứu quan trọng cho các nhà khoa học đường tìm kiếm Vắc-xin giá rẻ, cung cấp đến nơi giới, đặc biệt nước phát triển Và rõ ràng lĩnh vực đầy tiềm bước vào giai đoạn phát triển sôi động, đòi hỏi hợp tác nhiều nhà khoa học giới cùng giải khó khăn Trong đó, việc chuyển giao công nghệ sản xuất Vắc-xin ăn được đến các nước phát triển cần thiết đây; quốc gia thực cần loại Vắc-xin * Một số thành tựu Vắc-xin ăn Vắc-xin từ khoai tây chuyển gien Loại khoai tây chuyển đổi gien (GM), chứa vắc-xin ngừa viêm gan B, thúc đẩy thành công khả miễn dịch thử nghiệm lâm sàng Trong nghiên cứu, 60% tình nguyện viên ăn khoai tây GM, tương đương ba liều vắc xin Kết quả thể họ tạo thêm lượng lớn kháng thể chống lại virus Tình nguyện viên ăn khoai tây bình thường không sinh thêm kháng thể Tuy nhiên, người ăn sống khoai tây GM được Khoai tây chứa vắcxin tiêm vắc-xin viêm gan B thông thường nên vắc-xin khoai tây tăng cường khả miễn dịch họ 23 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc Để tạo vắc-xin khoai tây, nhóm nghiên cứu Charles Arntzen thuộc ĐH Arizona (Mỹ) đứng đầu bổ sung vào khoai tây thông thường protein virus viêm gan B Khi người ăn khoai tây này, protein giúp hệ miễn dịch nhận tiêu diệt virus viêm gan B tương lai Theo Arntzen, biến thực phẩm thành nguồn vắc-xin rẻ tiền hữu ích các nước nghèo không phải bỏ nhiều chi phí bảo quản lạnh mua kim tiêm Tuy nhiên, điều không may các nhà phát triển dược phẩm từ bỏ việc bào chế vắc-xin các loại thực phẩm bản chẳng hạn chuối, cà chua khoai tây Nguyên nhân họ lo ngại khả thực phẩm chứa vắc-xin có thể bị lẫn vào thực phẩm siêu thị cửa hàng Nếu điều xảy ra, hậu quả khôn lường Thay vào đó, các nhà bào chế thuốc tập trung vào sản xuất vắc-xin lá ăn được song thực vật đó không được bán làm thực phẩm Nhóm nghiên cứu Arntzen điều tra số thực vật hứa hẹn Nicotiana benthamiana, họ hàng thuốc lá Lá được thu hoạch, rửa sạch, nghiền ướp lạnh-sấy khô để bảo quản trước đóng vào các viên nhộng Ướp lạnh- sấy khô có nghĩa vắc-xin tồn thời tiết nóng, không cần bảo quản lạnh giống vắc-xin thông thường Ngoài ra, đóng vắc-xin thành viên nhộng đảm bảo liều lượng thống Gạo chứa Vắc-xin chống dịch tả Nhóm nghiên cứu giáo sư Hiroshi Kiyono thuộc khoa nghiên cứu miễn dịch, Trường đại học Tokyo đứng đầu, công bố việc phát triển loại gạo có chứa Vắc-xin chữa bệnh dịch tả Tiến có thể giảm bớt khó khăn cho việc phân phối Vắc-xin quốc gia phát triển thời gian tới Các loại Vắc-xin tiêm thông thường không tạo được phản ứng miễn nhiễm nơi có màng nhầy thể Do loại Vắc-xin có tác dụng tốt việc chống lại tác nhân gây nhiễm thông thường qua màng nhầy, ví dụ virus dịch tả, E coli, virus gây suy giảm hệ miễn dịch Với một bát cơm từ lúa chuyển gien, vừa no bụng lại vừa trị được bệnh người, virus cúm SARS Các nhà nghiên cứu Nhật Bản có thể tạo phản ứng miễn nhiễm chuột, đồng thời tránh phản ứng dị ứng với chính 24 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc loại gạo Ngoài ra, loại gạo chuyển hoá gen có thể được trữ nhiệt độ thông thường mà không gặp nguy nhiễm khuẩn Mặc dù thế, việc sử dụng loại gạo được biến đổi để tạo nên phản ứng Vắc-xin không có nghĩa rằng loại Vắc-xin ăn được Các nhà khoa học không muốn công chúng nghĩ rằng ăn gạo được chủng ngừa Thay vào đó, Vắc-xin được cung cấp dạng viên nhộng viên nén có chứa bột gạo được xem thuốc không phải thực phẩm Thuốc chuyển gen có chứa vắc-xin chống dịch hạch Nguyên nhân gây bệnh dịch hạch loại vi khuẩn có tên Yersinia pestis, bệnh dịch vẫn có nguy xảy số vùng châu Phi, châu Á, châu Mỹ Liên Xô cũ, đặc biệt nơi người sống gần với các loài gặm nhấm Y pestis nguy hiểm bị hít vào phổi, nó có thể phá hủy phổi người bệnh, dẫn đế n cái chết Kháng sinh có thể được sử dụng để chữa bệnh dịch hạch, các biện pháp chữa trị có hiệu quả bệnh được phát sớm Một vài chủng Y pestis có thể kháng thuốc kháng sinh, nên các nhà khoa học phải tìm kiếm các biện pháp sản xuất hàng loạt các loại vắc-xin Luca Santi Hugh S Mason khám phá loại vắc-xin phòng bệnh dịch hạch lá thuốc lá Trong nghiên cứu gần đây, các nhà khoa học phân tích biểu thị prôtêin Y.pestis trồng: kháng nguyên F1, tạo thành phần vỏ bao tế bào Y.pestis, kháng nguyên V, có tham gia vào quá trình gây bệnh, hỗn hợp F1 V Các gen kháng nguyên được đưa vào tế bào thuốc lá bằng khuẩn Agrobacterium tumefaciens Sau đó các prôtêin được tạo thành được phân tích tính kháng nguyên thử nghiệm chuột bạch Các nhà nghiên cứu thấy rằng: 1) cả loại kháng nguyên biểu lộ mức độ cao lá thuốc lá; 2) cả loại prôtêin tạo phản ứng miễn dịch chuột thí nghiệm; 3) sau xịt liều Y pestsis có chứa 100% độc tố vào chuột, chuột được sử dụng vắc-xin có tỉ lệ sống cao sau 21 ngày, chuột giả miễn dịch (sham-immunized) chết sau ngày Vắc-xin giúp ngăn ngừa ung thư: Vắcxin từ thực vật giúp ngăn ngừa ung thư cổ tử cung Các nhà khoa học phát triển các loại chuối khoai tây chứa văcxin chống 25 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc virut papilloma (HPV) gây các bệnh lây nhiễm qua tình dục đồng thời nguyên nhân chủ yếu các ca ung thư cổ tử cung phụ nữ Các nhà nghiên cứu Đại học Rochester tiến hành thử nghiệm các giống có chứa văcxin giai đoạn thử nghiệm lâm sàng Bệnh HPV nguyên nhân phổ biến gây ung thư phụ nữ các nước phát triển, chiếm tới 80% Phát triển loại văcxin để phòng ngừa bệnh có giá trị to lớn Các nhà khoa học tiến hành cho chuột ăn khoai tây từ công nghệ sinh học hy vọng chúng có các phản ứng miễn dịch tự bảo vệ Chuối "sản xuất" Vắc-xin viêm gan B Các nhà công nghệ sinh học phát triển được loại văcxin viêm gan B tương tự với văcxin truyền thống, được tạo từ chuối với chi phí thấp Phát triển có thể cứu sống hàng trăm nghìn người Năm 2003, ước tính có khoảng 300 triệu người mang virut viêm gan phần số tử vong Alexander V Karasev, trưởng nhóm nghiên cứu văcxin trường Đại học Thomas Jefferson Philadelphia cho biết: "Khi được phát triển đầy đủ, các loại văcxin từ thực vật có thể rẻ nhiều so với các loại văcxin có Ngày nay, chi phí miễn dịch hoàn toàn viêm gan B cho người có thể tốn 450 đô la Trong tương lai, nhờ có văcxin từ thực vật, chi phí giảm văcxin có thể đủ cho nhiều người Lựa chọn chuối để ‘sản xuất’ văcxin thực phẩm rẻ, có nhiều nơi giới số thức ăn trẻ em Ở các nước phát triển - nơi mà các thiết bị làm lạnh khử trùng khan đắt đỏ loại văcxin từ chuối có thể giúp ngăn ngừa tử vong giải pháp hiệu quả so với các loại văcxin truyền thống giá cao Văcxin từ cà chua giúp chống bệnh hô hấp Cà chua có thể được sử dụng để chứa văcxin phòng ngừa RSV - loại virut tiềm tàng gây các bệnh hô hấp thường công trẻ em RSV khiến cho gần 90.000 người phải nhập viện 4.500 trẻ sơ sinh trẻ em tử vong năm Bộ Nông nghiệp Mỹ tài trợ cho nhóm các nhà khoa học Đại học Illinois nhằm nâng cao tính di truyền cà chua, chí cả táo nhằm tạo loại văcxin chống lại các bệnh Văcxin tạo khả bảo vệ màng nhầy bằng cách kích thích các kháng thể kháng lại các protêin RSV chúng xâm nhập lần đầu vào thể qua đường mũi, họng miệng Dự án triển khai nhiều năm song các thử nghiệm ban đầu 26 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc PTN chuột có triển vọng Vắc-xin cai thuốc Loại Vắc-xin tên NicVAX, có khả tạo kháng thể chống nicotin máu người nghiện thuốc lá, không cho nó lên não, làm cảm giác thích thú đó ngăn được việc nghiện Kháng thể có thể tồn máu vài năm Trong thời gian này, việc hút thuốc trở lại không làm cho người hút cảm thấy thích thú Bình thường, phân tử nicotin (chất độc chủ yếu thuốc lá) quá bé nên hệ thống miễn dịch thể không nhận được để chống lại Các nhà nghiên cứu liên hợp nicotin với protein lớn gọi pseudomonas toxoid Nhờ đó, hệ miễn dịch nhận diện được kẻ thù sản xuất các kháng thể chống lại nó Các nhà nghiên cứu tiêm cho động vật Vắc-xin cho nicotin vào đường tĩnh mạch vật đó Kết quả này, lượng nicotin bị giữ lại máu cao gấp 8,5 lần so với vật không dùng Vắc-xin Đặc biệt, lượng nicotin được phân bố não chúng ít 64% so với vật không dùng Vắc-xin Như vậy, NicVAX ngăn cản nicotin lên não Loại gạo chữa dị ứng chứa Vắc-xin ăn được: Dị ứng vấn đề sức khoẻ đáng ý, ảnh hưởng đến 15% trẻ em người lớn giới Dị ứng có thể xảy da, máy hô hấp ruột, có thể nặng lên nhiều loại tác nhân bên môi trường khác nhau, tiếp xúc với phấn hoa, sợi, số loại phân tử định có mặt thực phẩm Sử dụng các loại thuốc tổng hợp phương pháp phổ biến để chữa trị dị ứng, Tuy nhiên ông Hidenori Takagi Tsukuba, Nhật Bản các đồng nghiệp tìm kiếm phương pháp chữa trị khác, thông qua tìm hiểu: loại vắc xin ăn được dựa lúa gạo‘’Rice-based edible Vắc-xin’’ nhờ vào việc biểu thị “multiple T cell epitopes”, kích thích chống lại ức chế “Th2-mediated IgE responses ” Nghiên cứu họ được đăng số Kỷ yếu trực tuyến Viện hàn lâm khoa học quốc gia Các nhà nghiên cứu sử dụng các epitope trội tìm thấy chất gây dị ứng có phấn tuyết tùng Nhật Bản Epitopes trình tự amino acid có thể kích 27 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc thích phản ứng miễn nhiễm cách thầm lặng Người ta tìm cách dung hợp gien với gien điều khiển protein dự trữ “glycinin” chuyển nạp vào lúa, các nhà khoa học có thể tạo giống lúa có 0,5% prôtêin hạt gạo có chứa hỗn hợp glycinin epitope Khi thử nghiệm gạo chuyển gen trên chuột, các nhà khoa học thấy rằng các chuột ăn loại gạo thể hàm lượng histamine thấp hơn, không phát triển tượng dị ứng phấn hoa Loại prôtêin tồn ổn định hạt gạo vòng tháng, cả tồn trữ phòng có nhiệt độ cao Tạo lúa chuyển gien chứa Vắc-xin Các nhà khoa học Nhật Bản vừa tạo loại lúa chuyển gien chứa Vắc-xin ngừa bệnh sốt mùa hè - bệnh dị ứng phấn hoa bụi gây Các thử nghiệm chuột cho thấy loại Vắc-xin dạng lúa ăn ngăn được phản ứng miễn dịch gây dị ứng Cụ thể chuột được ăn lúa chuyển gien nói hắt ít tiếp xúc với phấn hoa, so với không được ăn lúa (nhóm đối chứng) Họ tạo Vắc-xin bằng cách dùng mẩu protein định Những mẩu liên quan tới dị ứng được tìm thấy phấn hoa thông liễu Nhật Bản nguyên nhân phổ biến gây sốt mùa hè nước Bằng cách bổ sung vật liệu di truyền từ protein nói vào gien lúa, họ tạo được loại lúa chứa các protein phấn hoa Sau đó, họ cho nhóm chuột ăn lúa hàng ngày, khoảng vài tuần cho chúng phơi nhiễm với phấn hoa thông liễu Kết quả chúng tạo ít histamine - hoá chất gây các triệu chứng sốt mùa hè hắt ít so với nhóm chuột đối chứng Định hướng nghiên cứu Vắc-xin ăn Việt Nam Hiện nay, Việt Nam sản xuất được 9/10 Vắc-xin phục vụ chương trình tiêm chủng mở rộng được UNICEF công nhận quốc gia thứ hai toán xong bệnh bại liệt Nhưng nước ta, Vắc-xin ăn được vẫn vấn đề khá mẻ chưa có tài liệu đề cập sâu loại Vắc-xin Bên cạnh đó, cùng với phát triển công nghệ sinh học thực vật giới, các nhà khoa học Việt Nam đạt được nhiều thành công việc nâng cao giá trị phẩm chất bằng nhiều phương pháp khác chuyển gen Bt kháng sâu vào bông, gen kháng đạo ôn vào lúa Tuy nhiên, chưa có báo cáo nghiên cứu sản xuất kháng nguyên thực vật, ăn được 28 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc Hiện nay, viện công nghệ sinh học chủ trì thực đề tài trọng điểm chương trình nghiên cứu khoa học bản với nội dung chuyển các gen gây bệnh virus dại vào đối tương lạc Viện Di Truyền Nông Nghiệp đề xuất triển khai thực đề tài sản xuất Vắc-xin ăn được có nguồn gốc thực vật Wolffia (bèo tấm) thông qua Agrobacterium Nhiều nghiên cứu đặc tính sinh học Wolffia cho thấy thực vật có tốc độ sinh trưởng nhanh theo kiểu nảy chồi, đặc biệt nó có hàm lượng dinh dưỡng cao, loại thức ăn tốt cho gia súc có thể làm thức ăn tươi cho người số nước giới Wolffia mang đầy đủ đặc điểm cần thiết hệ thống sản xuất protein hiệu quả cao đối tượng lí tưởng cho nghiên cứu Vắc-xin ăn được Tạo vắc-xin viêm gan B "ăn được" từ trái cà chua Các nhà khoa học thuộc Phòng Công nghệ Gen Viện Sinh học Nhiệt đới TP.HCM tiến hành nghiên cứu vắc-xin ngừa viêm gan B ăn từ phận ăn tươi quả, lá, thân, củ Trong có cà chua Nước ta vùng lưu hành cao bệnh viêm gan siêu vi B (HBV) Tỷ lệ người mang mầm bệnh vào khoảng 10 - 15% dân số (trên 10 triệu người) Bệnh lây lan theo hướng đa dạng phức tạp, có thể dẫn đến xơ gan ung thư gan Cách tốt phòng ngừa các biện pháp phòng ngừa quan trọng chủng ngừa Tại Viện Sinh học nhiệt đới TP.HCM, thuộc Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Một nhóm nghiên cứu Phòng Công nghệ Gen, tiến hành nghiên cứu vắcxin ngừa viêm gan B ăn được từ các phận ăn tươi quả, lá, thân, củ Trong đó có trái cà chua Hiện nay, giới có nhiều công bố khoa học, dùng công nghệ chuyển gien mã hóa protein HBsAg vào nhân lục lạp tế bào, vào số trồng, Theo nhóm nghiên cứu, thành phần quan trọng HBV protein HBsAg giúp cho HBV bám dính vào mảng tế bào sau đó vào tế bào huyết tương người bệnh Huyết tương có chứa HBsAg nguồn vật liệu quan trọng để sản xuất thuốc chủng ngừa có nguồn gốc huyết tương Các nhà khoa học chiết tách phần protein tinh khiết đó nghiên cứu khả đáp ứng miễn dịch thể động vật bằng cách tiêm chích protein tinh khiết ăn trực tiếp sản phẩm chuyển gien 29 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc Qua các kết quả trên, nhóm nghiên cứu Phòng Công nghệ Gen - Viện Sinh học nhiệt đới nhận thấy, protein kháng nguyên HBsAg sử dụng qua đường tiêu hóa có khả tạo đáp ứng miễn dịch tốt Điều mở triển vọng nghiên cứu chuyển nạp gien vào các trồng có phận ăn tươi quả, lá, thân, củ Với phương pháp chuyển gien bằng vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens, kết quả nghiên cứu Viện Sinh học nhiệt đới nhận được số loại đó có cà chua mang gien mã hoá kháng nguyên bề mặt vi-rút viêm gan B 30 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc Tài Liệu tham khảo: [1] Tạp chí công nghệ sinh học 2005, vol [2] [3] [4] [5](TheoNewScientist,BBC http://vietnamnet.vn/khoahoc/xuhuong/2005/02/374986/ [6]http://www.isb.vt.edu/news/2006/news06.apr.htm [7] [8] [9] http://rd.bcentral.com/?(Theo agbiotech VietNam) [10] [11]ViệtNamNet-Xử lý tin: Trọng An 31 [...]... việc sản xuất Vắc- xin ăn được Hiện nay nhóm này đang tham gia vào các dự án Vắc- xin dựa trên thực vật của công ty ProdiGene, chủ yếu trên cây ngô, một đối tượng nghiên cứu được xem là lý tưởng cho sản xuất Vắc- xin ăn được Nhóm đã xây dựng thành công hệ thống sản xuất Vắc- xin viêm gan B ở ngô có thể sử dụng dưới dạng bánh snack (ngô qua chế biến được nghiền thành bột) Các Vắc- xin sản. .. giới cùng giải quyết những khó khăn này Trong đó, việc chuyển giao công nghệ sản xuất Vắc- xin ăn được đến các nước đang phát triển rất cần thiết vì đây; là những quốc gia thực sự cần loại Vắc- xin này * Một số thành tựu Vắc- xin ăn được 1 Vắc- xin từ khoai tây chuyển gien Loại khoai tây chuyển đổi gien (GM), chứa vắc- xin ngừa viêm gan B, đã thúc đẩy thành công khả năng miễn dịch trong các cuộc thử... khai dự án sản xuất Vắc- xin trong chuối Họ hi vọng chuối sẽ là nguồn cung cấp chính Vắc- xin ăn được, dễ ăn và giá thành rẻ Thứ ba là tăng cường tính bền vững của Vắc- xin với dịch tiêu hoá trong đường 22 Tiểu luận Công nghệ sinh học GVHD: PGS-TS Nguyễn Bá Lộc ruột người và động vật Ngoài ra, việc xác định liều lượng thực vật mang Vắc- xin rất quan trọng khi thử nghiệm và đưa sản phẩm... nguyện viên ăn khoai tây GM, tương đương ba liều vắc xin Kết quả là cơ thể họ tạo thêm một lượng lớn kháng thể chống lại virus Tình nguyện viên ăn khoai tây bình thường không sinh thêm kháng thể Tuy nhiên, do những người ăn sống khoai tây GM đã được Khoai tây chứa vắcxin tiêm vắc- xin viêm gan B thông thường nên vắc- xin khoai tây chỉ tăng cường khả năng miễn dịch của họ 23 Tiểu luận Công nghệ sinh... vực Vắc- xin trong thực vật với việc biểu hiện thành công kháng nguyên bề mặt virus viêm gan B (HbsAg) ở thuốc lá năm 1992 Nhóm này đã có những đóng góp to lớn trong sự phát triển của Vắc- xin ăn được như đóng góp về mặt cơ sở, nguyên lý khoa học, lựa chọn đối tượng sản xuất Vắcxin như khoai tây, chuối; thử nghiệm Vắc- xin này ở người và động vật, tiến tới đưa sản phẩm thực vật mang Vắc- xin. .. loại gạo được biến đổi để tạo nên phản ứng Vắc- xin không có nghĩa rằng đây là loại Vắc- xin ăn được Các nhà khoa học không muốn công chúng nghĩ rằng ăn gạo này sẽ được chủng ngừa Thay vào đó, Vắc- xin này sẽ được cung cấp dưới dạng viên nhộng hoặc viên nén có chứa bột gạo và được xem là thuốc chứ không phải thực phẩm 3 Thuốc lá chuyển gen có chứa vắc- xin chống dịch hạch Nguyên nhân gây bệnh... được 9/10 Vắc- xin phục vụ chương trình tiêm chủng mở rộng và được UNICEF công nhận là quốc gia thứ hai thanh toán xong bệnh bại liệt Nhưng ở nước ta, Vắc- xin ăn được vẫn là vấn đề khá mới mẻ và chưa có tài liệu nào đề cập sâu về loại Vắc- xin này Bên cạnh đó, cùng với sự phát triển của công nghệ sinh học thực vật trên thế giới, các nhà khoa học Việt Nam đã đạt được nhiều thành công trong... giới Wolffia mang đầy đủ đặc điểm cần thiết của hệ thống sản xuất protein hiệu quả cao và là đối tượng lí tưởng cho nghiên cứu Vắc- xin ăn được 1 Tạo vắc- xin viêm gan B "ăn được" từ trái cà chua Các nhà khoa học thuộc Phòng Công nghệ Gen Viện Sinh học Nhiệt đới TP.HCM hiện đang tiến hành nghiên cứu vắc- xin ngừa viêm gan B ăn được từ các bộ phận ăn tươi như quả, lá, thân, củ Trong đó có cây cà chua... thử nghiệm trên chuột cho thấy loại Vắc- xin dưới dạng lúa ăn này đã ngăn được phản ứng miễn dịch gây dị ứng Cụ thể là chuột được ăn lúa chuyển gien nói trên hắt hơi ít hơn khi tiếp xúc với phấn hoa, so với những con không được ăn lúa (nhóm đối chứng) Họ đã tạo ra Vắc- xin bằng cách dùng những mẩu protein nhất định Những mẩu này liên quan tới dị ứng và được tìm thấy trong phấn hoa của cây... sự ngại rằng Vắc- xin ăn được bị phân huỷ bởi dịch tiêu hoá trong đường ruột Do đó, khó có thể thu được kết quả chính xác do không có phản ứng sinh kháng thể hoặc kháng thể rất ít, không đủ gây đáp ứng miễn dịch Đồng thời Vắc- xin ăn được không biểu hiện đồng nhất trong các mô thực vật cũng gây khó khăn trong việc xác định liều lượng để thử nghiệm 21 Tiểu luận Công nghệ sinh học