Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances cho thấy, thành công trong việc phát triển vắc-xin chống lại vi khuẩn gây dịch hạch, đã mở ra triển vọng mới để phát triển các loại vắc-xin chống lại nhiều bệnh khác nhau do vi khuẩn, bao gồm cả các bệnh do vi khuẩn kháng kháng sinh gây ra. Nghiên cứu được thử nghiệm trên chuột cho thấy tất cả các động vật đã tiêm phòng đều được bảo vệ hoàn toàn khỏi vi khuẩn lây nhiễm trong bệnh dịch hạch.

Bệnh dịch hạch do vi khuẩn Yersinia pestis gây ra đã không còn quá xa lạ với con người. Mỗi năm, có hàng trăm ca mắc bệnh dịch hạch được báo cáo tại nhiều khu vực trên thế giới, bao gồm châu Phi, một số khu vực ở châu Á, Nam Mỹ và Hoa Kỳ. Bệnh dịch hạch đã gây ra cái chết cho hàng triệu người thời Trung Cổ, và người ta có thể bị nhiễm bệnh sau khi tiếp xúc với bọ chét của loài gặm nhấm hoặc bị cắn bởi một người bị nhiễm bệnh.

Hiện nay, hầu hết các loại vắc-xin mRNA đang được phát triển để kháng vi-rút, với việc các công ty dược phẩm trên toàn cầu nỗ lực giải quyết nhu cầu về vắc-xin nhằm ngăn chặn sự lây lan của COVID-19. Tuy nhiên, chưa nhiều công trình nghiên cứu đề cập đến hiệu quả vắc-xin mRNA chống lại các vi khuẩn khác.

Theo tiến sĩ Edo Kon, tác giả chính của nghiên cứu nhận định: "Đến nay, các loại vắc-xin mRNA, ví dụ như vắc-xin COVID-19, đã được chứng minh là hiệu quả trong việc chống lại vi-rút, tuy nhiên chưa được nghiên cứu để chống lại vi khuẩn".

Hầu hết các loại vắc-xin hiện có đều chứa một dạng vi khuẩn hoặc vi-rút đã bị vô hiệu hóa hoặc bị suy yếu đáng kể. Tuy nhiên, công nghệ mRNA không sử dụng vi khuẩn hoặc vi-rút thực tế mà sử dụng phương thức tương tự khác.

Các nhà nghiên cứu giải thích, vi-rút tạo ra các protein của chúng bên trong tế bào con người, nghĩa là chúng phụ thuộc vào tế bào của chúng ta để sinh sản.

Khía cạnh khoa học của vi khuẩn

Vi khuẩn không cần sử dụng tế bào của con người để sản xuất protein. Do đó, các protein được tạo ra trong vi khuẩn có thể khác so với những protein được tạo ra trong tế bào của con người, ngay cả khi chúng có cùng trình tự di truyền.

Tiến sĩ Kon giải thích: "Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi đã phát triển các phương pháp tiết ra protein của vi khuẩn mà không sử dụng các con đường bài tiết truyền thống. Kết quả cho thấy một phản ứng miễn dịch đáng kể, với hệ thống miễn dịch xác định các protein trong vắc-xin là protein vi khuẩn sinh miễn dịch. Chúng tôi đã cố gắng củng cố tính ổn định của protein vi khuẩn và đảm bảo rằng nó không bị phân hủy quá nhanh bên trong cơ thể bằng cách kết hợp một phần protein con người. Bằng cách kết hợp hai chiến lược đột phá, chúng tôi đã thu về phản ứng miễn dịch tốt nhất".

Giáo sư Dan Peer, Phó chủ tịch R&D và trưởng phòng thí nghiệm Y học Nano tại Shmunis, cho biết: “Do việc sử dụng quá nhiều kháng sinh trong vài thập kỷ qua, nhiều vi khuẩn đã phát triển khả năng kháng kháng sinh, làm giảm hiệu quả của những loại thuốc quan trọng này”.

Đó là lý do tại sao trường Nghiên cứu Y sinh và Ung thư tại TAU đã triển khai một nghiên cứu mới để phát triển vắc-xin mRNA an toàn và hiệu quả. Các nhà nghiên cứu hy vọng kết quả của nghiên cứu sẽ hữu ích trong việc phòng chống bệnh tật trong tương lai.

Tóm tắt nghiên cứu

Vắc-xin Messenger RNA (mRNA) hạt nano lipid (LNP) đã được sử dụng như một phương pháp tiêm chủng hiệu quả. Dù đang được ứng dụng để chống lại virus, nhưng hiệu quả của nền tảng này trong việc chống lại vi khuẩn còn hạn chế.

Để giải quyết vấn đề đó, chúng tôi đã phát triển loại vắc-xin mRNA-LNP chống lại vi khuẩn gây tử vong trên con người bằng cách tối ưu hóa hàm lượng guanine và cytosine trên tải trọng mRNA và kháng nguyên.

Chúng tôi đã dựa trên kháng nguyên viên nang F1 của vi khuẩn - một thành phần bảo vệ chính của Yersinia pestis, tác nhân gây dịch bệnh hạch, để thiết kế một loại vắc-xin mRNA-LNP chứa biến đổi nucleoside. Bệnh dịch hạch từng giết hàng triệu người trong lịch sử nhân loại và hiện chỉ được điều trị bằng thuốc kháng sinh. Tuy nhiên, khi dịch bệnh phát tán với nhiều chủng kháng nhiều loại kháng sinh, các biện pháp đối phó thay thế cần phải được áp dụng.

Vắc-xin mRNA-LNP của chúng tôi đã kích thích phản ứng miễn dịch đáng kể ở chuột C57BL/6 và bảo vệ người được chống lại Y. pestis - tác nhân gây dịch hạch - chỉ sau một liều duy nhất. Những kết quả đó đã mở đường cho những loại vắc-xin kháng khuẩn hiệu quả cần thiết để ngăn chặn dịch bệnh về lâu dài.

Đức Anh Nguyễn