Vắc-xin đa dụng cho thấy triển vọng mới khi có khả năng miễn dịch có sẵn
Theo ước tính của các nhà nghiên cứu, hầu như tất cả người Mỹ đều đã tiếp xúc với SARS-CoV-2, loại vi-rút gây ra đại dịch COVID-19, dù là do bị nhiễm bệnh hay do tiêm vắc-xin, chúng ta giờ đây không còn ngây thơ về về mặt miễn dịch học nữa. Nói cách khác, hệ thống miễn dịch của chúng ta đã quen thuộc với một số biến thể nhất định của SARS-CoV-2. Sự quen thuộc này có thể gây ra những vấn đề cho quá trình phát triển vắc-xin.
Trong miễn dịch học, hiện tượng "original antigenic sin - OAS” (tạm dịch là tội lỗi kháng nguyên ban đầu hay in dấu kháng nguyên) là thuật ngữ thông tục chỉ khuynh hướng của hệ thống miễn dịch ưu tiên sử dụng bộ nhớ miễn dịch dựa trên lần nhiễm trùng đầu tiên trước đó ngay cả khi nó gặp phải các phiên bản khác của vi-rút hoặc vi khuẩn gây bệnh. Điều này khiến hệ thống miễn dịch "bị mắc kẹt" bởi phản ứng đầu tiên mà nó đã thực hiện đối với mỗi kháng nguyên và không thể tạo ra các phản ứng có hiệu quả hơn trong các lần nhiễm trùng tiếp theo. Các kháng thể hoặc tế bào T được tạo ra trong quá trình nhiễm trùng với biến thể đầu tiên của tác nhân gây bệnh sẽ bị đóng băng lại, một dạng tội lỗi kháng nguyên ban đầu.
Các loại vi-rút như SARS-CoV-2, bao gồm cả vi-rút gây ra đại dịch SARS ban đầu vào năm 2002, thuộc họ vi-rút betacorona giống SARS hoặc vi-rút sarbecovirus. Sarbecovirus đã gây ra hai cuộc khủng hoảng y tế toàn cầu trong 20 năm qua. Nó cho thấy khả năng một loại sarbecovirus mới sẽ có thể gây ra một đợt dịch bệnh hoặc đại dịch khác và nhấn mạnh nhu cầu mở rộng bảo vệ khỏi các loại virus trong họ này. Nhưng liệu OAS có gây ra các vấn đề cho các loại vắc-xin được thiết kế có khả năng bảo vệ rộng rãi chống lại sarbecovirus và các biến thể đáng lo ngại của SARS-CoV-2 trong tương lai không? Câu hỏi này là chủ đề của một nghiên cứu mới được tiến hành tại phòng thí nghiệm Caltech của Pamela Björkman, giáo sư sinh học và kỹ thuật sinh học David Baltimore và giáo sư Viện Merkin.
Nghiên cứu có tên là “Mosaic sarbecovirus nanoparticles elicit cross-reactive responses in pre-vaccinated animals”, đã được công bố trên tạp chí Cell. Công trình nghiên cứu này được thực hiện với sự hợp tác của các nhà nghiên cứu tại Đại học Rockefeller ở New York và Đại học Washington.
Các nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Björkman đã phát triển và thử nghiệm một ứng cử viên vắc-xin mới có tên là mosaic-8, cho thấy tiềm năng bảo vệ chống lại nhiều loại sarbecovirus khác nhau, bao gồm SARS-CoV-2 và các biến thể của nó.
Trong các mô hình động vật, mosaic-8 kích thích sản xuất kháng thể phản ứng chéo, là những kháng thể có khả năng trung hòa nhiều loại sarbecovirus và các biến thể SARS-CoV-2.
Trước khi đưa mosaic-8 vào các thử nghiệm lâm sàng đầu tiên trên người, các nhà khoa học muốn biết liệu OAS có ảnh hưởng đến thành phần của các kháng thể được tạo ra hay không. Nói cách khác, mosaic-8 sẽ ảnh hưởng như thế nào đến quá trình sản xuất kháng thể ở những cá nhân đã có phản ứng miễn dịch với SARS-CoV-2 do bị nhiễm trùng, tiêm chủng hoặc do cả hai? Liệu vắc-xin mosaic-8 có tạo ra kháng thể thiên về SARS-CoV-2 như OAS đề xuất hay không, hay nó vẫn sẽ tạo ra kháng thể phản ứng chéo rộng rãi, chống lại nhiều loại sarbecovirus và các biến thể?
Nghiên cứu của họ trên mô hình động vật đã được tiêm vắc-xin COVID-19 cho thấy mosaic-8 tạo ra kháng thể phản ứng chéo với khả năng bảo vệ rộng rãi ở cả động vật đã tiếp xúc trước đó và động vật chưa từng có phản ứng miễn dịch.
Cách thức hoạt động của mosaic-8
Khi chúng ta tiêm vắc-xin để phòng một tác nhân gây bệnh nào đó, cơ thể sẽ phát triển các kháng thể khác nhau để tấn công tác nhân gây bệnh đó và tạo ra các tế bào B lưu trữ và ghi nhớ về cách tạo ra các kháng thể đó. Giống như ổ khóa và chìa khóa, mỗi protein kháng thể sẽ được định hình đặc biệt để tấn công một tác nhân gây bệnh cụ thể. Trong cơ thể, sẽ có hàng nghìn tỷ tế bào B khác nhau và mỗi tế bào sẽ có mã hóa tiêng, có khả năng tạo ra kháng thể riêng biệt đối với từng loại vi-rút và vi khuẩn cụ thể.
Sau khi được tiêm vắc-xin phòng SARS-CoV-2, cơ thể sẽ tạo ra nhiều kháng thể khác nhau nhắm vào các vùng khác nhau của vi-rút. Một số vùng này, được gọi là vùng bảo tồn, có các biến thể giống hệt nhau. Các kháng thể sẽ nhắm vào các vùng bảo tồn có thể bảo vệ chống lại nhiều biến thể khác nhau và các loại vi-rút tương tự nhau.
Vắc-xin mosaic-8 này đã tạo ra các kháng thể chống lại các vùng bảo tồn của vi-rút sarbecovirus. Nó kích thích sản xuất kháng thể phản ứng chéo nhắm vào các vùng protein gai của vi-rút, có tên là miền liên kết thụ thể (receptor-binding domains - RBD), từ đó có thể bảo vệ chống lại nhiều loại sarbecovirus và các biến thể SARS-CoV-2 đáng lo ngại.
Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng mô hình chuột và linh trưởng (không phải người) để xác định loại kháng thể nào được mosaic-8 tạo ra sau khi tiêm vắc-xin trước đó với ba loại vắc-xin COVID-19 khác nhau gồm vắc-xin Pfizer và Moderna hoặc vắc-xin ChAdOx1 của AstraZeneca, là những vắc-xin được sử dụng rộng rãi. Sau khi vắc-xin tạo ra kháng thể, các con vật sau đó được tiêm vắc-xin mosaic-8 có chứa RBD từ SARS-CoV-2 và bảy loại sarbecovirus liên quan của nhóm nghiên cứu.
Sau đó, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra các kháng thể có trong huyết thanh của động vật. Họ phát hiện ra rằng vắc-xin mosaic-8 đã tăng cường các kháng thể nhắm vào các vùng được bảo tồn của RBD của các biến thể sarbecovirus ở động vật và SARS-CoV-2, đồng thời thúc đẩy việc tạo ra các kháng thể mới nhắm vào các vùng cụ thể đối với một số trong bảy loại RBD của sarbecovirus ở động vật.
Nghiên cứu sinh bậc sau tiến sĩ, Alexander Cohen, đồng tác giả đầu tiên của nghiên cứu mới này cho biết, các loại vắc-xin COVID-19 hiện tại không được thiết kế riêng để tạo ra phản ứng kháng thể rộng có thể bảo vệ chống lại các biến thể hoặc vi-rút liên quan tốt hơn. "Mục tiêu của vắc-xin mosaic-8 của chúng tôi là ưu tiên tăng cường các loại kháng thể phản ứng chéo để cơ thể tạo ra nhiều kháng thể hơn, mang lại khả năng bảo vệ rộng rãi hơn. Chúng tôi đã phát hiện thấy các kháng thể phản ứng chéo này được tạo ra như nào trong các nghiên cứu trước đây của chúng tôi ở động vật chưa từng tiêm vắc-xin và hiện chúng tôi đã chứng minh được các kháng thể phản ứng chéo rộng rãi cũng được sản xuất ở cả động vật đã được tiêm vắc-xin trước đó. Chúng tôi mong muốn xác nhận kết quả này trong các thử nghiệm lâm sàng trong tương lai", Keeffem, đồng tác giả nghiên cứu cho hay.
Các thử nghiệm lâm sàng giai đoạn 1 để thử nghiệm vắc-xin mosaic-8 ở người dự kiến sẽ bắt đầu vào năm 2025.
