ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất vaccine
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.13 MB, 48 trang )
SEMINAR
A. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngay từ khi xuất hiện sự sống, trong sự đấu tranh của
các loài sinh vật thì bệnh tật đã xuất hiện. Đặc biệt là
sự ký sinh của các loài vi sinh vật tới các động vật bậc
cao đã gây ra những bệnh tật hiểm nghèo tạo ra những
nạn dịch thảm khốc và cướp đi nhiều sinh mạng.
Để giành giật sự sống con người đã tìm mọi biện pháp
nhằm hạn chế tác động có hại đó của các đối tượng
gây bệnh. Vacxin được coi là một tiến bộ y học quan
trọng nhất của thế kỷ XX
Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của
công nghệ sinh học con người đã tìm ra được vũ khí
hữu hiệu để bảo vệ chính mình với số lượng nhiều, an
toàn và nhanh chóng. Để hiểu rõ hơn vấn đề này,
chúng em tiến hành tìm hiểu đề tài:
“Ứng dụng công nghệ sinh học
trong sản xuất vacxin”
Vaccine là gì ?
Hướng phát triển
của các vaccine
mới ?
Vaccine có tác
dụng như thế
SẢN XUẤT
VACCINE
nào ?
Công nghệ sinh
học ứng dụng
Cơ sở của việc sản
gì trong sản
xuất vaccine?
xuất vaccine ?
1.1. Vài nét về lịch sử và hướng phát triển
của công nghệ vacxin
Thế kỷ 18, thế giới chứng kiến ba đại dịch cúm
Các dịch cúm vẫn tiếp
diễn trong thế kỷ 19, khi
các thành phố lớn dần lên
và giao thông đường biển
giúp cho việc đi lại được
thuận tiện – đồng nghĩa
với khả năng lây lan tăng
hơn. Dịch cúm năm 1837
nghiêm trọng đến mức ở
Berlin, số người chết
nhiều hơn số người được
sinh ra, và ở Barcelona
thì toàn bộ các hoạt động
kinh doanh bị đình đốn.
Năm 1918 chứng kiến
đại dịch cúm nghiêm
trọng nhất lịch sử
thế giới, thậm chí
còn được cho là đại
dịch kinh hoàng
nhất trong các loại
bệnh dịch. Khoảng
50 triệu người chết,
trong đó riêng ở Tây
Ban Nha có 8 triệu,
vì thế dịch cúm này
mang tên cúm Tây
Ban Nha. Trong ảnh,
bệnh nhân cúm nằm
la liệt trong một
bệnh viện ở Kansas,
Năm 1957 đánh dấu dịch
cúm châu Á. Nhờ các
tiến bộ khoa học, dịch
bệnh nhanh chóng
được xác định, các
biện pháp y tế cần
thiết được triển khai,
trong đó có việc sử
dụng vắc xin. Tuy vậy
số lượng người chết vì
cúm vẫn ở mức 2 triệu.
Trong ảnh, các bệnh
nhân cúm ở Đan Mạch
nằm trong khu nghỉ
tạm ở nhà thi đấu của
hải quân ở
Copenhagen
Năm 2003, Bùng
nổ dịch cúm
gia cầm
Việc tạo ra
những loại
vaccine để
phòng và chữa
bệnh là thực
sự cần thiết
khi mà dịch
bệnh phát triển
ngày một phức
tạp và xuất
hiện thêm
nhiều bệnh
nguy hiểm
1.1. Lịch sử vacxin
Edward Jenner được công nhận là
người đầu tiên dùng vắc-xin để ngừa
bệnh cho con người ngay từ khi
người ta còn chưa biết bản chất của
các tác nhân gây bệnh.
Năm 1796 ông đã thực hiện thành
công thử nghiệm vắc-xin ngừa căn
bệnh đậu mùa, những nông dân vắt
sữa bò có thể bị lây bệnh đậu bò,
nhưng sau khi khỏi bệnh, họ trở nên
miễn nhiễm đối với bệnh đậu mùa
Edward Jenner
Louis Pasteur với các
công trình nghiên cứu
về vi sinh học và miễn
dịch học đã mở đường
cho những kiến thức
hiện đại về vắc-xin.
Louis Pasteur
1.2 Khái niệm về vaccine
Vắc-xin là chế phẩm có tính kháng nguyên
dùng để tạo miễn dịch đặc hiệu chủ động,
nhằm tăng sức đề kháng của cơ thể đối với
một số tác nhân gây bệnh cụ thể.
1.3. Nguyên lý sử dụng vacxin
Sử dụng vacxin là đưa vào cơ thể kháng
nguyên có nguồn gốc từ vi sinh vật gây bệnh
hoặc vi sinh vật có cấu trúc kháng nguyên
giống vi sinh vật gây bệnh, đã được bào chế
đảm bảo độ an toàn cần thiết, làm cho cơ thể
tự tạo ra tình trạng miễn dịch chống lại tác
nhân gây bệnh.
Nói một cách khác: sử dụng vacxin là tạo miễn
dịch chủ động nhân tạo
1.4 Đặc tính cơ bản của một vaccine
1.4.1 An toàn
Vô trùng : không được nhiễm các vi sinh vật khác
Thuần khiết : không được lẫn các thành phần kháng nguyên
khác
Không độc Liều sử dụng phải thấp hơn rất nhiều so với liều
gây độc Tuy nhiên cũng có thể gây ra phản ứng phụ ở một số
người
Phản ứng tại chỗ: Nơi tiêm vaccine có thể hơi đau, mẩn đỏ,
hơi sưng hoặc nổi cục nhỏ
Phản ứng toàn thân: Sốt thường, co giật với tỷ lệ nhỏ có
thể sốc phản vệ với khả năng xảy ra hiếm
1.4.1 Hiệu lực
Vacxin có hiệu lực lớn là vacxin gây được miễn dịch ở mức
độ cao và tồn tại trong một thời gian dài. Hiệu lực gây miễn
dịch của vacxin trước hết được đánh giá trên động vật thí
nghiệm, sau đó trên thực địa.
Trên động vật thí nghiệm
Cách 1:Đánh giá mức độ đáp ứng miễn dịch thông qua việc xác
định hiệu giá kháng thể hoặc xác định mức độ dương tính của phản
ứng da. Cách đánh giá này chưa cho biết hiệu lực bảo vệ, mới chỉ
cho biết mức độ đáp ứng miễn dịch của cơ thể động vật đối với loại
vacxin thử nghiệm.
Cách 2: Xác định tỷ lệ động vật đã được tiêm chủng sống sót sau
khi thử thách bằng vi sinh vật gây bệnh.
Trên thực địa (field test):
Vacxin được tiêm chủng cho một cộng đồng, theo dõi thống kê tất
cả các phản ứng phụ và đánh giá khả năng bảo vệ khi mùa dịch tới.
1.4 Đặc tính cơ bản của một vaccine
1.4.3 Tính kháng nguyên
Là khả năng kích thích cơ thể tạo thành kháng thể.
Kháng nguyên mạnh là kháng nguyên khi đưa vào cơ thể
một lần đã sinh ra nhiều kháng thể
kháng nguyên yếu là những chất phải đưa vào nhiều hoặc
phải kèm theo một tá dược mới sinh được một ít kháng thể
1.4.4 Tính miễn dịch
Vacxin gây miễn dịch bằng một vi khuẩn hoặc virus giảm
độc lực, hoặc với một protein đặc hiệu có tính
kháng nguyên để gây ra một đáp ứng miễn dịch
Tạo ra hiệu quả đề kháng cho cơ thể về sau khi tác nhân
gây bệnh xâm nhập với đầy đủ độc tính.
II. Phân loại vaccine
2.1 Các phương pháp phân loại truyền thống
2.1.1 Vaccine động lực (nhược độc) hay vacxin sống
Là vacxin chế từ tác nhân gây
bệnh đã là giảm tính độc bằng
các kĩ thuật vật lý, hóa học, hoặc
bằng các phương pháp khác
nhau… không gây bệnh nhưng
còn khả năng sinh sản.
VD: Vacxin dịch tả vịt đông
khô
2.1.2 Vaccine bất hoạt (chết)
Là loại vacxin mà tác
nhân gây bệnh đã bị làm chết
bằng phương pháp hóa học
hay nhiệt độ.
VD: VẮC XIN TỤ
HUYẾT TRÙNG HEO
2.1.3 Vaccine dưới đơn vị hay vaccin
thành phần
Là loại vacxin không dùng toàn bộ tế bào vi
khuẩn hay toàn bộ virus mà chỉ dùng một
thành phần có tính kháng nguyên của chúng.
3.1.4 Vaccine giải độc tố
Là loại vacxin tạo ra do làm mất tính độc của
kháng nguyên nhưng vẫn có tính kháng
nguyên.
2.1.5 Vaccine kháng kháng thể idityp
Là kháng thể tạo ra từ cách dùng kháng thể
kháng kháng nguyên làm kháng nguyên dể làm
vắc xin cho tác nhân gây bệnh đó
2.2 Vaccine tổng hợp
i.
ii.
iii.
iv.
v.
vi.
Vaccine sống giảm động lực bằng lực bằng
kỹ thuật di truyền
Vaccine chứa KN sản xuất bằng phương
pháp tái tổ hợp
Vaccine vector
Vaccine ADN
Vacxin dựa trên cơ thể chuyển gen. Sản xuất
cây chuyển gen nhờ Agrobacter tumefaciens
Vaccine bào tử (spore vaccine)
Loại
vacxin
Ưu điểm
Đơn giản, dễ sản xuất
Vacxin
Giá thành rẻ, tương đối
giảm
ổn định
động
Gây miễn dịch kéo dài
lực
Không cần tiêm nhiều
(sống)
lần
Đơn giản, dễ sản xuất
Giá thành rẻ, ổn định
Vacxin bất
Không cần bảo quản
hoạt
lạnh
(chết)
Khả năng nhiễm virus
sống rất thấp
Nhược điểm
Có thể gây bệnh nhẹ
Có thể chuyển thành dạng gây
bệnh
Virus có thể bị chết, cần bảo quản
lạnh
Có thể bị nhiễm virus
Chứa genome virus có thể gây
bệnh ung thư
Cần nuôi tạo lượng virus lớn, có
thể cần tá chất bổ trợ
Tính miễn dịch có thể không cao
Có thể phải tiêm nhắc lại nhiều lần
Chứa genome virus có thể gây
bệnh ung thư
Vacxin
từng
phân
tinh
sạch
Sản xuất phức tạp, cần chất bổ trợ
Gây đáp ứng miễn dịch
Giá thành thường cao
định hướng với từng
Cần hệ thống nuôi để thu lượng
phần của virus
virus lớn
Không trở lại thành virus Tính miễn dịch có thể không cao
để lây nhiễm
Có thể phải tiêm nhắc lại nhiều
Ổn định, có thể không cần
lần
bảo quản lạnh
Có thể chứa cả hạt virus hoặc
genome virus
Vacxin
tách
dòng
Gây đáp ứng miễn dịch
định hướng với từng
phần của virus
Không trở lại thành virus
để lây nhiễm
Khả năng nhiễm virus
sống thấp
Ổn định, có thể không cần
bảo quản lạnh
Nghiên cứu phức tạp, chi phí cao
Cần chất bổ trợ
Tính miễn dịch có thể không cao
Có thể cần tiêm nhắc lại nhiều lần
Vaccine là gì ? Hướng phát triểncủa những vaccinemới ? Vaccine có tácdụng như thếSẢN XUẤTVACCINEnào ? Công nghệ sinhhọc ứng dụngCơ sở của việc sảngì trong sảnxuất vaccine ? xuất vaccine ? 1.1. Vài nét về lịch sử vẻ vang và hướng phát triểncủa công nghệ vacxinThế kỷ 18, quốc tế tận mắt chứng kiến ba đại dịch cúmCác dịch cúm vẫn tiếpdiễn trong thế kỷ 19, khicác thành phố lớn dần lênvà giao thông vận tải đường biểngiúp cho việc đi lại đượcthuận tiện – đồng nghĩavới năng lực lây lan tănghơn. Dịch cúm năm 1837 nghiêm trọng đến mức ởBerlin, số người chếtnhiều hơn số người đượcsinh ra, và ở Barcelonathì hàng loạt những hoạt độngkinh doanh bị đình đốn. Năm 1918 chứng kiếnđại dịch cúm nghiêmtrọng nhất lịch sửthế giới, thậm chícòn được cho là đạidịch kinh hoàngnhất trong những loạibệnh dịch. Khoảng50 triệu người chết, trong đó riêng ở TâyBan Nha có 8 triệu, vì vậy dịch cúm nàymang tên cúm TâyBan Nha. Trong ảnh, bệnh nhân cúm nằmla liệt trong mộtbệnh viện ở Kansas, Năm 1957 lưu lại dịchcúm châu Á. Nhờ cáctiến bộ khoa học, dịchbệnh nhanh chóngđược xác lập, cácbiện pháp y tế cầnthiết được tiến hành, trong đó có việc sửdụng vắc xin. Tuy vậysố lượng người chết vìcúm vẫn ở mức 2 triệu. Trong ảnh, những bệnhnhân cúm ở Đan Mạchnằm trong khu nghỉtạm ở nhà tranh tài củahải quân ởCopenhagenNăm 2003, Bùngnổ dịch cúmgia cầm Việc tạo ranhững loạivaccine đểphòng và chữabệnh là thựcsự cần thiếtkhi mà dịchbệnh phát triểnngày một phứctạp và xuấthiện thêmnhiều bệnhnguy hiểm1. 1. Lịch sử vacxinEdward Jenner được công nhận làngười tiên phong dùng vắc-xin để ngừabệnh cho con người ngay từ khingười ta còn chưa biết thực chất củacác tác nhân gây bệnh. Năm 1796 ông đã thực thi thànhcông thử nghiệm vắc-xin ngừa cănbệnh đậu mùa, những nông dân vắtsữa bò hoàn toàn có thể bị lây bệnh đậu bò, nhưng sau khi khỏi bệnh, họ trở nênmiễn nhiễm so với bệnh đậu mùaEdward JennerLouis Pasteur với cáccông trình nghiên cứuvề vi sinh học và miễndịch học đã mở đườngcho những kiến thứchiện đại về vắc-xin. Louis Pasteur1. 2 Khái niệm về vaccineVắc-xin là chế phẩm có tính kháng nguyêndùng để tạo miễn dịch đặc hiệu dữ thế chủ động, nhằm mục đích tăng sức đề kháng của khung hình đối vớimột số tác nhân gây bệnh đơn cử. 1.3. Nguyên lý sử dụng vacxinSử dụng vacxin là đưa vào khung hình khángnguyên có nguồn gốc từ vi sinh vật gây bệnhhoặc vi sinh vật có cấu trúc kháng nguyêngiống vi sinh vật gây bệnh, đã được bào chếđảm bảo độ bảo đảm an toàn thiết yếu, làm cho cơ thểtự tạo ra thực trạng miễn dịch chống lại tácnhân gây bệnh. Nói một cách khác : sử dụng vacxin là tạo miễndịch dữ thế chủ động nhân tạo1. 4 Đặc tính cơ bản của một vaccine1. 4.1 An toànVô trùng : không được nhiễm những vi sinh vật khácThuần khiết : không được lẫn những thành phần kháng nguyênkhácKhông độc Liều sử dụng phải thấp hơn rất nhiều so với liềugây độc Tuy nhiên cũng hoàn toàn có thể gây ra phản ứng phụ ở một sốngười Phản ứng tại chỗ : Nơi tiêm vaccine hoàn toàn có thể hơi đau, mẩn đỏ, hơi sưng hoặc nổi cục nhỏ Phản ứng body toàn thân : Sốt thường, co giật với tỷ suất nhỏ cóthể sốc phản vệ với năng lực xảy ra hiếm1. 4.1 Hiệu lựcVacxin có hiệu lực thực thi hiện hành lớn là vacxin gây được miễn dịch ở mứcđộ cao và sống sót trong một thời hạn dài. Hiệu lực gây miễndịch của vacxin trước hết được nhìn nhận trên động vật hoang dã thínghiệm, sau đó trên thực địa. Trên động vật hoang dã thí nghiệmCách 1 : Đánh giá mức độ phân phối miễn dịch trải qua việc xácđịnh hiệu giá kháng thể hoặc xác lập mức độ dương thế của phảnứng da. Cách nhìn nhận này chưa cho biết hiệu lực thực thi hiện hành bảo vệ, mới chỉcho biết mức độ cung ứng miễn dịch của khung hình động vật hoang dã so với loạivacxin thử nghiệm. Cách 2 : Xác định tỷ suất động vật hoang dã đã được tiêm chủng sống sót saukhi thử thách bằng vi sinh vật gây bệnh. Trên thực địa ( field test ) : Vacxin được tiêm chủng cho một hội đồng, theo dõi thống kê tấtcả những phản ứng phụ và nhìn nhận năng lực bảo vệ khi mùa dịch tới. 1.4 Đặc tính cơ bản của một vaccine1. 4.3 Tính kháng nguyênLà năng lực kích thích khung hình tạo thành kháng thể. Kháng nguyên mạnh là kháng nguyên khi đưa vào cơ thểmột lần đã sinh ra nhiều kháng thể kháng nguyên yếu là những chất phải đưa vào nhiều hoặcphải kèm theo một tá dược mới sinh được một chút ít kháng thể1. 4.4 Tính miễn dịchVacxin gây miễn dịch bằng một vi trùng hoặc virus giảmđộc lực, hoặc với một protein đặc hiệu có tínhkháng nguyên để gây ra một phân phối miễn dịch Tạo ra hiệu quả đề kháng cho khung hình về sau khi tác nhângây bệnh xâm nhập với rất đầy đủ độc tính. II. Phân loại vaccine2. 1 Các giải pháp phân loại truyền thống2. 1.1 Vaccine động lực ( nhược độc ) hay vacxin sống Là vacxin chế từ tác nhân gâybệnh đã là giảm tính độc bằngcác kĩ thuật vật lý, hóa học, hoặcbằng những chiêu thức khácnhau … không gây bệnh nhưngcòn năng lực sinh sản. VD : Vacxin dịch tả vịt đôngkhô2. 1.2 Vaccine bất hoạt ( chết ) Là loại vacxin mà tácnhân gây bệnh đã bị làm chếtbằng phương pháp hóa họchay nhiệt độ. VD : VẮC XIN TỤHUYẾT TRÙNG HEO2. 1.3 Vaccine dưới đơn vị chức năng hay vaccinthành phầnLà loại vacxin không dùng hàng loạt tế bào vikhuẩn hay hàng loạt virus mà chỉ dùng mộtthành phần có tính kháng nguyên của chúng. 3.1.4 Vaccine giải độc tốLà loại vacxin tạo ra do làm mất tính độc củakháng nguyên nhưng vẫn có tính khángnguyên. 2.1.5 Vaccine kháng kháng thể iditypLà kháng thể tạo ra từ cách dùng kháng thểkháng kháng nguyên làm kháng nguyên dể làmvắc xin cho tác nhân gây bệnh đó2. 2 Vaccine tổng hợpi. ii.iii.iv.v.vi. Vaccine sống giảm động lực bằng lực bằngkỹ thuật di truyềnVaccine chứa KN sản xuất bằng phươngpháp tái tổ hợpVaccine vectorVaccine ADNVacxin dựa trên khung hình chuyển gen. Sản xuấtcây chuyển gen nhờ Agrobacter tumefaciensVaccine bào tử ( spore vaccine ) LoạivacxinƯu điểmĐơn giản, dễ sản xuấtVacxinGiá thành rẻ, tương đốigiảmổn địnhđộngGây miễn dịch kéo dàilựcKhông cần tiêm nhiều ( sống ) lầnĐơn giản, dễ sản xuấtGiá thành rẻ, ổn địnhVacxin bấtKhông cần bảo quảnhoạtlạnh ( chết ) Khả năng nhiễm virussống rất thấpNhược điểmCó thể gây bệnh nhẹCó thể chuyển thành dạng gâybệnhVirus hoàn toàn có thể bị chết, cần bảo quảnlạnhCó thể bị nhiễm virusChứa genome virus hoàn toàn có thể gâybệnh ung thưCần nuôi tạo lượng virus lớn, cóthể cần tá chất bổ trợTính miễn dịch hoàn toàn có thể không caoCó thể phải tiêm nhắc lại nhiều lầnChứa genome virus hoàn toàn có thể gâybệnh ung thưVacxintừngphântinhsạchSản xuất phức tạp, cần chất bổ trợGây phân phối miễn dịchGiá thành thường caođịnh hướng với từngCần mạng lưới hệ thống nuôi để thu lượngphần của virusvirus lớnKhông trở lại thành virus Tính miễn dịch hoàn toàn có thể không caođể lây nhiễmCó thể phải tiêm nhắc lại nhiềuỔn định, hoàn toàn có thể không cầnlầnbảo quản lạnhCó thể chứa cả hạt virus hoặcgenome virusVacxintáchdòngGây cung ứng miễn dịchđịnh hướng với từngphần của virusKhông trở lại thành virusđể lây nhiễmKhả năng nhiễm virussống thấpỔn định, hoàn toàn có thể không cầnbảo quản lạnhNghiên cứu phức tạp, ngân sách caoCần chất bổ trợTính miễn dịch hoàn toàn có thể không caoCó thể cần tiêm nhắc lại nhiều lần
