Công nghệ mRNA không chỉ để làm vaccine

Nguyễn Vũ

(KTSG) - Hai loại vaccine ngừa Covid-19 của Pfizer/BioNTech và Moderna sử dụng công nghệ RNA truyền tin (mRNA) đã thành công ngoài mức mong đợi. Công nghệ này hứa hẹn trao cho loài người một vũ khí không chỉ để chiến đấu chống con virus corona mà còn nhiều loại bệnh tật khác, từ HIV đến ung thư, từ các con virus cứng đầu đến các chứng bệnh liên quan đến tự miễn dịch.

Ý tưởng sử dụng công nghệ mRNA để chế tạo vaccine xuất phát từ nghiên cứu vào những năm 1990 của bà Katalin Kariko, một nhà khoa học người Mỹ gốc Hungary lúc đó đang giảng dạy ở Đại học Pennsylvania. Bà lập luận, nếu tổng hợp được các mRNA nhân tạo trong đó có chứa các thông tin ra lệnh cho tế bào sản xuất đúng các protein đang cần có thì các loại vaccine thế hệ mới không cần sử dụng chính con virus đã được làm cho yếu đi. Vaccine mRNA sẽ bảo cơ thể sản sinh một bản sao y như con virus để kích hoạt hệ thống miễn dịch chống lại.

Các nhà nghiên cứu thường dùng cách ví von so sánh quá trình này với cuốn sách dạy nấu ăn. Các DNA của cơ thể là cuốn sách dạy nấu ăn gồm rất nhiều món, còn mRNA chỉ là bản sao một công thức dạy nấu một món thôi. Với vaccine chống Covid-19, mRNA là bản sao công thức bày cho tế bào sản xuất các protein hình gai như chiếc vương miện của con SARS-CoV-2 để hệ miễn dịch tưởng có virus xâm nhập cơ thể nên huy động lực lượng sản sinh kháng thể chống lại. Tương tự, khi dùng công nghệ mRNA để chữa các chứng bệnh di truyền, mRNA sẽ là bản sao công thức bày cho cơ thể sản xuất loại protein lành mạnh mà cơ thể đang cần.

Trong nhiều năm sau đó, nghiên cứu của bà Kariko hầu như không tạo ra sự chú ý nào bởi lúc đó giới khoa học cho rằng sử dụng mRNA là một ý tưởng viển vông. Cơ thể con người như một cỗ máy tính phức tạp, nó có một cơ chế chống vật ngoại lai rất hữu hiệu. Bất kỳ nỗ lực nào đưa mRNA tổng hợp vào đều bị cơ thể chặn lại, tiêu diệt, đào thải trước khi nó kịp đến tế bào để trao thông tin. Chuyện chế tạo ra các mRNA tổng hợp để ra lệnh cho tế bào sinh ra kháng thể để chống virus, các loại enzyme để đảo ngược một căn bệnh hiếm, hay các chất để chữa lành một mô tim bị tổn thương giống một câu chuyện khoa học viễn tưởng. Sau đó bà hợp tác với Drew Weissman, một chuyên gia về bệnh truyền nhiễm để tập trung nghiên cứu công nghệ mRNA vào việc sản xuất vaccine mà thôi.

Trả lời phỏng vấn của CNN, Weissman giải thích: “Nếu muốn làm một vaccine ngừa bệnh cúm theo phương pháp truyền thống, trước tiên phải cô lập con virus cúm chủng mới, tìm cách nuôi cấy chúng, tìm cách làm chúng bất hoạt… một quá trình mất nhiều tháng. Với công nghệ mRNA ta chỉ cần chuỗi trình tự gen (chứ không cần bản thân con virus nữa)”. Ông cho biết khi Trung Quốc công bố kết quả giải trình tự virus SARS-CoV-2: “Ngay ngày hôm sau chúng tôi đã bắt đầu quy trình sản xuất RNA và hai tuần sau là đã có vaccine để thử nghiệm trên động vật”.

Phòng thí nghiệm của Kariko và Weissman thật ra đã nghiên cứu sản xuất vaccine theo công nghệ mRNA từ nhiều năm nay. Trước khi bùng phát đại dịch Covid-19 họ đã bước vào giai đoạn thử nghiệm đầu tiên năm loại vaccine khác nhau nhưng sau đó phải ngưng lại để tập trung vào vaccine Covid-19. Hai trong số thử nghiệm này là nhằm sản xuất một vaccine ngừa bệnh cúm chung - loại bỏ nhu cầu năm nào cũng phải làm một vaccine cúm mới để phù hợp với chủng virus cúm năm đó. Họ kỳ vọng một vaccine như thế sẽ giúp bảo vệ người chích trong nhiều năm sau chỉ một mũi chích. Họ cũng nghiên cứu hai vaccine ngừa HIV/AIDS và một loại ngừa bệnh Herpes sinh dục. Tiềm năng sử dụng công nghệ mRNA để bào chế vaccine cho các căn bệnh như Ebola, Zika, bệnh dại, virus cytomegalo là rất lớn.

Những nghiên cứu trước đó trong thực tế đã giúp đẩy nhanh quá trình chế tạo vaccine Covid-19. Chẳng hạn, các nghiên cứu về bệnh SARS bùng phát vào năm 2003-2004, bệnh MERS giúp các nhà nghiên cứu biết nên chọn cấu trúc gai nhọn nào nằm ở bên ngoài con virus để làm vaccine. McLellan, một nhà sinh học ở Đại học Texas at Austin nói với CNN: “Chúng tôi đã biết cách ổn định các gai của coronavirus từ năm 2016 nên đã sẵn sàng khi chủng corona mới gây bệnh Covid-19 xuất hiện”.

Kỳ vọng của phòng thí nghiệm Weissman là làm một loại vaccine chung có hiệu quả với các chủng virus corona, kể cả Covid-19, SARS, MERS, bệnh cúm mùa và các chủng mới sẽ xuất hiện. Ông nói: “Chúng tôi đã khởi đầu nghiên cứu một vaccine như thế từ mùa xuân năm ngoái. Trong 20 năm qua, chúng ta đã gặp phải ba trận dịch do virus corona gây ra. Tương lai cũng sẽ còn các đại dịch như thế nữa”.

Một công dụng khác của công nghệ mRNA là bào chế thuốc chữa ung thư. Hiện nay cơ thể con người đã chiến đấu với các tác nhân gây ung thư hàng ngày hàng giờ; sử dụng công nghệ mRNA sẽ cung cấp cho cơ thể một vũ khí hữu hiệu hơn. Các loại tế bào ung thư đều có những cấu trúc bên ngoài đặc trưng mà hệ miễn dịch của con người có thể nhận biết. McLellan giải thích: “Có thể hình dung khả năng chích cho người bệnh một mRNA bảo tế bào sản sinh một kháng thể chỉ tấn công đúng ngay thụ thể đó”. Nếu như trước đây, điều trị ung thư đồng nghĩa với phẩu thuật, hóa trị, xạ trị thì nay còn thêm liệu pháp miễn dịch trong đó sử dụng công nghệ mRNA là hướng đi mới.

Moderna, công ty chuyên phát triển công nghệ mRNA, đã chế tạo thành công vaccine Moderna ngừa Covid-19, có nhiều nghiên cứu về thuốc ung thư được cá nhân hóa. Công ty cho biết họ phát hiện các dị biến trên tế bào ung thư của bệnh nhân; các thuật toán máy tính tổng hợp và dự báo chừng 20 dị biến như thế. Sau đó người ta sẽ chế tạo các vaccine nhắm vào từng dị biến rồi tổng hợp chúng vào một mRNA tổng hợp làm thành thuốc chích cho người bệnh để giúp cơ thể sản sinh các phản ứng miễn dịch đúng ngay các dị biến này.

Hai nhà sáng lập BioNTech là Ugur Sahin và Ozlem Tureci cũng nhắm tới các vaccine ngừa ung thư ngay từ đầu. Trang web của công ty này cho biết họ đang có tám loại thuốc điều trị ung thư đang được thử nghiệm. “Trong khi chúng tôi tin rằng cách tiếp cận của chúng tôi là có thể áp dụng cho nhiều lĩnh vực điều trị, các chương trình tiên phong nhất của chúng tôi tập trung vào ung thư học và đến nay chúng tôi đã điều trị cho hơn 250 bệnh nhân với 17 loại ung bướu khác nhau”.

Một đối tượng nữa của công nghệ mRNA là các căn bệnh tự miễn dịch, là tình trạng phát sinh từ một phản ứng miễn dịch bất thường đối với một phần bình thường trên cơ thể, chẳng hạn như bệnh Lupus ban đỏ, bệnh Basedow, bệnh đái tháo đường typ 1. Cách điều trị hiện nay là ngăn các phản ứng miễn dịch cho những vùng bị ảnh hưởng nhưng làm thế thì bệnh nhân dễ bị nhiễm trùng các bệnh khác.

BioNTech hiện đang nghiên cứu dùng công nghệ mRNA để điều trị một số căn bệnh tự miễn dịch với kết quả ban đầu thu được trên chuột thử nghiệm - ngăn được phản ứng miễn dịch bất thường và giữ nguyên hoạt động của hệ miễn dịch chung.

Nguyên lý của liệu pháp gen là tìm cách thay thế gen bị đột biến bằng gen khỏe mạnh và mặc dù sử dụng liệu pháp gen trong điều trị các bệnh lý di truyền là một hướng đi đầy triển vọng, các nhà nghiên cứu hầu như không đạt được nhiều tiến triển. Cái khó là tìm cách đưa gen khỏe mạnh vào tế bào mà không gây ra các phản ứng phụ và duy trì hiệu quả lâu dài. Công nghệ mRNA hứa hẹn những bước đột phá cho liệu pháp gen nhờ con đường truyền thông tin bảo tế bào sản sinh đúng loại protein đang cần. Chẳng hạn trong bệnh thiếu máu hồng cầu lưỡi liềm, hồng cầu do cơ thể sinh ra có hình dạng bất thường, có thể gây nghẽn mạch máu, gây đau và tổn thương cho các cơ quan. Công nghệ mRNA có thể gửi các lệnh đã thay đổi đến tủy xương nơi sản sinh hồng cầu để sản sinh các hồng cầu khỏe mạnh bình thường.

Dù sao, chỉ với các loại vaccine mRNA ngừa Covid-19 của Pfizer/BioNTech và Moderna đang dần đẩy lùi trận đại dịch lớn nhất thế giới trong cả trăm năm qua, công nghệ mRNA đã ghi dấu ấn của nó trên dòng lịch sử của nhân loại.