Trong bối cảnh dịch bệnh bùng phát, vắc-xin mRNA trở thành lựa chọn hàng đầu, trong khi vắc-xin DNA lại bị bỏ lại phía sau. Tại sao một công nghệ từng được kỳ vọng như vậy lại ít được sử dụng trong y học hiện đại?
Vắc xin DNA là gì?
Giống như bất kỳ loại vắc xin nào khác, vắc xin DNA cũng gây ra phản ứng miễn dịch thích nghi. Nguyên tắc hoạt động cơ bản của bất kỳ loại vắc xin DNA nào đều liên quan đến việc sử dụng một plasmid DNA mã hóa cho một protein có nguồn gốc từ mầm bệnh mà vắc xin sẽ nhắm làm mục tiêu.
Vắc-xin mRNA là gì?
Vắc-xin mRNA là một phương pháp điều trị dự phòng giúp cơ thể bạn học cách chống lại bệnh tật. Nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe sẽ tiêm vắc-xin cho bạn bằng một hoặc một loạt mũi tiêm.
Lý giải vì sao vắc-xin DNA ít được dùng hơn vắc-xin mRNA
Mặc dù cả vắc-xin DNA và vắc-xin mRNA đều thuộc nhóm vắc-xin thế hệ mới, sử dụng vật liệu di truyền để kích thích hệ miễn dịch tạo ra phản ứng bảo vệ cơ thể, nhưng trên thực tế, vắc-xin mRNA lại được sử dụng phổ biến hơn nhiều trong đại dịch COVID-19 cũng như trong các nghiên cứu lâm sàng sau này. Vậy đâu là lý do khiến vắc-xin DNA ít được sử dụng hơn so với vắc-xin mRNA, dù cả hai đều mang nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại vắc-xin truyền thống?
Hiệu quả sinh miễn dịch thường thấp hơn
Một trong những lý do quan trọng nhất khiến vắc-xin DNA chưa được ứng dụng rộng rãi là khả năng kích thích phản ứng miễn dịch của nó không mạnh bằng vắc-xin mRNA.
Vắc-xin mRNA hoạt động bằng cách đưa một chuỗi mRNA tổng hợp vào tế bào người. Chuỗi này được ribosome trong tế bào chất dịch mã thành protein kháng nguyên – thường là một phần của virus (ví dụ như gai protein của virus SARS-CoV-2). Các protein này sau đó được trình diện cho hệ miễn dịch, từ đó kích thích cơ thể tạo ra kháng thể và tế bào miễn dịch đặc hiệu.
Ngược lại, vắc-xin DNA cần đi một bước xa hơn. Trước tiên, DNA phải đi vào nhân tế bào, nơi nó được phiên mã thành mRNA, rồi từ đó mới được dịch mã thành protein kháng nguyên. Quá trình này không chỉ phức tạp hơn, mà còn hiệu quả thấp hơn do rào cản trong việc xâm nhập vào nhân tế bào. Kết quả là lượng protein kháng nguyên sinh ra từ vắc-xin DNA thường ít hơn, dẫn đến phản ứng miễn dịch yếu hơn hoặc không đủ mạnh để bảo vệ.
Do đó, trong những tình huống cần phản ứng miễn dịch nhanh và mạnh – như trong đại dịch COVID-19 – vắc-xin mRNA có lợi thế rõ rệt.
Khó khăn trong việc đưa DNA vào nhân tế bào
Để vắc-xin DNA hoạt động hiệu quả, DNA ngoại sinh phải vượt qua màng tế bào và màng nhân để tiếp cận bộ máy phiên mã. Tuy nhiên, việc đưa DNA vào nhân tế bào là một rào cản lớn trong công nghệ vắc-xin hiện nay.
Đối với vắc-xin mRNA, quá trình này đơn giản hơn nhiều. mRNA chỉ cần vào tế bào chất – nơi các ribosome dịch mã protein – và không cần tiếp cận nhân tế bào. Điều này giúp tăng tốc độ phản ứng miễn dịch và giảm nguy cơ gây ảnh hưởng đến bộ gen của người.
Ngược lại, với vắc-xin DNA, để DNA đi vào được nhân, cần sử dụng những thiết bị hỗ trợ chuyên biệt như điện chấn (electroporation) – một phương pháp dùng xung điện để mở màng nhân tạm thời, cho phép DNA đi vào. Tuy nhiên, kỹ thuật này:
- Phức tạp và khó triển khai trên diện rộng.
- Tăng chi phí sản xuất và bảo quản.
- Có thể gây khó chịu hoặc đau đớn cho người tiêm nếu không thực hiện đúng kỹ thuật.
Do đó, trong các chương trình tiêm chủng đại trà, đặc biệt là ở các nước đang phát triển, vắc-xin mRNA – với công nghệ nanoparticle (hạt nano lipid) để vận chuyển mRNA – dễ dàng hơn rất nhiều trong việc triển khai thực tế.
>>> Tham khảo thêm: Tái tạo nội tạng - Công nghệ thay đổi số phận con người
Lo ngại (dù hiếm) về tích hợp vào bộ gen người
Một mối lo ngại khiến giới khoa học và các cơ quan quản lý vẫn còn thận trọng với vắc-xin DNA là khả năng – dù cực kỳ hiếm – mà DNA ngoại lai có thể tích hợp vào bộ gen của người tiêm.
Vì DNA phải đi vào nhân tế bào để hoạt động, nên nguy cơ tích hợp sai lệch vào ADN nội sinh của người bệnh – dù chỉ là nguy cơ lý thuyết – vẫn khiến các nhà khoa học và các tổ chức như FDA hoặc EMA phải cân nhắc rất kỹ.
Nếu DNA được tích hợp vào một vị trí quan trọng của bộ gen, có thể dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng như:
- Rối loạn chức năng gen
- Đột biến gây ung thư
- Ảnh hưởng di truyền lâu dài
Trong khi đó, mRNA không đi vào nhân, hoạt động ngắn hạn và bị phân hủy sau vài giờ đến vài ngày, nên gần như không có nguy cơ thay đổi vật liệu di truyền của người tiêm.
Chính yếu tố an toàn sinh học này đã giúp vắc-xin mRNA chiếm ưu thế trong cuộc đua phát triển vắc-xin hiện đại.
Công nghệ mRNA đã được tăng tốc và khẳng định nhờ COVID-19
Không thể không nhắc đến vai trò của đại dịch COVID-19 trong việc đưa công nghệ mRNA trở thành “người hùng” của ngành y sinh. Hai hãng Pfizer-BioNTech và Moderna đã phát triển vắc-xin mRNA đầu tiên được cấp phép sử dụng khẩn cấp, với hiệu quả vượt mong đợi – lên đến 94–95% trong việc ngăn ngừa nhiễm bệnh có triệu chứng.
Điều này tạo ra:
- Niềm tin lớn từ cộng đồng và các tổ chức y tế
- Cơ sở hạ tầng sản xuất mRNA quy mô lớn
- Nhiều khoản đầu tư toàn cầu vào công nghệ mRNA
Ngược lại, vắc-xin DNA không có sản phẩm nào được sử dụng rộng rãi trong đại dịch, khiến công nghệ này bị “chậm chân” và chưa được ứng dụng trên quy mô lớn để chứng minh ưu thế.
Vắc-xin DNA chủ yếu mới ở giai đoạn thử nghiệm
Cho đến thời điểm hiện tại, đa số các vắc-xin DNA chỉ mới được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm hoặc ở động vật. Một số loại vắc-xin DNA đã được phê duyệt sử dụng ở người, như:
Vắc-xin DNA ZyCoV-D của Ấn Độ cho COVID-19
Một số vắc-xin DNA cho bệnh dại, bệnh do virus Ebola, bệnh MERS...
Tuy nhiên, chúng chưa phổ biến và chưa đạt hiệu quả vượt trội, do đó không thể cạnh tranh được với mRNA trong thời điểm hiện tại.
Dù vậy, vắc-xin DNA vẫn là một hướng đi đầy tiềm năng, nhất là trong các bệnh cần đáp ứng miễn dịch bền vững hoặc vắc-xin có thể bảo quản ở nhiệt độ thường.
>>> Tham khảo thêm: Khám phá cách công nghệ nano đang cứu sống bệnh nhân
Dù sở hữu tiềm năng lớn, vắc-xin DNA vẫn đang ở phía sau trên bản đồ y học hiện đại. Trong khi đó, vắc-xin mRNA với tốc độ phát triển nhanh và hiệu quả cao đang mở ra một chương mới trong phòng chống dịch bệnh toàn cầu.
