Ứng dụng công nghệ vi sinh trong sản xuất vacxin
I. Mở đầu
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 vi sinh trong sản xuất vacxin”
II. Nội dung
1. Lịch sử vacxin
Antoni van Leeuwenhock phát minh ra kính hiển vi và nhìn thấy
vi
khuẩn vào năm 1684. Hơn 100 năm sau Edward Jenner là người đầu
tiên
trở
thành phương pháp chủng đậu để phòng ngừa bệnh đậu mùa.
Trong giai
đoạn
từ 1857 đến 1885 Louis Pasteur trở thành “Ông tổ” của
ngành Vi sinh vật
và
cũng là người đầu tiên chế tạo ra vacxin phòng
bệnh than và bệnh
dại.
Hình: Edward
Jenner

Vi khuẩn
than
Vi khuẩn hủi
(phong)
Vi khuẩn sốt hồi
quy
Vi khuẩn tụ
cầu
Vi khuẩn
lậu
Vi khuẩn thương
hàn
Vi khuẩn
lao
Vi khuẩn
tả
Vi khuẩn liên
cầu
Vi khuẩn bạch hầu, uốn
ván
Vi khuẩn
E.coli
Vi khuẩn
Bruccela
Vi khuẩn não mô
cầu
Vi khuẩn
lỵ
Vi khuẩn dịch
hạch

G.Gaffky
R.Koch
R.Koch
T.Bilroth ,
L.Pasteur
E.Klebs,
F.Loffler,A.Nicolaev
T.Escherichi
D.Bruce,B.Bang,
G.Traum
A.Weichselbaum
K.Shiga
A.Yersin
E.Van
Ermengen
W.Reed
E.Schaudina,
E.Holiman
Bordet-Gengou
Ellerman-Bang
Aragao-E.Paschen
U.Smith-H.ADNewes
C.Johnson-E.Goodpasture
H.Plotz
A.Smorodissev-A.Chumacov
2
1964
1967
1969
1970

Fill
Frinston
Rizzetto
Montag
nier
Choo
Reyes
Simons
Ứng dụng công nghệ vi sinh trong sản xuất vacxin

2. Khái niệm về vắc-xin
2.1. Định nghĩa vacxin:
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.
Các nghiên cứu mới còn mở ra hướng dùng vắc-xin để điều trị một số
bệnh (vắc-xin liệu pháp, một hướng trong các miễn dịch liệu pháp). Thuật ngữ
vắc-xin xuất phát từ vaccinia, loại virus gây bệnh đậu bò nhưng khi đem
chủng cho người lại giúp ngừa được bệnh đậu mùa (tiếng Latinh vacca nghĩa
là "con bò cái"). Việc dùng vắc-xin để phòng bệnh gọi chung là chủng ngừa
hay tiêm phòng hoặc tiêm chủng, mặc dù vắcxin không những được cấy
(chủng), tiêm mà còn có thể được đưa vào cơ thể qua đường miệng.
II.2. Sự phát triển của
vacxin
Vacxin học (Vacxinology) được mở đầu thành công vào cuối thế kỷ
18
bởi bác sĩ thú y E.Jenner (Anh) với vacxin làm từ chủng gây bệnh
đậu
bò,
tiêm cho cậu bé 13 tuổi J.Philip. Hiện nay, Tổ chức Y tế Thế giới

thể,
miễn dịch qua trung gian tế bào hoặc phối hợp cả hai loại. Ngoài miễn
dịch
đặc hiệu, vacxin còn có khả năng tăng cường cả miễn dịch không đặc
hiệu
như làm tăng quá trình thực bào nhờ kháng thể đóng vai trò là yếu tố
opsonin
đặc hiệu và nhờ lymphokin hoạt hóa đại thực
bào…
3. PHÂN LOẠI
VACXIN
3.1. Vacxin giải độc
tố
Loại vacxin này được sản xuất từ ngoại độc tố của vi khuẩn đã
được
làm mất tính độc nhưng vẫn giữ được tính kháng nguyên. Vacxin
giải độc
tố
kích thích cơ thể sản xuất ra kháng độc tố, là loại kháng
thể có khả
năng
trung hòa ngoại độc tố. Vacxin này nhằm phòng chống
các bệnh nhiễm
trung
do vi khuẩn gây bệnh chủ yếu bằng ngoại độc
tố.
3.2. Vacxin chết toàn thể hoặc kháng nguyên tinh
chế
Loại vacxin này sản xuất từ các vi sinh vật gây bệnh. Sau khi vi
sinh

Ứng dụng công nghệ vi sinh trong sản xuất vacxin
một quá
trình
nhiễm khuẩn tự nhiên, kích thích cơ thể đáp ứng cả
miễn dịch toàn thể
và
miễn dịch tại chỗ, cả miễn dịch dịch thể và miễn
dịch qua trung gian tế
bào. Ví dụ: Các vắc-xin ngừa bệnh sốt vàng, sởi,
bệnh ban đào và quai bị

Tuy nhiên điều phải quan tâm đặc biệt là tính an toàn của vacxin sống,
phải đảm bảo không còn khả năng gây bệnh hoặc chỉ gây bệnh rất nhẹ, và vi
sinh vật phải có tính di truyền ổn định không trở lại độc lực ban đầu.
3.4 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.
3.5 Vaccine kháng kháng thể idityp
6
Ứng dụng công nghệ vi sinh trong sản xuất vacxin
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
4. CÔNG NGHÊ MỚI TRONG SẢN XUẤT VACXIN
4.1) Vacxin sống
Một vài vacxin sống đã đáp ứng về cơ bản những tiêu chuẩn cho
một
vacxin lý tưởng. Đó là: Có khả năng tạo ra một sự bảo vệ suốt đời với
một
phản ứng tối thiểu ở gần như toàn thể những người đã nhận một hoặc
hai

dùng
tới công nghệ rADN. Chiến lược vacxin cổ điển đầu tiên làm giảm
độc
lực
trong nuôi tế bào đã trở nên hiện thực trong các thập kỷ 40 và
50 với nuôi
tế
bào hiện đại invitro (trong phòng thí nghiệm) và khả
năng nuôi virut
trong
các nuôi tế bào đó, tạo ra vacxin uống
poliovirut, các vacxin tiêm như
sởi,
quai bị, thuỷ đậu, rubella. Một
cách chế tạo vacxin cổ điển thứ hai là phân
lập
và nuôi virut động vật,
gây ra một bệnh động vật tương tự như bệnh ở
người.
Virut động vật
này tạo ra được miễn dịch ở người nhưng không gây bệnh
cho
người.
Đó là trường hợp Jenner đã dùng virut Vacxina (đậu bò) để
làm
vacxin phòng bệnh đậu mùa ở người (Variola virut) 200 năm về trước.
Chính
vacxin này đã dẫn đến việc thanh toán bệnh đậu mùa trên phạm
vi toàn
thế

những
Polypeptit “ngoại lai” hay những Epitop peptit từ những tác nhân gây
bệnh
khác của người.
Mục đích tạo ra những vecto như vậy là để giới
thiệu
Polypeptit hay peptit ngoại lai cho hệ thống miễn dịch, trong khuôn khổ
của
một virut sống, làm sao cho hệ thống miễn dịch đáp ứng với
Polypeptit
ngoại
lai như một kháng nguyên miễn dịch “sống”. Như vậy
8
Ứng dụng công nghệ vi sinh trong sản xuất vacxin
sẽ phát triển được
một
miễn dịch rộng rãi hơn (dịch thể, tế bào hay cả
hai).
Là một phần của
một
virut sống, Polypeptit ngoại lai được biểu thị
bên trong bào tương của tế
bào
bị nhiễm, được làm gẫy thành những
đoạn peptit, rồi được chuyển vận tới
bề
mặt của tế bào. Từ đó, chúng sẽ
kích thích sự đáp ứng của tế bào Limpho
T
độc với tế bào.

nghĩa, các vacxin bất hoạt không thể nhân lên hoặc lan tỏa để có
thể gây
ra
bệnh. Nói chung, chúng được dung nạp tốt hơn, đặc biệt
9
Ứng dụng công nghệ vi sinh trong sản xuất vacxin
phần lớn các
vacxin bất hoạt đã qua xử lý tinh khiết để loại bỏ các đại
phân tử khác.
Ngoài ra,
do
công nghệ phát triển hiện nay, có thể dễ thực hiện được
việc sản xuất
các
vacxin bất hoạt. Khả năng tạo miễn dịch của một
vacxin bất hoạt
thường
được nâng cao nhờ thêm tá dược. Tá dược duy
nhất được cấp giấy phép
dùng
cho người là muối nhôm hydroxit hay
photphat, đã được dùng tiêm cho hơn
1
tỷ người trên toàn cầu. Kháng
nguyên của vacxin gắn một cách vững bền
vào
muối nhôm nhờ tác động
tương hỗ iôn và làm thành một hỗn dịch.
Các
vacxin chết thường có

10
Ứng dụng công nghệ vi sinh trong sản xuất vacxin

4.2.2 Vacxin bất hoạt
protein
Đối với nhiều tác nhân gây bệnh thì việc phát triển một vacxin dựa
trên
Protein là chiến lược được lựa chọn. Phương pháp chế tạo ra một vacxin
dựa
trên
Protein bằng các kỹ thuật miễn dịch, di truyền và sinh hoá học xác
định
tính đặc
hiệu kháng nguyên. Kỹ thuật nói trên cho phép các biểu vị bảo vệ
và
những
Polypeptit được xác định rất đặc hiệu. Vacxin viêm gan B làm
từ
nguồn
huyết tương người là vacxin đầu tiên trong thể loại này. Protein bề
mặt
của virut
viêm gan B (HBsAg), được xác định là một Lipoprotein, một
kháng
nguyên có
những biểu vị bảo vệ trên bề mặt. HBsAg lấy từ huyết tương
của
những người
mang virut viêm gan B mãn được tinh khiết rồi bất hoạt để
làm

cùng đóng gói. Tuỳ theo từng loại chế phẩm có thể đóng gói dưới dạng thuốc
lỏng để uống, dạng thuốc viên, dạng thuốc tiêm.
- Kiểm tra sản phẩm
Cần phải kiểm tra:
. Độ vô trùng: chế phẩm vacxin không được lẫn các vi sinh vật lạ
. Đảm bảo đủ nồng độ.
. Kiểm tra khả năng gây miễn dịch
5.2 Qui trình sản xuất vacxin tái tổ hợp
Quy trình tiến hành tái tổ hợp như sau:
Bước 1: Tiến hành xen đoạn thứ cấp của bộ gen virus vào một plasmid vi khuẩn
có mang gen kháng lại kháng sinh
Bước 2: Tạo tổ hợp gồm ADN khảm có chứa đoạn khởi động (promoter) mạnh
gắn với gen kháng nguyên và đuôi poliA. Sau đó xen vào vùng cắt hạn chế của
virus.
Bước 3: là đưa (biến nạp) đồng thời cả plasmide và virus vào tế bào chủ nhân
chuẩn. Tại đây virus ADN và plasmide hợp nhất và tạo ra virus tái tổ hợp
Bằng phương pháp tạo vacxin tái tổ hợp virus sống, người ta đã tạo ra
vacxin đậu mùa tái tổ hợp cho người và vật nuôi, tạo vacxin adenovirus tái tổ hợp
chống một số bệnh hô hấp ở dạng viên nhộng để uống

5.1.2. Các vacxin cổ điển đã được sản xuất:
5.1.2.1. Vacxin vi khuẩn thương hàn:
Nhân giống: Nuôi vi khuẩn thương hàn trên môi trường thạch trong 18 h
sau đó dùng NaCl đẳng trương để lấy vi khuẩn và điều chỉnh để đạt độ đậm đặc
5.108 vi khuẩn/1ml. Cấy vi khuẩn này vào môi trường mới sao cho thể tích ban
đầu vi khuẩn chiếm 5% thể tích môi trường
Nuôi cấy: Môi trường lỏng casein chưa 300-400 mg N toàn phần, 200-
250mg% N amin, 0,1-0,6% pepton. Cấy chìm trong môi trường nuôi cấy liên tục
có hệ thống khuấy vân tốc 180-300v/ phút để tăng oxy cho hề thống, hệ thống lọc
khí vô trùng với lưu lượng 1lit/1phút. Nuôi trong 10-12 giờ để đạt được nồng độ

và môi trường (tập 5) Nhà xuất bản giáo dục, 1997.
• Lương Đức Phẩm, Hồ xưởng vi sinh vật tổng hợp, Nhà xuất bản Khoa học
Kỹ thuật, Hà Nội, 1978.
• Nguyễn Đức Lượng, Công nghệ sinh học, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia
Tp.HCM, 2000.
• Rene. Scriban, Biotechnologie, Tocdoc. Paris, 1993.
• Monique L. G, Biotechnologie, Principles et methods, Doin editeurs, Paris,
1992.
13
Ứng dụng công nghệ vi sinh trong sản xuất vacxin
14