Tổng quan về virus cúm và các phương thức sản xuất Vaccine

TỔNG QUAN VỀ VIRUS CÚM VÀ CÁC PHƯƠNG THỨC SẢN XUẤT VACCINE NỘI DUNG Cấu trúc và tính chất Giới thiệu về virus cúm Phương thức gây bệnh của virus cúm Đa dạng các loại virus cúm và phương thức sản xuất vaccine 1 2 3 4 GIỚI THIỆU VỀ VIRUS CÚM Tên gọi influenza có gốc từ tiếng Ý và nói về nguyên nhân của loại bệnh này; đầu tiên, bệnh này được cho là do ảnh hưởng của các nguyên nhân chiêm tinh học. Các thay đổi của y học đã làm thay đổi tên này thành influenza del freddo, có nghĩa là "do ảnh hưởng của hơi lạnh". - Hạt bao bọc, hình bán cầu hoặc hình sợi. Đường kính 80-120 nm. - Màng bao có nguồn gốc từ màng tế bào vật chủ bằng cách nảy chồi. - Nucleocapsids xoắn nhỏ gọn. GIỚI THIỆU VỀ VIRUS CÚM GENOME - Sợi đơn RNA mạch thằng, 1 sợi âm - Sáu đến tám phân đoạn khác nhau. - Tổng chiều dài gen 10-15 kb. VIRUSES AND HOSTS - Loại virus cúm A, B, và C: vật chủ bao gồm các loài chim, các loài động vật có vú khác nhau và con người. - Hai chi bổ sung: Thogotovirus (truyền bởi bọ ve) và Isavirus (nhiễm vào cá, đặc biệt là cá hồi). GIỚI THIỆU VỀ VIRUS CÚM - Virus cúm là nguyên nhân của một trong những dịch bệnh tồi tệ nhất của con người được gọi là đại dịch "cúm Tây Ban Nha" trong những năm 1918-1920. Gây ra cái chết của 20 triệu người, nhiều hơn tất cả các trận chiến của Thế chiến I. - Một nguyên nhân quan trọng là khả năng thoát khỏi sự giám sát miễn dịch, bằng cách thay đổi trình tự acid amin của các glycoprotein bề mặt của chúng. - Hơn 20.000 người chết mỗi năm ở Bắc Mỹ gây ra bởi virus cúm, hầu hết trong số đó là người cao tuổi hoặc suy nhược, các cá thể bị suy giảm miễn dịch. GIỚI THIỆU VỀ VIRUS CÚM Ban đầu virus lây nhiễm vào các tế bào biểu mô ở đường hô hấp trên. Virus lây nhiễm gây ra tổn thương của các biểu mô có lông, dẫn đến mất khả năng tiêu diệt chúng bởi các dòng mucociliary trong đường hô hấp. Các virus sao chép nhiều hơn gây ra việc sản xuất interferon, cytokines và các yếu tố phản ứng hòa tan khác, dẫn đến phản ứng viêm tại chỗ và toàn thân. Điều này làm xuất hiện các triệu chứng để xác định các hội chứng "cúm": đau sốt, đau đầu, ớn lạnh, mệt mỏi, và đau cơ. CÁC LOẠI VIRUS CÚM Cúm là một virus có bộ gene là RNA, thuộc họ Orthomyxoviridae. Họ này bao gồm 5 chi: - Influenzavirus A (cúm A) - Influenzavirus B (cúm B) - Influenzavirus C (cúm C) - Isavirus - Thogotovirus CÁC LOẠI VIRUS CÚM Influenzavirus A (cúm A) Các loài thủy cầm là các ký chủ tự nhiên cho rất nhiều loại cúm A. Thỉnh thoảng, virus được truyền sang loài khác và có thể gây nên dịch bùng phát nghiêm trọng trong gia cầm hoặc là gây nên đại dịch cúm trên người. Các virus cúm loại A là loại cúm gây bệnh có độc tính cao nhất cho người trong cả 3 loại cúm, và cũng gây bệnh nặng nhất. Virus cúm A có thể được chia thành nhiều chủng huyết thanh khác nhau dựa vào phản ứng huyết thanh của các virus này. Influenzavirus B (cúm B) Cúm B hầu như chỉ nhiễm lên người và ít phổ biến như cúm A. Loài động vật khác với người duy nhất được biết là nhiễm cúm B là hải cẩu. Loại cúm này đột biến thấp hơn cúm A từ 2-3 lần và do vậy ít biến động về kiểu gene, chỉ với 1 chủng huyết thanh. Độ biến đổi huyết thanh thấp, cùng với phổ ký chủ hẹp (cản trở khả năng "gãy kháng nguyên" - antigenic shift), đã làm cho đại dịch cúm B không thể xảy ra. CÁC LOẠI VIRUS CÚM Influenzavirus C (cúm C) Nhiễm lên người và heo và có thể gây ra bệnh nặng và dịch trong phạm vi địa phương. Tuy nhiên, cúm C ít phổ biến như các loại cúm kia và thường chỉ gây bệnh nhẹ cho trẻ em. CÁC LOẠI VIRUS CÚM CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT - Thể virus có chiều ngang từ 80-120 nm, và thường có hình gần như tròn, mặc dù một số dạng hình sợi cũng có thể hiện diện. - Thể virus này được cấu tạo từ một vỏ virus bao gồm 2 loại glycoprotein, quấn quanh một phần nhân trung tâm. - Phần nhân trung tâm chứa bộ gene RNA và các protein khác có chức năng đóng gói và bảo vệ thể RNA này. Virus cúm A có bộ gene mã hoá cho 11 protein trên 8 đoạn RNA - Màng bao glycoprotein: hemagglutinin (HA) và neuraminidase (NA) - Màng protein tổng thể (M2) với hoạt động của kênh ion - Matrix protein (M1) - Nucleocapsid prottein (NP) - Ba RNA polymerase protein (PA, PB1, PB2 và) - Protein phi cấu trúc (NS1) - Protein cấu trúc nhỏ (NS2) - Protein phi cấu trúc bổ sung (PB1-F2) CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT - HA và NA là hai glycoprotein lớn nằm ở bên ngoài của vỏ virus. - HA là một lectin quản lý việc bám dính của virus vào tế bào ký chủ và việc xâm nhập của bộ gene vào tế bào ký chủ - NA liên quan đến việc phát tán các virus mới được hình thành từ tế bào ký chủ bị nhiễm bằng cách cắt các phân tử đường có vai trò bám vào thể virus hoàn chỉnh. - Các virus cúm A được phân loại thành các chủng dựa vào các phản ứng kháng thể chống lại HA và NA. Các loại HA và NA khác nhau tạo nên nền tảng cho việc phân biệt H và N, ví dụ như H5N1 CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT PHƯƠNG THỨC GÂY BỆNH 1. Các virus cúm bám vào tế bào bằng hemagglutinin vào các phân tử đường của sialic acid trên bề mặt của các tế bào biểu mô; điển hình là ở mũi, cổ họng và phổi của động vật có vú và ruột của chim. 2. Tế bào hấp thu virus vào bằng quá trình thực bào. Trong môi trường hạt nội bào có tính acid, một phần của protein hemagglutinin kết hợp vỏ virus với màng của không bào và giải phóng các phân tử RNA của virus (vRNA), các protein phụ trợ và phân tử polymerase nhân RNA thành RNA (RdRp). 3. Các protein và vRNA tạo thành một phức hợp được vận chuyển vào nhân tế bào, nơi mà RdRp bắt đầu quá trình nhân bản các phân tử vRNA chiều dương. 4. vRNA có thể được đưa trở ra tế bào chất và được dịch mã, hoặc vẫn nằm lại trong nhân tế bào. 5. Các protein vừa được sản xuất sẽ được xuất qua hệ thống Golgi ra bề mặt tế bào (trong trường hợp của neuraminidase và hemagglutinin) hoặc được vận chuyển vào trong nhân để kết hợp với vRNA và tạo ra các thể virus mới. Các protein khác của virus có nhiều chức năng trong tế bào ký chủ, bao gồm phân huỷ các phân tử mRNA của tế bào và sử dụng các phân tử nucleotide vừa được tạo ra để tổng hợp vRNA và cũng ức chế quá trình dịch mã của các phân tử mRNA của tế bào ký chủ. PHƯƠNG THỨC GÂY BỆNH PHƯƠNG THỨC GÂY BỆNH 6. Các vRNA chiều âm được dùng để tạo thành bộ gene của các virus tương lai, RdRp, và các protein khác của virus được kết hợp vào một thể virus. Các phân tử hemagglutinin và neuraminidase kết lại với nhau và tạo thành một chỗ phình ra trong màng tế bào. vRNA và các protein của phần nhân virus rời nhân tế bào và chui vào phần phình ra này của màng tế bào. 7. Thể virus hoàn chỉnh nảy mầm khỏi tế bào trong một khối cầu của màng phospholiqid, gắn hemagglutinin và neuraminidase vào lớp vỏ này của màng. 8. Cũng như trước, các virus gắn vào màng tế bào ký chủ bằng hemagglutinin; các virus hoàn chỉnh rời bỏ tế bào khi mà neuraminidase cắt các nhóm sialic acid khỏi tế bào ký chủ. Sau khi bị các thể virus thoát ra, tế bào ký chủ sẽ chết. Phương pháp tái tổ hợp virus cổ điển Các yếu tố H và N do các gene quy định nên khi các gene biến đổi, những yếu tố kháng nguyên này biến đổi theo. Có hai loại biến đổi ở mức độ phân tử: - Các đột biến điểm (point mutations): Thường xảy ra trên hai gene mã hóa các thành phần kháng nguyên dẫn đến các biến đổi nhỏ của H và N. + Kết quả của biến đổi trôi dạt dẫn đến sự ra đời của chủng virus cúm mới mà kháng thể đối với các chủng virus trước nó không nhận ra được. CÁC PHƯƠNG THỨC ĐỂ TẠO VACCINE CÁC PHƯƠNG THỨC ĐỂ TẠO VACCINE - Các biến đổi lớn có tính chuyển đổi (antigenic shift) xảy ra khi virus cúm nhiễm từ loài này sang loài khác hoặc do trộn lẫn, tái tổ hợp gene của virus cúm ở các loài khác nhau (ví dụ giữa virus cúm A ở người và virus cúm A ở gia cầm). Khi loại biến đổi này xảy ra sẽ cho ra đời một phân type virus mới mà tác hại của nó khó thể lường trước được. Đây cũng là một trong những yếu tố để một đại dịch bùng phát CÁC PHƯƠNG THỨC ĐỂ TẠO VACCINE Việc sử dụng hoặc tái tổ hợp protein thể hiện của các chủng virut cúm gia cầm là một lựa chọn hấp dẫn để làm vaccine bởi vì phương pháp tiếp cận này không yêu cầu xử lý hoặc truyền nhiễm virut cúm gia cầm để sản xuất vaccine. Các nghiên cứu sơ khởi về tái tổ hợp protein HA, NA và M2 như vaccine kháng nguyên cho thấy các protein miễn dịch kém và cần nhiều liều hoặc kể cả tá dược để cải thiện sự miễn dịch và sự hiệu quả. CÁC PHƯƠNG THỨC ĐỂ TẠO VACCINE Kỹ thuật di truyền ngược dùng adenovirus Kỹ thuật di truyền ngược là một phương pháp thay thế để có được chủng vacxin. Kỹ thuật di truyền ngược cho phép tái tạo một hạt virus có hoạt tính sinh học của dòng tế bào dễ tiếp nhận plasmid có chứa các gen mã hóa protein của virus. Adenovirus có thể được chuẩn độ cao trong nuôi cấy tế bào và quá trình thiết kế một Adenovirus tái tổ hợp mới có thể chỉ vài tuần, điều đó cho phép phản ứng nhanh chóng với một số tình hình dịch tễ thay đổi. CÁC PHƯƠNG THỨC ĐỂ TẠO VACCINE Đại diện tốt nhất của Adenovirus là Adenovirus typ 5 (Ad5) là typ phổ biến nhất trong các Adenovirus được sử dụng để xây dựng các vectơ virus tái tổ hợp. Trong các typ Ad5, khu vực các gen khác nhau cần thiết cho sao chép của virus sẽ bị xóa. Dòng tế bào bổ sung các chức năng của khu vực loại bỏ đã được thiết kế để sản xuất. Khi được tiêm vào cơ thể, Adenovirus có khả năng kích hoạt thụ thể TLR-9 và RIG-1. Khả năng miễn dịch tự nhiên được kích hoạt đồng thời là kết quả của sự thâm nhập Adenovirus vào các tế bào trình diện kháng nguyên. CÁC PHƯƠNG THỨC ĐỂ TẠO VACCINE Vector virus còn có khả năng kích hoạt hệ miễn dịch tự nhiên bằng cách liên kết những vật liệu di truyền hoặc protein capsid của chúng vào những thụ thể nhận dạng mẫu. Vector virus được nhận dạng bởi TLR, chẳng hạn như TLR2, TLR3, TLR4, TLR7,TLR8 và TLR9. Sự tương tác giữa các thụ thể và những phối tử dẫn đến sự kích hoạt của yếu tố phiên mã khác nhau, dẫn đến sự hình thành viêm và kích hoạt nhanh chóng phản ứng phòng vệ của cơ thể. THANK YOU