Cơ chế hoạt động của vaccine công nghệ mRNA

Moderna, một nhà sản xuất vaccine có trụ sở tại Massachusetts, đã hợp tác với Viện Y tế Quốc gia để phát triển và thử nghiệm vaccine coronavirus, được gọi là mRNA-1273. Thử nghiệm lâm sàng đã chứng minh rằng vaccine đạt hiệu quả ngăn ngừa Covid-19 đến 94,1%.

Một mảnh của Coronavirus

Virus SARS-CoV-2 có gắn các protein hình gai (giống như các giác bám, receptor của các giác bám này của SARS-CoV-2 là ACE2, mà ACE có nhiều ở phổi vì vậy virus có ái lực với phổi và gây tổn thương phổi ở người bị nhiễm) mà nó dùng để xâm nhập vào tế bào con người. Những protein hình gai này sẽ trở thành mục tiêu nhắm đến của các loại vaccine và phương pháp điều trị tiềm năng.

Tương tự như vaccine Pfizer-BioNTech, vaccine Moderna dựa vào các thông tin di truyền của virus để tạo ra protein gai. Vật liệu di truyền đó – gọi tắt là mRNA – rất mỏng manh và sẽ bị cắt nhỏ bởi các enzyme tự nhiên để chỉ lấy đoạn có chứa mã thông tin di truyền tổng hợp protein gai của virus làm vaccine.

Hình 1. Cấu trúc của virus SARS-CoV-2. Đoạn RNA màu đỏ chứa mã thông tin tổng hợp protein gai của virus, đoạn này sẽ được cắt ra bằng các enzyme để làm vaccine.

Đoạn mRNA chứa thông tin tổng hợp protein gai được bọc trong lớp vỏ dầu

Vaccine sử dụng đoạn RNA thông tin, là vật liệu di truyền mà tế bào chúng ta đọc để tạo ra protein. Người ta chỉ lấy đoạn mã hóa thông tin để tổng hợp protein gai và tiêm trực tiếp vào cơ thể người. Vì đoạn mRNA là protein lạ nên khi đưa vào cơ thể sẽ bị hệ miễn dịch của cơ thể thải loại. Để bảo vệ vaccine không bị cơ thể thải loại, Moderna sẽ bao bọc đoạn mRNA trong các bong bóng dầu làm từ các hạt mỡ nano siêu nhỏ.

Hình 2. Đoạn mRNA chứa mã thông tin tổng hợp protein gai của virus được bọc bằng bong bóng các hạt mỡ nano siêu nhỏ để bảo vệ nó khỏi bị hệ miễn dịch cơ thể người thải loại.

Do đặc tính mỏng manh, các phân tử mRNA sẽ nhanh chóng bị phân rã ở nhiệt độ phòng. Vì vậy vaccine của Moderna cần được bảo quản lạnh và chỉ giữ được ổn định trong tối đa sáu tháng khi vận chuyển và bảo quản ở nhiệt độ -4° F (-20°C)

Xâm nhập tế bào

Sau khi tiêm, các hạt vaccine tiếp xúc với tế bào và hợp nhất với chúng, để phóng thích đoạn mRNA. Các tế bào sẽ đọc trình tự của nó và tạo ra các protein gai. Cuối cùng, tế bào sẽ phá hủy đoạn mRNA từ vaccine, và không để lại dấu vết vĩnh viễn.

Hình 3. Các protein gai được tổng hợp trong tế bào di chuyển lên bề mặt tế bào và nhô ra ngoài thành các gai. Các gai protein này là lạ với hệ miễn dịch và nó được hệ thống miễn dịch nhận diện.

Một số protein gai tạo thành các gai di chuyển lên trên bề mặt tế bào và nhô ra khỏi đầu của chúng. Các tế bào đã tiêm chủng cũng sẽ phá vỡ một số protein thành các mảnh nhỏ trên bề mặt của chúng. Sau đó, các gai nhô ra và các mảnh protein gai này là các protein lạ sẽ được hệ thống miễn dịch nhận diện.

Phát hiện kẻ xâm nhập

Tế bào này sẽ đưa các mảnh vỡ của protein hình gai lên trên bề mặt của nó. Khi các tế bào khác (gọi là tế bào T hỗ trợ) phát hiện những mảnh vỡ này, chúng sẽ báo động và giúp điều khiển các tế bào miễn dịch khác chống lại nhiễm trùng.