Tiểu luận Vaccine ăn

một đầu ưa nước phía ngoài và một đầu ưa nước phía trong , nên bất kỳ phân tử phân cực nào, bao gồm cả DNA và protein, đều không có khả năng đi qua màng một cách tự do Sơ đồ bên cho thấy các thành phần hóa học của màng sinh chất. Các đầu ưa nước phân cực hướng về phía ngoài trong khi các đuôi kỵ nước hướng về phía trong và tương tác với đuôi kỵ nước khác để cùng bám giữ màng. Các phân tử phân cực không thể đi qua màng này nếu như không có sự hỗ trợ bên ngoài. Hình 2.15: Cuvette nhựa có điện cực Nhiều phương pháp đã được phát triển để vượt qua rào cản này, cho phép đưa DNA và các phân tử khác vào trong tế bào đã được nghiên cứu. Một trong những phương pháp này là kỹ thuật xung điện. Hình 2.16 :Máy xung gen (Gene pulser) (Hãng Biorad) Kỹ thuật xung điện dựa trên trạng thái tương đối yếu của các tương tác kỵ nước của phospholipid kép và khả năng tập hợp lại một cách tự động của nó sau khi bị rối loạn (Purves, 2001). Vì vậy, một xung điện chớp nhoáng có thể gây ra rối loạn ở các vị trí của màng một cách nhất thời, làm cho các phân tử phân cực có thể đi qua, nhưng sau đó màng có thế đóng kín lại nhanh chóng và tế bào không bị ảnh hưởng gì cả. Các tế bào chủ và DNA ngoại lai được tạo thành dịch huyền phù và cho vào trong một cuvette nhựa có điện cực (hình 2.15) Ðể tạo ra xung điện cao thế trong một thời gian ngắn người ta sử dụng một thiết bị gọi là máy xung gen (gene pulser). (hình 2.16) Quá trình cơ bản diễn ra bên trong máy này có thể được trình bày bằng sơ đồ (hình 2.17) Hình 2.17: Sơ đồ bố trí mạch cơ bản của máy xung điện Sơ đồ này cho thấy mạch điện cơ bản cung cấp điện cho kỹ thuật xung điện. Khi công tắc thứ nhất đóng, tụ điện nạp điện vào và tích một điện áp cao. Khi công tắc thứ hai đóng, điện áp này phóng qua dịch huyền phù tế bào. Một xung điện cần thiết cho kỹ thuật này thường là khoảng 10.000-100.000 v/cm (thay đổi tùy theo kích thước của tế bào) trong vài phần triệu giây đến một phần ngàn giây. Xung điện này làm rối loạn phospholipid kép của màng tế bào và tạo ra các lỗ tạm thời. Khả năng điện qua màng tế bào cùng lúc tăng lên 0,5-1,0 v vì vậy các phân tử đã được nạp điện này đi qua màng tế bào thông qua các lỗ bằng cách thức tương tự như điện di (Hình 2.18). Hình 2.18: Sơ đồ plasmid chứa DNA ngoại lai đi qua các lỗ tạm thời trên màng bào chất Lối DNA đi vào tế bào không thể quan sát thấy dưới kính hiển vi, nhưng hình vẽ này cho thấy khái niệm cơ bản của sự tạo thành các lỗ trên màng mà DNA có thể đi qua. Khi các ion đã nạp điện và các phân tử đi qua các lỗ, màng tế bào phóng điện và các lỗ này đóng lại một cách nhanh chóng và phospolipid kép phục hồi lại cấu trúc cũ (Weaver, 1995). Lúc này các phân tử mong muốn đã ở trong tế bào và chúng được sử dụng cho các nghiên cứu tiếp theo. Phương pháp này có thể sử dụng đối với gần như tất cả các loại tế bào của các loài. Lúc đầu phương pháp này được sử dụng để chuyển gen vào các tế bào động vật có vú, về sau cho cả tế bào thực vật ở dạng protoplast... Với một số cây một lá mầm quan trọng (loài lúa phụ Japonica, ngô, lúa mì) mà không thể thực hiện được bằng phương pháp chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium thì người ta đã thành công với phương pháp này. Hiệu quả biến nạp cao. Trong một nghiên cứu ở E.coli, 80% số tế bào nhận được DNA ngoại lai (Miller và Nickoloff, 1995). Lượng DNA ngoại lai cần thiết là ít hơn so với các phương pháp khác (Withers, 1995). Phương pháp này có thể thực hiện với các mô in vivo còn nguyên vẹn (Weaver, 1995). Ðoạn DNA ngoại lai được biến nạp có kích thước lớn. Tuy nhiên nếu các xung điện có cường độ và chiều dài không đúng thì một số lỗ của tế bào sẽ trở nên quá lớn hoặc bị hỏng không thể đóng lại sau khi tế bào phóng điện, làm cho tế bào bị tổn thương hoặc bị thủng (Weaver, 1995). Một hạn chế nữa là sự vận chuyển DNA ngoại lai vào và ra khỏi tế bào trong suốt thời gian điện biến nạp là tương đối không đặc hiệu. Ðiều này dẫn đến kết quả là không cân bằng ion mà sau đó sẽ làm rối loạn chức năng của tế bào và tế bào chết (Weaver, 1995). Kỹ thuật xung điện được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của sinh học phân tử và y học. Các ứng dụng của kỹ thuật xung điện bao gồm: Biến nạp DNA: các gen đặc hiệu có thể được tạo dòng trong plamid và sau đó plasmid này được đưa vào tế bào chủ để nghiên cứu cấu trúc và chức năng của gen và protein. Dung hợp tế bào đã kích thích: sự tạo thành các lỗ thủng trên màng xảy ra do xung điện chớp nhoáng tạo ra cho thấy đã kích thích sự dung hợp tế bào (Weber và Berrg, 1995). 3.Chuyển gen bằng súng bắn gen[2] Súng bắn gen Súng bắn gen (Gene gun) là một thiết bị sử dụng để đưa thông tin di truyền vào tế bào, được thiết kế đầu tiên cho biến nạp DNA ngoại lai vào tế bào thực vật và được phát triển vào đầu thập niên 1980 do các nhà thực vật học ở Ðại học Corrnell cùng với các nhà nghiên cứu ở Corrnell Nanofabrication Facility, Newyork, USA. Súng bắn gen được bán trên thị trường vào năm 1990. Ðạn sử dụng cho loại súng này là các hạt kim loại nặng cơ bản được bao bọc DNA. Tên chính xác và đầy đủ của súng bắn gen là hệ thống phân phối hạt biolistics (biolistic particle delivery system) và kỹ thuật này thường được gọi một cách đơn giản là biolistics (sự kết hợp giữa hai thuật ngữ biology (sinh học) và ballistics (sự bắn tung)). Mặc dù có nhiều thiết kế kỹ thuật khác nhau nhưng nguyên lý chung của phương pháp này là sử dụng áp lực xung của khí helium để gai tốc các hạt. Hình 2.21:Sơ đồ nguyên lý hoạt động của súng bắn gen Súng bắn gen bao gồm hai buồng bằng thép không gỉ, kích thước 6“x7“x10“ nối với hai bơm chân không. DNA ngoại lai được gắn vào các hạt tungsten có đường kính rất nhỏ, khoảng 1μm (các kim loại nặng khác như vàng và bạc cũng được sử dụng nhưng không thường xuyên do giá cả đắt). Các hạt này được đặt trên một cái đĩa ở mặt bên trong của súng. Sự bùng nổ khí helium ở 1000psi làm cho cái đĩa bắn về phía trước với tốc độ 1300 food/s, tương đương với tốc độ khi một viên đạn rời khỏi nòng súng. Một tấm chắn làm dừng đĩa lại và các hạt vàng hay tungsten được phóng về phía các tế bào đích. Chúng xuyên qua vách tế bào và phóng thích các phân tử DNA (Hình 2.21). Súng bắn gen sử dụng kỹ thuật DNA tái tổ hợp để hợp nhất sự biểu hiện các gen đã phân phối. Các tế bào biến đổi di truyền có thể được sử dụng để tạo thực vật bao gồm cả sự sửa đổi di truyền mong muốn ở trong tất cả các tế bào của chúng (Voiland, 1999). Mục tiêu của súng bắn gen thường là callus của các tế bào thực vật giống nhau sinh trưởng trong môi trường gel trên đĩa petri. Sau khi các hạt tungsten đã va chạm vào đĩa, gel và callus bị phá vỡ nhiều. Tuy nhiên một số tế bào không bị phá vỡ khi va chạm mạnh và đã tiếp nhận các hạt tungsten được bao bọc DNA và cuối cùng các phân tử DNA ngoại lai đã xâm nhập và hợp nhất vào nhiễm sắc thể thực vật. Các tế bào từ đĩa petri được tập hợp lại và chọn lọc các tế bào đã hợp nhất thành công và biểu hiện DNA ngoại lai bằng các kỹ thuật hóa sinh hiện đại như sử dụng gen chọn lọc nối tiếp và Northern blots. Các tế bào đơn đã chọn lọc từ callus có thể được xử lý với một số hormone thực vật như auxin, gibberelin và mỗi một tế bào có thể phân chia, biệt hóa thành các tế bào mô, cơ quan, tế bào chuyên hóa của toàn bộ cây. Cây mới có nguồn gốc từ một tế bào nảy mầm thành công có thể mang các đặc tính di truyền mới. Phương pháp này có ưu điểm là thao tác dễ dàng, có thể chuyển gen vào nhiều loại tế bào và mô, các tế bào được biến nạp có tỉ lệ sống sót cao, cho phép đưa các gen vào tế bào ở vị trí mong muốn....Do vậy nó được sử dụng rộng rãi trongHình 2.23: Phức hợp DNA-calcium phosphat nhiều lĩnh vực. 4. Kỹ thuật calcium phosphate Kỹ thuật calcium phosphate (calcium phosphate technique) đã được phát triển đầu tiên là để xác định sự lây nhiễm của DNA virus (Graham,1973) và hiện nay được sử dụng rông rãi để thử nghiệm hoạt động biến nạp của DNA virus cũng như DNA tách chiết từ các tế bào eukaryote (Wigler, 1978; Graham, 1979; Pellicer, 1980). Kỹ thuật này yêu cầu ủ các tế bào nhận với các chất đồng kết tủa DNA và calcium phosphat (Hình 2.23). Kết tủa này bám vào tế bào và sau đó sẽ hấp thụ vào tế bào qua quá trình ẩm bào (Loyter, 1982). Trong tế bào, các phân tử DNA ngoại lai nằm trong không bào được tạo thành do ẩm bào và lysosome thứ hai nhưng rất ít DNA đi đến nhân và hợp nhất vào genome chủ Hình 2.24: Cấu trúc tổng quát của lipid cation tổng hợp Cho đến nay, đây là kỹ thuật vô cùng có giá trị đối với các nghiên cứu chuyển gen vào các tế bào soma nuôi cấy và đang được sử dụng nhiều để chuyển các dòng genome vào tế bào đích. Tỉ lệ các tế bào được biến nạp ổn định của kỹ thuật này là tương đương với phương pháp vi tiêm nhưng khác với vi tiêm là nhiều tế bào được biến nạp cùng một lần. Phương pháp này được sử dụng phổ biến bởi vì đơn giản protocol dễ thực hiện, ít tốn kém, số tế bào chết sau biến nạp không đáng kể, sự biểu hiện gen có thể là nhất thời hoặc ổn định và quan trọng trong việc thiết kế vector virus tái tổ hợp. Tuy nhiên hiệu quả biến nạp và mức độ biểu hiện của gen chuyển thấp. 5. Chuyển gen qua liposome Hình 2.25: Cấu trúc của DOPE (L-diolecyl phosphatidylethanolamine) Vào thập niên 1980, liposome nhân tạo đã được sử dụng để đưa DNA vào tế bào. Lipid với toàn bộ lưới tích điện dương ở pH sinh lý là thành phần lipid tổng hợp phổ biến nhất của liposome được phát triển cho chuyển gen (Hình 2.24). Thường thì lipid cation được trộn với một lipid trung tính như L-dioleoyl phosphatidyl-ethanolamine (DOPE) (Hình 2.25). Phần cation của phân tử lipid kết hợp với DNA tích điện âm và kết quả là chứa đầy DNA trong phức hợp liposome-DNA (Hình 2.26). Ðối với các tế bào nuôi cấy, toàn bộ Hình 2.26: Phức hợp liposome-DNA lưới tích điện dương của phức hợp liposome-DNA nói chung là gây ra hiệu quả chuyển gen cao hơn bởi vì nó cho phép phức hợp này kết hợp với màng tế bào tích điện âm bền hơn. Nhờ cơ chế nhập bào, các phức hợp xuất hiện trong endosome và sau đó đi vào nhân. Chưa rõ DNA được phóng thích từ endosome và đi qua màng nhân như thế nào. DOPE được xem là một lipid kích thích sự dung hợp và vai trò của nó là phóng thích các phức hợp này từ endosome cũng như làm cho sự dung hợp của màng tế bào phía ngoài với phức hợp liposome-DNA xảy ra dễ dàng. Trong phương pháp này, các đại phân tử trước hết được đưa vào trong các túi phospholipid. Các loại túi khác nhau đã được mô tả, nhưng túi một lớp mỏng là thích hợp nhất cho chuyển gen vì chúng có tỉ lệ khoảng trống chứa nước ở bên trong tương đối cao đối với mỗi đơn vị lipid và bởi vì chúng có tỉ lệ phân phối cao hơn. Sự dung hợp của liposome với màng plasma là một sự kiện hiếm. Hiệu quả biến nạp của phương pháp này thấp hơn so với phương pháp vi tiêm vào tiền nhân. Các nổ lực nghiên cứu đang được tiến hành để tìm ra các điều kiện thí nghiệm mà có thể làm tăng sự phóng thích các phân tử đã kết nang từ con đường ẩm bào. Liposome đã được sử dụng để đưa protein, lipid và các phân tử nhỏ vào nhiều loại tế bào nuôi cấy, tuy nhiên hiệu quả thấp hơn vi tiêm đối với RNA hoặc protein. Cũng như thế, chuyển gen qua liposome và sự biểu hiện của gen chuyển là không vượt qua được các phương pháp chuyển gen thông thường (như hệ thống virus), sự biểu hiện gen chuyển thường nhất thời, sự ức chế bởi các thành phần của huyết thanh có thể xảy ra. Bên cạnh đó, kỹ thuật này có nhiều ưu điểm là gen chuyển sẽ không hợp nhất vào genome chủ, có hiệu quả tốt đối với cả tế bào in vitro và in vivo, có thể mang được các DNA có kích thước rất lớn, độ tinh khiết cao, không gây miễn dịch, có thể sử dụng với các tế bào mà biến nạp bằng kỹ thuật calcium phosphat không có hiệu quả.. ĐỊNH HƯỚNG VÀ THÀNH TỰU Trên thế giới: Những thành công của các nhóm nghiên cứu trên thế giới đã chứng tỏ việc sản xuất và đưa sản phẩm vaccine trong thực vật ra thị trường sẽ trở thành hiện thực trong một tương lai không xa. Những tiến bộ mà các nhà công nghệ sinh học thực vật trên thế giới đã đạt được tập trung vào một số vấn đề sau: *Tăng cường mức độ biểu hiện kháng nguyên Ở phần trên, chúng ta đã biết nhiều kĩ thuật được sử dụng để cải biến di truyền thực vật, tuy nhiên hầu hết các báo cáo hiện nay về sản xuất vaccine ăn được đều liên quan đến phương pháp chuyển gen bằng Agrobacterium và promoter phổ biến nhất trong thiết kế gen biểu hiện là CaMV 35S (promoter của vi khuẩn khảm súp lơ), một promoter khoẻ cho phép biểu hiện gen ở mức độ cao. Bên cạnh đó, nhiều hệ thống vector khác cũng được sử dụng để biểu hiện kháng nguyên. Việc nghiên cứu sản xuất kháng nguyên dưới đơn vị B của độc tố kém bền nhiệt (LT-B) ở E. coli, được điều khiển bằng promoter đặc hiệu vị trí (đặc hiệu hạt), làm bằng mức độ biểu hiện LT-B tới 1,8% protein hoà tan tổng số. Đồng thời, việc áp dụng hai phương pháp lai tạo giống ngô khác nhau đã nâng thành phần kháng nguyên gấp 5 và 10 lần. Chikwamba và đồng tác giả cũng biểu hiện LT-B thành công ở ngô, đây cũng là báo cáo đầu tiên sử dụng súng bắn gen để sản xuất vaccine trong thực vật. Tuy nhiên hiện nay mức độ biểu hiện kháng nguyên ở thực vật còn thấp là trở ngại chính trong việc phát triển vaccine này. Trong nỗ lực tìm kiếm giải pháp cho vấn đề này, Gleba và đồng tác giả (2005) thuộc công ty Genetics (Đức) đã công bố phương pháp mới nâng cao mức độ biểu hiện của kháng nguyên vaccine trong thực vật. Phương pháp này, gọi là “magnifection” đã kết hợp được những ưu điểm của ba hệ thống sinh học là tính hiệu quả và khả năng lây nhiễm hệ thống của Agrobacterium, tốc độ và mức độ biểu hiện cao của virus, khả năng cải biến sau dịch mã và giá thành sản xuất thấp của thực vật. Nguyên tắc của phương pháp này là lợi dụng sự lây nhiễm của Agrobacterium để vận chuyển và phát tán vector virus vào thực vật, sau đó vector mang gen quan tâm này sẽ tiến hành sao chép, nhân lên và lây nhiễm cho toàn bộ tế bào. Sử dụng phương pháp này trên cây thuốc lá Nicotiana benthamiana và củ cải đỏ ăn được, nhóm nghiên cứu trên đã thu kết quả rất khả quan. Tốc độ sản xuất kháng nguyên rất nhanh, vài mg-g trong 3-4 tuần, có thể tăng sản lượng tới 100kg/năm. Mức độ biểu hiện rất cao, đạt 5g protein tái tổ hợp trên 1kg lá tươi tương đương 80% protein hoà tan tổng số, gấp hơn 10 lần so với các phương pháp biểu hiện thông thường. Nhóm tác giả cũng chỉ ra hạn chế của phương pháp này như biểu hiện hạn chế các oligopeptide đa thành phần. Tuy nhiên với những ưu điểm vượt trội, phương pháp này tỏ ra rất hiệu quả và có tiềm năng ứng dụng cao để sản xuất kháng nguyên vaccine thực vật giá rẻ an toàn về mặt sinh học. Tregoning và đống tác giả (2004) đã biểu hiện kháng nguyên vaccine mức độ cao trong lục lạp thuốc lá với kháng nguyên mô hình là Tet C (kháng nguyên vi khuẩn uốn ván). Trong nghiên cứu này, tác giả đã thu được mức độ biểu hiện khác nhau khi thay đổi hai yếu tố duy trì tính ổn định của promoter (vùng điều khiển gen) là cách sử dụng mã bộ ba (codon usage) và vùng trình tự không dịch mã 5’ (5’ UTR). Ví dụ, khi tăng gấp đôi các codon giàu A-T trong gen, mức độ biểu hiện cũng tăng gấp đôi từ 10 đến 20% protein hoà tan tổng số. Hoặc khi thay đổi 5’ UTR từ rbcl UTR thành T 7gen 10 5’ UTR cũng làm tăng gấp đôi mức biểu hiện của kháng nguyên TetC. Như vậy, có thể thấy phát hiện này rất quan trọng trong việc chuẩn hoá các đặc điểm của cây chuyển gen vì mức độ biểu hiện gen chuyển qua cao có thể gây hại cho cây. *Lựa chọn đối tượng thực vật Đến năm 2000 đã có 5 kháng nguyên được biểu hiện thành công ở rau quả. Trong đó dưới đơn vị B của nội độc tố kém bền nhiệt ở E. coli (LT-B), dưới đơn vị B của độc tố tả (CL-B), protein vỏ capsid virus Norwalk và kháng nguyên bề mặt virus viêm gan B đều được sản xuất ở khoai tây. Riêng protein G của virus dại được biểu hiện ở cà chua. Năm 2005, trong một báo cáo mới nhất về vaccine ăn được trong thực vật, đã có những phân tích sâu sắc về các đối tượng thực vật được sử dụng để sản xuất vaccine, đặc biệt là viêm gan siêu vi B. 4 tiêu chuẩn đối với hệ thống thực vật đáp ứng mục đích này, đó là: Mức độ biểu hiện cao Mức độ kháng nguyên đồng đều trong mô thực vật Nguyên liệu thực vật phải ăn được Kháng nguyên ổn định ở nhiệt độ phòng và có thể bảo quản lâu dài. Nhiều nghiên cứư cho thấy, hạt ngô hội tụ 4 tiêu chuẩn trên của hệ thống biểu hiện hiệu quả cao, đây cũng là đối tượng mà nhóm ông quan tâm để sản xuất kháng nguyên vaccine viêm gan B. Năm 2003, họ đã biểu hiện thành công dưới đơn vị B của độc tố kém bền nhiệt ở E.coli (LT-B). Họ thấy rằng phôi mầm của hạt ngô chuyển gen tập chung lượng kháng nguyên cao nhất, gấp 6 lần so với bộ phận khác và những nhân này tương ứng với một liều mg kháng nguyên. Sau đó, năm 2005 nhóm này lại biểu hiện thành công kháng nguyên bề mặt chính của virus viêm gan B trong hạt ngô. Mức độ biểu hiện gen trong hạt thu được từ cây chuyển gen thế hệ thứ nhất là 0,2% protein hoà tan tổng số, trong đó kháng nguyên tập trung tới 20% trong các phôi mầm của hạt. Korban và đồng tác giả đã biểu hiện kháng nguyên vaccine dưới đơn vị virus RSV ở cà chua, đây là virus gây bệnh đường hô hấp nghiêm trọng ở trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ. Các thiết kế gen (một loại mang promoter CaMV 35 S và một loại mang promoter đặc hiệu quả E-8) chứa gen mã hoá cho kháng nguyên RVS-F được chuyển vào cà chua thông qua phương pháp chuyển gen bằng Agrobacterium. Sử dụng promoter đặc hiệu quả cho phép biểu hiện protein chỉ ở trong quả của tất cả các cây chuyển gen. Protein này tạo đáp ứng miễn dịch khi được thử nghiệm ở chuột.[3] *Thử nghiệm khả năng đáp ứng miễn dịch của vaccine ăn được Hầu hết vaccine ăn được ở thực vật đã thử nghiệm ở động vật và giai đoạn 1 ở người. Một trong những nguyên nhân ảnh hưởng đến việc thử nghiệm quy mô lớn ở người là do sự ngại rằng vaccine ăn được bị phân huỷ bởi dịch tiêu hoá trong đường ruột. Do đó, khó có thể thu được kết quả chính xác do không có phản ứng sinh kháng thể hoặc kháng thể rất ít, không đủ gây đáp ứng miễn dịch. Đồng thời vaccine ăn được không biểu hiện đồng nhất trong các mô thực vật cũng gây khó khăn trong việc xác định liều lượng để thử nghiệm. Thử nghiệm lâm sàng đầu tiên ở người được ghi nhận vào năm 1997 bởi nhóm nghiên cứu của Arntzen và được sự chấp nhận của Cơ quan quản lí dược phẩm và thực phẩm Hoa Kì. Trong thử nghiệm vaccine dưới đơn vị độc tố E.coli LT-B này, 11 người đã ăn sống 50-100g khoai tây chuyển gen. Kết quả cho thấy 10/11 người kiểm tra đều tạo kháng thể chống lại LT-B, lượng kháng thể này tương ứng với kháng thể đo được ở những người niễm E. coli nồng độ 106 . Như vậy, protein LT-B này trong các mô thực vật ăn được không bị phân huỷ trong đường tiêu hoá và có khả năng đáp ứng miễn dịch ở người. Hiện nay, Thanavala và đồng tác giả (2005) đang thử nghiệm giai đoạn I và II vaccine viêm gan B ở khoai tây. Khi ăn 2 đến 3 liều, mỗi liều 100g khoai tây sống tương đương 1mg kháng nguyên bề mặt virus viêm gan B, 33 người kiểm tra có phản ứng tạo kháng thể với nồng độ 10 mIU/mL. Thành công đầu tiên về biểu hiện gen mã hoá cho kháng nguyên vỏ virus Staphyloccocus mutants vào năm 1990 đã mở ra hướng mới sản xuất vaccine ăn được trong thực vật, thu hút sự quan tâm đặc biệt của nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới, trong đó hai nhóm nghiên cứu với nhiều đóng góp quan trọng là nhóm của Arntzen tại viện nghiên cứu thực vật Boyce Thomson, thuộc trường đại học Cornell, Hoa Kỳ và tại ProdiGene một công ty tư nhân về công nghệ sinh học thực vật của Hoa Kỳ. Có thể nói nhóm nghiên cứu của Mason là nhóm tiên phong trong lĩnh vực vaccine trong thực vật với việc biểu hiện thành công kháng nguyên bề mặt virus viêm gan B (HbsAg) ở thuốc lá năm 1992 . Nhóm này đã có những đóng góp to lớn trong sự phát triển của vaccine ăn được như đóng góp về mặt cơ sở, nguyên lý khoa học, lựa chọn đối tượng sản xuất vaccine như khoai tây, chuối; thử nghiệm vaccine này ở người và động vật, tiến tới đưa sản phẩm thực vật mang vaccine đến mọi người. Hiện nay, nhóm này đang thực hiện dự án chuyển giao công nghệ và trao đổi thông tin về vaccine ăn được với các nhà khoa học ở những nước đang phát triển. Dự án trị giá 58000 USD, kéo dài trong 3 năm do Rockefeller Foundation tài trợ, thực hiện đầu tiên với CINESTAV - một tổ chức y tế chính phủ Mexico nhằm mục đích sản xuất vaccine HIV ăn được giá rẻ trong chuối và có thể sử dụng trên toàn thế giới để chống lại HIV/AIDS. Hiện nay nhóm nghiên cứu của Arntzen đang triển khai dự án sản xuất vaccine trong chuối. Họ hi vọng chuối sẽ là nguồn cung cấp chính vaccine ăn được, dễ ăn và giá thành rẻ. Thứ ba là tăng cường tính bền vững của vaccine với dịch tiêu hoá trong đường ruột người và động vật. Ngoài ra, việc xác định liều lượng thực vật mang vaccine rất quan trọng khi thử nghiệm và đưa sản phẩm ra thị trường. Nhóm của Streatfield và đồng tác giả (2003) mặc dù khởi đầu muộn hơn nhưng đã có những đóng góp đáng kể trong việc sản xuất vaccine ăn được. Hiện nay nhóm này đang tham gia vào các dự án vaccine dựa trên thực vật của công ty ProdiGene, chủ yếu trên cây ngô, một đối tượng nghiên cứu được xem là lý tưởng cho sản xuất vaccine ăn được. Nhóm đã xây dựng thành công hệ thống sản xuất vaccine viêm gan B ở ngô. có thể sử dụng dưới dạng bánh snack (ngô qua chế biến được nghiền thành bột). Các vaccine sản xuất trong thực vật đã nâng cao giá trị cây trồng, nhất là cây chuyển gen do chúng được trồng và chế biến trên quy mô lớn, đáp ứng nhu cầu thuốc và sinh dược phẩm. Vaccine ăn được đã mở ra một kỉ nguyên mới của nông nghiệp, được các nhà khoa học gọi là “biofarming”, trong đó các cây nông nghiệp được cải biến chất lượng (tăng cường giá trị dinh dưỡng, làm thuốc), trồng trong các khu vực đặc biệt và sử dụng đặc biệt như các “nhà máy” sản xuất vaccine và các tác nhân kháng khuẩn khác. Như vậy, những vấn đề còn tồn tại trong sản xuất vaccine ăn được từ thực vật đã mở ra những hướng nghiên cứu quan trọng cho các nhà khoa học trên con đường tìm kiếm một vaccine giá rẻ, cung cấp đến mọi nơi trên thế giới, đặc biệt ở những nước đang phát triển. Và rõ ràng lĩnh vực mới đầy tiềm năng này đang bước vào giai đoạn phát triển sôi động, đòi hỏi sự hợp tác của nhiều nhà khoa học trên thế giới cùng giải quyết những khó khăn này. Trong đó, việc chuyển giao công nghệ sản xuất vaccine ăn được đến các nước đang phát triển rất cần thiết vì đây; là những quốc gia thực sự cần loại vaccine này.[4] *Một số thành tựu vaccine ăn được 1.Vắc-xin từ khoai tây...chuyển gien! Khoai tây chứa vắc-xin. Loại khoai tây chuyển đổi gien (GM), chứa vắc-xin ngừa viêm gan B, đã thúc đẩy thành công khả năng miễn dịch trong các cuộc thử nghiệm lâm sàng đầu tiên. Trong nghiên cứu, hơn 60% tình nguyện viên ăn khoai tây GM, tương đương ba liều vắc xin. Kết quả là cơ thể họ tạo thêm một lượng lớn kháng thể chống lại virus. Tình nguyện viên ăn khoai tây bình thường không sinh thêm kháng thể. Tuy nhiên, do những người ăn sống khoai tây GM đã được tiêm vắc-xin viêm gan B thông thường nên vắc-xin khoai tây chỉ tăng cường khả năng miễn dịch của họ. Để tạo vắc-xin trong khoai tây, nhóm nghiên cứu do Charles Arntzen thuộc ĐH Arizona (Mỹ) đứng đầu đã bổ sung vào cây khoai tây thông thường một protein của virus viêm gan B. Khi con người ăn khoai tây này, protein sẽ giúp hệ miễn dịch nhận ra và tiêu diệt mọi virus viêm gan B trong tương lai. Theo Arntzen, biến thực phẩm thành nguồn vắc-xin rẻ tiền rất hữu ích đối với các nước nghèo vì không phải bỏ ra nhiều chi phí bảo quản lạnh hoặc mua kim tiêm. Tuy nhiên, điều không may là các nhà phát triển dược phẩm đang từ bỏ việc bào chế vắc-xin trong các loại thực phẩm cơ bản chẳng hạn như chuối, cà chua và khoai tây. Nguyên nhân là họ lo ngại khả năng thực phẩm chứa vắc-xin có thể bị lẫn vào thực phẩm trong siêu thị hoặc cửa hàng. Nếu điều này xảy ra, hậu quả sẽ khôn lường. Thay vào đó, các nhà bào chế thuốc đang tập trung vào sản xuất vắc-xin trong lá cây ăn được song thực vật đó không được bán làm thực phẩm. Nhóm nghiên cứu của Arntzen đang điều tra một số thực vật và hứa hẹn nhất là Nicotiana benthamiana, họ hàng của cây thuốc lá. Lá được thu hoạch, rửa sạch, nghiền rồi ướp lạnh-sấy khô để bảo quản trước khi đóng vào các viên con nhộng. Ướp lạnh- sấy khô có nghĩa là vắc-xin tồn tại trong thời tiết nóng, không cần bảo quản lạnh giống như vắc-xin thông thường. Ngoài ra, đóng vắc-xin thành viên con nhộng đảm bảo liều lượng thống nhất[5] 2. Gạo chứa vaccine chống dịch tả Nhóm nghiên cứu do giáo sư Hiroshi Kiyono thuộc khoa nghiên cứu miễn dịch, Trường đại học Tokyo đứng đầu, đã công bố việc phát triển một loại gạo có chứa vaccine chữa bệnh dịch tả. Tiến bộ này có thể sẽ giảm bớt khó khăn cho việc phân phối vaccine ở những quốc gia đang phát triển trong thời gian sắp tới. Các loại vaccine tiêm thông thường không tạo được phản ứng miễn nhiễm ở những nơi có màng nhầy trong cơ thể. Do vậy loại vaccine mới này sẽ có tác dụng tốt trong việc chống lại tác nhân gây nhiễm thông thường qua màng nhầy, ví dụ virus dịch tả, E. coli, virus gây suy giảm hệ miễn dịch ở người, virus cúm và SARS. Các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã có thể tạo ra phản ứng miễn nhiễm ở chuột, đồng Với một bát cơm từ lúa chuyển gien, vừa no bụng lại vừa trị được bệnh. thời tránh phản ứng dị ứng với chính loại gạo này. N