Chuột giúp ngành vắc-xin phát triển

Các nhà khoa học Thuỵ Sĩ đã tạo ra dòng chuột mang hệ miễn dịch của người. Những con chuột biến đổi gien không có hệ miễn dịch được tiêm máu dây cuống rốn người chứa tế bào gốc. Đây là tiến bộ quan trọng đối với ngành sinh dược phẩm.

Thách thức từ miễn dịch học

Tất cả các quá trình sinh dược phẩm đều nằm trong tình trạng tiến thoái lưỡng nan. Kiểm nghiệm thuốc hay một liệu pháp nào trên người đều bị cấm trong nghiên cứu tiền lâm sàng trước khi chứng tỏ chúng an toàn hay hứa hẹn về mặt chữa trị vì nhiều lý do đạo đức.

Đem những phương pháp điều trị có tiềm năng từ các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đến các cuộc thử nghiệm lâm sàng trên người thường đòi hỏi một bước nhảy mạo hiểm qua lỗ hổng không thể tránh được nằm ngoài tầm hiểu biết. Chỉ một phần nhỏ các thuốc được thử lâm sàng cuối cùng được phê chuẩn để sử dụng trong y khoa.

Chuột trong phòng thí nghiệm là những động vật nuôi "ngắn ngày". Trong ảnh: Một chuồng nuôi chuột lang tại Viện Pasteur TP.HCM. (Ảnh: H.Cát)

Trong khi đó, những công cụ có thể sử dụng khác phục vụ cho nghiên cứu tiền lâm sàng như: các động vật phòng thí nghiệm hay các tế bào đã bị cách ly không phải lúc nào cũng là những vật thay thế được trong các kiểm nghiệm cần thực hiện trên cơ thể người sống.

Theo TS. Richard A. Flavell, chủ tịch và là giáo sư danh dự của khoa Miễn dịch Sinh học – ĐH Y Yale, Mỹ, điều đó liên quan đến các thách thức trong nghiên cứu miễn dịch học.

Qua nhiều giai đoạn tiến hoá, chuột, động vật thử nghiệm phổ biến nhất, có hệ thống miễn dịch đã được thiết lập để đối phó với các loại vi khuẩn và vi trùng. Chúng hoàn toàn khác với những mầm bệnh mà con người nhiễm phải. Và, như tên gọi, hệ miễn dịch không phải là một bộ phận đơn nhất giống như gan. Đó là một cơ chế nhiều mặt phân bổ xuyên suốt khắp cơ thể. Do đó, nó rất khó cạnh tranh một cách chính xác trong một cái đĩa cấy vi khuẩn.

“Bạn thật sự không muốn nghiên cứu các tế bào chuột; bạn chỉ muốn nghiên cứu trên tế bào người, và cơ bản bạn nghiên cứu trên cơ thể sống, trong các thử nghiệm lâm sàng,” Flavell nói. Ông cũng là một điều tra viên của Viện Y khoa Howard Hughes (Howard Hughes Medical Institute – Mỹ).

Tuy nhiên, ông nhấn mạnh tất cả các nghiên cứu đều thực sự cần đến thủ thuật xâm lấn, và vì thế không thể an toàn cho thử nghiệm trên người. Các nhà khoa học gặp vô vàn khó khăn để bảo đảm những gì họ tiến hành trong các thử nghiệm lâm sàng đều rất an toàn và sẽ không có những ảnh hưởng bất lợi cho bệnh nhân.

Chuột mang hệ miễn dịch của người

Một phòng thí nghiệm Thuỵ Sĩ đã tạo ra chiếc cầu nối dành cho các nhà miễn dịch học.

Năm 2004, BS. Markus G. Manz, cùng các đồng nghiệp tại Viện Nghiên cứu Sinh Dược Phẩm (Institute for Research in Biomedicine) đã điều khiển và tạo ra một dòng chuột mang hệ miễn dịch tuy còn ở mức sơ khai nhưng đầy đủ chức năng như ở người.

Họ đã tiêm máu dây cuống rốn người có chứa tế bào gốc và các tế bào nguyên bản khác vào những con chuột không có hệ miễn dịch do biến đổi gien. Bài thuyết trình của Manz chỉ xuất hiện tại cuộc thi sáng kiến “Những thách thức lớn trong y học toàn cầu - Grand Challenges in Global Health” nhưng đã khởi đầu cho những dự án được tài trợ.

Thấy được một tiềm năng to lớn trong việc kết hợp kỹ thuật của Manz và các tiếp cận của mình trong ngành tế bào phân tử trên chuột để tạo ra nhiều loại vắc xin mới, Flavell đã đề nghị hợp tác với Manz và Tarrytown, một chi nhánh của công ty Dược Regeneron tại New York. Họ sẽ tạo ra một dòng chuột mang hệ miễn dịch của người hoàn hảo hơn.

Cuối tháng sáu năm đó, Flavell nhận được một tin vui Grand Challenges đồng ý tài trợ 17 triệu USD cho dự án này.
“Tạo ra được một hệ thống miễn dịch giống người thật sự sẽ giúp cho các cuộc thử nghiệm có thể dự đoán được phản ứng của cơ thể người. Hệ thống động vật thử nghiệm hiện nay không thể làm chính xác các phản ứng từ hệ miễn dịch của con người. Tuy nhiên, chúng tôi nghĩ rằng chúng tôi hiểu rõ sự khiếm khuyết ở đâu, và đang tìm phương pháp mới,” Flavell nói.

Chuột thí nghiệm được chuyển gien để tạo ra các dòng khác nhau. Trong đó nhiều dòng chuột mang mô hình bệnh tật của con người, để các nhà khoa học nghiên cứu và tìm ra cơ chế bệnh sinh trên người. Trong ảnh: Phòng nuôi chuột thí nghiệm của khoa Công nghệ Sinh học - ĐH Khoa học Tự nhiên TP.HCM. (Ảnh: H.Cát)

Mô hình chuột mang hệ miễn dịch của người sẽ cho phép các nhà khoa học kiểm tra các loại vắc-xin dùng ở người trên chuột, bao gồm cả các loại vắc-xin thử nghiệm phòng ngừa virus HIV. Đây là loại vắc-xin mà trước đây không thể thử nghiệm trên chuột vì chúng thường không nhiễm bệnh vì loại virus này. Nhưng không chỉ có thế. Với mô hình chuột này, người ta có thể thử nghiệm đủ các loại nghiên cứu khác nhau.

Theo TS. Elizabeth E. Eynon, một nhà nghiên cứu khoa học làm việc tại phòng thí nghiệm của Flavell, mô hình chuột này sẽ giúp cho các thử nghiệm lâm sàng có kết quả hiệu quả hơn.

“Cục Quản lý Dược Thực phẩm Mỹ (Food and Drug Administration – FDA) sẽ đòi hỏi chúng ta tiến hành các thử nghiệm ở pha I và pha II càng nhiều càng tốt. Nhưng những thất bại tại các giai đoạn này sẽ gia giảm nếu chúng ta cho thấy tính an toàn và hiệu quả sớm hơn,” Elizabeth E. Eynon phát biểu.

"Những cuộc thảm sát” trong phòng thí nghiệm

Trên 99% những dòng chuột được nuôi dưỡng phục vụ cho các cuộc thử nghiệm về gien đều bị giết chết.

Các nhà đạo lý sinh học ở Anh đã bày tỏ những mối quan tâm về sự gia tăng nhanh chóng số lượng chuột thí nghiệm đang bị giết hàng loạt một cách lãng phí bởi các kỹ sư về di truyền học. Trong khi theo tạp chí New Scientist, chỉ có 1 – 10% số lượng chuột kết hợp thành công gien di truyền ADN do các nhà thực nghiệm tiêm vào phôi. Những con chuột này không bị giết chết.

Trao đổi với tạp chí New Scientist, một chuyên gia động vật cao cấp tại một trường đại học Anh cho biết, giết quá nhiều động vật đã làm cô vô cùng đau khổ. “Tôi cảm thấy kiệt sức cả về thể xác lẫn cảm xúc. Và tôi nghĩ để người khác thông hiểu được những gì chúng tôi đang cảm nhận là vô cùng quan trọng.”

Các động vật dùng trong phòng thí nghiệm thường xuyên phải bị tiêu hủy. Mặc dù số lượng các động vật thí nghiệm được sử dụng trong các thực nghiệm khoa học giảm, nhưng số lượng chuột chuyển gien lại đang tăng.

Trong năm 1990, khoảng 50.000 quy trình thực nghiệm tại Vương quốc Anh sử dụng các dòng chuột chuyển gien. Con số đó là 300.000 vào năm 1997.

Các nhà khoa học đã tạo ra chuột chuyển gien để mở khóa những bí mật về sự phát triển của gien di truyền. Qua đó, họ có thể nghiên cứu về bệnh tật của con người trên mô hình động vật. Nhiều nhà sinh vật học tin rằng công nghệ này sẽ mang lại nhiều tiến bộ trọng đại trong lĩnh vực y tế.

Văn phòng Nội vụ kiểm soát các thực nghiệm trên động vật tại Anh cho rằng “số lượng động vật bị lãng phí” phải được trong các thống kê chính thức. Nhưng theo các quan sát viên, rất nhiều con số đã bị bỏ sót “Rất khó đưa ra con số chính xác. Tôi cho rằng nhiều người có thể tiêu huỷ chúng hàng loạt nhưng không thống kê được,” David Morton, trưởng phòng quản lý đạo lý sinh dược phẩm của ĐH Birmingham, trả lời trên tạp chí New Scientist.

Việc cố gắng sử dụng lại các mô cơ thể của những con chuột dư thừa cho các cuộc thử nghiệm khác là không khả thi. Các phòng thí nghiệm nằm rải rác khắp nơi, và làm việc với những thời gian biểu khác nhau.

Cho tới khi người ta tìm ra một phương pháp nào đáng tin cậy hơn phương pháp chuyển gien trên chuột, các cuộc “thảm sát” vẫn tiếp tục xảy ra trong các phòng thí nghiệm. Trong lúc chờ đợi, BS. Morton tin rằng các nhà khoa học sẽ phải cẩn thận hơn khi cân nhắc các biện pháp tiêu huỷ động vật hàng loạt mà những chuyên viên kỹ thuật sẽ thực hiện.