Ứng dụng tin sinh học cấu trúc để đưa kháng nguyên đến đúng vị trí tiếp nhận của hệ miễn dịch và phát triển chế phẩm vi sinh có khả năng bắt giữ virus là hai hướng nghiên cứu được các nhà khoa học Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM, theo đuổi. Những kết quả bước đầu mở ra triển vọng tiếp cận mới trong phát triển vắc xin và các giải pháp phòng ngừa bệnh truyền nhiễm, đồng thời đặt ra yêu cầu tiếp tục kiểm chứng về tính an toàn, hiệu quả và khả năng ứng dụng.

Tìm cách đưa kháng nguyên đến đúng đích

Tại hội thảo “Định hướng nghiên cứu và phát triển vắc xin phục vụ chăm sóc sức khỏe cộng đồng tại Việt Nam” diễn ra ngày 9/10/2026 tại Viện Vắc xin và Sinh phẩm y tế (IVAC), Khánh Hòa, GS.TS Trần Văn Hiếu, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM, đã trình bày nghiên cứu “Dự đoán, thiết kế các peptide nhắm mục tiêu tế bào M để phát triển vắc xin màng nhầy”. Nghiên cứu tập trung giải quyết một trong những thách thức quan trọng của vắc xin đường uống và đường hít: làm thế nào để đưa kháng nguyên vượt qua hàng rào niêm mạc và tiếp cận hiệu quả với hệ miễn dịch.

Khác với vắc xin tiêm, vắc xin màng nhầy có tiềm năng tạo đáp ứng miễn dịch ngay tại những vị trí cơ thể thường xuyên tiếp xúc với tác nhân gây bệnh, như đường hô hấp và đường tiêu hóa. Các phương pháp sử dụng qua đường uống hoặc đường hít cũng có thể tạo thuận lợi trong sử dụng, giảm chất thải y tế và kích thích đồng thời miễn dịch tại niêm mạc lẫn miễn dịch toàn thân.

Tuy nhiên, phát triển vắc xin theo những đường đưa này không đơn giản. Khi đi qua đường tiêu hóa, kháng nguyên có thể bị phân hủy bởi môi trường axit và enzyme tiêu hóa. Ở niêm mạc mũi, dịch nhầy và cơ chế dẫn lưu có thể làm giảm thời gian lưu giữ kháng nguyên. Ngay cả khi vượt qua được những trở ngại đó, việc đưa kháng nguyên đến đúng vị trí để hệ miễn dịch tiếp nhận vẫn là một bài toán cần giải quyết.

Từ yêu cầu này, nhóm nghiên cứu tập trung vào tế bào M – một loại tế bào chuyên biệt tại niêm mạc ruột, có khả năng tiếp nhận và vận chuyển kháng nguyên đến các tế bào miễn dịch bên dưới. Dù chỉ chiếm khoảng 5-10% quần thể tế bào biểu mô tại vùng liên quan, tế bào M được xem là một đích tiềm năng để tăng cường khả năng đưa kháng nguyên qua hàng rào niêm mạc.

GS.TS Trần Văn Hiếu cho biết: “Một số phối tử tự nhiên có thể nhận diện thụ thể trên tế bào M, nhưng việc sử dụng nguyên phân tử protein có thể gặp những hạn chế về kích thước, độ hòa tan và nguy cơ gây đáp ứng miễn dịch không mong muốn. Vì vậy, thay vì sử dụng trực tiếp các protein có kích thước lớn, nhóm nghiên cứu lựa chọn hướng thiết kế peptide – những chuỗi axit amin ngắn hơn, được tối ưu để thực hiện chức năng nhận diện mục tiêu”.

Điểm đáng chú ý của nghiên cứu là việc ứng dụng tin sinh học cấu trúc để dự đoán vùng tương tác giữa phối tử và thụ thể, từ đó thiết kế và sàng lọc các trình tự peptide tiềm năng trên máy tính trước khi tiến hành đánh giá thực nghiệm. Cách tiếp cận này giúp định hướng quá trình phát triển ứng viên, tiết kiệm thời gian và nguồn lực nghiên cứu.

Một trong những peptide được trình bày là PEP1, được thiết kế từ vùng tương tác liên quan đến protein Hsp60 của vi khuẩn E. coli và thụ thể PrPᶜ. Các kết quả được báo cáo cho thấy PEP1 có khả năng định hướng đến tế bào M.

Không dừng lại ở khả năng nhận diện mục tiêu, nhóm nghiên cứu còn đánh giá đáp ứng miễn dịch khi kháng nguyên được gắn với peptide này. Theo kết quả được trình bày tại hội thảo, lượng kháng thể IgA tại niêm mạc tăng đáng kể theo thời gian ở nhóm sử dụng cấu trúc PEP1-GFP so với nhóm đối chứng GFP. Đáp ứng kháng thể IgG của hệ miễn dịch cũng tăng.

Bên cạnh kháng nguyên mô hình, nhóm nghiên cứu còn giới thiệu kết quả với các kháng nguyên khác, trong đó có kháng nguyên liên quan đến độc tố vi khuẩn và kháng nguyên LTB-mSTb. Những kết quả này gợi mở khả năng ứng dụng PEP1 như một thành phần hỗ trợ định hướng kháng nguyên trong nhiều thiết kế vắc xin, thay vì chỉ giới hạn ở một loại kháng nguyên cụ thể.

Về hướng phát triển, quy trình nghiên cứu có thể bắt đầu từ dữ liệu bộ gen của mầm bệnh, sử dụng các mô hình tính toán để dự đoán tương tác, lựa chọn peptide phù hợp rồi đánh giá khả năng định hướng và đáp ứng miễn dịch. Việc kết hợp thiết kế dựa trên dữ liệu với kiểm chứng thực nghiệm tạo cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo về các nền tảng vắc xin màng nhầy.

Dù vậy, khả năng định hướng kháng nguyên đến tế bào M và sự gia tăng đáp ứng kháng thể mới là những kết quả trong quá trình nghiên cứu. Để tiến tới ứng dụng, các ứng viên vẫn cần được tiếp tục đánh giá về tính an toàn, hiệu quả bảo vệ và khả năng triển khai trong những điều kiện phù hợp.

Phát triển chế phẩm vi sinh có khả năng bắt giữ virus

Bên cạnh hướng nghiên cứu tập trung vào việc đưa kháng nguyên đến hệ miễn dịch, ThS Nguyễn Thanh Tấn, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM, trình bày một hướng tiếp cận khác: phát triển cốm vi sinh chứa vi khuẩn Lactobacillus plantarum biểu hiện thụ thể của virus EV71 trên bề mặt tế bào, hướng đến khả năng bắt giữ virus gây bệnh tay chân miệng.

Enterovirus 71 (EV71) là một trong những tác nhân gây bệnh tay chân miệng có thể dẫn đến các biến chứng nghiêm trọng ở hệ thần kinh, tim mạch và hô hấp. Trong quá trình xâm nhiễm, virus tương tác với các thụ thể trên tế bào chủ để xâm nhập vào tế bào. Trong đó, thụ thể SCARB2 đóng vai trò quan trọng đối với quá trình xâm nhập của EV71.

Từ cơ chế này, nhóm nghiên cứu đặt vấn đề sử dụng chính miền thụ thể SCARB2 như một “cái bẫy” sinh học, tạo điều kiện để virus liên kết với thụ thể được trình diện trên bề mặt vi khuẩn, qua đó hướng đến hạn chế khả năng virus tiếp cận và xâm nhập tế bào chủ.

“Thay vì sử dụng thụ thể trực tiếp, nhóm nghiên cứu phát triển vi khuẩn Lactobacillus plantarum biểu hiện miền thụ thể SCARB2 trên bề mặt tế bào. Hướng tiếp cận này tận dụng khả năng ứng dụng của vi khuẩn trong các chế phẩm dùng qua đường uống, đồng thời tạo điều kiện để thụ thể được trình diện trên bề mặt vi khuẩn tương tác với virus EV71. Qua đó, nhóm kỳ vọng phát triển một hệ thống sinh học có khả năng bắt giữ virus trong môi trường đường tiêu hóa”, ThS Nguyễn Thanh Tấn cho biết.

Về nguyên lý, thay vì chỉ tập trung vào việc kích thích cơ thể tạo đáp ứng miễn dịch như cách tiếp cận quen thuộc trong phát triển vắc xin, nghiên cứu này hướng đến khả năng tương tác trực tiếp giữa thành phần sinh học được thiết kế và tác nhân gây bệnh. Việc đưa thụ thể lên bề mặt vi khuẩn tạo ra một hệ thống có thể được nghiên cứu như phương tiện bắt giữ virus trong môi trường đường tiêu hóa.

Để hiện thực hóa ý tưởng, nhóm nghiên cứu triển khai nhiều bước, từ xây dựng cấu trúc gen tái tổ hợp, tạo chủng Lactobacillus mang thụ thể SCARB2, đánh giá khả năng bắt giữ EV71 đến phát triển dạng cốm chứa vi khuẩn biểu hiện thụ thể. Nhóm cũng tiến hành các thử nghiệm đánh giá độc tính và hoạt tính trên mô hình tế bào RD, hướng đến những bước đánh giá tiếp theo trên mô hình chuột mẫn cảm với EV71.

Các kết quả bước đầu được trình bày tại hội thảo cho thấy nhóm đã biểu hiện được thụ thể SCARB2 trên bề mặt vi khuẩn và ghi nhận tín hiệu trong các thử nghiệm đánh giá khả năng tương tác với virus. Đây là cơ sở để tiếp tục hoàn thiện hệ thống biểu hiện và kiểm tra sâu hơn khả năng bắt giữ EV71.

Một nội dung đáng chú ý là định hướng xây dựng hệ thống biểu hiện theo tiêu chí “food-grade”, hướng đến khả năng phát triển chế phẩm phù hợp với yêu cầu an toàn thực phẩm. Thay vì sử dụng phương pháp chọn lọc dựa trên gen kháng kháng sinh, nhóm nghiên cứu sử dụng chủng vi khuẩn khuyết dưỡng gen alr. Cách tiếp cận này nhằm hạn chế nguy cơ phát tán gen kháng kháng sinh ra môi trường.

Nhóm cũng định hướng phát triển hệ thống theo mô-đun “plug-and-play”, cho phép thay đổi thành phần chức năng để phục vụ những nghiên cứu tiếp theo. Nếu được hoàn thiện, cách thiết kế này có thể tạo điều kiện mở rộng nền tảng nghiên cứu sang các mục tiêu khác, tùy thuộc vào khả năng lựa chọn và trình diện thụ thể phù hợp.

Tuy nhiên, cần phân biệt rõ giữa khả năng bắt giữ virus trong các thử nghiệm ban đầu với hiệu quả phòng bệnh trên cơ thể sống. Chế phẩm hiện chưa phải là vắc xin đã được chứng minh hiệu quả phòng bệnh trên người. Khả năng ngăn ngừa nhiễm virus, mức độ an toàn và hiệu quả của chế phẩm vẫn cần được kiểm chứng qua các nghiên cứu tiếp theo, trước khi có thể xác định triển vọng ứng dụng thực tế.