Tạp chí Khoa học & Công nghệ Việt Nam - Số 4 năm 2018

oncero (2002), “The genetic complexity of chitin 
synthesis in fungi”, Curr. Genet., 41, pp.367-378.
[17] J. Luo, X. Chen, J. Crump, H. Zhou, D.G. Davies, G. 
Zhou, N. Zhang, C. Jin (2018), “Interactions of fungi with concrete: 
significant importance for bio-based self-healing concrete”, Constr. 
Build. Mater., 164, pp.275-285.
63
Soá 4 naêm 2018
KH&CN nước ngoài
Vài nét về công nghệ SPR
Công nghệ SPR dựa trên việc sử 
dụng cảm biến quang học giúp đánh 
giá tương tác phân tử trong thời gian 
thực mà không cần đánh dấu phân tử 
mục tiêu. Không cần đánh dấu phân 
tử trong phân tích tương tác phân tử 
đồng nghĩa với việc có thể tăng độ 
chính xác khi phân tích động lực học 
tương tác, giảm thời gian phân tích, 
giảm chi phí và hiện tượng tương tác 
không đặc hiệu giữa phân tử mục tiêu 
và phân tử đánh dấu. Công nghệ này 
mới được phát triển trong thời gian 
gần đây và hứa hẹn sẽ phát triển 
mạnh hơn nữa trong tương lai. Nhờ 
công nghệ SPR, quá trình nghiên 
cứu và phát triển vắc xin được đẩy 
mạnh tại hàng loạt công ty hàng đầu 
trong sản xuất vắc xin như Crucell 
(Hà Lan), Algonomics (Bỉ), Novavax 
(Mỹ)...
Cấu trúc cơ bản của chip cảm 
biến trong hệ thống phân tích của 
SPR làm bằng vật liệu cho độ phản 
xạ tốt, một mặt có gắn lớp ma trận 
giúp gắn nhiều loại phối tử (ligand) 
để khảo sát nhiều kiểu tương tác 
khác nhau, một mặt được phủ lớp 
kim loại mỏng (thường là vàng). Cấu 
tạo và cơ chế hoạt động cơ bản của 
hệ thống được trình bày ở hình 1. Bề 
mặt chip cảm biến trong công nghệ 
SPR cho phép gắn nhiều loại phối 
tử khác nhau theo liên kết cộng hóa 
trị, tương tác đặc hiệu theo vị trí (ví 
dụ chip NTA dùng cho gắn protein 
His-tag, chip streptavidin/neutravidin 
dùng cho protein gắn biotin...) hoặc 
tương tác kị nước (chip HPA - hãng 
GE Healthcare) [1].
Ứng dụng của công nghệ SPR trong thiết 
kế và đánh giá hiệu quả vắc xin
Trong thiết kế vắc xin
Cúm là bệnh dịch dễ bùng phát 
theo mùa và dẫn đến các đại dịch 
toàn cầu như chủng H5N1. Để phòng 
tránh cần một phương pháp sản xuất 
vắc xin hiệu quả hơn, nhanh chóng 
hơn cùng với đó là phương pháp phân 
tích nhanh và đơn giản. Với nhu cầu 
đó, phương pháp SPR hoàn toàn có 
thể đáp ứng được nhu cầu sàng lọc, 
phát triển vắc xin nhanh chóng và 
đem lại hiệu quả cao.
Về mặt lý thuyết, sự tương tác 
giữa các phức hợp miễn dịch (ICs) 
và thụ thể của vùng Fc (FcRs) là 
một quá trình cần thiết cho sự phát 
triển của kháng thể khi tiêm vắc xin. 
Loại FcRs và cấu trúc Fc trong ICs 
quyết định các tín hiệu trong tế bào 
sẽ diễn ra như thế nào. Trong khi đó, 
phân nhóm IgG (kháng thể) và thành 
phần glycan Fc (nhóm đường gắn với 
CÔNG NGHỆ SPR TRONG THIếT Kế VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CủA VắC XIN
Sự thiếu hiệu quả trong gây đáp ứng miễn dịch là rào cản lớn nhất khi nghiên cứu sản xuất vắc xin 
mới. Trước thách thức này, phương pháp cộng hưởng plasmon bề mặt (Surface Plasmon Resonance 
- SPR) nổi lên như là một công cụ hiệu quả xác định chính xác cấu trúc gây ra đáp ứng miễn dịch, 
từ đó xác định được loại vắc xin an toàn, hiệu quả cao. Công nghệ SPR cung cấp cơ sở đáng tin cậy 
để sàng lọc các loại vắc xin phòng chống nhiều bệnh khác nhau như sốt rét, cúm hoặc thậm chí là 
bệnh ung thư. Ngoài ra, công nghệ này còn giúp đánh giá hiệu quả đáp ứng miễn dịch của cơ thể 
trong nghiên cứu lâm sàng thông qua kiểm tra huyết thanh của từng cá thể thử nghiệm.
hình 1. Tổng quan về cấu tạo một chip cảm biến của công nghệ Spr. (a): Sự tương 
tác của các chất phân tích với ligand trên bề mặt chip được xác định trong thời gian 
thực và được ghi lại thông qua một bộ cảm biến; (B): Dung dịch đệm đi qua bề mặt 
chip gắn kháng thể sẽ tạo ra một đường cơ sở (đường nền), khi đưa chất phân tích 
vào thì hiện tượng tương tác xảy ra. Khi dòng chảy chất phân tích kết thúc, tiếp tục 
đưa dung dịch đệm vào, tại đây sẽ có hiện tượng phân ly xảy ra. Từ kết quả của bộ 
cảm biến có thể suy ra được động lực học và ái lực tương tác. RU là đơn vị đáp ứng.
64
Soá 4 naêm 2018
KH&CN nước ngoài
kháng thể) sẽ quyết định cấu trúc của 
Fc. Khi nghiên cứu cấu trúc glyco-
form kháng hemagglutinin (một loại 
kháng nguyên) liên quan đến sự chọn 
lọc của tế bào B và hiệu quả vắc xin 
bằng phương pháp SPR [2], Wang 
và cộng sự đã thay đổi cấu trúc của 
vùng Fc trên kháng thể IgG (được tiết 
ra nhờ đáp ứng miễn dịch với vắc xin 
cúm) bằng cách thay đổi phân nhóm 
IgG và thành phần glycan Fc. Sau đó 
các tác giả so sánh sự ảnh hưởng đáp 
ứng miễn dịch của các loại phức hợp 
này trên môi trường in vivo và in vitro. 
Trong thí nghiệm với hệ thống 
phân tích SPR, kháng thể IgG được 
tiết ra từ chủng chuột hoang dại hoặc 
CD23-/- chứa sFc (Fc được gắn gốc 
sialic axit) sẽ được gắn trên bề mặt 
chip cảm biến. Protein HA sẽ đi qua 
bề mặt chip và tương tác với nhiều 
loại IgG khác nhau trên bề mặt, sau 
đó hằng số tỷ lệ phân ly (kd) được ước 
lượng từ bộ cảm biến. Kết quả cho 
thấy, phức hợp miễn dịch có kháng 
thể có vùng Fc gắn gốc sialic axit 
(sIC) trong chủng chuột hoang dại 
có ái lực cao hơn từ 10 đến 20 lần 
(kd thấp hơn) so với phức hợp miễn 
dịch asialylated và sIC trên chủng 
chuột CD23-/-. Kết quả thu được từ 
hệ thống SPR cùng với các kết quả từ 
thử nghiệm in vitro và in vivo đã giúp 
các nhà khoa học đưa ra con đường 
thành thục ái lực của kháng thể. Từ 
đây, có thể mở ra hướng nghiên cứu 
nhiều loại kháng thể có ái lực cao 
phục vụ trong nghiên cứu vắc xin.
Đánh giá hiệu quả gây đáp ứng 
miễn dịch của vắc xin và vai trò của 
tá dược
Hệ thống SPR không chỉ giúp các 
nhà khoa học giải quyết vấn đề ở 
bước đầu nghiên cứu vắc xin mà còn 
cả ở trong nghiên cứu lâm sàng với 
một loại vắc xin. Trong nghiên cứu 
lâm sàng, các mẫu huyết thanh sẽ 
được sàng lọc để xác định khả năng 
đáp ứng của hệ miễn dịch với các loại 
vắc xin khác nhau.
Một ví dụ cụ thể về nghiên cứu 
đáp ứng của hệ miễn dịch với vắc xin 
cúm có hoặc không có tá dược đã 
được Tanja Jaherde và cộng sự thực 
hiện [3]. Trong nghiên cứu này, hai 
nhóm người trưởng thành được chia 
ra để tiêm vắc xin Vaxigrip™ có hoặc 
không có tá dược. Mẫu huyết thanh 
của hai nhóm người này được lấy ở 
các thời điểm khác nhau (0, 7, 28, 90 
và 150 ngày) sau khi tiêm vắc xin và 
sàng lọc với hệ thống SPR (Biacore 
4000 - GE Healthcare). Sau đó, hơn 
500 mẫu huyết thanh được sàng lọc 
đánh giá sự tương tác với protein HA 
từ chủng cúm Brisbane B, California 
H1N1, Perth H3N2 và vắc xin 
Vaxigrip™. Tính năng chạy song 
song nhiều mẫu với nhiều kênh dòng 
chảy trên cùng một chip của hệ thống 
SPR cho phép các nhà nghiên cứu có 
thể sàng lọc được sự tương tác giữa 4 
mẫu huyết thanh khác nhau và 4 mẫu 
protein HA/vắc xin khác nhau trong 
cùng một lần chạy. Mức độ tương tác 
của protein HA và vắc xin Vaxigrip™ 
với kháng thể được đánh giá cho từng 
người thử nghiệm. Kết quả chạy SPR 
cho thấy, hầu hết phản ứng miễn dịch 
của các cá nhân cao nhất ở ngày thứ 
28. Một số cá nhân có đáp ứng miễn 
dịch cao sau ngày 28 nhưng hầu hết 
phản ứng miễn dịch của phần lớn 
người tham gia thử nghiệm đều giảm 
sau ngày 28. Từ đây cho thấy được 
mức độ đáp ứng của cơ thể với sự 
tương tác của protein HA/vắc xin và 
kháng thể.
Bên cạnh đó, các dữ liệu phân 
tích từ hệ thống SPR còn cho thấy, 
với các bệnh nhân được tiêm vắc xin 
có tá dược sẽ có mức độ biểu hiện 
nhiều kháng thể kháng Brisbane, 
California, Vaxigrip™ vào ngày thứ 7 
và 28 hơn so với nhóm tiêm vắc xin 
không có tá dược.
Xác định đáp ứng của hệ miễn 
dịch với vắc xin khi sử dụng hệ thống 
SPR sẽ giúp các nhà nghiên cứu xác 
định được thông tin chi tiết về khả 
năng đáp ứng miễn dịch của từng 
người, phân tích và so sánh song 
song để đưa ra kết quả chính xác 
nhất trong thời gian ngắn. Ngoài ra, 
hệ thống SPR còn có thể xác định 
được đáp ứng miễn dịch ở giai đoạn 
sớm khi mà ái lực của kháng thể ở 
giai đoạn này thấp và khó xác định 
bằng các phương pháp thông thường.
Thay cho lời kết
Với những ưu thế trong quá trình 
thiết kế và sàng lọc vắc xin như tự 
động hóa quá trình sàng lọc, giảm 
thời gian và khối lượng mẫu cần thiết, 
đồng thời mang lại khả năng khảo sát 
nhạy hơn với độ tin cậy cao, hệ thống 
phân tích SPR sẽ đóng một vai trò 
quan trọng trong nghiên cứu thiết kế 
và tối ưu vắc xin cũng như tá dược, 
giúp phòng ngừa nhiều bệnh như HIV, 
bại liệt, cúm, viêm gan Từ những 
phân tích như lập bản đồ epitope 
(Epitope là yếu tố quyết định kháng 
nguyên của một vật lạ với cơ thể như 
virus hoặc vi khuẩn. Trên bề mặt vật 
lạ có thể có nhiều epitope, bản đồ 
epitope cho phép người nghiên cứu 
xác định được các epitope trên bề 
mặt vật lạ đó), động lực học, ái lực, 
nhiệt động lực học, độ chọn lọc và 
nồng độ, các nhà nghiên cứu có thể 
xác định rõ hơn đặc tính và tác động 
của chúng lên hệ miễn dịch, từ đó 
giúp phát triển được vắc xin an toàn 
và hiệu quả ?
Vũ Thị Lương (tổng hợp)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] S. Hearty, P.J. Conroy, B.V. Ayyar, B. 
Byrne, R. O’Kennedy (2010), “Surface plasmon 
resonance for vaccine design and efficacy 
studies: recent applications and future trends”, 
Expert. Rev. Vaccines, 9(6), pp.645-664.
[2] T.T. Wang, J. Maamary, G.S. Tan, S. 
Bournazos, C.W. Davis, F. Krammer, S.J. 
Schlesinger, P. Palese, R. Ahmed, J.V. Ravetch, 
J.V. Ravetch (2016), “Anti-HA Glycoforms Drive 
B Cell Affinity Selection and Determine Influenza 
Vaccine Efficacy”, Cell, 162(1), pp.160-169.
[3] Tanja Jaherde, et al. (2013), Efficacy 
of a novel adjuvant demonstrated by SPR, GE 
Healthcare Life Sciences.
AMAvT o G I 
3 
Quan Iy, giam sat
hoat dc}ng san xuat
dura tren dfr lieu
d~ dU'Q'C so h6a
Thu th~p va 
K~t noi voi cac h~ thong ella nha may khac , PMn tich dfr lieu san xuat, T6 cnoc san xuat hang loat thea 
chat IU'O'ng sOan pham, yeu e3u rieng biqt ella khach hang 
dlf bao ti"nh tr~n g thiet b j (Mass Customization) 
i 
s6 h6a dfr Ii~u 
TIf dc}ng h6a 
day ChUYEln 
san xuat