CÁC LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU TRONG MIỄN DỊCH HỌC
Các nhà khoa học hiện nay có thể sản xuất hàng loạt các hợp chất do tế bào miễn dịch tiết ra, cả kháng thể và lymphokine, cũng như các tế bào miễn dịch chuyên biệt. Nguồn cung cấp sẵn các chất liệu này không chỉ cách mạng hóa chương trình nghiên cứu bản thân hệ miễn dịch mà còn có một sự ảnh hưởng sâu rộng lên y học, nông nghiệp, và công nghiệp.
Các kháng thể đơn bào (monoclonal antibody) là các kháng thể giống nhau, được sản sinh từ một đơn bào B. Bởi vì khả năng chuyên biệt độc đáo của chúng đối với các phân tử khác nhau, do đó các kháng thể đơn bào là các phương pháp điều trị đầy hứa hẹn cho một loạt các chứng bệnh. Các nhà nghiên cứu tạo ra các kháng thể đơn bào bằng cách tiêm vào chuột một kháng nguyên mục tiêu rồi sau đó hợp nhất các tế bào B từ chuột với một tế bào có tuổi thọ cao. Tế bào lai này trở thành một loại nhà máy sản xuất kháng thể, sản sinh hàng loạt các bản sao giống hệt các phân tử kháng thể chuyên biệt dành cho kháng nguyên mục tiêu này.
Tuy nhiên, các kháng thể của chuột là “phần tử lạ” đối với con người, và có thể kích hoạt phản ứng miễn dịch khi được tiêm vào cơ thể con người. Do đó, các nhà khoa học đã bắt đầu nghiên cứu các kháng thể đơn bào nhân tạo. Để xây dựng các phân tử này, các nhà khoa học lấy một đoạn kháng thể của chuột được gắn kết với kháng nguyên và kết dính nó với một khung kháng thể của người, như vậy giảm bớt đáng kể “phần lạ” của phân tử này.
Antigen: Kháng nguyên
Antibody-producing plasma cell: Tương bào sản sinh kháng thể
Cells fuse into a hybridoma: Các tế bào hợp nhất thành một tế bào lai
Long-lived plasma cell: Tương bào có tuổi thọ cao
Monoclonal antibodies: Các kháng thể đơn bào
Công nghệ kháng thể đơn bào có thể tạo ra các kháng thể chuyên biệt cho việc đặt hàng.
Vì chúng gắn kết với các phân tử rất chuyên biệt, cho nên các kháng thể đơn bào sẽ được sử dụng trong các xét nghiệm chẩn đoán để xác định các tác nhân gây bệnh xâm nhập hoặc các thay đổi trong các protein của cơ thể. Trong y học, các kháng thể đơn bào có thể kết dính với các tế bào ung thư, chặn các tín hiệu tăng trưởng hóa học mà các tín hiệu này làm cho các tế bào phân chia không thể kiểm soát được. Trong các trường hợp khác, các kháng thể đơn bào có thể đưa các chất độc hại nguy hiểm vào các tế bào được chọn lựa, tiêu diệt tế bào này nhưng không đụng chạm đến các tế bào lân cận.
Công Nghệ Cải Biến Gen
Công nghệ cải biến gen (genetic engineering) cho phép các nhà khoa học lấy các gen (DNA) ra khỏi một sinh vật và kết hợp chúng với các gen của một sinh vật khác. Bằng cách này, các sinh vật khá đơn giản như vi khuẩn hoặc nấm men có thể được sử dụng để sản sinh hàng loạt các protein của cơ thể người, bao gồm các hooc môn như insulin cũng như lymphokine và monokine. Các nhà khoa học còn có thể sản xuất các protein từ các tác nhân gây nhiễm trùng, chẳng hạn như virut viêm gan hoặc virut HIV, để sử dụng trong vắcxin.
Trị Liệu Gen
Công nghệ cải biến gen cũng tạo ra các hứa hẹn cho phương pháp trị liệu gen, thay thế các gen đã bị biến đổi, mất đi, hoặc thêm vào các gen có lợi. Bệnh suy giảm miễn dịch kết hợp nghiêm trọng (severe combined immunodeficiency disease – SCID) là một ứng viên chính cho phương pháp trị liệu gen. Bệnh suy giảm miễn dịch kết hợp nghiêm trọng (SCID) là một chứng bệnh di truyền hiếm, làm suy yếu hệ miễn dịch của một người, và làm cho người đó không có khả năng chống lại các bệnh nhiễm trùng. Chứng bệnh này là do các đột biến ở một gen trong số các loại gen viết mã cho các thành phần quan trọng của hệ miễn dịch. Cho đến gần đầy, phương pháp điều trị hiệu quả nhất cho bệnh suy giảm miễn dịch kết hợp nghiêm trọng (SCID) là cấy các tế bào gốc hình thành tế bào máu từ tủy xương của một người có sức khỏe tốt, và người này có quan hệ gần với bệnh nhân. Tuy nhiên, các bác sĩ cũng có thể điều trị chứng bệnh này bằng cách đưa vào cơ thể bệnh nhân phiên bản cải biến gen của gen đã thiếu hụt.
Sử dụng phương pháp trị liệu gen để điều trị bệnh SCID sẽ được thực hiện theo di truyền học bằng cách lấy mẫu các tế bào tạo máu từ tủy xương của một người, đưa và các gen này một loại virut được cải biến gen chứa loại gen được hiệu chỉnh, và nuôi các gen được bổ sung này bên ngoài cơ thể của bệnh nhân. Sau khi các tế bào tủy xương được cải biến gen bắt đầu sản sinh men (enzyme) hoặc protein bị thiếu hụt, chúng có thể được đưa vào lại cơ thể của bệnh nhân. Sau khi đã đi vào cơ thể, các tế bào cải biến gen này có thể sản sinh thành phần bị thiếu hụt của hệ miễn dịch và bắt đầu khôi phục lại khả năng chống nhiễm trùng của người đó.
Cytokine-producing cell: Tế bào sản sinh cytokine
Bacterium: Vi khuẩn
Strand of DNA from cytokine-producing cell: sợi DNA từ tế bào sản sinh cytokine
Plasmid (a ring of DNA) from bacterium: Vòng DNA từ vi khuẩn
Cytokine gene is cut out of DNA: Gen cytokine được cắt ra khỏi DNA
Plasmid is cut open: Vòng DNA (plasmit) bị cắt ra
Cytokine gene is spliced into plasmid: Gen cytokine được đưa vào vòng DNA
Hybrid plasmid is put back into bacterium: Plasmit lai được đưa trở vào vi khuẩn
Bacterium makes human cytokines: Vi khuẩn tạo cytokine của người
Công nghệ cải biến gen biến các sinh vật đơn giản thành các nhà máy sản xuất các protein của cơ thể người.
Bệnh ung thư là một mục tiêu khác của phương pháp trị liệu gen. Trong các thực nghiệm tiên phong, các nhà khoa học lấy các tế bào bạch huyết chống ung thư ra khỏi khối u của bệnh nhân ung thư, và đưa vào một loại gen có tác dụng tăng cường khả năng của tế bào bạch huyết sản xuất một sản phẩm chống ung thư với số lượng lớn, sau đó phát triển các tế bào được tái cấu trúc này với số lượng lớn trong phòng thí nghiệm. Sau đó, các tế bào này được tiêm trở vào cơ thể của bệnh nhân, ở đó chúng có thể tìm kiếm và chuyển tải liều lượng lớn các chất hóa học chống ung thư.
Kiểm Soát Hệ Miễn Dịch
Nghiên cứu về cơ chế giới hạn và cân bằng có tác dụng kiểm soát phản ứng miễn dịch là nguồn thông tin đang phát triển về các chức năng miễn dịch bình thường và không bình thường. Rồi đây, nó có thể giúp điều trị các chứng bệnh như luput ban đỏ toàn thân bằng cách ức chế những thành phần quá hoạt tính của hệ miễn dịch.
Các nhà khoa học cũng đang tìm ra các phương pháp để hiểu rõ hơn về hệ thống miễn dịch của người và các chứng bệnh gây hại đến hệ miễn dịch. Bằng cách cấy các mô miễn dịch chưa trưởng thành hoặc các tế bào miễn dịch của người vào chuột bị bệnh suy giảm miễn dịch kết hợp nghiêm trọng (SCID), các nhà khoa học đã tạo ra một mô hình sống hệ miễn dịch người. Mô hình động vật này hứa hẹn có giá trị rất lớn trong việc giúp ích cho các nhà khoa học hiểu được hệ miễn dịch và vận dụng nó để tạo ra lợi ích cho sức khỏe con người.
Immature human immune cells: Các tế bào miễn dịch chưa trưởng thành của người
Immature human immune tissue: Mô miễn dịch chưa trưởng thành của người
Mouse kidneys: Thận của chuột
Immuno-incompetent SCID-hu mouse: Chuột có bệnh SCID người và mất khả năng miễn dịch.
Chuột có bệnh SCID tạo ra một phương tiện để nghiên cứu hoạt động của hệ miễn dịch người.
