4. Thách thức và định hướng tương lai
4.1. Kháng thuốc chống sốt rét: Các mối đe dọa hiện tại và những tiến bộ trong điều trị
Sự xuất hiện của các chủng P. falciparum kháng thuốc là một trong những thách thức cấp bách nhất trong việc kiểm soát bệnh sốt rét. Kháng một phần artemisinin, liên quan đến đột biến trong gen Kelch13, hiện đã được phát hiện ở Châu Phi trong số trẻ em mắc bệnh sốt rét nặng, làm dấy lên lo ngại về hiệu quả điều trị ở các vùng có gánh nặng bệnh tật cao. Kháng thuốc này càng trầm trọng hơn do khả năng điều chỉnh giảm các “sửa đổi axit ribonucleic vận chuyển (tRNA)” của KST, giúp tăng cường khả năng sống sót dưới áp lực artemisinin bằng cách thay đổi các con đường phản ứng căng thẳng (stress). Đồng thời, kháng thuốc phối hợp đi kèm lumefantrine càng đe dọa các liệu pháp kết hợp dựa trên artemisinin (ACT), như đã được chứng minh bằng sự tái phát KST sau điều trị trong các nghiên cứu lâm sàng.
Để giải quyết vấn đề này, các tác nhân không phải artemisinin mới, bao gồm ganaplacide, một chất ức chế PI4K và lumefantrine được cải tiến, đã chứng minh hiệu quả 95% trong các thử nghiệm lâm sàng giai đoạn 2b, mang đến một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho ACTs. Tuy nhiên, thời gian bán hủy kéo dài của các loại thuốc cũ, như chloroquine và mefloquine, tiếp tục tạo áp lực chọn lọc, tạo điều kiện cho sự lan truyền kháng thuốc thông qua nồng độ thuốc dưới ngưỡng điều trị kéo dài. Việc đa dạng hóa chiến lược các liệu pháp, bao gồm nhiều sự kết hợp thuốc điều trị đầu tay, có thể làm chậm quá trình kháng thuốc bằng cách giảm sự tiếp xúc/ phơi nhiễm của KST với áp lực chọn lọc đồng nhất. Đẩy nhanh quá trình phát triển các hợp chất nhắm mục tiêu vào các con đường mới (ví dụ: chất ức chế PfATP4, chất ức chế proteasome) vẫn rất quan trọng để vượt qua sự thích nghi tiến hóa ở loài Plasmodium spp.
4.2. Cơ chế di truyền và phân tử thúc đẩy sự kháng thuốc ở Plasmodium falciparum
Bản chất tiến hóa của khả năng kháng thuốc chống sốt rét được thúc đẩy bởi tính dẻo dai di truyền đáng kể của P. falciparum, như đã được chứng minh bằng các nghiên cứu tiến hóa trong ống nghiệm có hệ thống cho thấy hơn 128 gen có đột biến tạo ra khả năng kháng 118 hợp chất. Các cơ chế kháng thuốc chính bao gồm các biến thể số lượng bản sao (CNV) khuếch đại các mục tiêu thuốc hoặc bơm đẩy, bao gồm PfMDR1 và các “đột biến sai nghĩa” trong các miền protein được bảo tồn, chẳng hạn như PfCRT và PfATP4, làm thay đổi khả năng liên kết thuốc hoặc sinh lý ký sinh trùng. Ví dụ, sự khuếch đại PfMDR1 làm giảm độ nhạy cảm với lumefantrine bằng cách tăng cường bơm đẩy thuốc, trong khi các đột biến Kelch13 (tức là C580Y, R561H) làm mất ổn định cấu trúc của miền cánh quạt, cho phép dung nạp artemisinin thông qua các con đường phản ứng căng thẳng bị thay đổi. Những sự thích nghi này còn phức tạp hơn nữa do các đột biến trong yếu tố phiên mã AP2, có thể điều phối các mạng lưới kháng thuốc đa kháng bằng cách điều chỉnh sự thích nghi căng thẳng của KST.
Để chống lại điều này, các nền tảng giám sát bộ gen tận dụng giải trình tự thế hệ mới (NGS) hiện đang theo dõi các biến thể PfK13 và PfCRT mới nổi trên khắp các vùng dịch tễ, cho phép điều chỉnh linh hoạt các chính sách điều trị. Chương trình Loại trừ Sốt rét Mê Kông (MME) của Tổ chức Y tế Thế giới sử dụng dữ liệu kháng thuốc theo thời gian thực để triển khai ACTs (TACT) ở Đông Nam Á, kết hợp artemisinin với hai loại thuốc phối hợp để giảm áp lực chọn lọc kháng thuốc. Tương tự, việc nhắm mục tiêu vào các con đường không thể đột biến, bao gồm cân bằng nội môi ion PfATP4 với cipargamin, khai thác sinh học KST thiết yếu với hồ sơ rủi ro kháng thuốc thấp hơn. Tuy nhiên, việc tiếp tục sử dụng các loại thuốc đã được thiết lập, bao gồm cả chloroquine, tiếp tục chọn lọc các chủng kháng thuốc, nhấn mạnh sự cần thiết phải có các chính sách rút thuốc phối hợp và chuyển sang các liệu pháp thế hệ tiếp theo có thời gian bán hủy ngắn hơn.
4.3. Tầm quan trọng của việc tiếp tục phát hiện và giám sát thuốc
Sự tiến hóa không ngừng của P. falciparum kháng thuốc đòi hỏi phải đầu tư bền vững vào việc phát triển thuốc chống sốt rét mới và các hệ thống giám sát mạnh đối với tình trạng kháng thuốc. Những tiến bộ gần đây bao gồm MED6-189 (một chất tương tự kalihinol), một hợp chất tác động kép nhắm mục tiêu vào các con đường vận chuyển Apicoplast và túi, cho thấy hiệu quả chống lại cả các chủng kháng thuốc và nhạy cảm trong ống nghiệm và mô hình chuột được nhân hóa, mà không quan sát thấy sự xuất hiện của tình trạng kháng thuốc trong các thử nghiệm. Đồng thời, các chương trình giám sát bộ gen, bao gồm dự án giám sát kháng thuốc sốt rét (MaRS) của Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC), sử dụng các công cụ phát hiện phân tử tiên tiến (AMD) để xác định các dấu hiệu kháng thuốc (ví dụ: Kelch13, PfCRT) trong thời gian thực nhằm cho phép điều chỉnh chính sách nhanh chóng ở các khu vực bao gồm Tiểu vùng Sông Mê Kông mở rộng (GMS).
Ví dụ, Việt Nam và Lào đã sửa đổi các liệu pháp điều trị tuyến đầu dựa trên dữ liệu bộ gen và các nghiên cứu về hiệu quả điều trị (TES), dẫn đến giảm 30% tỷ lệ thất bại điều trị ở các khu vực lây truyền cao. Mặc dù đã có tiến bộ, nhưng khoảng cách về tài trợ vẫn tồn tại, vì chỉ có 18% các quốc gia lưu hành bệnh đã tích hợp giám sát bộ gen vào các chương trình quốc gia của họ và các dự án tiền lâm sàng cho các tác nhân không phải artemisinin vẫn còn thiếu nguồn lực. Quan hệ đối tác công tư, bao gồm Sáng kiến Thuốc chống Sốt rét (MMV), rất quan trọng để đẩy nhanh quá trình phát triển các phương pháp điều trị, chẳng hạn như cipargamin (chất ức chế PfATP4) và ganaplacide (chất ức chế PI4K), thông qua các giai đoạn thử nghiệm lâm sàng. Việc hài hòa những nỗ lực này với các khuôn khổ giám sát thích ứng với biến đổi khí hậu và phân bổ kinh phí công bằng là rất quan trọng để chống lại các chủng kháng đa thuốc và đạt được mục tiêu LTSR.
4.4. Từ kháng thuốc đến đột phá vaccine: Những tiến bộ trong kiểm soát bệnh sốt rét
Lịch sử điều trị sốt rét được đánh dấu bằng một chu kỳ không ngừng phát triển thuốc và kháng thuốc. Chloroquine, được giới thiệu vào những năm 1940, ban đầu đã làm giảm tỷ lệ tử vong do sốt rét trên toàn cầu xuống 95% cho đến khi tình trạng kháng thuốc liên quan đến đột biến PfCRT xuất hiện ở Đông Nam Á vào năm 1957 và lan rộng toàn cầu, khiến nó trở nên không hiệu quả ở hầu hết các khu vực vào những năm 1990.
Sulfadoxine-pyrimethamine (SP), được sử dụng để thay thế chloroquine, đã gặp phải tình trạng kháng thuốc liên quan đến đột biến dhfr/dhps, với tỷ lệ thất bại điều trị vượt quá 50% ở Châu Phi vào đầu những năm 2000. Những thất bại này cho thấy khả năng của KST trong việc né tránh các liệu pháp nhắm mục tiêu đơn lẻ thông qua tính dẻo dai về mặt di truyền và áp lực chọn lọc từ việc sử dụng thuốc kéo dài. Sự chuyển sang các liệu pháp kết hợp dựa trên artemisinin (ACT) vào những năm 2000 nhằm mục đích trì hoãn sự kháng thuốc. Tuy nhiên, tình trạng kháng artemisinin một phần (đột biến Kelch13) đã xuất hiện ở Đông Nam Á và gần đây ở Châu Phi, làm giảm khả năng loại bỏ KST tới 50% ở một số khu vực. Điều này đã ảnh hưởng đến các sáng kiến toàn cầu về các chiến lược đổi mới, mở đường cho việc phát triển vaccine.
Những nỗ lực phát triển vaccine hiện đại đã đạt được những cột mốc quan trọng với sự phát triển của vaccine RTS,S/AS01 và R21/Matrix-M. Được phát triển thông qua sự hợp tác kéo dài hàng thập kỷ giữa GlaxoSmithKline (GSK), Đại học Oxford, Sáng kiến Vaccine Sốt rét PATH (MVI) và các viện nghiên cứu châu Phi, cả hai loại vaccine này đều đại diện cho những đột phá sáng tạo bằng cách tạo ra phản ứng miễn dịch chống lại protein circumsporozoite (CSP) của P. falciparum để ngăn chặn bào tử lây nhiễm vào gan. Được phát triển bởi GSK, RTS,S/AS01 kết hợp các mảnh CSP với kháng nguyên bề mặt viêm gan B (HBsAg) để tạo thành các hạt giống virus, được bổ trợ bằng AS01 để tăng cường khả năng sinh miễn dịch. Các thử nghiệm giai đoạn 3 đã chứng minh hiệu quả 36% trong bốn năm ở trẻ em từ 5-17 tháng tuổi, dẫn đến khuyến nghị của TCYTTG vào năm 2021, sau khi triển khai thí điểm ở Ghana, Kenya và Malawi cho thấy giảm 13% tỷ lệ tử vong.
Vaccine R21/Matrix-M là một loại vaccine mới sử dụng tỷ lệ CSP-to-HbsAg cao hơn và chất bổ trợ Matrix-M, đạt hiệu quả 65-77% trong các thử nghiệm giai đoạn 3 bằng cách tăng cường nồng độ kháng thể chống CSP. TCYTTG đã phê duyệt R21 vào năm 2023, viện dẫn tính hiệu quả về chi phí và khả năng mở rộng quy mô, với năng lực sản xuất 200 triệu liều mỗi năm. Trong khi RTS,S đặt nền tảng cho việc phát triển vắc xin sốt rét, hiệu quả cao hơn và khả năng sản xuất của R21 giải quyết được những thiếu hụt trong nguồn cung toàn cầu, với cả hai loại vaccine hiện đã được tích hợp vào chiến lược của TCYTTG nhằm giảm tỷ lệ mắc bệnh và tử vong do sốt rét ở vùng SRLH. Những vaccine này thể hiện sự tiến bộ đáng kể; tuy nhiên, hiệu quả khiêm tốn và những thách thức về hậu cần của chúng phản ánh sự phức tạp rộng lớn hơn của miễn dịch sốt rét.
4.5. Những thách thức trong việc tạo ra vaccine phòng sốt rét hiệu quả
Việc phát triển một loại vccine sốt rét hiệu quả cao phải đối mặt với những rào cản về sinh học và hậu cần, chủ yếu là do sự biến đổi kháng nguyên, đa dạng di truyền và chu kỳ sinh học và phát triển nhiều giai đoạn của P. falciparum. Họ PfEMP1 được mã hóa bởi gen var là ví dụ về sự biến đổi kháng nguyên của KST, vì tính siêu biến đổi của nó cho phép né tránh miễn dịch thông qua bám dính tế bào và chuyển đổi kháng nguyên, làm suy yếu khả năng miễn dịch vượt chủng. Trong khi RTS,S/AS01 và R21/Matrix-M nhắm mục tiêu vào các vùng CSP được bảo tồn, hiệu quả của chúng (29-77%) và khả năng bảo vệ giảm dần cho thấy những hạn chế trong việc giải quyết sự đa dạng kháng nguyên và sự tồn tại ở giai đoạn gan. Các nghiên cứu về phiên mã cho thấy những cá nhân được bảo vệ thể hiện phản ứng interferon và tế bào tiêu diệt tự nhiên (NK) sớm sau khi bị thách thức.
Tuy nhiên, những mối tương quan này thiếu tính nhất quán giữa các quần thể, làm phức tạp việc thiết kế vaccine. Hơn nữa, chu kỳ sống nhiều giai đoạn của KSTSR đòi hỏi phải nhắm mục tiêu vào cả kháng nguyên giai đoạn trước hồng cầu (thoi trùng) và giai đoạn trong máu (thể hoa thị); rất ít ứng viên (ví dụ: PfRH5, Pfs25) đã chứng minh hiệu quả xuyên giai đoạn trong các thử nghiệm lâm sàng. Các ứng viên giai đoạn trong máu, chẳng hạn như PfRH5, cho thấy hiệu quả 40-55% trong các thử nghiệm giai đoạn 2B chống lại KST giai đoạn trong máu với tiềm năng trung hòa rộng. Đồng thời, sự “suy kiệt miễn dịch” của vật chủ do nhiễm trùng tái phát có thể kết hợp với sự đa dạng kháng nguyên để hạn chế độ bền của vaccine.
Việc giám sát bộ gen gần đây nhấn mạnh tính cấp bách của tình trạng kháng thuốc chống sốt rét của P. falciparum và nêu bật nhu cầu đẩy nhanh nghiên cứu về các phương pháp điều trị và can thiệp mới. Các quần thể ở Châu Phi cho thấy sự khác biệt 12-15% trong trình tự CSP, có khả năng làm giảm hiệu quả của vaccine ở các vùng có khả năng lây truyền cao. Giám sát bộ gen xác nhận khả năng kháng các dẫn xuất artemisinin của P. falciparum thông qua các yếu tố phiên mã AP2, có khả năng làm suy yếu các chiến lược vaccine phụ thuộc vào hóa dự phòng. Sự thất bại về dược lý này có thể làm trầm trọng thêm tình trạng suy giảm miễn dịch bằng cách cho phép tiếp xúc mãn tính với KSTSR.
Ngoài sự đa dạng di truyền và những thách thức về dược lý, các rào cản miễn dịch của vật chủ, đặc biệt là tình trạng suy giảm miễn dịch do tiếp xúc trước đó, càng làm giảm hiệu quả của vaccine. Các yếu tố ức chế miễn dịch có nguồn gốc từ KST (PfEMP1 và PfTRAP -protein ẩn danh liên quan đến thrombospondin của P. falciparum) và cytokine (IL-10 [interleukin-10], TGF-β [yếu tố tăng trưởng chuyển đổi beta]) gây ra tình trạng dung nạp giống như nội độc tố, làm suy yếu quá trình trưởng thành của tế bào tua và thúc đẩy sự mở rộng của tế bào T điều hòa thông qua kích hoạt TGF-β. Nồng độ cytokine ức chế miễn dịch cao (IL-10, TGF-β) làm giảm sản xuất kháng thể và phản ứng Th1 (tế bào T hỗ trợ loại 1), tạo ra một môi trường cản trở khả năng miễn dịch do vaccine tạo ra. Các chemokine liên quan đến bệnh sốt rét (CCL17 [ligand chemokine motif CC 17], CCL22) làm trầm trọng thêm sự ức chế này bằng cách thúc đẩy kiểu hình tế bào tua điều hòa ức chế sự kích hoạt tế bào T hiệu quả và tuyển dụng các tế bào ức chế miễn dịch, trong khi CXCL11 (ligand chemokine motif CXC 11) và CCL28 tăng cao có tương quan với hiệu quả vaccine bị suy giảm và kết quả lâm sàng bất lợi ở các quần thể lưu hành.
Về mặt lâm sàng, điều này biểu hiện dưới dạng hiệu quả giảm; RTS,S/AS01 đạt được khả năng bảo vệ cao hơn ở những người chưa từng mắc bệnh so với những người đang mắc bệnh sốt rét hoặc đã từng tiếp xúc trước đó, và các quần thể lưu hành có nồng độ kháng thể thấp hơn do môi trường vi mô ức chế miễn dịch có sẵn từ trước.
4.6. Những trở ngại về miễn dịch và nhu cầu về các nền tảng vaccine mới
Các rào cản miễn dịch đối với việc phát triển vaccine sốt rét là đáng kể. Như đã nêu trước đó, họ PfEMP1 được mã hóa bởi gen var cho phép ký sinh trùng trốn tránh sự phát hiện của hệ miễn dịch thông qua việc chuyển đổi kháng nguyên nhanh chóng, khiến vaccine khó tạo ra sự bảo vệ. Các yếu tố tương quan miễn dịch, chẳng hạn như phản ứng interferon sớm và tế bào NK, khác nhau giữa các cá nhân và quần thể, làm phức tạp việc thiết kế vaccine một cách hợp lý. Để vượt qua những trở ngại này, các nền tảng vaccine mới đang được phát triển để tạo ra khả năng miễn dịch bảo vệ chéo bền vững.
Các nền tảng hiện tại, bao gồm RTS,S/AS01 và R21/Matrix-M, nhắm mục tiêu vào CSP của ký sinh trùng, phải đối mặt với những hạn chế nghiêm trọng. Mặc dù RTS,S tạo ra kháng thể chống CSP và phản ứng tế bào TCD4+, nhưng hiệu quả của nó giảm nhanh chóng (39% trong bốn năm), một phần do nồng độ kháng thể giảm sau khi tiêm chủng và do khả năng miễn dịch đặc hiệu theo chủng chống lại các biến thể CSP không đồng nhất. Tương tự, hiệu quả 77% của R21 trong các thử nghiệm giai đoạn 2b giảm dần sau 12-18 tháng, phản ánh độ bền kém của phản ứng miễn dịch dịch thể và trí nhớ tế bào T không đầy đủ. P. falciparum đa dạng về mặt di truyền ở Châu Phi, nơi trình tự CSP khác nhau từ 12-15%, cho phép vaccine thoát khỏi tác dụng. Khả năng miễn dịch tương quan với khả năng bảo vệ, bao gồm interferon-γ sớm và kích hoạt tế bào NK, có sự khác biệt đáng kể giữa các cá nhân và quần thể, làm phức tạp việc thiết kế vaccine một cách hợp lý. Ví dụ, phân tích phiên mã cho thấy vaccine được bảo vệ thể hiện các dấu hiệu interferon loại I/II khác biệt sau khi thử thách, trong khi những cá nhân không được bảo vệ cho thấy phản ứng bẩm sinh và thích ứng bị rối loạn.
Các nền tảng mới nhằm mục đích vượt qua những trở ngại này. Vaccine hạt nano lipid (LNP) chứa mRNA mã hóa CSP hoặc kháng nguyên ngăn chặn lây truyền tạo ra kháng thể phản ứng chéo mạnh và phản ứng tế bào T CD8+ trong các mô hình tiền lâm sàng, vượt trội hơn vaccine tiểu đơn vị truyền thống. Tương tự, kháng thể đơn dòng, bao gồm CIS43LS, nhắm mục tiêu CSP, đã đạt hiệu quả 88% trong các thử nghiệm giai đoạn 2 bằng cách trung hòa bào tử trong vòng vài phút sau khi tiêm vào muỗi. Các nền tảng kết hợp kháng nguyên đa giai đoạn (ví dụ: PfCSP + Pfs25 mRNA-LNP) hoặc nhắm mục tiêu các yếu tố né tránh miễn dịch (ví dụ: yếu tố ức chế di chuyển đại thực bào Plasmodium [PMIF] thông qua RNA tự khuếch đại) cho thấy triển vọng trong việc tạo ra khả năng miễn dịch bảo vệ chéo bền vững.
Tuy nhiên, những thách thức vẫn còn tồn tại: Các yếu tố liên quan đến khả năng bảo vệ vẫn còn khó nắm bắt, với huyết thanh học hệ thống nhấn mạnh tầm quan trọng của các chức năng hiệu ứng trung gian Fc (tức là thực bào tế bào phụ thuộc kháng thể) hơn là nồng độ kháng thể. Các yếu tố chủ thể trước khi tiêm chủng, bao gồm trạng thái viêm cơ bản, ảnh hưởng đến khả năng đáp ứng với vắc xin, cho thấy rằng có thể cần các phương pháp tiếp cận cá nhân hóa.
(Còn nữa) ---> Tiếp theo Phần 6
Tác giả: TS.BS. Huỳnh Hồng Quang & Ths.Bs. Châu Văn Khánh
Viện Sốt rét-KST-CT Quy Nhơn