Interferon

Interferon là một nhóm các protein tự nhiên được sản xuất bởi các tế bào của hệ miễn dịch ở hầu hết các động vật nhằm chống lại các tác nhân ngoại lai như virus, vi khuẩn, ký sinh trùng và tế bào ung thư. Nó chỉ được tổng hợp khi có mặt các chất sinh interferon (còn gọi là interferonogen). Interferon thuộc một lớp lớn của glycoprotein được biết đến dưới cái tên cytokine (chất hoạt hoá tế bào). Interferon đóng vai trò quan trọng trong cửa ngõ miễn dịch, nó là hàng rào bảo vệ đầu tiên của cơ thể chống lại virus và sự phát triển bất thường của tế bào. Nó là một phần của hệ thống miễn dịch không đặc hiệu (non-specific immune system) và được kích hoạt bởi giai đoạn đầu của quá trình cảm nhiễm trước khi hệ miễn dịch đặc hiệu (specific immune system) có thời gian để phản ứng. Cần phân biệt interferon nội sinh được sinh ra trong cơ thể và interferon ngoại sinh do nuôi cấy tế bào ngoài cơ thể.
Interferon là một loại cytokine, được tế bào sản xuất ra khi tế bào cảm thụ với virus, chất này có đặc tính bằng mọi con đường có thể ức chế sự hoạt động của mARN, dẫn đến ức chế sự sinh sản của virus, ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển (sự phân hóa) của các tế bào khối u và tế bào bình thường nhất định nào đó, do vậy interferon được sử dụng như một chất điều trị không đặc hiệu cho mọi nhiễm trùng do virus.

Đặc tính sinh học

Interferon là những protein hoặc dẫn xuất của protein có chút ít glucid, với khối lượng phân tử lớn (2,5.104 – 106 dalton). Chúng bền vững trước nhiều loại enzym: ribonucleaza, dezoxyribonucleaza… nhưng bị phân giải bởi proteaza và bị phá hủy bởi nhiệt độ. Đặc tính sinh học quan trọng của interferon là không có tác dụng đặc hiệu đối với virus (interferon được sinh ra do một loại virus có thể kìm hãm sự nhân lên của những virus khác).

Sự hình thành interferon

Interferon không phải chỉ sản sinh ra trong các tế bào bị nhiễm virus mà interferon còn được tạo thành khi tế bào bị kích thích bởi một số chất lạ khác như: axit nucleic, vi khuẩn, độc tố của vi khuẩn, rikettsia, nguyên sinh động vật. Vì vậy sự hình thành interferon là do sự kích thích của nguồn thông tin lạ hay dưới tác động của bất cứ nguồn thông tin ngoại lai nào.
Trong các tế bào không bị nhiễm virus, các gen cấu trúc chịu trách nhiệm tổng hợp interferon luôn ở trạng thái không hoạt động, tức là bị kìm hãm, do đó ở tế bào bình thường không tạo nên interferon. Khi virus xâm nhập hoặc các chất kích thích ngoại lai khác vào tế bào, chúng giải tỏa sự kìm hãm và hoạt hóa các gen cấu trúc này, thông tin từ gen cấu trúc này được sao chép thành mARN tương ứng của tế bào và chính mARN này điều khiển việc tổng hợp interferon. Interferon sau khi sinh ra một phần ở lại trong tế bào, còn phần lớn ngấm qua vách tế bào ra ngoài để ngấm vào các tế bào khác.

Phân loại và nguồn gốc

Có 3 lớp Interferon chính: alpha, beta và gamma. Chúng thường có chung các tác dụng như:kháng vi rút, kháng khối u, hoạt hóa đại thực bào và tế bào lympho NK (Natural Killer), tăng cường sự biểu hiện của các phân tử MHC (MHC_Major histocompatibility complex- Phức hợp hòa hợp tổ chức chính) lớp I và II.
Interferon alpha và beta được sản sinh bởi nhiều loại tế bào bao gồm tế bào T, B, đại thực bào, nguyên bào xơ, tế bào màng trong, nguyên bào xương và các loại khác. Chúng đều có đặc tính kháng vi rút và đặc tính kháng ung thư. Chúng kích thích cả đại thực bào và tế bào NK.
Interferon gamma có liên quan đến sự điều hòa miễn dịch và phản ứng viêm. Ở người chỉ có duy nhất một loại Interferon gamma. Nó được sản sinh bởi các tế bào T hoạt động và tế bào NK. Interferon gamma cũng có vài tác dụng kháng vi rút và kháng ung thư nhưng tác dụng này rất yếu. Do vậy, Interferon gamma không được sử dụng để điều trị ung thư.
Ngoài ra Interferon gamma cũng được giải phóng bởi các tế bào T hỗ trợ 1 (T helper 1) và các tế bào bạch cầu mới ở vị trí nhiễm trùng - kết quả của phản ứng viêm. Nó cũng kích thích đại thực bào giết vi khuẩn đã được nhận chìm. Interferon gamma được giải phóng bởi tế bào T hỗ trợ 1- cũng có vai trò điều hoà quan trọng đối với phản ứng của tế bào T hỗ trợ 2 (T helper 2). Ngoài ba loại Interferon thông dụng trên còn có Interferon omega- được các tế bào bạch cầu sản sinh ra ngay tại nơi nhiễm trùng và tại khối u.
Cơ thể động vật sản xuất hai loại interferon là interferon I và interferon II. Interferon I có hoạt tính kháng virus bao gồm interferon-α (IFN-α, khối lượng phân tử khoảng từ 17-26 kDa, được bạch cầu sản xuất) và interferon-β (IFN-β, khối lượng phân tử khoảng 21 kDa, được nguyên bào sợi sản xuất). Cả hai loại IFN-α và IFN-β có tác dụng chống lại sự sinh sản của tế bào, đặc biệt là IFN-α, kích thích hoạt động các tế bào diệt tự nhiên (NK) làm tăng biểu hiện các phân tử HLA11 lớp I. IFN-α được ứng dụng để điều trị ung thư có hiệu quả (đặc biệt là ung thư máu ác tính, ung thư biểu mô tế bào thận), điều trị bệnh nhiễm virus viêm gan B và C mạn tính (có thể chữa khỏi từ 40-50% số bệnh nhân). Interferon-γ (IFN-γ, có khối lượng phân tử khoảng 25 kDa, được sản xuất từ các lympho T CD4+12 (h1), T CD8+ và các tế bào NK) hoạt hóa cho sự biểu hiện của các phân tử HLA lớp II, làm thúc đẩy sự biệt hóa các tế bào mono thành các đại thực bào.
Các interferon riêng biệt có các phạm vi hoạt động khác nhau trong các loài khác nhau. Interferon-α đã chứng tỏ hiệu quả chống lại bệnh hairy-cell leukemia và viêm gan C. Ngoài ra, nó còn có hoạt tính chống viêm gan B mạn tính, cũng như điều trị bướu sinh dục và một vài bệnh ung thư như ung thư máu và tủy xương. Thuốc xịt mũi chứa interferon-α cung cấp một số chất bảo vệ chống bệnh cảm lạnh do các rhinovirus gây ra.
Cấu trúc của interferon – α
Cấu trúc của interferon - β
Cấu trúc của interferon - γ

Interferon được sử dụng như là tá dược trong vaccine

- Đối với gia cầm: Interferon gamma khi được dùng chung với kháng nguyên có tác dụng tăng cường đáp ứng kháng thể thứ cấp duy trì nồng độ cao trong một thời gian dài. Hơn nữa, việc kết hợp kháng nguyên với Interferon gamma đã làm giảm liều sử dụng vaccine.
- Đối với gia súc: Interferon alpha và beta được sử dụng kết hợp với vaccine phòng bệnh lở mồm long móng, hội chứng PRRS….. cho hiệu quả cao.

Interferon dùng chẩn đoán bệnh

- Interferon gamma dùng chẩn đoán: bệnh lao ở bò (Bovine tuberculosis), John’s disease, Brucellosis (bệnh do vi khuẩn gây ra)… Ngoài ra còn dùng chẩn đoán bệnh lao, bệnh phong hủi ở người.
- Interferon alpha dùng chẩn đoán bệnh IBR (Infectious Bovine Rhinotracheitis).

Interferon dùng trong phòng, trị bệnh cho gia súc, gia cầm

Sử dụng Interferon alpha trong việc phòng, trị bệnh cho gia súc, gia cầm là một giải pháp thay thế kháng sinh an toàn- hiệu quả cao.
Interferon alpha cũng có nhiều ứng dụng: được sử dụng như tá dược trong vaccine làm giảm liều lượng và tăng cường hoạt tính của vaccine sử dụng; là tác nhân để chẩn đoán một số bệnh trên gia súc, gia cầm như bệnh lao ở bò (Bovine tuberculosis), bệnh John (bệnh tiêu chảy gây ra bởi vi khuẩn Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis), bệnh Brucella, bệnh IBR (infectious Bovine Rhinotracheitis)…; được dùng để điều trị các bệnh do virus gây ra trên gia súc, gia cầm như bệnh viêm đường hô hấp, bệnh viêm vú, PRRS, TGEV, các bệnh cúm, Marek, Gumboro, viêm gan B..; ngoài ra còn hỗ trợ điều trị với kháng sinh mang lại hiệu quả cao, hạn chế hiện tượng nhờn thuốc của các vi khuẩn gây bệnh. Tuy nhiên, việc ứng dụng sản phẩm này sang lĩnh vực thú y bị hạn chế vì vấn đề giá thành sản phẩm
- Đối với trâu, bò: 
+ Bệnh viêm đường hô hấp: Bovine herpesvirus 1- BHV 1 là nguyên nhân gây nên bệnh viêm đường hô hấp trên truyền nhiễm do vi rút ở bò- đây là một bệnh phổ biến trên toàn thế giới với các triệu chứng điển hình như sốt, sẩy thai và kèm theo các triệu chứng hô hấp khác. Khi bò mắc bệnh này nếu được điều trị sớm với Interferon alpha thì sẽ giảm triệu chứng lâm sàng, giảm tỉ lệ chết do nhiễm khuẩn kế phát.
+ Bệnh viêm vú: Liệu pháp sử dụng kháng sinh chỉ mang lại hiệu quả vừa phải nên việc kết hợp điều trị với Interferon đã mang lại hiệu quả cao hơn, giảm hiện tượng kháng thuốc của vi khuẩn và vấn đề tồn dư kháng sinh trong sản phẩm chăn nuôi.
+ Bệnh do Salmonella: Điều trị kết hợp với Interferon alpha đã làm giảm nhiễm trùng máu, giảm sốt, hạn chế tiêu chảy và tỉ lệ chết.
- Đối với lợn: Interferon alpha được sử dụng như là một chất tăng cường tác dụng của hệ miễn dịch không đặc hiệu trong trường hợp con vật mắc các bệnh truyền nhiễm do vi rút ví dụ như PRRS vi rút, TGEV- Transmissible gastroenteritis Virus, …
- Đối với gia cầm:
+ Tăng sức đề kháng với bệnh truyền nhiễm do Salmonella, E.coli…
+ Ứng dụng hiệu quả trong điều trị các bệnh do virut gây ra như: cúm, Marek, Gumboro, viêm gan B do vi rút ở gia cầm.

Một số thành tựu của Interferon trong điều trị bệnh

Khi chưa có kháng sinh hữu hiệu chống virus, Interferon được xem là liệu pháp lý tưởng chống các bệnh do virus gây ra. Thuốc tiêm ở dạng đông khô, đóng lọ liều cao 3-5 triệu đơn vị quốc tế đang được sử dụng hiệu quả trong điều trị viêm gan siêu vi B-C mãn tính. Các thực nghiệm lâm sàng ở New York (Mỹ - 1979), Pháp (1998), Đà Lạt, Bệnh viện Bạch Mai và Học viện Quân y (Việt Nam - 1999) đều cho kết quả khả quan. Thuốc có tác dụng loại trừ virus gây nhiễm, chuyển đổi huyết thanh, cải thiện men gan và ngăn ngừa ung thư tiến triển.
Interferon đã được sử dụng thành công để điều trị cúm (từ 1972), chống virus Herpes trong ghép thận (1979), ung thư xương, ung thư vú, u tủy và u lympho bào (năm 1979 ở Mỹ với tỷ lệ chữa khỏi đạt 40 -70%). Năm 1989 cũng ở Mỹ, thuốc được dùng cho bệnh nhân ung thư bàng quang, ung thư vú và u hắc tố. Ở Hy Lạp (1998) chữa khỏi cho 5/10 bệnh nhân ung thư máu.
Các bệnh ung thư xương, vòm họng, phổi, não, u hắc tố và cả viêm gan D mãn tính khi dùng Interferon cũng cho kết quả khả quan. Interferon còn phụ trợ AZT trong điều trị bệnh AIDS hiện nay.
Trong dịch SARS vừa qua, Bộ Quốc phòng Mỹ đã thành lập 2 đơn vị nghiên cứu các dạng thuốc phòng chống, trong đó có một đơn vị sử dụng Interferon. Năm 2003, Viện Vaccin Nha Trang cũng bắt đầu nghiên cứu sản xuất thuốc nhỏ mũi làm từ Interferon để phòng chống bệnh cúm, các bệnh lây do virus đường hô hấp.
Có thể nói, việc sử dụng Interferon làm thuốc điều trị đang mở ra những hứa hẹn to lớn có giá trị khoa học và thực tiễn cao.

Sản xuất interferon

IFN alpha 5 được chiết từ E.coli bằng cách acid hóa và trung hòa về pH trung tính. IFN trong dịch chiết được hấp phụ trên silica gel và giải ra bằng cách hạ pH xuống 2,0, bước này làm tăng hoạt tính lên 10 lần. Sắc ký silica gel cũng loại bỏ phần lớn acid nucleic trong phân đoạn không gắn. Sắc ký Matrex Gel Blue A tinh chế thêm 3,3 lần. Tiếp theo, IFN được hấp phụ trên nhựa trao đổi anion (ví dụ DEAE Sepharose) và giải ra với than pH từ 8,0 đến 6,0, làm tăng hoạt tính đặc hiệu lên 10 lần nữa. Dịch giải hấp phụ DEAE Sepharose được tinh chế thêm trên cột kháng thể đơn dòng cố định, YOK Sepharose. Việc giải hấp phụ được tiến hành với sodium citrate 0,1M, pH 2,0. Hoạt tính đặc hiệu cuối cùng đạt được 1,9x108 IU /mg.
tách chiết E.coli bằng nghiền cơ học
kết lắng bằng polyethylenimine
kết lắng với sulfatammon
thẩm tích (tách các thành phần trong chất lỏng)
sắc ký nhờ chất hấp phụ miễn dịch (immunoadsorption)
(các kháng nguyên đơn dòng)
Sắc ký nhờ thay đổi các cation
Tác dụng phụ: tiêm chích interferon ở liều 1-2 triệu đơn vị hay cao hơn có thể gây hiện tượng "giả cúm" (50-60% bệnh nhân) với các triệu chứng: sốt, đau đầu, đau cơ, buồn nôn, ra mồ hôi,….Các tác dụng phụ trên sẽ giảm dần trong quá trình điều trị, tuy nhiên có thể vẫn còn cảm giác mệt mỏi. Ngoài ra có thể có các xáo trộn thần kinh, tiêu hóa, gan và thận.
Hấp thu chuyển hóa thải trừ:
Không hấp thu bằng đường uống. interferon được dùng tiêm dưới da hay tiêm bắp, hấp thu hơn 80% chuyển hóa ở gan thận và thải trừ rất ít ở nước tiểu.
Chống chỉ định:
Chống chỉ định trong các trường hợp thiểu năng gan thận nặng, trường hợp bệnh tim nặng, suy tủy, viêm gan mãn tính kèm sơ gan.