Ngân hàng tế bào miễn dịch: Hướng hoạt động mới đầy tiềm năng của ngành ngân hàng sinh học

Bài viết bởi Tiến sĩ Ngô Anh Tiến - Giám đốc Ngân hàng mô Vinmec.

Sức khoẻ của con người và hệ thống miễn dịch liên quan mật thiết với nhau. Vậy có phải sức khỏe của từng cá nhân sẽ được đảm bảo ở một tầm cao mới, khi các tế bào miễn dịch của chính họ được lưu trữ và sẵn dùng khi cơ thể cần đến? Đây cũng chính là một xu thế mới đang bắt đầu được khai thác trong các Ngân hàng sinh học tiên tiến trên thế giới, xung quanh vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết.

Bài viết này đề cập đến các ứng dụng của tế bào miễn dịch, ước tính khả năng sử dụng các tế bào miễn dịch được lưu trữ, mô tả cách ngân hàng tế bào miễn dịch tương đồng với ngân hàng máu dây rốn và các rào cản kỹ thuật và quy định mà ngành ngân hàng tế bào miễn dịch còn non trẻ phải đối mặt.

1.Liệu pháp miễn dịch

Liệu pháp miễn dịch là một lĩnh vực y học đang phát triển nhanh chóng và là động lực quan trọng của ngân hàng tế bào miễn dịch. Liệu pháp miễn dịch bao gồm bất kỳ liệu pháp nào kích thích hoặc ức chế hệ thống miễn dịch. Gần đây, triển vọng hỗ trợ điều trị ung thư đang nổi lên với các liệu pháp đột phá thông qua khai thác các tế bào miễn dịch cụ thể, chẳng hạn như tế bào T hoặc tế bào NK.

Liệu pháp CAR-T dựa trên thụ thể kháng nguyên Chimeric (CAR) của tế bào T [1]. Tế bào T của bệnh nhân, một loại tế bào trong hệ thống miễn dịch, được thu thập và gửi đến phòng thí nghiệm, nơi chúng được biến đổi gen để có các thụ thể kháng nguyên chimeric trên bề mặt tế bào. Các thụ thể được thiết kế để nhận ra một kháng nguyên đích trên tế bào ung thư của bệnh nhân. Các tế bào đã được sửa đổi này sau đó được tăng sinh, bảo quản lạnh và gửi trở lại bệnh viện mà người bệnh đang được chỉ định điều trị. Khi các tế bào CAR-T được truyền vào bệnh nhân, chúng sẽ tấn công các tế bào ung thư có kháng nguyên đích và nhanh chóng tiêu diệt chúng [2, 3]. Trong thập kỷ từ 2010 đến 2020, số lượng các thử nghiệm lâm sàng liệu pháp miễn dịch CAR đã tăng 36 lần [4].

Xem thêm: Liệu pháp tế bào CAR-T trong điều trị ung thư.

Ngành công nghiệp liệu pháp tế bào và gen đang nâng cao hiệu quả sản xuất CAR-T, tạo ra các thế hệ CAR-T mới và mở rộng các ứng dụng của liệu pháp CAR-T [5, 6]. Nhiều nhà khoa học và bác sĩ lâm sàng hy vọng rằng, liệu pháp CAR-T sẽ được áp dụng cho nhiều bệnh ung thư hơn, sớm hơn trong quá trình điều trị và trở thành một công cụ thường xuyên cho các bác sĩ ung thư. Cần lưu ý rằng liệu pháp miễn dịch càng thành công trong việc điều trị bệnh nhân ung thư thì nhu cầu cấy ghép tế bào gốc càng ít.

2. Liệu pháp miễn dịch được áp dụng thế nào?

Liệu pháp miễn dịch tự thân có thể được áp dụng với bệnh nhân ung thư dạng thể rắn như: Ung thư phổi, ung thư đại tràng, ung thư tá tràng, ung thư trực tràng, ung thư dạ dày, ung thư gan, ung thư mật, ung thư tụy, ung thư thực quản, ung thư buồng trứng, ung thư cổ tử cung, ung thư tuyến tiền liệt, ung thư bàng quang, ung thư vú, ung thư não... (Trừ những bệnh ung thư không phù hợp, ví dụ ung thư tế bào lympho, bạch cầu cấp...). Liệu pháp này rất linh hoạt khi có thể kết hợp cùng các phương pháp khác như phẫu thuật, xạ trị, hóa trị và nhiệt trị để nâng cao hiệu quả điều trị. Tuy nhiên, liệu pháp này không chỉ định cho các bệnh nhân mắc bệnh tự miễn, những bệnh nhân đang sử dụng các liệu pháp ức chế miễn dịch, những bệnh nhân bị viêm gan B/viêm gan C dạng bất hoạt, HIV...

Xem thêm: Liệu pháp tăng cường miễn dịch tự thân là gì?

3. Ngân hàng tế bào miễn dịch

Ngân hàng tế bào miễn dịch thực hiện lưu trữ, bảo quản lạnh các tế bào miễn dịch được thu thập thông qua việc phân lập các tế bào bạch cầu, - bao gồm cả tế bào T cũng như các tế bào miễn dịch khác - từ máu ngoại vi, để sử dụng trong tương lai. Để hữu ích cho liệu pháp miễn dịch, các tế bào miễn dịch cần được thu thập với độ tinh khiết cao. Một số sản phẩm trị liệu miễn dịch cũng yêu cầu bắt đầu với một số lượng lớn tế bào. Một số công ty trên thế giới đang bắt đầu cung cấp dịch vụ ngân hàng tế bào miễn dịch cá nhân như một dịch vụ tiêu dùng. Ngân hàng sinh học tế bào miễn dịch cá nhân là một hình thức bảo hiểm y tế, đảm bảo sự sẵn có khi một ngày nào đó khách hàng cần tới liệu pháp tế bào miễn dịch. Hay nói cách khác, đây cũng là một khoản đầu tư, tiêu tiền hôm nay để bảo vệ tương lai.

Ngân hàng tế bào miễn dịch có thể hoạt động dưới, 1 - lưu trữ tế bào miễn dịch của các cá nhân khỏe mạnh để sẵn dùng trong tương lai nếu cần đến và 2 - cung cấp dịch vụ lưu tế bào miễn dịch cho bệnh nhân ung thư tại thời điểm chẩn đoán. Điều này sẽ cho phép bệnh nhân tiếp cận với các tế bào tự thân tương đối tươi, trước khi hệ thống miễn dịch của họ bị tổn thương bởi hóa trị liệu, trong trường hợp họ cần một số hình thức liệu pháp miễn dịch sau đó. Tại nhiều trung tâm điều trị ung thư có phòng thí nghiệm có chức năng của ngân hàng tế bào miễn dịch của bệnh nhân ung thư. Tuy nhiên, do nhu cầu trị liệu, đôi khi sẽ vượt quá năng lực của phòng thí nghiệm. Do đó, cần có sự hợp tác với ngân hàng tế bào miễn dịch của bên thứ ba.

4. Sự tương tự giữa ngân hàng tế bào miễn dịch và ngân hàng máu cuống rốn

Khi ngân hàng tế bào miễn dịch được cung cấp cho các cá nhân khỏe mạnh dưới dạng bảo hiểm sinh học thì mô hình kinh doanh cũng giống như các ngân hàng máu cuống rốn - nơi các gia đình lưu giữ tế bào gốc của trẻ sơ sinh để bảo vệ sức khỏe tương lai. Đối với ngân hàng máu cuống rốn, từ giai đoạn điều trị đơn lẻ với ca cấy ghép máu cuống rốn đầu tiên được thực hiện vào năm 1988 và lưu trữ tiềm năng với sự ra đời và hoạt động mạnh mẽ của một loạt các ngân hàng máu cuống rốn trên khắp thế giới, tới giai đoạn được phép mở rộng điều trị là cả một khoảng thời gian dài.

Năm 2005, Tiến sỹ Kurtzberg và cộng sự tại đại học Duke, Mỹ bắt đầu sử dụng tế bào gốc máu cuống rốn tự thân để điều trị các bệnh lý thần kinh ở trẻ em [7]. Khoảng những năm 2015, máu cuống rốn được sử dụng để điều trị bệnh bại não (Cerebral Palsy CP) [8,9] và sau đó một thời gian là chứng rối loạn phổ tự kỷ (Autism Spectrum Disorder ASD) [10, 11]. Năm 2017, Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (Food and Drug Administration of America) đã phê duyệt giao thức truy cập mở rộng NCT03327467 cho phép truyền máu cuống rốn cho trẻ em bị chấn thương sọ não (được phép cho phép cả người hiến máu tự thân và anh chị em ruột). Kể từ đó, phần lớn các mẫu giải phóng từ ngân hàng máu cuống rốn được sử dụng để điều trị cho trẻ em mắc bệnh CP và ASD. Vào tháng 2 năm 2021, Đại học Duke đã nhận được bằng sáng chế về việc sử dụng máu cuống rốn tự thân cho ASD [12].

Như vậy, trên cùng nguyên lý vận hành, có thể ngân hàng tế bào miễn dịch cũng sẽ có các trải nghiệm tương tự về vấn đề luật định, đạo đức và các cân nhắc dưới góc độ khoa học. Mặc dù, liệu pháp tế bào gốc miễn dịch nhiều tiềm năng triển khai song có thể cũng mất nhiều thời gian hơn để khách hàng tiếp nhận cũng như cần thời gian cho các thử nghiệm lâm sàng.

Trước đó, theo Hiệp hội Quốc tế về Liệu pháp Tế bào và Gen (International Society of Cell Therapy ISCT) thì hoạt động của ngân hàng tế bào miễn dịch là thiếu thực tế và không hiệu quả do số lượng tế bào miễn dịch cần cho trị liệu là rất lớn. Tuy nhiên, lập luận này có thể được gỡ bỏ nhờ những tiến bộ trong công nghệ ngân hàng sinh học. Cụ thể, luận điểm ngân hàng tế bào miễn dịch không lưu trữ đủ tế bào hữu ích về mặt lâm sàng cho sản xuất liệu pháp CAR-T [13] là đúng khi chỉ sử dụng phương pháp truyền thống là lấy 50ml máu rồi xử lý bằng kỹ thuật Ficoll. Song nếu áp dụng kỹ thuật mới, xử lý 200ml máu trong thiết bị cGMP khép kín thì luận điểm này sẽ bị loại bỏ hoàn toàn [14, 15].

Như vậy, việc vận hành một ngân hàng tế bào miễn dịch trong bối cảnh tỉ lệ người mắc bệnh ung thư tăng, việc ứng dụng liệu pháp tế bào gốc trên từng cá nhân nhất định còn gặp khó khăn do trở ngại mẫu tương thích là một xu thế tất yếu và lý tưởng. Ngân hàng tế bào miễn dịch và liệu pháp miễn dịch sẽ mang lại hy vọng điều trị lớn lao cho các bệnh nhân ung thư, khi họ không còn quá nhiều thời gian để chờ đợi các liệu pháp khác.

Tại Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec, dưới sự dẫn dắt của Giáo sư Nguyễn Thanh Liêm - Viện trưởng Viện nghiên cứu tế bào gốc và công nghệ gen Vinmec, liệu pháp miễn dịch tự thân hỗ trợ điều trị ung thư đã được đưa vào áp dụng từ năm 2015. Năm 2019, Dự án điều trị ung thư bằng tế bào miễn dịch CAR-T do Viện nghiên cứu Tế bào gốc và công nghệ gen Vinmec phối hợp với Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec Times City chính thức khởi động [16]. Tại đây, các bệnh nhân sẽ được tiếp cận với phương pháp điều trị tiên tiến và thêm nhiều hy vọng bình phục từ bệnh ung thư hiểm nghèo.

Tài liệu viện dẫn:

1. Leukemia & Lymphoma Society. Chimeric Antigen Receptor (CAR) T-Cell Therapy. LLS website Accessed 2021-03
2. Rosenbaum L. Tragedy, Perseverance, and Chance — The Story of CAR-T Therapy. NEJM 2017; 377(14):1313-1315.
3. June CH, Sadelain M. Chimeric antigen receptor therapy. NEJM 2018; 379(1):64-73.
4. Bersenev A, Verter F. Immunotherapy Clinical Trials in 2019. CellTrials.org News Published 2020-02-22.
5. Harrison RP, Zylberberg E, Ellison S, Levine BL. Chimeric antigen receptor–T cell therapy manufacturing: modelling the effect of offshore production on aggregate cost of goods. Cytotherapy 2019; 21(2):224-233.
6. Roddie C, O'Reilly M, Pinto JDA, Vispute K, Lowdell M. Manufacturing chimeric antigen receptor T cells: issues and challenges. Cytotherapy 2019; 21(3):327-340.
7. Cord Blood Registry. How One Mom Helped Launch Cord Blood In Regenerative Medicine. Blog Published 2019-11.
8. Kang M, Min K, Jang J, Kim SC, Kang MS, Jang SJ, Lee JY, Kim SH, Kim MK, An SSA, & Kim, M. Involvement of Immune Responses in the Efficacy of Cord Blood Cell Therapy for Cerebral Palsy. Stem cells and development 2015; 24(19):2259-2268.
9. Sun JM, Song AW, Case LE, Mikati MA, Gustafson KE, Simmons R, Goldstein R, Petry J, McLaughlin C, Waters‐Pick B, Chen LW, Wease S, Blackwell B, Worley G, Troy J, & Kurtzberg J. Effect of Autologous Cord Blood Infusion on Motor Function and Brain Connectivity in Young Children with Cerebral Palsy: A Randomized, Placebo‐Controlled Trial. Stem Cells Translational Medicine 2017; 6(12):2071-2078.
10. Dawson G, Sun JM, Davlantis KS, ... Kurtzberg J. Autologous Cord Blood Infusions Are Safe and Feasible in Young Children with Autism Spectrum Disorder: Results of a Single‐Center Phase I Open‐Label Trial. Stem Cells Trans. Med. 2017; 6(5):1332-1339.
11. Dawson G, Sun JM, Baker J, ... Kurtzberg J. A Phase II Randomized Clinical Trial of the Safety and Efficacy of Intravenous Umbilical Cord Blood Infusion for Treatment of Children with Autism Spectrum Disorder. J. Pediatrics 2020; 222:164-173.e5.
12. Kurtzberg J, Dawson G, Troy J, Sun J. Methods for the treatment of autism spectrum disorders. Patent US20200069741A1 Patent submitted 2017-03-13, Patent granted 2021-02-09.
13. English D, Andersen BR. Single-step separation of red blood cells, granulocytes and mononuclear leukocytes on discontinuous density gradients of Ficoll-Hypaque. Journal of Immunological Methods 1974; 5(3):249-252.
14. Kim C, Ellis J, Truong S, Perea J, Contreras Z, Miller J, Coelho P. Peripheral Blood Mononuclear Cell Isolation Protocol. Thermogenesis White Paper Publication date unknown.
15. ThermoGenesis. ThermoGenesis Holdings Updates 510(K) Listing with the FDA to Include its Next Generation PXP®-1000 System for Advanced Cellular Processing. Press release Published 2019-12-10.
16. Vinmec triển khai liệu pháp miễn dịch tự thân và nhiệt trị kết hợp điều trị ung thư, trang tin Vingroup, 14 - 03 - 2019.