Nhóm giảng viên khoa Sinh học điều chế thuốc làm lành vết thương dai dẳng

Gel chứa nhân tố tăng trưởng có nguồn gốc từ tiểu cầu người dạng BB tái tổ hợp, có tiềm năng làm liền hiệu quả các vết thương dai dẳng và khó lành ở người bệnh là sản phẩm của TS Nguyễn Trí Nhân và cộng sự.

Làm lành nhanh vết thương mãn tính

Nhóm của TS Nguyễn Trí Nhân, Khoa Sinh học, Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TPHCM, cho biết, một trong những nỗi lo lắng lớn nhất đối với nhiều bệnh nhân mắc đái tháo đường là nguy cơ một ngày nào đó, họ sẽ có thể phải cắt cụt chi vì bị nhiễm trùng từ những vết loét trên cơ thể.

Có khoảng 15% người mắc đái tháo đường gặp phải các vết loét khó lành. Các vết thương mãn tính còn xuất hiện ở nhiều bệnh nhân khác như loét do tì đè, loét tĩnh mạch, xạ trị... Nếu những vết thương này không được chăm sóc hiệu quả, người bệnh sẽ có thể gặp nhiều di chứng nặng nề và ảnh hưởng nghiêm trọng đến cuộc sống.

Để điều trị các vết thương mãn tính, các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu và cho ra đời Becaplermin hay protein rhPDGF-BB (nhân tố tăng trưởng có nguồn gốc tiểu cầu người dạng BB tái tổ hợp) - sản phẩm đầu tiên được tổ chức FDA (Mỹ) cấp phép với tên gọi Regranex để điều trị loét chi ở bệnh nhân đái tháo đường. Đây là protein có vai trò quan trọng trong quá trình làm lành vết thương, kích thích sự phát triển của phôi thai và hình thành mạch máu.

“Tuy nhiên, hiện nay giá thành của loại thuốc này rất đắt. Một tuýp thuốc Regranex khi nhập về Việt Nam có những thời điểm có giá khoảng 13 triệu đồng, và để điều trị một vết loét 2cm2 thì cần phải dùng khoảng 2,5 tuýp, tương đương với 32 triệu đồng. Do đó vẫn còn nhiều bệnh nhân phải chấp nhận sống chung với vết thương, hoặc thậm chí dẫn đến đoạn chi hay gây tử vong”, TS Nhân cho biết.

Năm 2013, nhóm nghiên cứu của PGS.TS Đặng Thị Phương Thảo, TS Nguyễn Trí Nhân và các đồng nghiệp quyết định bắt tay vào thực hiện việc nghiên cứu sản xuất rhPDGF-BB tái tổ hợp trong nước và thuốc dựa trên nguyên liệu này nhằm tạo ra sản phẩm điều trị vết thương mạn tính với giá thành thấp hơn sản phẩm gốc.

Trong suốt 7 năm liên tục nghiên cứu, đến năm 2020 thì nhóm của TS Nhân đã xây dựng thành công các quy trình lên men, tinh chế, bảo quản và nhân rộng quy mô sản xuất để vừa đảm bảo được các chỉ tiêu về hàm lượng protein, hoạt lực sinh học cũng như các chỉ tiêu quan trọng khác để sản xuất thuốc, lại vừa giảm được giá thành sản phẩm. Đến năm 2022 thì sản phẩm đã được nội địa hóa hoàn toàn.

Tìm ra nấm men để nội địa hóa sản phẩm

Một trong những thách thức đầu tiên xuất hiện khi nhóm nghiên cứu quyết định lựa chọn nấm men Pichia pastoris để làm hệ thống biểu hiện protein thay vì sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae như thuốc gốc để giảm chi phí sản xuất.

Tuy nhiên, điểm khó nằm ở chỗ, chủng nấm men này chưa được thử nghiệm nhiều trong sản xuất protein tái tổ hợp ở quy mô pilot như các chủng E. coli hay S. cerevisae, do đó nhiều đơn vị học thuật lẫn doanh nghiệp ở Việt Nam đều có ít kinh nghiệm để xây dựng quy trình công nghệ.

Muốn có chủng nấm men có khả năng biểu hiện mạnh như mong muốn, nhóm nghiên cứu sẽ không thể dùng ngay nấm men có sẵn mà phải mất công để tạo ra chủng này - một công đoạn không dễ dàng.

Thêm vào đó, Pichia pastoris có nhược điểm là tiết ra rất nhiều enzyme protease - loại enzyme có thể gây phân hủy protein cần sản xuất. Sau khi nghiên cứu nhiều tài liệu, nhóm đã lựa chọn hướng đi tạo dòng nấm men tái tổ hợp mang đa bản sao gen biểu hiện protein để có thể tăng khả năng biển hiện protein mục tiêu, đồng thời, họ phải khảo sát rất kỹ các điều kiện pH thấp, nồng độ chất cảm ứng, nhiệt độ và thời gian nuôi cấy để đảm bảo khả năng sinh trưởng của nấm men.

Nhóm của TS Nhân đã xây dựng thành công quy trình lên men mẻ bổ sung ở thể tích 25 lít và thu được trung bình hơn 9g protein rhPDGF-BB trong mỗi mẻ lên men. Đồng thời, nhóm cũng hoàn thiện được quy trình tinh chế rhPDGF-BB bằng sắc ký trao đổi cation trên cột tự nhồi 400ml, sử dụng phương pháp dung ly gradient và phương pháp dung ly stepwise. Kết quả đạt được vượt ngoài mong đợi của họ khi phương pháp này giúp thu trung bình hơn 3g protein với độ tinh sạch ≥95% trên mỗi mẻ tinh chế.

Nhóm của TS Nhân cũng đã hợp tác với Công ty CP Dược phẩm Dược liệu Pharmedic xây dựng bộ tiêu chuẩn kiểm nghiệm nguyên liệu dựa trên Dược điển Việt Nam V và Dược điển Mỹ USP40, cũng như bào chế gel becaplermin (rhPDGF-BB) 0,01%, dạng tuýp 15g, đạt tiêu chuẩn cơ sở.

Thử nghiệm cũng cho thấy hoạt lực sinh học của sản phẩm cao hơn protein trong mẫu gel có chức năng tương tự của Ấn Độ. Ngoài ra, chế phẩm gel rhPDGF-BB0,01% đã được kiểm tra tính an toàn, cho thấy không gây kích ứng da và có khả năng làm lành nhanh vết thương hiệu quả trên mô hình chuột đái tháo đường, TS Nhân cho biết.

Nếu được thương mại hóa thành công, sản phẩm gel của nhóm TS Nhân dự kiến sẽ có mức giá khoảng 1 - 2 triệu đồng, giúp cho nhiều bệnh nhân với mức thu nhập trung bình có thể được tiếp cận điều trị.