Vaccine là những chế phẩm sinh học (dùng mầm bệnh chết, sống hay một phần mầm bệnh, thậm chí là một đoạn DNA hay RNA) được dùng đưa vào cơ thể để giúp hệ thống miễn dịch của cơ thể (tức sự đề kháng) tập luyện nhận diện, ghi nhớ hình dáng và tác động của "mầm bệnh".

Việc "tập luyện" là sự chuẩn bị cho tương lai, nếu mầm bệnh thật xâm nhập cơ thể thì hệ thống miễn dịch sẽ mau chóng đưa ra vũ khí là kháng thể chống lại. Ta có thể nói rằng vaccine tạo được miễn dịch bảo vệ.

Các loại vaccine phòng COVID-19 khác nhau như thế nào?

Cấu trúc hình hài của SARS-CoV-2, virus gây rất đơn giản, chỉ gồm lõi là bộ gen của acid nucleic là RNA, và bao quanh bộ gen là lớp vỏ glycoprotein. Lớp vỏ đặc trưng của SARS-CoV-2 có các gai glycoprotein có hình dạng tua tủa giống chiếc vương miện.

Dựa vào bộ gene của các loại coronavirus người ta thấy rằng phần lớn của các bộ gene này khá giống nhau, chỉ có phần vỏ bọc glycoprotein với các gai (spike) gọi chung là protein S, mà virus dùng để bám và chui vào tế bào phổi của người là khá chuyên biệt cho mỗi loại và gene tạo ra chúng là đặc hiệu. Vì vậy, phần nhiều các nhà khoa học gia dùng các gai của SARS-CoV-2 làm kháng nguyên sản xuất kháng thể tạo vaccine dùng cho người.

Cách tạo các vaccine phòng ngừa bệnh đang dùng hiện nay có 4 loại: Vaccine mRNA, vaccine vector, vaccine tiểu đơn vị tái tổ hợp và vaccine chứa virus bất hoạt.

Cách tạo vaccine phòng chống của Pfizer và Moderna là vaccine mRNA. Vaccine này dùng công nghệ di truyền trích mã di truyền của SARS-CoV-2 là RNA, cụ thể là mRNA (RNA thông tin, có chức năng truyền thông tin di truyền từ DNA đến ribôxôm để tổng hợp protein) của virus, để khi tiếp xúc cơ thể sẽ kích hoạt chức năng sinh kháng thể chống SARS-CoV-2 ở người được tiêm chủng.

Vaccine của AstraZeneca có cơ chế gọi là vaccine vector. Vaccine loại này dùng mẫu protein là các gai của SARS-CoV-2 đưa vào vi sinh vật vô hại là virus adeno gây cảm lạnh thông thường ở loài tinh tinh, virus này gọi là vector mất khả năng sao chép nhưng có chứa vật chất di truyền là DNA có gene tạo protein S gai bề mặt của virus, rồi làm virus sinh sôi nảy nở thật nhiều để tạo vaccine. 

Sau khi tiêm vaccine Astrazeneca, vaccine sẽ mang mã di truyền của virus cảm lạnh là DNA (đã được quy định tạo protein S), lúc này cơ thể bạn bắt đầu tự tạo ra protein S. Các tế bào miễn dịch trong máu của bạn nhận diện protein S là "kẻ xâm nhập", sẽ kích hoạt phản ứng của hệ miễn dịch tạo kháng thể chống protein S.

Vaccine nano covax do hãng Nanogen nghiên cứu và phát triển được gọi là vaccine tiểu đơn vị tái tổ hợp, Gọi là vaccine tiểu đơn vị tái tổ hợp là do thay vì sử dụng toàn bộ mầm bệnh là con virus, vaccine chỉ sử dụng những mảnh kháng nguyên vô hại (trích từ protein S và được gọi là tiểu đơn vị) của SARS-CoV-2 nhằm kích thích tạo đáp ứng miễn dịch phù hợp. Gọi là tái tổ hợp bởi vì thành phần SARS-CoV-2 được tạo ra trong phòng thí nghiệm chứ không phải được phân lập trực tiếp từ virus.

Vaccine của Sinopharm và Sinovac: Hai vaccine này được gọi là vaccine bất hoạt vì dùng chính virus SARS-CoV-2 còn sống làm cho bất hoạt (inactivated). Họ nuôi cấy virus SARS-CoV-2 với số lượng lớn trên tế bào thận khỉ và bất hoạt chúng bằng beta-propriolactone để tạo vaccine.

Vaccine tạo miễn dịch ra sao?

Miễn dịch bảo vệ do vaccine tạo ra là sự đề kháng của chính cơ thể chống lại sự xâm nhập, sự nhân lên và khả năng sinh bệnh của những vi sinh vật gây bệnh. Cơ chế hoạt động của vaccine ngừa là các protein S có trong vaccine (vaccine tiểu đơn vị tái tổ hợp, vaccine SARS-CoV-2 bất hoạt) hoặc được tế bào cơ thể tạo ra do chích vaccine (vaccine vector DNA hay vaccine mRNA), các protein S trở thành kháng nguyên, để từ đó, cơ thể sinh ra kháng thể vô hiệu hóa các kháng nguyên này.

Cụ thể, khi tiêm chủng vaccine, chúng ta được bảo vệ bởi không phải 1 mà 2 hệ thống phòng thủ rất mạnh và liên hệ chặt chẽ: Các kháng thể và các tế bào bạch cầu gọi là tế bào trí nhớ.

Hệ thống phòng thủ thứ nhất là các kháng thể

Khi virus là SARS-CoV-2 xâm nhập cơ thể, các tế bào bạch cầu đặc biệt là các tế bào B (B-cell hay còn gọi là B-lymphocytes) xung trận.

Các tế bào B có khả năng phân biệt các tế bào của ta (trong cơ thể) và tế bào lạ là mầm bệnh xâm nhập. Các tế bào B sẽ bám lấy chất lạ là mầm bệnh, và có phản ứng bằng cách sản xuất thật nhiều chất gọi là kháng thể.

Các loại huyết thanh miễn dịch (Ig), đặc biệt là IgM, là các protein đặc biệt có tác dụng vô hiệu hóa các kháng nguyên tương ứng là mầm bệnh. Sau đó, với sự trợ giúp của tế bào T (cũng là một loại tế bào bạch cầu), tế bào B có thể chuyển sang sản xuất kháng thể IgG, IgA hoặc IgE. Và đây cũng là hệ thống phòng thủ thứ nhất.

Hệ thống phòng thủ thứ hai là các tế bào nhớ: 

Có một số tế bào B sau khi tiếp xúc với kháng nguyên là mầm bệnh biến dạng để trở thành "tế bào nhớ". Các tế bào này sống rất lâu trong cơ thể và "nhớ" rất lâu những mầm bệnh mà chúng đã có lần tấn công, nên sau này có khả năng sản xuất nhanh chóng kháng thể chuyên biệt để chống lại mầm bệnh mà cơ thể đã bị nhiễm trước đây nay nhiễm lại.

Như vậy, vaccine có tác dụng bảo vệ lâu dài không phải chỉ giúp tạo ra kháng thể, mà là giúp tạo ra các tế bào có trí nhớ. Các tế bào nhớ này tồn tại lâu dài trong hệ tuần hoàn, trong các hạch bạch huyết, và tồn tại lâu hơn nhiều so với kháng thể.

Do có hai hệ thống phòng thủ tạo ra bởi chích vaccine nên chúng ta sẽ không lo lắng nếu sau chích vaccine ngừa mà xét nghiệm lại thấy cơ thể không có kháng thể (kháng thể bằng 0). Vì lý do nào đó, trong thời điểm xét nghiệm kháng thể cơ thể không có kháng thể nhưng đừng lo, chúng ta vẫn còn có các tế bào nhớ, chúng sẽ tạo ra kháng thể khi cần.