Bệnh bại liệt đã có từ rất lâu trong lịch sử loài người, là bệnh nhiễm virus cấp tính lây truyền theo đường tiêu hoá do virus Polio gây nên và chưa có các biện pháp điều trị đặc hiệu. Vào đầu những năm 1950, trên thế giới mỗi năm có 25.000 đến 50.000 ca bại liệt mới. Virus Polio sau khi vào cơ thể sẽ đến hạch bạch huyết, tại đây một số ít virus xâm nhập vào hệ thống thần kinh trung ương gây tổn thương ở các tế bào sừng trước tủy sống và tế bào thần kinh vận động của vỏ não, nhiễm virus nặng bệnh nhân có thể bị tử vong, hoặc bị bại liệt.
Nhà virus học người Mỹ là Jonas Salk, sinh năm 1914, mất năm 1995 đã nghiên cứu thành công vaccine bại liệt dạng tiêm và được Chính phủ Mỹ phê duyệt vào năm 1955. Trước đó, Tiến sĩ Sabin, sinh năm 1906, mất năm 1993 bắt đầu nghiên cứu một loại vaccine dạng uống mà ông cho rằng vaccine này sẽ vượt trội hơn vaccine dạng tiêm. Năm 1954, Tiến sĩ Sabin công bố đã phát triển thành công vaccine bại liệt dạng uống, bằng công nghệ sử dụng virus sống đã được làm giảm độc. Tuy nhiên, các nhà khoa học lo sợ virus sẽ hồi sinh và gây bệnh nặng thay vì tạo kháng thể, hoặc chỉ gây bệnh nhẹ. Do vậy vaccine Sabin đã không được sử dụng. Vaccine Salk được phê duyệt sử dụng rộng rãi tại Mỹ cho đến khi có trường hợp bệnh nhân tử vong sau khi tiêm vaccine. Chỉ trong vòng 1 tháng được đưa ra tiêm chủng rộng rãi, vaccine Salk cũng đã bị cấm sản xuất và sử dụng.
Sau khi không được sử dung tại Mỹ, ông Sabin đã mang loại vaccine này sang phát triển tại Moskva, theo lời mời, thuyết phục của hai nhà khoa học Liên Xô là Mikhail Chumakov và Anatoly Smorodintsev. Trong năm 1959, vaccine Sabin được những nhà khoa học tham gia phát triển dự án này và người thân của họ ở Moskva uống thử. Kết quả là trong năm 1959, vaccine Sabin đã được thử nghiệm đại trà trên 10 triệu trẻ em Liên Xô. Ngay lập tức, Liên Xô đã đặt hàng sản xuất vaccine với số lượng lớn. Năm 1960, công dân toàn Liên Xô dưới 20 tuổi đều được uống vaccine này, tương đương 77 triệu người; đồng thời vaccine này còn được cấp cho trên 13 triệu trẻ em ở các nước Đông Âu, Việt Nam, Trung Quốc và Triều Tiên.
Những năm trước khi có vaccine phòng bại liệt do Liên Xô cung cấp, ở Việt Nam đã xảy ra các đợt dịch bại liệt lớn vào các năm 1957, 1958, 1959, cướp đi nhiều mạng sống và gây tàn phế cho hàng vạn trẻ em. Năm 1957, cả nước có 1.129 người mắc, tử vong 34 người; năm 1958 có 313 người mắc, 9 người tử vong; năm 1959 có 6.182 người mắc (tỷ lệ 126,4 trên 100.000 dân), 783 người chết. Bác sĩ Bùi Xuân Vĩnh, nguyên Phó Chủ tịch Ủy ban Xác nhận thanh toán bại liệt Quốc gia chia sẻ: Chúng tôi đã chứng kiến khoảng trên 30 ngàn trẻ bị bại liệt và cứ thay phiên nhau vào bệnh viện nằm ở khoa Truyền nhiễm. Khi chúng tôi đi đến các phòng bệnh thì không thể nào lách chân đi được bởi trẻ nằm la liệt cả ở ngoài hiên, ngoài vườn, còn ở trong buồng bệnh thì mỗi giường phải 3 đến 4 cháu.
Tuy nhiên, việc nhận viện trợ vaccine của Liên Xô gặp nhiều khó khăn do quá trình vận chuyển. Theo Báo cáo nhận sinh hóa phòng bệnh bại liệt của Liên Xô ngày 3 tháng 2 năm 1960 của Viện Vi trùng học thì Viện đã nhận 45 lít sinh hóa loại 1, 2, 3, chia thành 11 lọ. Mỗi lọ được đóng riêng vào từng hòm nhỏ, xung quanh có chèn bông rồi tới đá khô. Nhưng khi mở từng hòm, nhận thấy trong số 11 lọ đã bị rạn vỡ 8 lọ. Và số lọ vi trùng ấy sau đó không dùng được dù đã được bảo quản trong tủ lạnh âm 150 độ C. Trong Báo cáo nhận sinh hóa phòng bệnh bại liệt của Liên Xô nêu: Vì các lọ bị vỡ phải dỡ ra (đập vỡ thủy tinh, lấy hỗn dịch siêu vi trùng không thành đá ở trong, để cho chảy ra, chuyển sang lọ khác) tuy đã cho thêm kháng sinh penicillin và streptomycin, nhưng số sinh hóa vẫn bị nhiễm trùng (một loại vi trùng phát triển được ở nhiệt độ thấp) phải bỏ đi không dùng được.
Trước bối cảnh đó, Chính phủ Việt Nam rất quan tâm việc tự túc vaccine, nên đã cử Phó tiến sĩ Hoàng Thủy Nguyên sang Liên Xô dự Hội nghị bại liệt kết hợp với phiên họp khoa học lần thứ tư của Viện Nghiên cứu bệnh bại liệt tổ chức tại Moskva từ ngày 17 đến ngày 20 tháng 5 năm 1960. Sau Hội nghị, ông ở lại Liên Xô 3 tháng với chương trình tham quan khảo sát về siêu vi trùng theo Hiệp định trao đổi Văn hóa giữa Chính phủ Việt Nam và Chính phủ Liên Xô, năm 1960.
Khi ở trong nước, Phó tiến sĩ Hoàng Thủy Nguyên là cán bộ trực tiếp phụ trách việc chuẩn bị thuốc trừ bại liệt và đã theo dõi công tác này nên đã có ít nhiều kinh nghiệm. Ông sang Liên Xô đúng vào mùa hè, mùa nghỉ của cán bộ, việc học đôi khi là cầm chừng, phải chờ đợi, nhưng đến giữa tháng 7 ông đã học xong quy trình sản xuất vaccine bại liệt theo công nghệ dùng virus sống giảm độc lực. Ông cho biết: Sang đây học được rất nhiều, nhất là đã có một ít kinh nghiệm thực tế ở nhà, cho nên có thể lường trước được công việc đó mình sẽ tiến hành như thế nào cho phù hợp với hoàn cảnh cán bộ và trang bị của nước mình. Từ đó đến khi về nước vào giữa tháng 8, ông đã tìm hiểu thêm một số vấn đề liên quan và công việc do Bộ trưởng Bộ Y tế Việt Nam giao phó.
Ngay sau khi về nước, Phó tiến sĩ Hoàng Thủy Nguyên đã khẩn trương thành lập nhóm nghiên cứu để sản xuất vaccine bại liệt tại Việt Nam. Dưới sự chỉ đạo của ông, những người cộng sự rất tận tụy, vừa làm, vừa hướng dẫn cho nhau. Có thể kể đến các gương mặt như: bác sĩ Huỳnh Ngọc Tính, bác sĩ Ngô Yến Ngà… sau này là Cử nhân Nguyễn Thị Quỳ, bác sĩ Nguyễn Văn Mẫn cùng nhiều đồng nghiệp và kỹ thuật viên khác.
Thủ tướng Phạm Văn Đồng đã chỉ đạo việc cấp kinh phí cho nhóm nghiên cứu của Phó tiến sĩ Hoàng Thủy Nguyên, mỗi năm 2000 bảng Anh. Giáo sư Hoàng Thủy Nguyên chia sẻ: Số tiền đó tôi dùng để đặt mua hoá chất và dụng cụ ở Hồng Kông. Tôi chi tiêu chặt chẽ lắm. Mỗi năm tôi để dành một số tiền và sau vài năm tôi đủ tiền mua thêm một chiếc máy đông khô của Tây Đức trị giá 2000 bảng Anh. Bộ Y tế bố trí cho bộ phận sản xuất vaccine trụ sở làm việc tại tầng 2, tập thể của Bộ Y tế, vốn là cơ sở của nhà dòng tại số 5 phố Quang Trung, Hà Nội. Trang thiết bị thô sơ và thiếu đủ thứ, từ hóa chất, nguyên liệu, đến điện, nước. Phải dùng dụng cụ tăng áp để ổn định nguồn điện… Vaccine bại liệt được sản xuất từ tế bào thận khỉ tiên phát. Phó tiến sĩ Hoàng Thủy Nguyên đã vận dụng sáng tạo quy trình công nghệ sản xuất vaccine theo công nghệ Sabin thích hợp với điều kiện và hoàn cảnh Việt Nam thời bấy giờ để sản xuất vaccine Sabin phòng bại liệt.
Bà Nguyễn Thị Quỳ về làm việc tại bộ phận sản xuất vắc xin từ năm 1969, bà còn nhớ cảm giác đầu tiên khi đặt chân đến đây là rất ngỡ ngàng, vì nó vô cùng thô sơ, điều kiện vô cùng khó khăn. Cán bộ đa số là nữ. Điện, nước đều chung với nhà dân, thường xuyên mất điện, mất nước. Để khắc phục, hệ thống điện được sử dụng súp vôn tơ. Hàng ngày khi làm việc, mọi người phải tranh thủ bật đèn khử trùng và làm việc ngay, khi chuyển sang làm việc khác th́ường phải dùng áo hay mảnh vải che đèn lại (do ánh sáng đó rất hại cho mắt) chứ không được tắt đèn, nếu tắt sẽ không bật lại được nữa do điện quá yếu. Để có nước phục vụ công việc, Tiến sĩ Hoàng Thủy Nguyên cho xây một bể chứa nước riêng của cơ quan. Nhưng lúc có nước có khi người dân ở tập thể lấy hết, nên phải thay phiên nhau trực để khi có nước thì bơm lên bể.
Việc chủ động nguyên liệu được Tiến sĩ Hoàng Thủy Nguyên quan tâm ngay từ đầu. Các nước trên thế giới như Nhật Bản, Liên Xô đều dùng khỉ xanh châu Phi bởi tế bào thận tốt hơn, nhưng ở Việt Nam không có điều kiện dùng khỉ xanh do thiếu kinh phí. Ở nước ta chỉ có khỉ vàng ngắn đuôi (Macaca mulatta), nhưng vẫn có thể dùng sản xuất vaccine bại liệt. Để chủ động nguồn khỉ, Phó tiến sĩ Hoàng Thủy Nguyên đã đề xuất và được Chính phủ cấp cho đảo Rều ở vịnh Bái Tử Long, Quảng Ninh để nuôi khỉ vàng theo hình thức bán hoang dã vào năm 1962.
Đàn khỉ nuôi ở đảo Rều ngày càng phát triển, nhờ vậy chủ động được nguyên liệu để sản xuất và thử nghiệm vaccine với quy mô ngày càng lớn. Cho đến nay, đảo khỉ vẫn được phát triển và đóng góp quan trọng vào việc sản xuất vaccine và sinh phẩm y tế của Việt Nam. Đảo Rều vốn là hòn đảo hoang, xung quanh không có người nên đảm bảo khỉ nuôi ở đây không tiếp xúc với con người, dần tạo được nguồn khỉ sạch. Tiến sĩ Nguyễn Thị Quỳ chia sẻ: Đảo Rều vô cùng quý giá bởi nó cung cấp được nguồn động vật đầu vào sạch để sản xuất các loại vaccine chứ không riêng vaccine Sabin. Như vậy Giáo sư Hoàng Thủy Nguyên đã giúp chủ động được nguồn nguyên liệu cho sản xuất vaccine Sabin, kiểm định vaccine Sabin cùng các vaccine (rota, sởi…) và sinh phẩm khác. Bởi vì khỉ là động vật gần với con người nhất nên được dùng kiểm tra độ đáp ứng miễn dịch trước khi thử trên người.
Việc mang khỉ từ ngoài đảo về cũng thể hiện sự sáng tạo khi thực hiện công trình. Giáo sư Hoàng Thủy Nguyên cho thiết kế chuồng nuôi, đưa khỉ từ đảo về nuôi ở Viện Vệ sinh dịch tễ học (nay là Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương), quy định cụ thể thời gian nuôi đến khi có thể mổ lấy thận… Tiến sĩ Nguyễn Thị Quỳ tâm sự: Ngày nay giết mổ còn có thuốc mê, bấy giờ khỉ còn sống, mọi người giữ tay để cắt tiết khỉ, lấy thận ra rồi làm – chỉ có điều kiện Việt Nam mới làm thế. Tất cả đều vô cùng khó khăn. Ngày nay, chúng tôi nhớ lại đều nói: "Không biết làm sao ngày đó làm được?". Một khó khăn nữa là đảo khỉ ở xa đất liền, thuộc tỉnh Quảng Ninh, trước đây phải đi từ sáng đến chiều mới tới nơi. Một số khỉ được đưa về Viện nuôi cách ly, kiểm tra đảm bảo khỉ sạch, khỏe mạnh, mới bắt dần từng con về số 5 Quang Trung làm thí nghiệm. Nói chung là điều kiện rất khó khăn, phải tập trung nhân lực, vật tư cho sản xuất vaccine.
Sự sáng tạo của Giáo sư Hoàng Thủy Nguyên thể hiện ở nhiều việc ông đã làm. Thứ nhất, nơi sản xuất vaccine ở số 5 phố Quang Trung, nhưng vẫn sấy khử trùng các dụng cụ ở Viện Vệ sinh dịch tễ học và vận chuyển về bằng phương tiện chuyên chở là xe thùng. Dụng cụ mang về phải khử trùng một lần nữa bằng đèn tím. Việc vận chuyển do một nam công nhân phụ trách, nhưng vẫn cần sự trợ giúp của tất cả các cán bộ để chuyển dụng cụ lên tầng 2. Có khi người vận chuyển vắng mặt, các cán bộ phải tự kéo xe, hoặc đi xe đạp về Viện lấy dụng cụ. Người đi xe, người ngồi sau cầm dụng cụ, có khi mang chai đi đường thì vỡ, nhưng khi cần gấp thì vẫn phải dùng cách này để vận chuyển.
Về hóa chất phục vụ sản xuất vaccine, tất cả đều xin hoặc mua từ nước ngoài mang về, bởi đã sản xuất vaccine là phải theo tiêu chuẩn quốc tế. Do vậy, dù vaccine làm trong điều kiện khó khăn thời bấy giờ nhưng phải luôn đảm bảo tiêu chuẩn. Khó khăn tiếp theo là máy móc rất thô sơ, đơn giản, những năm 60, 70 và thời kỳ nước ta bị cấm vận hầu như không có hóa chất, không thuận tiện như hiện nay. Do vậy, Giáo sư Nguyên hay bất cứ cán bộ nào của Viện đi công tác nước ngoài đều tranh thủ xin hoặc mua hóa chất mang về cho bộ phận sản xuất vaccine.
Bên cạnh đó cũng có nguyên liệu có thể tìm được ở trong nước để thay thế. Điển hình là việc các nước dùng huyết thanh bê bào thai đưa vào môi trường nuôi cấy tế bào, nhưng điều kiện của nước ta khi còn chiến tranh và bao cấp thì không thể mua được. Việc bảo quản huyết thanh bê bào thai rất nghiêm ngặt, phải đảm bảo lạnh âm, kể cả khi vận chuyển. Điều đó không thể đảm bảo trong điều kiện chiến tranh, đi sơ tán… Dưới sự chỉ đạo của Phó tiến sĩ Hoàng Thủy Nguyên, nhóm nghiên cứu đã phải dùng huyết thanh bò trưởng thành của Việt Nam thay thế, bởi có thể dễ dàng mua bò trưởng thành với số lượng lớn, và có thể tận dụng làm nhiều việc khác: lấy máu của con bò trưởng thành, tách huyết thanh để nuôi cấy tế bào cho sản xuất vaccine bại liệt, đồng thời dùng con bò làm môi trường cho nuôi cấy vi khuẩn.
Khi đã sản xuất được vaccine, mọi người tiếp tục phải làm thí nghiệm suốt cả ngày và đêm. Buổi tối, mọi người được bồi dưỡng bát cháo gà. Thí nghiệm được làm trong buồng kín, không có điều hòa như ngày nay, chỉ mua được ít đá lạnh đặt ở các góc tường. Làm việc xong thì quần áo vô trùng mặc trên người đều ướt đẫm mồ hôi, thậm chí có thể vắt ra nước.
Vaccine bại liệt đã được sản xuất thực nghiệm trong phòng thí nghiệm từ cuối năm 1960. Khi đã có thành phẩm vaccine, phải có một bộ phận riêng biệt, độc lập hoàn toàn kiểm định chất lượng, độ an toàn. Do vậy, ngày 8-3-1961, Bộ trưởng Bộ Y tế Phạm Ngọc Thạch đã ký quyết định số 236/BYT – QĐ quy định nhiệm vụ của Viện Vệ sinh dịch tễ học, trong đó Phòng Kiểm định (nay là Viện Kiểm định Quốc gia Vắc xin và Sinh phẩm y tế) có nhiệm vụ kiểm tra chất lượng các vaccine và sinh phẩm này trước khi sử dụng trên người.
Trong điều kiện như trên, năm 1962, Tiến sĩ Hoàng Thủy Nguyên và đồng nghiệp đã sản xuất được 2 triệu liều vaccine bại liệt và năm sau đạt hơn 7,4 triệu liều. Dù đã có Phòng Kiểm định, nhưng nước ta chưa có điều kiện kiểm định vaccine như các nước trên thế giới, vì vậy, nhiều người hoài nghi về độ an toàn của vaccine. Theo Giáo sư, Tiến sĩ khoa học Nguyễn Văn Mẫn: Để phá tan sự hoài nghi về độ an toàn của vaccine bại liệt, ông Hoàng Thủy Nguyên cùng Bộ trưởng Bộ Y tế Phạm Ngọc Thạch uống trực tiếp mỗi người 10 liều vaccine xem có việc gì không… Đó là một thử nghiệm để gây lòng tin, để mọi người biết vaccine ta sản xuất là an toàn. Do vậy, Bộ Y tế quyết định cho sử dụng đại trà loại vaccine này. Cũng chính vì vậy, sau Liên Xô, Việt Nam là nước thứ hai trên thế giới tự túc được vaccine bại liệt. Nước ta đã dập được dịch bại liệt xảy ra vào năm 1964 rất hiệu quả. Năm 1965, tỉ lệ mắc bệnh bại liệt chỉ còn 0,66 trong 100.000 dân, giảm 5 lần so với năm 1961. Bên cạnh đó, Việt Nam còn viện trợ vaccine này cho nước bạn Lào.
Vaccine bại liệt sản xuất thành công từ năm 1962, nhưng phải đến những năm 1980 mới được vào chương trình tiêm chủng mở rộng. Nguyên nhân là Nhà nước không đủ kinh phí và số lượng vaccine tổ chức tiêm chủng mở rộng. Chương trình này tổ chức được nhờ sự giúp đỡ của Tổ chức Y tế thế giới. Bấy giờ, Chương trình tiêm chủng mở rộng được triển khai trên phạm vi toàn cầu, và họ sẵn sàng hỗ trợ Việt Nam về mọi mặt. Thứ hai là để tiêm chủng được cho tất cả trẻ em, phải có đội ngũ cán bộ y tế dự phòng rất lớn thì mới làm được. Việc này có sự góp sức rất lớn của các chiến sĩ trong quân đội, họ đã giúp đeo dây chuyền lạnh (do quốc tế tài trợ) chứa vaccine hoặc mang theo đá lạnh đi 2-3 ngày đường đến các bản làng xa để tiêm cho trẻ em.
Trẻ em ở miền Bắc từ năm 1962) và miền Nam sau năm 1975 được uống vaccine bại liệt sản xuất bởi 3 chủng virus do Liên Xô (trước năm 1990) và Nhật Bản (từ năm 1990 đến nay) cung cấp. Việt Nam cũng được các tổ chức quốc tế như Tổ chức Y tế thế giới, JICA giúp đỡ về chuyên môn, kỹ thuật, vật tư, tài chính, để mở rộng quy mô sản xuất vaccine bại liệt nhằm đáp ứng đủ nhu cầu trong nước, đỉnh cao là 40 triệu liều một năm. Nhờ vậy mà số mắc bại liệt giảm dần theo các năm, ca bại liệt cuối cùng ở nước ta phát hiện vào năm 1997. Năm 2000 Tổ chức Y tế thế giới đã tuyên bố Việt Nam đã thành công trong khống chế bệnh bại liệt trên toàn quốc. Tuy nhiên, trong 8 tháng đầu năm 2019 đã có 53 ca mắc bại liệt tại một vài quốc gia châu Á và châu Phi. Điều đó nhắc nhở chúng ta rằng không được chủ quan với bệnh bại liệt.
Trước đây, Giáo sư Hoàng Thủy Nguyên dùng phương pháp cắt thận khỉ thành nhiều lát, rồi tách tế bào, thu được 15 chai roux tế bào từ mỗi cặp thận. Với công nghệ này, số lượng vắc xin được sản xuất hàng năm còn hạn chế. Do vậy, những năm 1980 đến 1990, ông đã tạo điều kiện cho các học trò đi học hỏi ở Liên Xô, Nhật Bản để về cải tiến quy trình sản xuất. Nhờ vậy, từ thập niên 90, thế hệ kế cận của GS Hoàng Thủy Nguyên tại Trung tâm Khoa học sản xuất Vắc xin Sabin (nay là Trung tâm Nghiên cứu sản xuất Vắc xin và Sinh phẩm Y tế – Pô ly vac) đã nghiên cứu môi trường nuôi tế bào, dung dịch trypsin và áp dụng phương pháp truyền dịch của Liên Xô (đặc biệt là từ khi dùng máy bơm nhu động) bơm dung dịch tách tế bào (enzym trypsin) vào thận khỉ còn lành, do đó một cặp thận có thể cho cao nhất là 200 chai roux tế bào. Việc đó đã giúp việc sản xuất vaccine đạt con số tối đa là 40 triệu liều 1 năm. Có thể nói, các nghiên cứu của thế hệ sau làm tăng năng suất tách tế bào (giảm đáng kể số lượng khỉ dùng cho sản xuất), tăng hiệu giá vaccine để thanh toán bại liệt năm 2000, nhưng không thay đổi quy trình. Đến nay, Trung tâm Polyvac đã cải tiến quy trình: Dùng đời tế bào cấy truyền đời P1 làm tăng thêm 5 lần (sau phương pháp truyền dịch) và đã được chia, nuôi trên chai 10 tầng (dùng 1 lần). Vừa đảm bảo chất lượng, tiêu chuẩn GMP, giảm sức lao động.
Các giải pháp cụ thể để sản xuất thành công vaccine Sabin đã được Hội đồng nghiệm thu cấp nhà nước đánh giá cao về giá trị Khoa học và công nghệ, giá trị kinh tế (giá sản phẩm hạ ít nhất 2 lần so với nhập từ nước ngoài). Công trình này lần đầu tiên đã tạo ra một bước chuyển biến mới trong lĩnh vực sản xuất và tự túc vaccine thiết yếu trong nước; đã đào tạo được một đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật làm chủ được các kỹ thuật sinh học tiên tiến, có thể vận hành thành thạo các trang thiết bị máy móc hiện đại, làm tiền đề cho các đề tài nghiên cứu khoa học về vi sinh vật học, miễn dịch học, virus học, công nghệ y sinh học; mở đường cho thành công tiếp theo trong sản xuất vaccine viêm não Nhật Bản, vaccine viêm gan B và các vaccine, sinh phẩm mới khác sau đó.
Hơn 60 năm cống hiến cho nghề, cho khoa học, Anh hùng, Giáo sư, Tiến sĩ khoa học Hoàng Thủy Nguyên đã để lại nhiều công trình nghiên cứu quý giá cho đất nước. Tên tuổi của Giáo sư Hoàng Thủy Nguyên và đóng góp của công trình Vaccine phòng bại liệt sẽ còn mãi với ngành Y học Việt Nam.
