Các nhà khoa học đã tạo ra một loại “vũ khí” mới chống lại siêu vi khuẩn kháng thuốc – một loại kháng sinh có thể thay đổi hình dạng.
Theo nghiên cứu đăng trên tạp chí khoa học Proceedings of the National Academy of Science của Mỹ ngày 3/4, các nhà khoa học cho biết họ đã thử nghiệm loại kháng sinh tự biến dạng trong ấu trùng của loài bướm đêm Galleria mellonella. . Đây là mô hình động vật phổ biến được sử dụng để kiểm tra hiệu quả của kháng sinh trong nghiên cứu.
Hình ảnh đồ họa của một loại siêu vi khuẩn kháng kháng sinh. (Ảnh: Live Science)
Để tạo ra loại kháng sinh mới, các nhà nghiên cứu đã sử dụng “hóa học nhấp chuột”. Phản ứng hóa học kích là loại phản ứng mà các phân tử nhỏ liên kết với nhau để tạo thành các phân tử lớn, các phân tử sẽ chỉ phản ứng với nhau chứ không thể chuyển hóa theo chiều nghịch. Phương pháp này được ứng dụng trong công nghệ giải trình tự DNA và khoa học vật liệu, cho năng suất cao và sạch, không tạo ra nhiều sản phẩm phụ không mong muốn.
Dưới sự hướng dẫn của K. Barry Sharpless, một trong những “cha đẻ” của phương pháp hóa học nhấp chuột từng đoạt giải Nobel, tác giả chính của nghiên cứu – Giáo sư John Moses tại Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor (CSHL) ở New York (Mỹ) đã thành công. ứng dụng trong việc tạo ra một loại kháng sinh có khả năng thay đổi cách sắp xếp các nguyên tử và thay đổi hình dạng.
Giáo sư Moses có ý tưởng về thuốc kháng sinh thay đổi hình dạng khi quan sát cách xe tăng hoạt động trong quá trình huấn luyện quân sự. Với tháp pháo xoay và chuyển động linh hoạt, xe tăng có thể phản ứng nhanh chóng trước các mối đe dọa có thể xảy ra.
Về cơ bản, loại kháng sinh mới là sự kết hợp của một loại kháng sinh hiện có tên là vancomycin với phân tử bullvalene . Theo kết luận của CSHL, phân tử bullvalene với vai trò là “lõi” của kháng sinh có thể dễ dàng hoán đổi vị trí của các nguyên tử và sắp xếp chúng thành hơn một triệu cấu hình khác nhau. Khi đó, hai đầu của kháng sinh vancomycin sẽ gắn vào “lõi” bullvalene.
Tiến sĩ Josh Homer, đồng tác giả của nghiên cứu mới, mô tả “lõi” bullvalene hoạt động giống như một khối rubik thay đổi hình dạng. Josh giải thích: “Khi hai đơn vị vancomycin được gắn vào khối rubik trung tâm, những đơn vị vancomycin này có thể tự do di chuyển xung quanh để bảo vệ không gian bên ngoài.
Vancomycin là một loại kháng sinh mạnh được sử dụng để điều trị các bệnh nhiễm trùng nghiêm trọng do vi khuẩn gram dương gây ra. Để tiêu diệt các vi khuẩn này, kháng sinh sẽ bám vào thành tế bào vi khuẩn và làm nó yếu đi, khiến các chất bên trong tế bào vi khuẩn thoát ra ngoài và vi khuẩn sẽ bị tiêu diệt.
Thật không may, nhiều loại vi khuẩn đã phát triển đề kháng với vancomycin, bao gồm cả cầu khuẩn ruột kháng vancomycin (VRE) . Theo số liệu của Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC), năm 2017, có khoảng 54.500 ca nhiễm trùng bệnh viện và ước tính 5.400 ca tử vong do vi khuẩn VRE gây ra.
Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) coi tình trạng kháng kháng sinh nằm trong số 10 mối đe dọa sức khỏe cộng đồng hàng đầu.
Trong nghiên cứu mới, khi ấu trùng bướm đêm không được điều trị, tỷ lệ tử vong trong vòng 1 tuần nhiễm VRE là 90%. Tiếp theo, khi chúng được tiêm một liều vancomycin tiêu chuẩn, tỷ lệ sống sót sau một tuần của bướm đêm tăng từ 10% lên 40%. Cuối cùng, khi họ được điều trị bằng loại kháng sinh tự biến dạng mới, tỷ lệ sống sót tăng lên 70%.
Các nhà nghiên cứu cho biết so với vancomycin thông thường, loại kháng sinh tự điều chỉnh có thể tạo ra nhiều công cụ hơn để tiêu diệt vi khuẩn.
Giáo sư Moses giải thích: “Chúng tôi đã phát hiện ra rằng loại kháng sinh tự điều chỉnh có một phương thức hoạt động liên quan đến phản ứng với một loại enzyme quan trọng của tế bào có tên là MurJ. Enzyme này vận chuyển năng lượng từ bên trong tế bào đến thành tế bào, giúp vi khuẩn sinh sôi, gây nhiễm trùng nặng hơn”.
Đáng chú ý, theo phân tích của nhóm nghiên cứu, kháng sinh thay đổi hình dạng không giúp vi khuẩn VRE kháng thuốc. Thông thường, việc tiếp xúc với thuốc kháng sinh giúp vi khuẩn lựa chọn cách kháng thuốc mới, do đó nâng cao khả năng sống sót.
Với phương pháp tự cấu hình, kháng sinh mới có thể tìm ra cấu hình tối ưu để bám vào thành tế bào vi khuẩn, tạo thành một “vòng vây ” khiến chúng không thể thoát ra ngoài.
Theo giáo sư Moses, mặc dù nghiên cứu đang ở giai đoạn đầu, chưa thử nghiệm trên người và mức độ hiệu quả còn phải nghiên cứu nhưng có một điều chắc chắn là vi khuẩn chưa từng gặp kháng sinh đột biến. Trước đây, các loại thuốc sẽ gây ra một số hỗn loạn trong cơ chế hoạt động của vi khuẩn.
Chỉ riêng ở Mỹ, vi khuẩn và nấm kháng thuốc đã lây nhiễm cho gần 3 triệu người mỗi năm và giết chết khoảng 35.000 người. Thuốc kháng sinh rất cần thiết và hiệu quả, nhưng trong những năm gần đây, việc lạm dụng quá mức đã khiến một số vi khuẩn phát triển khả năng kháng thuốc. Nhiễm trùng trở nên rất khó điều trị.
Vấn đề này thậm chí còn nghiêm trọng hơn ở các nước đang phát triển, nơi tỷ lệ mắc bệnh truyền nhiễm cao và khả năng tiếp cận thuốc kháng sinh thường bị hạn chế. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã xếp kháng kháng sinh trong số 10 mối đe dọa sức khỏe cộng đồng toàn cầu hàng đầu.
Giáo sư Moses kết luận rằng với hóa học nhấp chuột, các nhà nghiên cứu có thể tạo ra vô số loại thuốc mới. Những “vũ khí” chống vi khuẩn này sẽ là chìa khóa cho sự tồn tại và tiến hóa của loài người.
- Công nghệ lidar là gì?
- Phát hiện mới về khả năng ngôn ngữ của trẻ trong những năm đầu đời
- Đường hầm gió siêu thanh mạnh nhất thế giới
-2024-05-04-15-26.jpg)
