Các nhà nghiên cứu thuốc xử lý ký sinh trùng sốt rét ở các giai đoạn sống của chúng

Sốt rét, một căn bệnh do muỗi truyền ký sinh trùng Plasmodium gây ra, là một hiểm họa tại các nước đang phát triển, ảnh hưởng đến 200 triệu người và giết chết gần 450.000 người mỗi năm, nhiều người trong số đó là trẻ em từ 5 tuổi trở xuống.

Mặc dù chúng ta đã có sẵn các loại thuốc phòng ngừa, nhưng chỉ đơn giản là không đủ để chống lại loại ký sinh trùng dai dẳng đang ngày càng trở nên kháng thuốc.

Paul Carlier, giáo sư Khoa Hóa học tại trường Đại học Khoa học Công nghệ Virginia và là giám đốc Trung tâm Khám phá Thuốc Công nghệ Virginia và các đồng nghiệp của ông đã nhận được khoản tài trợ 3,7 triệu đô la từ Viện Y tế Quốc gia để bắt đầu thử nghiệm thêm hai loại thuốc rẻ tiền và điều trị sốt rét hiệu quả có thể tiêu diệt ký sinh trùng Plasmodium ở ba giai đoạn phát triển khác nhau của chúng.

Carlier, một giảng viên trực thuộc Trung tâm mầm bệnh mới xuất hiện, động vật và động vật chân đốt của Công nghệ Virginia chi nhánh của Viện Khoa học Đời sống Fralin cho biết: “Loại thuốc hiệu quả nhất cho bệnh sốt rét  hiện nay không an toàn cho phụ nữ mang thai hoặc trẻ em từ 5 tuổi trở xuống. Đó là những người cần điều trị nhất, tuy nhiên, họ là những người dễ bị nhiễm độc thuốc nhất. Vì hạn chế này và khả năng kháng thuốc của ký sinh trùng đối với các loại thuốc hiện có khác, chúng tôi cần phát triển các loại thuốc tốt hơn, an toàn hơn".

Trở lại năm 2016, với hai năm được hỗ trợ từ Viện Y tế Quốc gia, nhóm nghiên cứu đã có một khung, hoặc một cấu trúc hóa học cơ bản, mà họ đã tinh chỉnh một cách tỉ mỉ với các sửa đổi hóa học khác nhau để xem liệu nó có chống lại bệnh sốt rét hiệu quả hơn hay không.

Từ hợp chất MMV008138 ban đầu, họ đã tạo ra hai ứng cử viên thuốc điều trị sốt rét mới đầy hứa hẹn, hoặc các hợp chất có tiềm năng trở thành một loại thuốc, được gọi là PRC1584 và PRC1590. Để hiểu bệnh sốt rét và cách thuốc hoạt động chống lại nó, điều quan trọng là phải tìm hiểu về vòng đời phức tạp ấn tượng của ký sinh trùng Plasmodium.

Cuộc chiến của ký sinh trùng chống lại cơ thể diễn ra trong ba giai đoạn: giai đoạn gan, giai đoạn máu vô tính và giai đoạn giao tử hay còn gọi là giai đoạn máu sinh dục. Nhưng trước khi ký sinh trùng có thể tấn công cơ thể, đầu tiên nó lây nhiễm cho một con muỗi Anopheles cái, loài muỗi duy nhất có thể truyền bệnh sốt rét.

Khi một con muỗi vô tình chích phải một người bị bệnh sốt rét, nó sẽ hút một lượng nhỏ máu có chứa các tế bào giao tử ngay lập tức biến đổi thành giao tử, hoặc trứng và tinh trùng ký sinh. Sau khi hoàn thành toàn bộ vòng đời của chúng trong côn trùng này, các ký sinh trùng phát triển đầy đủ sẽ xâm nhập vào nước bọt của muỗi và sẵn sàng truyền nhiễm.

Sau khi vật chủ là con người bị muỗi nhiễm bệnh chích, các ký sinh trùng, ban đầu có số lượng ít hơn 100, sẽ di chuyển đến gan để nhân lên nhằm xây dựng bộ binh của chúng. Sau đó, giống như một đội quân thù địch áp đảo trận địa, hàng ngàn ký sinh trùng Plasmodium xâm nhập vào máu và lây nhiễm các tế bào hồng cầu (RBC).

Ký sinh trùng trong máu là mục tiêu của hầu hết các loại thuốc trị sốt rét vì chúng gây ra các dấu hiệu lâm sàng của bệnh, chẳng hạn như sốt, nôn mửa và thiếu máu. Đó là khi số lượng ký sinh trùng trong hồng cầu lên đến 100 triệu thì các triệu chứng xảy ra.

Sự phát triển nhanh chóng của ký sinh trùng có liên quan đến sinh sản vô tính của chúng, không cần trứng hoặc tinh trùng để sinh sản. Theo đường máu, ký sinh trùng cũng có thể phát triển thành dạng hữu tính gọi là giai đoạn giao tử.

Ở dạng này, ký sinh trùng tạo ra trứng và tinh trùng ký sinh để có thể truyền chúng sang véc tơ muỗi Anopheles tiếp theo. Carlier nói: “Nếu bạn có hình thức sinh dục này lưu hành trong máu và bạn bị muỗi chích, thì đó là giai đoạn sống duy nhất có thể tiếp tục chu kỳ và lây nhiễm bệnh cho muỗi. Loại thuốc lý tưởng sẽ phá vỡ chu kỳ này bằng cách nhắm đích vào cả ba giai đoạn sống: giai đoạn gan để phòng bệnh, giai đoạn máu vô tính để điều trị và tế bào giao tử để ngăn chặn sự truyền bệnh”. Mục tiêu cuối cùng là tạo ra một loại thuốc chống sốt rét có những đặc điểm đó và cũng có thể chữa khỏi bệnh sốt rét ác tính với một liều uống duy nhất.

Nhằm đạt được những mục tiêu này, Carlier sẽ tiếp tục hợp tác với Maria Belen Cassera, phó giáo sư hóa sinh và sinh học phân tử, đồng thời là giảng viên của Trung tâm các bệnh toàn cầu mới xuất hiện, các bệnh nhiệt đới tại trường Đại học Georgia và Max Totrov, nhà hóa học tính toán tại Molsoft, nhà cung cấp công cụ hàng đầu, cơ sở dữ liệu và dịch vụ tư vấn trong lĩnh vực cấu trúc proteomics, tin sinh học và thiết kế thuốc hợp lý.

Sau khi Carlier, một nhà hóa dược, chuẩn bị các biến thể mới của các hợp chất chống sốt rét chì, chúng sẽ được gửi đến Cassera, người sẽ thử nghiệm hiệu quả chống sốt rét của chúng trong nhiều mô hình tế bào và động vật.

Max Totrov sử dụng chuyên môn của mình trong lĩnh vực máy học để đề xuất những sửa đổi bổ sung nhằm cải thiện hiệu quả chống sốt rét in vivo và giảm độc tính của động vật có vú.

Nhóm nghiên cứu tin tưởng rằng, nghiên cứu của họ sẽ mang lại các ứng cử viên cho đánh giá tiền lâm sàng nâng cao, một quy trình yêu cầu sự hợp tác với quan hệ đối tác công-tư về y tế toàn cầu. Con đường phát triển thuốc có thể lâu dài nhưng được đền đáp bằng khám phá quan trọng trong sinh học bệnh truyền nhiễm.

Trường Đại học Khoa học Công nghệ Virginia gần đây đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho cả hai ứng cử viên thuốc, ngoài việc trao cho nhóm nghiên cứu một giải thưởng bằng chứng về khái niệm.

Trường Đại học Khoa học Công nghệ Virginia

Trương Tố Quyên dịch

Nguồn: Lab Manager- Hoa Kỳ