Đường ruột của mỗi người có một "dấu vân tay" của vi rút

Nghiên cứu đầu tiên nhằm thu thập cơ sở dữ liệu toàn diện về quần thể vi-rút trong hệ tiêu hóa của con người cho thấy thành phần vi-rút trong đường ruột của mỗi người chỉ có một, không ai giống ai.

Một phân tích về vi-rút trong ruột của những người phương Tây khỏe mạnh cũng cho thấy sự phản ánh về thay đổi của vi khuẩn như sụt giảm và đỉnh điểm đa dạng của các loại vi-rút tồn tại trong suốt thời gian từ thời thơ ấu cho đến lúc già.

Cơ sở dữ liệu Gut Virome (vi-rút đường ruột) do các nhà khoa học của trường Đại học bang Ohio phát triển xác định được 33.242 quần thể vi - rút duy nhất có trong ruột người. (Một tập hợp các loại vi-rút giống như trong ruột người được gọi là virome). Đây không phải là cảnh báo vì hầu hết các loại vi rút không gây bệnh.

Thực tế, các nhà khoa học càng tìm hiểu nhiều về vi rút, họ càng coi chúng là một phần trong hệ sinh thái của con người cho thấy, vi-rút có tiềm năng như một nhóm thuốc mới có thể chống vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt là những vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh. Đồng thời, họ có kiến thức tốt hơn về vi-rút trong môi trường ruột, thậm chí có thể nâng cao sự hiểu biết về các triệu chứng tiêu hóa của một số bệnh nhân COVID-19 nặng nhất.

Các nhà nghiên cứu có kế hoạch cập nhật cơ sở dữ liệu truy cập mở một cách thường xuyên. Đồng tác giả nghiên cứu Olivier Zablocki, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ về vi sinh vật học tại bang Ohio cho biết: “Chúng tôi đã thiết lập điểm khởi đầu vững chắc để xem virome trông ra sao ở người. Nếu chúng ta có thể mô tả đặc điểm của các loại vi-rút đang giúp cho chúng ta khỏe mạnh, chúng ta sẽ có thể khai thác thông tin đó để thiết kế phương pháp điều trị cho các mầm bệnh không thể điều trị bằng thuốc trong tương lai".

Nghiên cứu được công bố ngày 24 tháng 8 băm 2020 trên tạp chí Cell Host & Microbe.

Ngày nay, thảo luận về vi khuẩn tốt và gây hại trong hệ vi sinh vật đường ruột là bình thường, tuy nhiên rất khó phát hiện vi-rút trong ruột và ở khắp mọi nơi vì bộ gen của chúng không chứa một chuỗi gen đặc trưng chung mà bộ gen vi khuẩn vốn có. Phần lớn không gian giải trình tự  gen rộng lớn của vi-rút vẫn chưa được khám phá nên thông thường nó được gọi là "vật chất tối".

Khởi đầu công việc, các nhà nghiên cứu xem xét các vi-rút đường ruột trên tổng số 1.986 người khỏe mạnh và bị bệnh tại 16 quốc gia từ dữ liệu của 32 nghiên cứu trong khoảng một thập kỷ qua. Sử dụng các kỹ thuật để phát hiện bộ gen của vi-rút, nhóm nghiên cứu đã xác định được hơn 33.000 quần thể vi-rút khác nhau.

Tác giả đầu tiên Ann Gregory, người đã hoàn thành công trình này khi vừa tốt nghiệp tại trường Đại học bang Ohio cho biết: “Chúng tôi đã sử dụng công nghệ máy học trên các loại vi-rút đã biết để giúp chúng tôi xác định các loại vi-rút chưa biết. Chúng tôi quan tâm đến việc có bao nhiêu loại vi-rút mà chúng tôi có thể biết trong ruột và chúng tôi xác định rằng, chúng tôi thấy bao nhiêu loại bộ gen vì chúng tôi không thể nhìn thấy bằng mắt các vi-rút này".

Theo phân tích từ các chương trình nghiên cứu nhỏ hơn, họ xác nhận rằng, các phát hiện cho thấy mặc dù một số quần thể vi-rút có trong một vài nhóm người, nhưng không có nhóm vi-rút đường ruột cốt lõi nào chung cho tất cả con người.

Tuy nhiên, xác định một số xu hướng, ở những người phương Tây khỏe mạnh, tuổi tác ảnh hưởng đến sự đa dạng của vi-rút trong ruột, tăng đáng kể từ thời thơ ấu đến tuổi trưởng thành và sau đó giảm xuống sau 65 tuổi. Mô hình này khớp với những gì đã biết về sự đa dạng của vi khuẩn đường ruột ngoại trừ ruột trẻ sơ sinh với hệ thống miễn dịch kém phát triển có rất nhiều loại vi-rút, nhưng rất ít vi khuẩn.

Những người sống ở các nước không thuộc phương Tây có sự đa dạng về vi-rút đường ruột hơn những người phương Tây. Gregory cho biết một nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng, những người không phải người châu Âu di cư đến Hoa Kỳ hoặc một quốc gia phương Tây khác bị mất đi sự đa dạng của hệ vi sinh vật trong đường ruột của họ. Điều này cho thấy chế độ ăn uống và môi trường dẫn đến sự khác biệt về virome. (Ví dụ, các nhà khoa học đã tìm thấy một số vi-rút thực vật còn nguyên vẹn trong ruột - cách duy nhất để có chúng là thông qua chế độ ăn uống). Phân tích 32 nghiên cứu cũng có thể thấy sự khác biệt về tính đa dạng của vi-rút ở những người khỏe mạnh so với những người bị bệnh.

Gregory nói: “Một nguyên tắc chung cho hệ sinh thái là sự đa dạng cao hơn dẫn đến một hệ sinh thái khỏe mạnh hơn. Chúng tôi biết rằng, nhiều loại vi -rút và vi sinh đa dạng hơn thường liên quan đến một cơ thể khỏe mạnh hơn. Những cơ thể khỏe mạnh hơn có xu hướng đa dạng hơn về vi-rút và các vi-rút này thường đóng vai trò có lợi".

Hầu hết tất cả các quần thể — 97,7 % — là thực khuẩn thể (thể ăn vi khuẩn) là loại vi-rút lây nhiễm vi khuẩn. Vi-rút không có chức năng gì nếu không có vật chủ — chúng trôi dạt trong một môi trường cho đến khi lây nhiễm sang một sinh vật khác, lợi dụng các đặc tính của chúng để tạo bản sao của chính chúng. Hầu hết các loại vi-rút được nghiên cứu sẽ giết chết các tế bào vật chủ của chúng, nhưng các nhà khoa học tại phòng thí nghiệm bang Ohio, nơi Gregory và Zablocki làm việc đã phát hiện ra ngày càng nhiều vi-rút loại thực khuẩn thể cùng tồn tại với các vi sinh vật chủ của chúng và thậm chí tạo ra các gen giúp tế bào vật chủ cạnh tranh và tồn tại.

Người dẫn dắt phòng thí nghiệm trên, tác giả nghiên cứu chính Matthew Sullivan đã đặt mục tiêu vào "liệu pháp thực khuẩn thể" — ý tưởng 100 năm về việc sử dụng thực khuẩn thể để tiêu diệt mầm bệnh hoặc siêu vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh.

Sullivan nói: “Thực khuẩn thể là một phần của mạng lưới liên kết rộng lớn gồm các sinh vật sống cùng chúng ta và trên cơ thể chúng ta, khi sử dụng thuốc kháng sinh phổ rộng để chống nhiễm trùng, kháng sinh cũng gây hại cho hệ vi sinh vật tự nhiên của chúng ta”.

"Quan trọng là, một liệu pháp như vậy không những tác động đến hệ vi sinh vật của con người mà còn tác động đến các loài động vật, thực vật khác và thiết kế các hệ thống để chống mầm bệnh và siêu vi khuẩn. Chúng cũng có thể là cơ sở nền tảng mà chúng ta phải xem xét trong các đại dương nhằm chống biến đổi khí hậu".

Là giáo sư vi sinh vật học, kỹ thuật công trình, môi trường và trắc địa, Sullivan đã giúp thiết lập sự hợp tác nghiên cứu đa ngành tại Bang Ohio. Gần đây, ông đã thành lập và chỉ đạo Trung tâm Khoa học Vi sinh vật mới của Bang Ohio, đồng chỉ đạo chương trình Cộng đồng Vi sinh vật của Viện Bệnh truyền nhiễm.

Ông nói: “Tôi thấy nó giống như con gà và quả trứng, chúng tôi nhìn thấy căn bệnh và chúng tôi thấy cấu trúc cộng đồng. Có phải do cấu trúc cộng đồng này mà căn bệnh đã xảy ra hay là căn bệnh gây ra cấu trúc cộng đồng mà chúng tôi thấy? Bộ dữ liệu chuẩn hóa này sẽ cho phép chúng tôi theo đuổi mục đích đi tìm câu trả lời cho các câu hỏi này".

Đỗ Quyên dịch

Nguồn: Lab Manager – Hoa Kỳ