Vũ khí mới trong cuộc chiến chống vi khuẩn kháng kháng sinh

Một nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học tại trường Đại học Texas tại Austin đã phát triển những  chứng minh sự hỗ trợ điều trị bằng những đầu dò hóa học để giúp nhận diện một enzyme do một số loại E.coli và vi khuẩn phế cầu khuẩn tạo ra, được biết đến là có khả năng phân hủy nhiều dạng kháng sinh thường dùng, khiến cho các loại vi khuẩn này kháng thuốc một cách nguy hiểm.   

Phó giáo sư hóa học Emily Que, một trong những người dẫn dắt nhóm nghiên cứu này cho biết: “Để chống lại việc điều trị bằng kháng sinh, vi khuẩn đã phát triển những cơ chế khác nhau, một trong số đó là tạo ra các enzyme có khả năng ‘nhai nuốt’ kháng sinh trước khi chúng hoạt động. Công cụ mà chúng tôi phát triển sẽ cung cấp thông tin quan trọng để đi trước vi khuẩn có thể gây chết người một bước”.

Trong bài báo được công bố trên tạp chí Journal of the American Chemical Society vào cuối tháng 5/2021, các nhà nghiên cứu đã nhắm vào một loại enzyme vi khuẩn có tên là New Delhi metallo-beta-lactamase (NDM) do một số dòng vi khuẩn E. coli và phế cầu khuẩn sản xuất ra.

Trên thực tế, enzyme NDM có khả năng phá vỡ các loại kháng sinh thuộc nhóm penicillin, cephalosporin và carbapenem. Đây vốn là những kháng sinh an toàn và hiệu quả nhất dùng trong điều trị nhiễm trùng do vi khuẩn. Các loại kháng sinh khác có thể mang đến nhiều tác dụng phụ hơn, gây ra nhiều phản ứng với thuốc hơn hoặc không sẵn có tại một số nơi trên thế giới. 

Để phát hiện ra enzyme NDM, nhóm nghiên cứu đã phát triển các đầu dò hóa học (probe) có khả năng phát sáng khi tiếp xúc với enzyme này. Công cụ này sẽ cảnh báo cho báo sĩ loại vi khuẩn nào đang ảnh hưởng đến bệnh nhân và cho biết nên sử dụng loại kháng sinh nào. 

Ngoài việc chỉ ra sự hiện diện của enzyme NDM, đầu dò hóa học phát sáng do Que và giáo sư chuyên ngành sinh hóa và hóa dược Walt Fast phát triển có thể giúp tìm ra cách chống lại những vi khuẩn kháng kháng sinh này.

Các bác sĩ thường kết hợp các loại thuốc kháng sinh thông thường với một chất ức chế để chống lại vi khuẩn kháng kháng sinh. Mặc dù hiện chưa có chất ức chế nào cho hiệu quả lâm sàng với những loại vi khuẩn sản xuất ra enzyme NDM nhưng đầu dò của Que có thể giúp tìm ra một chất như vậy. 

Khi đầu dò liên kết với enzyme NDM và bắt đầu phát sáng, nếu ta cho vào đó một chất ức chế hiệu quả thì đầu dò sẽ bị lỏng ra và ngừng phát sáng. Bằng cách này, các nhà khoa học có thể nhanh chóng thử nghiệm một lượng lớn các loại thuốc tiềm năng để tìm ra chất ức chế thích hợp. Que và Fast đều hi vọng có thể tiếp tục thực hiện những nghiên cứu như vậy trong tương lai.

Radhika Mehta, tiến sĩ mới tốt nghiệp tại trường Đại học Texas tại Austin và là tác giả chính của bài báo nhấn mạnh: “Công cụ này cho phép chúng tôi phát triển những phương pháp điều trị và dần dần hiểu về những đặc điểm tiến hóa của loại protein này”. Cô hiện đang là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm Merchant của Đại học California, Berkeley. 

Nghiên cứu cũng xem xét đến quá trình miễn dịch dinh dưỡng, tức quá trình khi cơ thể sản xuất ra protein để phản ứng với nhiễm trùng. Những protein này sẽ chộp lấy tất cả kim loại có sẵn trong cơ thể, chẳng như kẽm rất cần để tạo ra enzyme NDM, làm giảm nồng độ nguyên tố này và khiến vi khuẩn dễ bị tấn công hơn. 

Que nói rằng “kể từ khi được phát hiện vào năm 2008, sự tiến hóa của vi khuẩn [chứa NDM] cho thấy nó không chỉ phát triển khả năng kháng kháng sinh mà còn chống lại quá trình miễn dịch tự nhiên của con người. Điều này đặc biệt đáng sợ". Đầu dò của Que có thể dùng để nghiên cứu khả năng miễn dịch dinh dưỡng và enzyme NDM vì nó sẽ chỉ phát sáng nếu có sự hiện diện của nguyên tố kẽm cần cho việc tạo thành enzyme.

Nguồn: Tia Sáng