Kháng sinh tự "biến hình" - Vũ khí mới chống kháng thuốc

Các nhà khoa học đã thử nghiệm kháng sinh tự biến đổi hình dạng ở ấu trùng bướm đêm Galleria mellonella, theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ ngày 3/4. Đây là một mô hình động vật phổ biến được sử dụng để đánh giá hiệu quả của thuốc kháng sinh trong nghiên cứu.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng phương pháp "hóa học click" để tạo ra loại kháng sinh mới. học click là một loại phản ứng trong đó các phân tử nhỏ liên kết với nhau để tạo thành các phân tử lớn, các phân tử sẽ chỉ phản ứng với nhau và không thể đảo ngược. Công nghệ giải trình tự DNA và khoa học vật liệu, có năng suất cao và sạch, không tạo ra nhiều sản phẩm phụ không mong muốn, sử dụng phương pháp này.

Giáo sư John Moses, người làm việc tại Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor (CSHL) ở New York (Mỹ), đã áp dụng thành công một loại kháng sinh có thể thay đổi cách sắp xếp các nguyên tử và thay đổi hình dạng. Dưới sự hướng dẫn của K. Barry Sharpless, một trong những "cha đẻ" của phương pháp hóa học click từng đoạt giải thưởng danh giá Nobel học, tác giả chính của nghiên cứu.

Khi nghiên cứu cách thức xe tăng hoạt động trong các bài huấn luyện quân sự, Giáo sư Moses đã nảy ra ý tưởng về thuốc kháng sinh biến đổi hình dạng. Xe tăng có thể phản ứng nhanh chóng trước các mối đe tiềm ẩn với tháp pháo xoay và chuyển động nhanh nhẹn.

Về bản chất, loại kháng sinh mới là sự kết hợp của một loại kháng sinh hiện có tên là vancomycin và một phân tử bullvalene. Kết luận của CSHL cho thấy rằng phân tử bullvalene, đóng vai trò là "lõi" của kháng sinh, có thể dễ dàng hoán đổi vị trí của nguyên tử và sắp xếp thành hơn một triệu cấu hình khác nhau. Hai đầu của kháng sinh vancomycin sau đó sẽ gắn vào "lõi" bullvalene.

Theo Tiến sĩ Josh Homer, đồng tác giả của nghiên cứu mới, "lõi" của Bullvalene hoạt động giống như một khối rubik có thể thay đổi hình dạng. Chuyên gia Josh giải thích rằng hai đơn vị vancomycin có thể tự do di chuyển xung quanh bảo vệ không gian bên ngoài khi chúng được gắn vào khối rubik ở giữa.

Một loại kháng sinh mạnh gọi là vancomycin được sử dụng để điều trị các bệnh nhiễm trùng nghiêm trọng do vi khuẩn gram dương gây ra. Những kháng sinh này sẽ liên kết với thành tế bào vi khuẩn và làm suy yếu nó để tiêu diệt những vi khuẩn này, khiến các chất bên trong tế bào vi khuẩn rò rỉ ra ngoài và vi khuẩn bị tiêu diệt.

Thật không may, nhiều loại vi khuẩn đã phát triển khả năng kháng vancomycin, chẳng hạn như cầu khuẩn ruột kháng vancomycin (VRE). Theo số liệu từ Trung tâm Kiểm soát và phòng ngừa dịch bệnh (CDC) năm 2017, có khoảng 54.500 ca nhiễm trùng nhập viện và 5.400 trường hợp tử vong liên quan đến cầu khuẩn VRE.

Trong nghiên cứu gần đây hơn, tỷ lệ tử vong trong vòng một tuần sau khi bị nhiễm VRE là 90% khi ấu trùng bướm đêm không được điều trị. Sau đó, tỷ lệ sống sót sau một tuần của bướm đêm đã tăng từ 10% lên 40% khi chúng được tiêm một liều vancomycin tiêu chuẩn. Tỷ lệ sống sót sau đó đã tăng lên 70% khi chúng được điều trị bằng loại kháng sinh tự biến đổi hình dạng mới.

Theo các nhà nghiên cứu, so với vancomycin thông thường, loại kháng sinh tự biến đổi hình dạng này có thể tạo ra nhiều loại công cụ khác nhau để tiêu diệt vi khuẩn.

Giáo sư Moses giải thích: "Chúng tôi phát hiện ra kháng sinh tự biến đổi hình dạng có phương thức hoạt động liên quan đến phản ứng với một loại enzyme chủ chốt trong tế bào có tên là MurJ. Enzyme này vận chuyển năng lượng từ bên trong tế bào đến thành tế bào, hỗ trợ sự nhân lên của vi khuẩn và dẫn đến nhiễm khuẩn nặng hơn.

Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống