Singapore phát hiện phương pháp mới vô hiệu hóa vi khuẩn kháng kháng sinh

Nhóm nghiên cứu phát hiện rằng enzyme catalase – một loại enzyme chống oxy hóa quan trọng có mặt ở hầu hết các sinh vật sống – có thể giúp làm suy yếu hoạt động của vi khuẩn và phục hồi khả năng tự lành của da. Khi các tế bào da bị tổn thương được xử lý bằng catalase, khả năng vi khuẩn cản trở quá trình phục hồi da giảm đi rõ rệt, qua đó giúp các tế bào di chuyển và khép miệng vết thương trở lại.

Nghiên cứu do Phó Giáo sư Guillaume Thibault, Trường khoa học Sinh học thuộc Đại học công nghệ Nanyang (NTU), đồng chủ trì cùng Giáo sư Kimberly Kline của Đại học Geneva (Thụy Sĩ), cho thấy một loại vi khuẩn phổ biến là Enterococcus faecalis (E. faecalis) chủ động ngăn cản quá trình lành vết thương.

Nhóm nghiên cứu chứng minh rằng khi trung hòa quá trình này bằng chất chống oxy hóa catalase, các tế bào da có thể phục hồi và đóng kín vết thương.

E. faecalis được xem là một “vi khuẩn cơ hội”, thường xuất hiện trong các nhiễm trùng mạn tính như loét bàn chân do đái tháo đường, khiến các vết thương này khó điều trị và kéo dài dai dẳng. Đặc biệt, các vết loét ở bàn chân thường dẫn đến cắt cụt chi dưới, do tình trạng nhiễm trùng kéo dài cản trở quá trình hồi phục.

Một mối lo ngại ngày càng gia tăng khác là khả năng kháng kháng sinh của E. faecalis, nhất là với nhiều loại kháng sinh thông dụng, khiến một số nhiễm trùng trở nên rất khó điều trị.

Theo nghiên cứu viên NTU, Tiến sỹ Aaron Tan, E. faecalis sử dụng một quá trình trao đổi chất gọi là vận chuyển electron ngoại bào, liên tục tạo ra hydro peroxide (nước oxy già), gây tổn thương mô sống thông qua stress oxy hóa.

Ông cho biết, các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy stress oxy hóa kích hoạt một cơ chế bảo vệ tế bào trong các tế bào da gọi là tế bào sừng, thực hiện việc sửa chữa da bằng cách làm chậm quá trình sản xuất protein để vết thương có thể lành lại. Tuy nhiên, khi phản ứng stress oxy hóa này được kích hoạt, nó lại làm tê liệt các tế bào, khiến chúng không thể di chuyển để khép kín vết thương.

Khi sử dụng một chủng E. faecalis biến đổi gien không còn khả năng liên tục sản sinh hydro peroxide, các nhà nghiên cứu nhận thấy vi khuẩn này không còn khả năng cản trở quá trình lành vết thương.

Nhóm nghiên cứu tiếp tục thử nghiệm việc trung hòa hydro peroxide bằng enzyme catalase tự nhiên, và phát hiện phương pháp này giúp giảm stress tế bào, đồng thời khôi phục khả năng di chuyển và chữa lành của các tế bào da.

Phó Giáo sư Thibault cho biết: “Phát hiện rằng chính quá trình trao đổi chất của vi khuẩn là vũ khí gây hại thực sự gây bất ngờ, bởi trước đây điều này chưa từng được giới khoa học biết đến”.

Ông nhấn mạnh, thay vì tập trung tiêu diệt vi khuẩn bằng kháng sinh – một hướng đi ngày càng khó khăn và làm gia tăng tình trạng kháng thuốc, các nhà khoa học có thể vô hiệu hóa vi khuẩn bằng cách chặn các sản phẩm gây hại do chúng tạo ra, từ đó phục hồi quá trình lành vết thương.

Kết quả nghiên cứu được công bố ngày 17/1 trên tạp chí khoa học Science Advances, một tạp chí khoa học đa ngành, bình duyệt, truy cập mở do Hiệp hội phát triển khoa học Mỹ thành lập năm 2015.

Từ những kết quả này, nhóm nghiên cứu cho rằng băng vết thương được bổ sung catalase có thể trở thành một phương pháp điều trị hiệu quả đối với các vết thương mạn tính.

Theo ông Aaron Tan, do các chất chống oxy hóa như catalase đã được sử dụng rộng rãi và hiểu rõ, chiến lược này có thể rút ngắn đáng kể con đường từ phòng thí nghiệm đến ứng dụng lâm sàng, so với việc phát triển một loại thuốc hoàn toàn mới.

Ông cũng cho biết nghiên cứu đã sử dụng tế bào da người để chứng minh cơ chế, do đó các phát hiện này phù hợp với sinh lý người và có thể mở đường cho các phương pháp điều trị mới dành cho bệnh nhân có vết thương khó lành.

Tại Singapore, đái tháo đường là một vấn đề y tế nghiêm trọng, ảnh hưởng đến hơn 400.000 người. Dự báo đến năm 2050, con số này có thể lên tới 1 triệu người trưởng thành. Các vết thương mạn tính như loét bàn chân do đái tháo đường, loét do tỳ đè và loét tĩnh mạch chân ngày càng phổ biến, với hơn 16.000 ca mỗi năm, chủ yếu ở người cao tuổi và người mắc đái tháo đường.

Singapore hiện nằm trong nhóm quốc gia có tỷ lệ cắt cụt chi dưới do đái tháo đường cao nhất thế giới, với trung bình khoảng 4 ca mỗi ngày, chủ yếu do quản lý bệnh chưa hiệu quả và các biến chứng đi kèm.

Năm 2021, tỷ lệ cắt cụt chi dưới do đái tháo đường tại Singapore là 12,1/100.000 người, gần gấp đôi mức trung bình 6,4/100.000 người của các nước thuộc Tổ chức Hợp tác và Phát triển kinh tế (OECD).

Theo Phó Giáo sư Timothy Barkham, chuyên gia tư vấn cao cấp tại Khoa Y học xét nghiệm của Bệnh viện Tan Tock Seng, dù nghiên cứu cơ bản này chưa thể ngay lập tức chuyển hóa thành liệu pháp điều trị, nhưng nó mở ra một hướng nghiên cứu mới đầy triển vọng. Ông nhấn mạnh, trong bối cảnh vi khuẩn kháng kháng sinh khiến nhiễm trùng vết thương mạn tính ngày càng khó điều trị, việc tìm kiếm các phương pháp thay thế ngoài kháng sinh là rất cần thiết và kịp thời.

Nhóm nghiên cứu NTU cho biết sẽ tiến tới thử nghiệm lâm sàng trên người, sau khi hoàn tất các nghiên cứu trên mô hình động vật nhằm xác định phương thức đưa chất chống oxy hóa vào cơ thể hiệu quả nhất.