Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một phân tử kháng sinh mới có khả năng tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn gây bệnh, kể cả các chủng đã kháng các loại thuốc thương mại, mà không gây độc cho tế bào người.
Phân tử này được tìm thấy trong các mẫu đất thu thập từ khu vườn của một kỹ thuật viên phòng thí nghiệm. Khám phá này cho thấy “có những điều cực kỳ thú vị ẩn ngay trước mắt chúng ta”, theo Kim Lewis, nhà vi sinh học tại Đại học Northeastern ở Boston, Massachusetts, người không tham gia vào nghiên cứu.
Phân tử mới này nhắm vào ribosome—là “nhà máy” sản xuất protein của vi khuẩn—theo cách thức khác hẳn so với các loại kháng sinh hiện có. Ribosome là mục tiêu hấp dẫn cho kháng sinh vì vi khuẩn khó phát triển khả năng kháng thuốc đối với các tác nhân tấn công cấu trúc này, Lewis cho biết.
Việc tìm kiếm kháng sinh mới là cần thiết do vi khuẩn liên tục phát triển khả năng kháng thuốc khi sử dụng lâu dài. Năm 2021, tình trạng kháng thuốc kháng sinh liên quan đến 1,1 triệu ca tử vong trên toàn cầu, và con số này có thể tăng lên 1,9 triệu vào năm 2050.
“Cuộc khủng hoảng kháng kháng sinh là một mối đe dọa sống còn đối với y học,” theo Gerry Wright, nhà sinh hóa học tại Đại học McMaster ở Hamilton, Canada, đồng tác giả nghiên cứu vừa công bố trên tạp chí Nature hôm 26-3.
Vi khuẩn từ vườn nhà
Wright và các đồng nghiệp đã tìm kiếm các vi sinh vật có cơ chế tiêu diệt mầm bệnh chưa từng được biết đến. Họ thu thập mẫu đất, nuôi trong đĩa nghiệm Petri chứa môi trường tăng trưởng và bảo quản trong một năm. Sau đó, các nhà nghiên cứu cho những vi khuẩn này tiếp xúc với Escherichia coli—loại vi khuẩn đường ruột phổ biến có thể gây bệnh nghiêm trọng.
Một mẫu cho thấy hoạt tính kháng khuẩn mạnh, đến từ một loài thuộc chi Paenibacillus.
Sau nhiều vòng sàng lọc, giải trình tự bộ gen và phân tích cấu trúc, nhóm nghiên cứu phát hiện ra vi khuẩn này sản xuất một phân tử thuộc nhóm peptide có cấu trúc dạng vòng nút thắt. Phân tử này được đặt tên là lariocidin, có khả năng liên kết với ribosome cũng như RNA vận chuyển—yếu tố cung cấp các khối amino acid cho ribosome để tổng hợp protein. Nhờ đó, nó ngăn chặn quá trình đọc mã di truyền chính xác, gây ra sự xáo trộn trong tổng hợp protein. Điều này khiến ribosome tạo ra các peptide sai, một số có thể trở thành chất độc giết chết vi khuẩn.
Hơn nữa, do lariocidin có cơ chế hoạt động khác với các kháng sinh hiện có, các mầm bệnh chưa phát triển khả năng kháng lại nó.
Khả năng tiêu diệt mầm bệnh
Trong các thử nghiệm trên tế bào, lariocidin làm chậm sự phát triển của nhiều loại vi khuẩn gây bệnh phổ biến, bao gồm cả các chủng kháng nhiều loại thuốc. Các nhà nghiên cứu không phát hiện dấu hiệu nào cho thấy nó có độc tính đối với tế bào người.
Họ cũng thử nghiệm lariocidin trên chuột bị nhiễm một loại vi khuẩn kháng carbapenem, nhóm kháng sinh mạnh nhất hiện nay. Những con chuột không được điều trị chết sau 28 giờ nhiễm bệnh, trong khi tất cả chuột được điều trị đều sống sót sau 48 giờ và có mức vi khuẩn trong máu thấp hơn đáng kể.
Wright cho biết nhóm nghiên cứu đang tìm cách cải thiện hiệu quả của phân tử này để giảm liều lượng cần thiết khi sử dụng làm thuốc. “Với một thứ vừa được tìm thấy từ đất, nó đã khá tốt,” ông nói, nhưng vẫn cần tối ưu hóa để tăng độ hiệu quả.
Trước khi lariocidin có thể trở thành một loại thuốc sử dụng trên người, cần thực hiện nhiều nghiên cứu hơn, bao gồm các thử nghiệm về cách nó tích lũy và thải trừ trong cơ thể.
Phân tử này cũng có kích thước khá lớn, nên các công ty dược có thể tìm cách tạo ra phiên bản nhỏ hơn để giảm nguy cơ tác động ngoài ý muốn, Lewis nhận xét.
Một loài vi khuẩn Paenibacillus có hoạt tính kháng khuẩn mạnh chống lại một số mầm bệnh, bao gồm Escherichia coli. Ảnh: Science Photo Library.
