Hotline 247
04 6662 6362
 
Hà Nội
0968 378 899
 
Hồ Chí Minh
01289 777 888

Phát hiện các phân tử có khả năng chống lại hiện tượng kháng kháng sinh

BioMedia

Theo một báo cáo nghiên cứu vào ngày 9 tháng 3 trên tạp chí Science Translational Medicine, hai loại phân tử có khả năng khiến cho các vi khuẩn kháng thuốc nhạy cảm trở lại với các loại kháng sinh đã được chế tạo từ phòng thí nghiệm. Khám phá này có thể khơi nguồn cho những phương pháp mới trong cuộc chiến chống lại các vi khuẩn gây ra những căn bệnh truyền nhiễm nguy hiểm như khuẩn Staphylococcus aureus và khuẩn Staphylococcus epidermidis kháng methicillin (viết tắt là MRSA và MRSE).

Hình 1. Hai loại phân tử được chế tạo từ phòng thí nghiệm có khả năng khiến các vi khuẩn kháng thuốc, bao gồm cả khuẩn Staphylococcus aureus kháng methicillin (ảnh SEM ở trên), nhạy cảm trở lại với các loại kháng sinh.

Đến ngay cả siêu khuẩn cũng có điểm yếu của chúng.

Theo một báo cáo nghiên cứu vào ngày 9 tháng 3 trên tạp chí Science Translational Medicine, hai loại phân tử có khả năng khiến cho các vi khuẩn kháng thuốc nhạy cảm trở lại với các loại kháng sinh đã được chế tạo từ phòng thí nghiệm. Khám phá này có thể khơi nguồn cho những phương pháp mới trong cuộc chiến chống lại các vi khuẩn gây ra những căn bệnh truyền nhiễm nguy hiểm như khuẩn Staphylococcus aureus và khuẩn Staphylococcus epidermidis kháng methicillin (viết tắt là MRSA và MRSE).

MRSA có thể chịu đựng được một nhóm kháng sinh có tên là β-lactam, bao gồm penicillin và methicillin. “Có một quan điểm tồn lại trong nền công nghiệp dược phẩm rằng mọi hiểu biết về vấn đề kháng khuẩn đều đã đi đến giới hạn. Thế nên, bất cứ khám phá nào về một phân tử có khả năng hồi sinh các β-lactam, các kháng sinh đã được chứng minh là có khả năng kháng khuẩn tốt, sẽ là một điều kỳ diệu.” Shahriar Mobashery, một nhà nghiên cứu hóa sinh tại trường Đại học Notre Dame, không tham gia vào nghiên cứu này, cho hay.

MRSA sẽ dễ bị tổn thương bởi các β-lactam khi khả năng hình thành khối tạo dựng cho vách tế bào của nó bị vô hiệu hóa. Các nhà khoa học thuộc Merck Research Laboratories tìm kiếm các phân tử gây cản trở các gen trong việc hình thành nên các khối tạo dựng ở cấp độ phân tử, được gọi là axit teichoic trong vách của vi khuẩn (wall teichoic acid – WTA).

Một trường hợp di truyền bất thường đã gợi ý cho nhóm nghiên cứu một thủ thuật để xác định các hợp chất khả thi. Sự ức chế gen nếu được can thiệp vào giai đoạn đầu hoặc giai đoạn sau của quá trình sản sinh axit teichoic sẽ giúp ngăn chặn sự sản xuất axit này. Tuy nhiên, chỉ ngăn chặn các gen vào giai đoạn đầu của chúng thì không thể hạn chế được sự phát triển của vi khuẩn, trong khi ngăn chặn các gen ở giai đoạn sau sẽ buộc MRSA ngừng phát triển. Tuy nhiên, có một điều kỳ lạ là các hiệu ứng ức chế một gen đang ở giai đoạn sau sẽ biến mất nếu một gen khác đang ở gian đoạn đầu bị ức chế cùng lúc.

Kỳ vọng vào việc tìm ra các mục tiêu mới khiến MRSA nhạy cảm trở lại với các β-lactam, nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm các phân tử gây cản trở cho các gen đang trong giai đoạn đầu hình thành axit. Sau khi thao tác các tế bào MRSA bằng một chất chặn gen giai đoạn sau đã có sẵn để ức chế sự phát triển của siêu khuẩn, các nhà nghiên cứu sau đó đã thử nghiệm hàng triệu phân tử để tìm ra các hợp chất làm đảo ngược sự ức chế này và cho phép các vi khuẩn phát triển trở lại. Sự tái phát triển này là chìa khóa giúp các nhà nghiên cứu khẳng định họ đã tìm ra chất ngăn chặn gen ở giai đoạn đầu.

Phương pháp sàng lọc kiểu hình (xem hình 2) được áp dụng trong quá trình thử nghiệm này.

Hình 2. Phương pháp sàng kiểu hình giúp xác định chất ngăn chặn sự hình thành WTA.

  1. Sự ngăn chặn tarG, một gen ở giai đoạn sau, khiến tế bào vi khuẩn bị tiêu diệt. Tuy nhiên, cùng lúc, một WTA đang trong giai đoạn đầu bị ngăn chặn sẽ dẫn đến sự hồi sinh của tế bào vi khuẩn.
  2. Tỷ lệ tăng trưởng của MRSA chủng COL theo nồng độ chất chặn gen tarG có tên là L-638 trong trường hợp đơn chất hoặc được bổ sung tunicamycin.
  3. Tỷ lệ tăng trưởng của MRSA chủng COL theo nồng độ chất chặn gen tarG có tên là L-638 trong trường hợp đơn chất hoặc hoặc được bổ sung các chủng kháng sinh khác nhau.
  4. Bảng sàng lọc tìm ra chất chặn gen giai đoạn đầu.

Kết quả: không tới 0.2% trên tổng số 2.8 triệu phân tử được nhóm Merck thử nghiệm có tác dụng lên sự tái phát triển của vi khuẩn. Tuy nhiên, chỉ 2 hợp chất ngăn chặn thành công gen đang ở giai đoạn đầu và hạn chế được sự sản sinh axit teichoic là tarocin A và tarocin B. Cơ chế ngăn chặn gen đang ở giai đoạn đầu khỏi sự sản sinh ra axit teichoic được nhóm nghiên cứu dự đoán thông qua việc thiết lập một mô hình 3D của cấu trúc gen này (xem ở chi tiết hình 3).

Hình 3. Mô hình 3D biểu diễn cơ chế ngăn chặn protein tarO, một gen ở giai đoạn đầu.

  1. Cấu trúc tôpô giả định của tarO với các chất chặn sự hình thành teichoic axit là tarocin A (màu xanh), tarocin B (màu nâu) và tarocin A1(màu đỏ), một chất tương đồng của tarocin A.
  2. Cấu trúc 3D giả định của tarO nhìn từ mặt bên và nhìn từ trên với các chất chặn sự hình thành teichoic axit là tarocin A (màu xanh), tarocin B (màu nâu) và tarocin A1 (màu đỏ).
  3. Cấu trúc 3D giả định của tarocin B nhìn từ mặt bên và nhìn từ trên.

Sự kết hợp của dicloxacillin, một kháng sinh β-lactam phổ hẹp thuộc chủng penicillin, với tarocin A2, một chất tương đồng đã được làm tăng tính tan của tarocin A, đã làm 82% các chủng MRSA và 77% các chủng MRSE độc lập lâm sàng nhạy cảm trở lại với dicloxacillin (xem chi tiết kết quả này ở hình 4). Tổ hợp phân tử - kháng sinh này giúp giảm thiểu số lượng các vi khuẩn MRSA trong các mẫu chuột được tiêm, và các hợp chất mới này không độc hại với tế bào.

Hình 4. Tarocin A and tarocin B phục hồi khả năng kháng khuẩn của β-lactam đối với các chủng MRSA và MRSE cô lập lâm sàng.

Các nhà nghiên cứu đã được cấp bằng sáng chế cho các hợp chất và các hóa chất có liên quan, mà họ tin là sẽ có ích trong cuộc chiến chống lại hiện tượng kháng kháng sinh, theo cách nói của Terry Roemer, một nhà di truyền học tại Merck Research Laboratories ở Kenilworth, N.J, đồng tác giả của công trình. Theo Roemer, công trình này còn có ý nghĩa lớn hơn về mặt lý thuyết vì nó cho thấy tầm quan trọng của các tương tác di truyền đích đối với việc tìm ra các phương pháp xử lý hiện tượng kháng kháng sinh. Ông cho biết: “Tôi hi vọng công trình này sẽ tạo nguồn cảm hứng cho các nhà nghiên cứu lưu tâm hơn đến các trường hợp kháng kháng sinh tương tự có thể xảy ra.”

Mobashery nói rằng công trình này rất thú vị ở chỗ nó có thể cung cấp một thứ vũ khí khác chống lại các bệnh truyền nhiễm nguy hiểm do vi khuẩn. Mobashery cho biết: “Trong 100 năm tới, liệu chúng ta có thành công hay không trong việc tìm ra các giải pháp hiệu quả chống lại các vi khuẩn gây bệnh… là tùy thuộc vào việc chúng ta có thể đa dạng hóa các phương pháp kháng khuẩn hay không. Nếu câu trả lời là có, chúng ta sẽ thành công.”

Tổng hợp từ:

Molecules found to counter antibiotic resistance” – Sarah Schwartz.

TarO-specific inhibitors of wall teichoic acid biosynthesis restore β-lactam efficacy against methicillin-resistant staphylococci” – Terry Roemer et. al.

Dịch giả: the Appalachians

Biên soạn BioMedia VN

Các bài viết cùng chủ đề

Phát hiện các phân tử có khả năng chống lại hiện tượng kháng kháng sinh

Theo một báo cáo nghiên cứu vào ngày 9 tháng 3 trên tạp chí Science Translational Medicine, hai loại phân tử có khả năng khiến cho...