Nước thải, nguồn nước bị ô nhiễm và các môi trường đầy mầm bệnh khác là nguồn vô tận để các thể thực khuẩn mới tiến hóa...
Nhiều loại vi khuẩn tiến hóa để kháng kháng sinh, trở thành mối đe dọa sức khoẻ cộng đồng đối với nhân loại. Do đó, các nhà khoa học đang lần ngược trở lại với một phương pháp thủ công, lâu đời là sử dụng thể thực khuẩn để tiêu diệt vi khuẩn.
Thể thực khuẩn tấn công vi khuẩn E. coli bằng cách xâm nhập qua màng tế bào.
Trú ngụ ở những nơi ô nhiễm nhất
Vào một buổi sáng tháng 10, các nhà khoa học mang theo đồ thí nghiệm rời Viện Nghiên cứu Y khoa Kenya, Kenya, và lên đường đến vùng ngoại ô thị trấn. Điểm đến của họ là nơi bẩn thỉu, đầy mầm bệnh trong các nhà máy xử lý nước thải, dòng sông ô nhiễm, nước thải chảy trên rãnh cống ở Kibera, một trong những khu ổ chuột lớn nhất châu Phi.
Đối với nhiều người, chỉ nghĩ đến vi khuẩn và virus gây bệnh ở những nơi này cũng đủ khiến họ rùng mình. Nhưng đối với nhà khoa học Lillian Musila, Khoa Các bệnh truyền nhiễm mới, những nơi này lại chứa vũ khí cần thiết để điều trị các bệnh nhiễm trùng siêu vi khuẩn nguy hiểm nhất thế giới.
Musila và các đồng nghiệp đang tìm kiếm thể thực khuẩn (còn gọi là phages-viruses), những loại virus lây nhiễm và tiêu diệt vi khuẩn, không gây hại cho con người.
Tại công ty cấp thoát nước thành phố Nairobi, kỹ thuật viên Georges đeo găng tay dùng một lần, thận trọng tiến đến mép một hồ xi măng chứa nước thải sủi bọt màu nâu. Trong làn nước bẩn, Georges nhúng một hộp nhựa màu vàng xuống và kéo lên bằng một sợi dây thừng mỏng.
Anh cẩn thận đổ mẫu vật vào hộp nhựa, ghi nhãn “nước thải” rồi cất nó vào thùng lạnh rỗng. Họ lặp lại quy trình thu gom ở một số nhà máy nước thải khác.
Quay trở lại phòng thí nghiệm, các nhà khoa học kết hợp tất cả các mẫu, sàng lọc để tìm kiếm các thể thực khuẩn cực nhỏ, thậm chí còn nhỏ hơn virus và vi khuẩn nhỏ nhất. Sau đó, họ nuôi cấy và nhân lên các thể thực khuẩn bằng cách cho chúng ăn vi khuẩn Klebsiella pneumonia và Pseudomonas aeruginosa, hai mầm bệnh phổ biến toàn cầu.
Ngày hôm sau, họ nhỏ chất lỏng chứa thể thực khuẩn lên một đĩa chứa nhiều vi khuẩn đang phát triển. Kết quả cho thấy thể thực khuẩn đã tiêu diệt vi khuẩn bằng cách để lại một vệt nhỏ hình tròn trên bề mặt đĩa. Sau quá trình phân lập, các nhà nghiên cứu đã tìm ra các thể thực khuẩn mới.
Phát hiện thể thực khuẩn tương đối nhanh chóng, không tốn kém, chỉ yêu cầu kỹ năng và thiết bị phòng thí nghiệm cơ bản. Ngược lại, phải mất từ 10 – 15 năm và ít nhất một tỷ USD để tìm ra một loại kháng sinh mới.
Xuất hiện từ những năm 1940, thuốc kháng sinh là nền tảng của y học hiện đại, giúp tăng tuổi thọ của con người lên 23 năm. Nhưng ngày nay, nhiều loại vi khuẩn gây bệnh đã phát triển để lẩn tránh thuốc kháng sinh, còn gọi là kháng kháng sinh (AMR).
Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) coi AMR là một trong những mối đe dọa sức khoẻ cộng đồng khẩn cấp đối với nhân loại. Các nhà nghiên cứu ước tính vi khuẩn kháng thuốc đã gây ra hơn một triệu ca tử vong vào năm 2019, khiến AMR trở thành nguyên nhân gây tử vong hàng đầu thế giới.
Hình ảnh mô phỏng quá trình thể thực khuẩn tấn công vi khuẩn.
Cuộc chiến bình đẳng trong y học
Các nhà nghiên cứu tin rằng liệu pháp thể thực khuẩn là một trong số ít giải pháp khả thi đối phó với AMR. Nhiều bằng chứng từ thời Liên Xô, ngày nay tại Mỹ và châu Âu cho thấy thể thực khuẩn an toàn và hiệu quả trong điều trị các bệnh nhiễm trùng mà tất cả các loại kháng sinh không thể chữa khỏi.
Ngoài ra, một giả thuyết cho rằng các thể thực khuẩn được tìm thấy trong cùng khu vực với vi khuẩn mà chúng lây nhiễm mạnh hơn các thể thực khuẩn được tìm thấy ở những nơi khác trên thế giới. Các thể thực khuẩn lây nhiễm vi khuẩn bằng cách liên kết với một hoặc một vài thụ thể trên bề mặt tế bào, giống như tra chìa khóa vào ổ khóa.
Một ưu điểm của quá trình này là thể thực khuẩn chỉ tiêu diệt vi khuẩn cụ thể chứ không tiêu diệt vi khuẩn lành mạnh có sẵn trong cơ thể người. Trong khi đó, thuốc kháng sinh có thể gây tác dụng phụ nghiêm trọng và lâu dài.
Trong môi trường như nước thải hoặc sông ngòi, vi khuẩn tiến hóa để chạy trốn thể thực khuẩn. Ngược lại, thể thực khuẩn cũng thích nghi để tăng khả năng lây nhiễm vi khuẩn. Theo thời gian, các thể thực khuẩn đạt hiệu quả cao trong việc tiêu diệt các chủng vi khuẩn cục bộ. Từ đó, việc nuôi cấy thể thực khuẩn giúp loại bỏ vi khuẩn kháng kháng sinh ở bệnh nhân.
Tuy nhiên, liệu pháp này còn nhiều điểm chưa được khám phá. Về bản chất, các thể thực khuẩn nhân lên bên trong tế bào vi khuẩn khi chúng giết chết các vi khuẩn. Nhưng không rõ quá trình này diễn biến trong bao lâu trong cơ thể người, còn với thuốc kháng sinh, các bác sĩ biết liều lượng và thời gian thuốc phân huỷ trong cơ thể.
Ngoài ra, cần một lộ trình rõ ràng để xác định, thu mua và sản xuất hàng loạt các thể thực khuẩn để điều trị. Hiện không rõ liệu các quy định về chất lượng và an toàn thuốc hiện tại có đủ để kiểm soát liệu pháp thể thực khuẩn hay không, đặc biệt ở các nước đang phát triển chưa từng tiến hành phát triển thuốc.
Cuối cùng, không rõ các thể thực khuẩn có hiệu quả trong bao lâu vì vi khuẩn có thể phát triển khả năng kháng lại thể thực khuẩn. Tuy nhiên, nhìn chung, với chi phí thấp và chuyên môn kỹ thuật cần thiết cho nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu có thể tiếp tục săn lùng các thể thực khuẩn mới khi vi khuẩn phát triển tính kháng thuốc.
Nước thải, nguồn nước bị ô nhiễm và các môi trường đầy mầm bệnh khác là nguồn vô tận để các thể thực khuẩn mới tiến hóa, không giống như kháng sinh phải mất nhiều năm và kinh phí để điều chế. Thể thực khuẩn sẽ liên tục phát triển để tiêu diệt vi khuẩn có hại cho con người.
“Cuộc chiến giữa thể thực khuẩn và vi khuẩn sẽ là cuộc chiến bình đẳng hơn”, Lillian Musila kỳ vọng.
