Công cụ mới giúp dự đoán tình trạng kháng kháng sinh

Vi khuẩn kháng nhiều loại thuốc gây ra năm triệu ca tử vong mỗi năm. Các loại vi khuẩn kháng thuốc mới thì đang xuất hiện nhanh hơn tốc độ phát triển phương pháp điều trị của các nhà khoa học.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Phân tử nhỏ được Mã hóa Di truyền (LOGESM), ĐH Rockefeller (Mỹ), đã phát triển một nền tảng giúp xác định các gene kháng thuốc lưu hành trong môi trường trước khi chúng xuất hiện trong lâm sàng và kết hợp thông tin này để thiết kế các loại “kháng sinh né tránh kháng thuốc” (resistance-evasive antibiotics). 

Họ biết rằng vi khuẩn trong tự nhiên đã trải qua hàng thiên niên kỷ “chiến đấu” với nhau bằng kháng sinh và gene kháng thuốc, tạo nên một kho dự trữ cơ chế kháng thuốc khổng lồ trong môi trường, bao gồm nhiều cơ chế tương tự đã xuất hiện trong lâm sàng. Ví dụ, chính những loại gene kháng kháng sinh nhóm beta-lactam đã lưu hành trong quần thể vi khuẩn đất từ rất lâu trước khi những loại thuốc này được sử dụng trong lâm sàng.

Trong nghiên cứu công bố trên Tạp chí PNAS, các nhà khoa học tập trung vào albicidin, một ứng cử viên kháng sinh đầy hứa hẹn. Họ đã sử dụng 3,5 terabase DNA – tương đương độ dài của 3.500 tỷ cặp bazơ và khoảng 700.000 bộ gene vi khuẩn – vi sinh vật chiết xuất từ đất để xây dựng một thư viện hệ gene của nhiều loại vi sinh vật khác nhau và đưa nó vào E. coli, một vi khuẩn vật chủ có thể dễ dàng được sàng lọc để xác định các gene kháng albicidin. 

Các vi khuẩn sống sót sau phơi nhiễm albicidin được phân lập và giải trình tự các gene kháng. Quá trình sàng lọc đã phát hiện tám nhóm gene kháng, được phân tích sâu hơn để xác định cách thức mỗi nhóm vô hiệu hóa thuốc bằng cách nghiên cứu các biến dị cấu trúc tự nhiên của albicidin. Họ đặt ra giả thuyết rằng những biến dị này có thể đã tiến hóa trong quá trình đấu tranh giữa các vi sinh vật đất nhằm vượt qua khả năng kháng thuốc. Mỗi biến dị được thử nghiệm đều có một đặc điểm dễ bị tổn thương riêng biệt trước các loại kháng thuốc khác nhau, cho thấy các đặc điểm hóa học giúp một số biến thể duy trì hiệu quả. 

“Chúng tôi đã tìm thấy rất nhiều cơ chế thú vị và bất thường”, James Peek, tác giả chính của nghiên cứu, nói. “Chúng tôi rất ngạc nhiên khi thấy mô hình này có thể giúp tìm ra những loại kháng thuốc chưa được biết đến tốt như thế nào”.

Với thông tin này, nhóm nghiên cứu bắt đầu ưu tiên các hướng nghiên cứu thuốc đầy hứa hẹn. Một biến thể (đồng loại 10), với một số khác biệt về cấu trúc so với albicidin, đặc biệt hứa hẹn vì nó vẫn hoạt động hiệu quả trước các loại kháng thuốc phổ biến nhất.

Phương pháp này có thể hỗ trợ thiết kế thuốc bằng cách chế tạo các phiên bản mới của albicidin kết hợp các đặc điểm bảo vệ tốt nhất thành các hợp chất vẫn có hiệu lực ngay cả khi đối mặt với các protein kháng thuốc mạnh nhất.

Nhóm nghiên cứu hy vọng các công ty dược sẽ áp dụng kỹ thuật này để kiểm tra khả năng nhạy cảm của thuốc với các dạng kháng thuốc đã tồn tại từ trước trong môi trường khi họ quyết định có nên tiếp tục phát triển thuốc hay không. “Phương pháp này nhanh chóng và hiệu quả. Chúng tôi nghĩ rằng các công ty dược phẩm có thể dễ dàng tích hợp phương pháp này vào quy trình phát triển thuốc tiêu chuẩn”, Peek nói.

Trong ngắn hạn, nhóm nghiên cứu dự định áp dụng nền tảng sàng lọc này cho các loại kháng sinh khác được phát triển tại LOGESM. Bằng cách xác định và giải quyết các lỗ hổng môi trường ngay từ đầu, họ hy vọng sẽ tạo ra các ứng viên kháng sinh có tuổi thọ lâm sàng dài hơn và ít có khả năng bị suy yếu do kháng thuốc.□

Đinh Hương lược dịch

Nguồn: https://www.rockefeller.edu/news/38082-new-tool-helps-predict-antibiotic-resistance/

Bài đăng Tia Sáng số 15/2025