Lập bản đồ 100 năm tiến hóa của tình trạng kháng kháng sinh
Trong nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Science, các nhà khoa học đã tìm ra các tác nhân di truyền gây ra sự lan rộng của tình trạng đa kháng thuốc ở vi khuẩn.
Hiện nay, tình trạng nhiễm vi khuẩn kháng thuốc gây ra ít nhất một triệu ca tử vong trên toàn cầu mỗi năm. Con số này được dự đoán sẽ còn tiếp tục gia tăng. Mặc dù một số vi khuẩn và nấm mang gene kháng thuốc tự nhiên, sự xuất hiện và lan rộng của vi khuẩn kháng nhiều loại thuốc và gene kháng thuốc luôn có mối liên hệ chặt chẽ với việc sử dụng kháng sinh.
Đó là lý do các chuyên gia tại Viện Nghiên cứu Wellcome Sanger, Đại học Bath, Cơ quan An ninh Y tế Vương quốc Anh (UKHSA) và các cộng tác viên đã phân tích hơn 40.000 plasmid từ các mẫu vi khuẩn trong quá khứ và hiện tại được lấy trên sáu lục địa. Đây là tập dữ liệu lớn nhất cho đến nay đối với các nghiên cứu về chủ đề kháng kháng sinh.
Plasmid là các cấu trúc có thể chuyển giao được ở vi khuẩn, qua đó cho phép các chủng vi khuẩn khác nhau chia sẻ thông tin di truyền với nhau. Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã phát hiện ra một số ít plasmid gây ra phần lớn tình trạng đa kháng thuốc trên thế giới.
Để tìm ra kết quả này, các nhà khoa học đã phân tích các mẫu vi khuẩn từ năm 1917 – thời điểm trước khi kháng sinh được phát hiện. Theo đó, các plasmid tổ tiên mà sau nay trở thành tác nhân lây lan các gene kháng thuốc, ban đầu không chứa các gene kháng như vậy. Chúng đã tiến hóa để đạt được khả năng này khi thuốc kháng sinh ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn. Thế hệ sau của chúng – một nhóm tương đối nhỏ các plasmid hiện đại – giờ đây có khả năng kháng cả các dòng kháng sinh điều trị đầu tiên và cuối cùng (last-resort)- tức các dòng kháng sinh chỉ dùng cho điều trị tại bệnh viện hoặc cơ sở điều trị đặc hiệu, và khi mà các thuốc thay thế khác không có sẵn hoặc đã thất bại trong việc điều trị. Điều này khiến vi khuẩn trở thành mối đe dọa lớn đối với sức khỏe con người.
Bằng cách tìm hiểu sâu hơn về 100 năm lịch sử của vi khuẩn, nhóm nghiên cứu cũng đã phát triển một mô hình tiến hóa của plasmid, từ đó làm nổi bật ba con đường riêng biệt mà plasmid có thể tiến hóa.
Các plasmid hiện đại chứa gene đa kháng thuốc xuất phát từ hai trong số các con đường này. Chúng được hình thành do gene kháng thuốc chèn vào cấu trúc plasmid hiện có, hoặc là kết quả của quá trình dung hợp với một plasmid khác. Các plasmid được hình thành do dung hợp cũng có khả năng lây truyền cao giữa các loài vi khuẩn khác nhau.
Vì các plasmid này được tìm thấy ở nhiều loài vi khuẩn khác nhau, việc phát triển các phương pháp nhắm mục tiêu vào các plasmid mang gene kháng thuốc có thể mang đến các liệu pháp mới chống lại nhiều bệnh nhiễm vi khuẩn kháng thuốc trên toàn thế giới.
Ngoài ra, mô hình được phát triển để giải thích 100 năm tiến hóa gần đây cũng có thể giúp dự đoán diễn biến của 100 năm tới. Những thông tin này có thể giúp dự đoán các đợt bùng phát và mô hình bệnh truyền nhiễm, đồng thời có thể được sử dụng để cung cấp thông tin cho các chiến lược y tế công cộng nhằm ngăn chặn sự lây lan của bệnh truyền nhiễm.
Giáo sư Zamin Iqbal, đồng tác giả tại Trung tâm Tiến hóa Milner, Đại học Bath, cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi kết hợp dữ liệu quá khứ và hiện đại để mang đến một góc nhìn mới về các phương thức tiến hóa khác nhau của plasmid, cho dù đó là thay đổi chậm, hợp nhất hoàn toàn với các plasmid khác, hoặc biến mất và để lại các đoạn gene được ‘tái chế từng phần’. Thông qua nghiên cứu này, chúng tôi có thể quan sát được tác động của việc con người sử dụng kháng sinh, cũng như ảnh hưởng của các yếu tố chọn lọc khác đang thách thức cả vi khuẩn lẫn plasmid của chúng.”□
Kim Dung lược dịch
Nguồn: https://www.sanger.ac.uk/news_item/capturing-100-years-of-antibiotic-resistance-evolution/
Bài đăng Tia Sáng số 19/2025
