Nhà khoa học này muốn bắt vi khuẩn trên mặt bạn, biến đổi gen chúng rồi thả về chỗ cũ: Thoạt nghe tưởng cô ấy bị rảnh, nhưng hiểu lý do thì ai cũng trầm trồ

Có thể bạn đã biết ở Australia, người ta từng lái máy bay và thả hàng tấn xúc xích tẩm độc xuống các đồng cỏ hoang dã. Công việc này nhằm mục đích tiêu diệt 2 triệu con mèo hoang đang tàn phá hệ sinh thái trên khắp Châu Úc.

Được thực hiện vào những năm 2010, chiến dịch đã bị lên án kịch liệt bởi các tổ chức bảo vệ quyền lợi động vật như PETA. Chính quyền Australia sau đó phải chuyển sang một phương án khác, nhân đạo hơn, được gọi là TNR.

TNR viết tắt từ "Trap-neuter-return", nghĩa là "Bẫy- thiến- thả". Những con mèo đực sống ngoài hoang dã sẽ bị bẫy để bắt lại. Sau đó, các bác sĩ thú ý sẽ thiến chúng, rồi thả mèo thiến vào tự nhiên để chúng không thể sinh sản được nữa. 

Mặc dù mèo thiến vẫn có thể tàn phá hệ sinh thái, nhưng sau một thế hệ, những con mèo này không giao phối được nữa sẽ giúp giảm dân số quần thể mèo hoang dã nói chung.

Một chiến dịch tương tự được các nhà khoa học áp dụng, nhưng là với loài muỗi. Họ bắt những con muỗi đực, biến đổi gen của chúng bằng cách thêm một đoạn DNA "tự giới hạn" vào bộ gen của muỗi.

Những con muỗi đực này sau đó được nhân giống lên hàng tỷ con, rồi thả lại vào tự nhiên. Sau khi muỗi đực mang DNA "tự giới hạn" giao phối với muỗi cái ngoài tự nhiên, chúng sẽ đẻ ra những con bọ gậy có sức khỏe rất yếu. Đa số những con bọ gậy này chết trước khi chúng tiến hóa thành muỗi, để có thể hút máu và lây lan bệnh tật cho chúng ta.

Các thử nghiệm được thực hiện từ năm 2019 tại Brazil, Mỹ và Trung Quốc cho thấy phương pháp này đã giúp giảm tới 95% số lượng muỗi tại khu vực được thả chủng biến đổi gen, từ đó giúp xóa sổ các dịch bệnh lây lan qua muỗi, đặc biệt là sốt xuất huyết.

Bây giờ, một nhóm các nhà khoa học Tây Ban Nha đang muốn áp dụng một phiên bản TNR dành cho một sinh vật đặc biệt: Những vi khuẩn trên mặt bạn. Họ muốn bắt chúng, biến đổi gen vi khuẩn rồi thả lại mặt bạn.

Thoạt nghe, đây có vẻ là một ý tưởng kỳ lạ, nhưng nó lại đang được đánh giá là một sáng tạo đột phá trong lĩnh vực y học. Vậy các nhà khoa học làm vậy với mục đích gì? Hãy cùng tìm hiểu:

Mỗi centimet vuông trên da mặt bạn đang có hàng triệu vi khuẩn

Đó là một sự thật. Chỉ cần lấy một chiếc tăm bông, nhúng vào nước cất rồi quẹt một đường trên mặt, bạn sẽ thấy hàng trăm sinh vật nhỏ bé lúc nhúc trên đó, khi soi đầu tăm dưới kính hiển vi.

Chúng ta thường quan niệm vi khuẩn là những sinh vật gây hại, nhưng trên thực tế, làn da của mỗi chúng ta đều đang chứa một hệ sinh thái vi khuẩn phong phú, đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với sức khỏe và sự cân bằng của cơ thể chúng ta.

Những vi khuẩn này tạo thành một cộng đồng được gọi là "microbiome" hay hệ vi sinh da, mà trên mỗi centimet vuông da mặt của bạn, dân số của chúng có thể lên tới hàng triệu.

Thuộc về nhiều loài khác nhau, mỗi vi khuẩn da đều có chức năng và nhiệm vụ khác nhau. Để sống trên da mặt của bạn, những vi khuẩn cũng phải làm việc, trả lại cho bạn một lợi ích. Chúng được gọi là các lợi khuẩn.

Ví dụ, Corynebacterium, một loài vi khuẩn gram dương hình que thường ăn các tế bào da chết, từ đó, giúp da mặt của bạn mịn màng hơn, giảm được tình trạng tắc nghẽn lỗ chân lông.

Sphingomonas, một chủng vi khuẩn gram âm có khả năng tiết ra lipid, giúp duy trì độ ẩm trên da mặt bạn, tăng cường sự đàn hồi và nhờ có chủng vi khuẩn này, da của bạn mới tránh được lão hóa.

Không thể không nhắc tới Staphylococcus, một lợi khuẩn cũng có tác dụng bảo vệ da bằng cách tiết ra các chất kháng sinh tự nhiên, từ đó, giúp kiểm soát sự phát triển của các chủng vi khuẩn gây bệnh cho da. 

Staphylococcus được ví như những vi khuẩn "cảnh sát" trên mặt bạn. Một khi chúng ở đó, các chủng vi khuẩn gây hại sẽ không thể phát triển được.

Các vi khuẩn trên da không chỉ giúp bảo vệ cơ thể chúng ta khỏi vi khuẩn gây bệnh mà còn giúp đào thải chất cặn bã, điều chỉnh độ pH và thậm chí hỗ trợ quá trình chữa lành vết thương. Chúng cũng giúp đào thải tế bào chết, duy trì độ ẩm và tạo ra các vitamin cần thiết cho làn da khỏe mạnh.

Vì vậy, cần phải nhắc lại rằng trên da của bạn đang chứa cả một hệ sinh thái vi khuẩn có lợi. Chỉ khi hệ sinh thái vi khuẩn này bị mất cân bằng, các vi khuẩn gây bệnh mới phát triển lấn át lợi khuẩn và gây ra vấn đề. Phổ biến nhất chính là:

Mụn

Mụn là tình trạng viêm của da bắt đầu từ việc các tế bào trong nang lông tăng tiết, sản xuất ra quá nhiều bã nhờn. Bã nhờn trong điều kiện thông thường có tác dụng bôi trơn, làm ẩm và bảo vệ da. Nhưng quá nhiều bã nhờn dư thừa sẽ làm tắc lỗ chân lông.

Trong lỗ chân lông bị tắc này tồn tại một chủng vi khuẩn tên là Cutibacterium acnes. Ở điều kiện thông thường, C. acnes ăn bã nhờn và nhả ra axit béo có khả năng ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn có hại. Nó cũng có thể tham gia vào sản xuất các thể peptid kháng khuẩn như porphyrins, góp phần vào việc bảo vệ da khỏi nhiễm trùng.

Thế nhưng, khi quá nhiều bã nhờn làm lỗ chân lông bị tắc, C. acnes sẽ sinh sôi quá mức và kích thích da bạn tiết ra chất viêm. Vì chất viêm này, các nốt mụn mới hình thành, từ mụn đỏ, mụn đầu trắng, mụn đầu đen cho đến mụn bọc.

Thống kê cho thấy, hầu hết mọi người đều trải qua tình trạng mụn ở một số giai đoạn trong đời, với khoảng 85% người trong độ tuổi dậy thì, từ 12 đến 24 tuổi, bị ảnh hưởng. Mụn này được gọi là mụn trứng cá, và thường biến mất một cách tự nhiên ở tuổi trưởng thành.

Tuy nhiên, một số người bị mụn trứng cá cuối cùng sẽ phát triển thành các tình trạng mụn mạn tính nặng hơn. Mụn nặng có thể bao gồm mụn nang (cystic acne) hoặc mụn nút (nodular acne), thường để lại sẹo và cần được can thiệp bằng phương pháp điều trị chuyên sâu hơn như thuốc kháng sinh.

Các trường hợp mụn nặng có thể khiến cho bệnh nhân cảm thấy khó chịu, đau rát và ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng cuộc sống cũng như tâm lý. Bệnh nhân mắc mụn nặng thường có nguy cơ cao mắc các vấn đề về da như sẹo rỗ, sẹo lồi... Tổn thương da lâu dài không chỉ ảnh hưởng đến vẻ bề ngoài, mà còn gây ra các vấn đề tâm lý như tự ti, trầm cảm hoặc lo âu.

Để điều trị mụn, chiến lược của y học hiện nay thường chỉ tập trung vào sử dụng thuốc bôi tại chỗ, ví dụ như retinoids, benzoyle peroxide, và axit salicylic để giảm vi khuẩn, làm sạch tắc nghẽn lỗ chân lông và giảm viêm.

Đối với các trường hợp mụn nặng hơn, bệnh nhân có thể cần cả kháng sinh bôi và kháng sinh uống. Tuy nhiên, giống như bất kể phương pháp điều trị kháng sinh nào khác, mỗi liều thuốc này đều giống như thả một "quả bom hạt nhân" xuống làn da bạn. 

Nó sẽ hủy diệt không chỉ vi khuẩn C. acnes gây mụn mà còn giết chết toàn bộ hệ vi sinh vật, bao gồm cả hàng triệu vi khuẩn tốt đang sống yên bình trên da mặt. Hậu quả của điều đó khiến da mặt của bạn không còn được bảo vệ, da dễ bị khô, bong tróc và tất nhiên, mặt bạn sẽ lão hóa nhanh hơn.

Một biện pháp chữa trị đột phá: Thả vi khuẩn C. acnes biến đổi gen lên da

Tiến sĩ Nastassia Knödlseder, một nghiên cứu sinh tại Phòng Thí nghiệm Sinh học Tổng hợp Tiên tiến, Đại học Pompeu Fabra, Tây Ban Nha cho biết:

"Việc điều trị mụn bằng kháng sinh có thể gây hại nhiều hơn có lợi. Đó là bởi kháng sinh không thể chọn lựa giữa lợi khuẩn trên da, thứ mà chúng ta muốn giữ lại để chỉ tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh. Kết quả là chúng ta phải giết chết tất cả để đảm bảo vi khuẩn gây mụn bị tiêu diệt cùng với cả lợi khuẩn.

Ngoài ra, việc lạm dụng kháng sinh cũng có thể dẫn tới sự xuất hiện của các chủng vi khuẩn kháng kháng sinh, cuối cùng chúng có thể lây lan cho tất cả mọi người và kháng sinh không còn tác dụng nữa".

Do đó, tiến sĩ Nastassia và các đồng nghiệp của mình ở Tây Ban Nha từ lâu đã muốn tìm ra một phương pháp chữa trị mụn an toàn và hiệu quả hơn. Để làm điều đó, họ đã tập trung nhìn vào gốc rễ của việc hình thành mụn, là do các tế bào nang lông tăng tiết bã nhờn.

Nastassia để ý khi các tế bào này tiếp xúc với một protein tên là NGAL (neutrophil gelatinase-associated lipocalin), chúng có thể tự chết và từ đó bã nhờn không còn sinh ra nữa. Hiện tại trên thị trường đã có một loại thuốc gọi là isotretinoin mà khi uống vào sẽ kích thích cơ thể bạn sẽ tiết ra NGAL và từ đó làm giảm bã nhờn, giúp giảm mụn.

Isotretinoin thường được kê đơn cho những trường hợp bị mụn nặng, thế nhưng đi kèm với đó, thuốc cũng có rất nhiều tác dụng phụ nghiêm trọng. Vì là uống vào toàn thân, isotretinoin ảnh hưởng tới nhiều loại tế bào tiết chất nhờn khác trong cơ thể, nó khiến bệnh nhân bị khô da, khô mắt, khô môi và thậm chí khô cả khớp.

Bệnh nhân chữa mụn bằng isotretinoin có thể bị chảy máu cam, đau nhức toàn thân, rụng tóc. Sử dụng isotretinoin trong khi mang thai có thể khiến thai nhi bị dị tật, sảy thai, thai chết lưu. Ngoài ra, các bác sĩ còn báo cáo bệnh nhân sử dụng isotretinoin còn có thể bị trầm cảm, tăng nguy cơ tự tử…

Bất chấp tất cả, cơ chế của isotretinoin với NGAL lại khiến nó trở thành một loại thuốc trị mụn rất hiệu quả. Tiến sĩ Nastassia đã tự hỏi: Liệu có cách nào để phân phối NGAL tốt hơn, không sử dụng isotretinoin hay không?

NGAL cần được đưa vào các tế bào trong nang lông, vì vậy, một ý tưởng đã lóe lên: Tại sao không dùng chính những vi khuẩn C. acnes sống trong nang lông đó?

Để làm được điều này, Nastassia và các đồng nghiệp của mình tại Phòng Thí nghiệm Sinh học Tổng hợp Tiên tiến, Đại học Pompeu Fabra đã thử thử tách vi khuẩn A. acnes đang gây mụn cho con người rồi biến đổi gen của chúng. Họ cấy thêm một đoạn DNA vào bộ gen để A. acnes có thể sản xuất NGAL.

Sau đó, vi khuẩn được đưa vào một loại thuốc bôi trở lại da. Khi tế bào nang lông tăng tiết bã nhờn, vi khuẩn A. acnes sẽ phát triển mạnh và tăng tiết NGAL. Protein này sau đó sẽ phát ra tín hiệu hóa học giết bớt tế bào nang lông và khiến chúng ngừng hoạt động. Bã nhờn lại giảm đi, A. acnes cũng sẽ giảm đi theo đó và NGAL giảm đi.

Toàn bộ quá trình này tạo thành một mô hình sin, nơi bã nhờn luôn được kiểm soát, khiến mụn không thể hình thành ngay từ đầu.

"Chúng tôi đã phát triển một liệu pháp điều trị tại chỗ với cách tiếp cận có mục tiêu, sử dụng những gì thiên nhiên sẵn có. Chúng tôi đã tạo ra một loại vi khuẩn sống trong da và khiến nó tạo ra thứ mà da chúng ta cần. Ở đây, chúng tôi tập trung vào điều trị mụn trứng cá, nhưng nền tảng này có thể được mở rộng sang một số chỉ định khác", tiến sĩ Nastassia Knödlseder cho biết.

Hiện tại, nhóm nghiên cứu đã công bố nghiên cứu của họ trên tạp chí Nature Biotechnology, trong đó cho thấy những con chuột được thả vi khuẩn A. acnes biến đổi gen trên da đã kiểm soát được bã nhờn gây mụn chỉ sau 2-4 ngày. Vi khuẩn không gây ra tác dụng phụ nghiêm trọng nào giống như isotretinoin vì nó chỉ là phương pháp điều trị tại chỗ chứ không phải toàn thân.

Bước tiếp theo, tiến sĩ Nastassia sẽ kiểm tra sự hiệu quả của A. acnes biến đổi gen trên mô hình da người, trước khi đưa loại thuốc này vào thử nghiệm lâm sàng. Nhưng mọi chuyện vẫn chưa dừng lại ở đó.

Chúng ta nên nhớ rằng cơ thể người có cả một hệ vi sinh vật gồm hơn 39 nghìn tỷ vi khuẩn. "Chúng tôi đã phát triển một nền tảng công nghệ mở ra cơ hội chỉnh sửa bất kỳ vi khuẩn nào trên cơ thể người để điều trị nhiều căn bệnh chứ không chỉ riêng mụn trứng cá", các nhà khoa học cho biết.

"Hiện tại, đúng là chúng tôi đang tập trung vào việc sử dụng C. Acnes để điều trị mụn trứng cá nhưng chúng tôi cũng có thể tạo ra nhiều vi khuẩn biến đổi gen cho các ứng dụng khác".

Chẳng hạn như các nhà khoa học có thể chỉnh sửa vi khuẩn đường ruột để điều trị viêm ruột, chỉnh sửa vi khuẩn HP trong dạ dày để điều trị viêm loét dạ dày, vi khuẩn E. coli để phòng ngừa nhiễm trùng tiết niệu, nhiễm trùng máu…

Ý tưởng một lần nữa là: Hãy tìm cách chung sống hòa bình với những lợi khuẩn trong cơ thể, thay vì sử dụng kháng sinh và tiêu diệt toàn bộ hệ vi sinh. Nếu một chủng vi khuẩn nào đó gây hại, chúng ta có thể chỉnh sửa gen để chúng trở thành lợi khuẩn, rồi thả chúng về lại cơ thể tự nhiên, giống như cách chúng ta đang thiến những con mèo và chỉnh sửa gen những con muỗi.