Các nhà khoa học tạo ra chất kháng sinh mới mạnh hơn 500 lần, tiêu diệt được 49 chủng siêu vi khuẩn kháng thuốc

Viêm màng não, viêm phổi, tiêu chảy... đều có thể giết người. Và thủ phạm gây ra chúng không gì khác chính là những con vi khuẩn. 

Để chiến đấu lại những căn bệnh này, con người sử dụng một loại vũ khí đặc biệt: thuốc kháng sinh. Nhưng vi khuẩn không phải là không có cách phòng thủ. Chúng phát triển những màng tế bào kép, với lớp ngoài như một bức tường thành ngăn chặn kháng sinh thâm nhập.

Trong khi bức tường thành ấy ngày càng trở nên kiên cố giữa bối cảnh kháng kháng sinh tăng vọt, con người mới chỉ có thêm được một loại thuốc "công thành"  để chống lại những vi khuẩn gram âm màng kép trong suốt 50 năm qua.

Chỉ đến bây giờ, hi vọng mới đang được thắp lên khi một nhóm các nhà khoa học đã tạo ra được một hợp chất đâm xuyên qua lớp màng ngoài của vi khuẩn. Hợp chất này là một ứng viên đầy triển vọng trong cuộc chiến của chúng ta với những siêu vi khuẩn kháng kháng sinh chết người.

Các nhà khoa học tạo ra chất kháng sinh mới mạnh hơn 500 lần, tiêu diệt được 49 chủng siêu vi khuẩn kháng thuốc

Nghiên cứu mới được thực hiện bởi nhóm các nhà khoa học dẫn đầu bởi Peter Smith, nhà sinh vật học tiến hóa tại tập đoàn công nghệ Genentech. Từ lâu, Smith đã để tâm đến một hợp chất tự nhiên có khả năng xâm nhập màng ngoài của các vi khuẩn gram âm.

Hợp chất được gọi là arylomycins có thể xuyên qua lớp màng ngoài, chỉ có điều chúng gặp khó khăn khi liên kết với mục tiêu của chúng. Mục tiêu này chính một loại enzyme được nhúng vào màng trong của vi khuẩn, đâm vào khoảng trống giữa các bức tường thành trong và ngoài trên màng tế bào của chúng.

Vì vậy, Smith và các đồng nghiệp đã biến đổi phân tử arylomycin thành một dạng tối ưu hóa, cho phép thuốc có thể dễ dàng tiếp cận với không gian giữa hai màng tế bào của vi khuẩn và liên kết với enzyme mục tiêu.

Phân tử mà họ tạo ra được đặt tên là G0775. Các thí nghiệm cho thấy nó mạnh hơn ít nhất 500 lần so với các arylomycin tự nhiên khi được sử dụng để chống lại những vi khuẩn gram âm gây bệnh trên người bao gồm: Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa và Acinetobum.

Hơn nữa, G0775 còn có khả năng chống lại tất cả 49 dạng đa kháng thuốc của các chủng vi khuẩn mà các nhà nghiên cứu thu được từ bệnh nhân thực. Trong một thí nghiệm, các nhà khoa học đã đưa vào đó siêu vi khuẩn K. pneumoniae, một chủng đã kháng lại được tất cả 13 loại kháng sinh khác nhau.

Sau khi thêm G0775 vào đĩa thí nghiệm, hợp chất này ngay lập tức đã tạo ra một cuộc phản công. Nó đã bọc lấy K. Pneumoniae và chặn đứng quá trình sinh sôi của chúng. Kết quả của thí nghiệm được báo cáo trên tạp chí Nature.

"Chúng tôi rất vui mừng", Smith nói. "Chúng tôi đã biến đổi các phân tử để chúng có thể đánh vào đúng mục tiêu mà chúng nhắm tới".

Lớp màng kép của vi khuẩn gram âm (bên trái) đã có thể bị hạ bởi một loại thuốc mới

Tiến đến thử nghiệm trên chuột, các nhà khoa học nhận thấy G0775 cũng có thể đánh bại các vết nhiễm trùng gây ra bởi 6 chủng của 4 loại vi khuẩn gram âm khác nhau. Bên cạnh đó, loại thuốc này không thể hiện độc tính quá cao trong các tế bào động vật có vú.

"Đây là một câu chuyện thực sự thú vị", nhà hóa sinh Paul Hergenrother đến từ Đại học Illinois ở Urbana cho biết. Trước đây, Hergenrother cũng đã từng nghiên cứu những đặc điểm mà các hợp chất cần có để thâm nhập vào màng ngoài của vi khuẩn gram âm.

Ông nhấn mạnh rằng để có thể phát triển G0775 thành một loại thuốc, nó phải thể hiện độc tính đủ thấp. "Thuốc kháng sinh không giống như thuốc ung thư, nó chỉ được phép gây ra ít tác dụng phụ", Hergenrother nói.

Bây giờ, ông có một cái nhìn rất lạc quan khi kết quả thí nghiệm cho thấy chỉ cần một liều nhỏ G0775 đã có thể giảm đáng kể lượng vi khuẩn gây bệnh. Liều thấp hơn chứng tỏ nó có tiềm năng trở thành một loại kháng sinh mạnh hơn. "Đây chính xác là những gì bạn muốn thấy ở giai đoạn phát triển thuốc này", Hergenrother giải thích.

Một dấu hiệu lạc quan nữa mà ông chỉ ra từ nghiên cứu này, đó là việc các tập đoàn công nghệ như Genentech đã quay trở lại phát triển thuốc kháng sinh. Trong khoảng vài chục năm gần đây, các tập đoàn được phẩm lớn đang dần từ bỏ mặt trận thuốc kháng sinh vì nó không còn đem lại lợi nhuận lớn.

"Nghiên cứu này là tín hiệu cho thấy Genentech đã trở lại mặt trận như một võ tướng khổng lồ", Hergenrother nói. "Họ đã từng bật chế độ tàng hình, thật tuyệt khi bây giờ thấy họ quay trở lại".

Tham khảo Science