Khám phá vi khuẩn "ăn" ánh sáng, quang hợp như thực vật giúp điều trị bệnh đau tim

Triệu chứng đau tim xảy ra khi lượng oxy không đến được đủ với những cơ co giãn quan trọng của tim - nhưng nay điều đó có thể được giải quyết nhờ vào tác dụng của vi khuẩn. Bằng cách sử dụng những chủng vi khuẩn có chức năng "ăn" ánh sáng để sản sinh ra khí oxy, các nhà khoa học đã dần tìm ra cách hữu hiệu để cung cấp thêm dưỡng khí cho những cá thể chuột thí nghiệm gặp chứng đau tim. Phương pháp đột phá này mang tiềm năng rất lớn trong việc giúp con người đương đầu với những chứng bệnh liên quan nguy hiểm khi máu dẫn đến tim bị gián đoạn.

Loại vi khuẩn được áp dụng trong thí nghiệm có cơ chế kích thích bởi ánh sáng; chúng chuyển hóa CO2 thành oxy giống như thực vật vậy. Tên khoa học của chúng là Synechococcus elongatus. Trong quá trình thu thập dữ liệu chi tiết, chuột thí nghiệm khi trải qua những đợt đau tim đều được tiêm vi khuẩn vào trong phần tim của chúng. Sau đó, khi các chuyên gia chiếu ánh sáng vào cơ thể cũng như để cho vi khuẩn kia được tiếp xúc với dấu hiệu đó, chúng bắt đầu tổng hợp nên oxy, từ đó được dùng cho giai đoạn cung cấp dưỡng khí cho các tế bào ở tim, tăng cường hỗ trợ hoạt động chức năng cần thiết.

Tất nhiên cơ chế áp dụng này vẫn còn ở những bước phát triển sơ khai ban đầu, vì đơn giản, chuột thí nghiệm không phải con người, và vẫn còn cả một chặng đường dài nữa cần phải vượt qua trước khi đem lên thử nghiệm cho cơ thể con người chính thức. Nhưng nếu thành công, đây sẽ là chìa khóa cốt lõi và mang đầy lợi ích khổng lồ khi mà các chúng bệnh về tim đang là nguyên nhân gây chết người nguy hiểm và nhiều nhất tại Mỹ. Thông thường, các cơn đau tim hay bị gây nên bởi tình trạng tắc nghẽn mạch máu có nhiệm vụ dẫn nguồn oxy chính đến trái tim. Đây là nguyên nhân gây ảnh hưởng đến sức khỏe của hơn 15 triệu người dân Mỹ.

Tim chuột vẫn hoạt động ổn sau khi được cấy vi khuẩn thử nghiệm.

"Cách duy nhất để giải quyết vấn đề này là khôi phục lại con đường dẫn máu đó đến tim," phát biểu bởi Steve Hauser, chủ tịch Hiệp hội Tim Hoa Kỳ, với The Verge. Sử dụng các loại thuốc có tác dụng chống nghẽn cục và kết đặc đường máu, hoặc đặt vào mạch bị tắc một loại ống nhỏ kết cấu dạng mắt lưới để tạm thời ngăn chặn tác hại của triệu chứng trên. Đôi khi nếu tình trạng trở nên nguy kịch, bệnh nhân thậm chí phải cần tham gia vào một ca phẫu thuật lồng ngực.

Các nhà nghiên cứu trong dự án này muốn tìm ra một cách thức mới để đưa oxy đến trái tim ngay khi cơn đau tim xảy ra. Ban đầu, họ nghĩ sẽ áp dụng được tế bào thực vật - vốn có chức năng tự nhiên là tiêu thụ CO2 để sản sinh oxy, hay còn gọi chung là quang hợp. "Chúng tôi đã thử nghiền nhỏ nhuyễn rau cải và rau bina," chia sẻ bởi đồng lãnh đạo dự án Joseph Woo, cũng là trưởng khoa phẫu thuật lồng ngực tại Đại học Dược Stanford. Các chuyên gia trong đó đã trích xuất một phần tế bào lục lạp của cây phụ trách khả năng quang hợp, nhưng chúng tỏ ra không hiệu quả khi bị đưa ra ngoài khỏi môi trường tế bào thực vật gốc.

Ảnh nhiệt của tim đập co giãn khi đang hoạt động.

Vì vậy tiếp theo, Woo và đội ngũ nghiên cứu của mình đã quyết định nhờ cậy đến một loại vi khuẩn có cấu trúc giống với lục lạp - Synechococcus elongatus. Họ đặt vi khuẩn đó tác động đến một tế bào tim của chuột trên đĩa thí nghiệm. Vi khuẩn vẫn tồn tại được trong môi trường đó, và khi được tiếp xúc với ánh sáng, chúng tiêu thụ CO2 và nước để sản sinh oxy và glucose - những chất cần thiết cho hoạt động của tế bào tim. Sao đó, nhóm thí nghiệm lại tiếp tục áp dụng trên cơ thể sống thực thụ của động vật chứ không phải tế bào tách riêng nữa. Cụ thể, họ cố tình tạo ra một cơn trụy tim trên chuột bằng cách vô hiệu hóa một động mạch chính dẫn máu đến tim, rồi cấy vi khuẩn đó vào. Khi ánh sáng được chiếu vào vùng tiếp xúc cơ thể, oxy được sản sinh và nhờ đó tế bào tim có thể trụ vững được một thời gian lâu hơn, kể cả khi động mạch không dẫn máu.

So với điều kiện ánh sáng ít thì khi ở môi trường ánh sáng tốt, tim chuột thí nghiệm tỏ ra vẫn hoạt động hiệu quả nhờ vào tác động của vi khuẩn trợ giúp oxy, khiến cơ co giãn làm việc tích cực hơn và thậm chí sau 4 tuần, cơ chế hỗ trợ và giảm thiểu nguy cơ từ các tác nhân trụy tim đã giảm đáng kể. Hệ miễn dịch của động vật không đào thải vi khuẩn này, nhưng dù sao chúng cũng không sống lâu được trong môi trường tế bào tim chuột.

Khả năng xuất hiện những tác dụng khác biệt trên cơ thể người là hoàn toàn có thể xảy ra. Và quá trình cấy vi khuẩn vào cơ thể cũng cần thực hiện qua phương pháp phẫu thuật mở lồng ngực - khá nguy hiểm và không phải ai cũng đủ trình độ và can đảm để làm. Tuy nhiên, ở thời đại khoa học công nghệ phát triển không ngừng, các nhà khoa học hứa hẹn sẽ có thể cấy vi khuẩn vào một loại kháng thể có chức năng nhắm đến gắn kết với tế bào tim, để rồi họ có thể tiêm nó vào bất kỳ huyết mạch nào trong cơ thể chứ không phải duy nhất là tác động trực tiếp đến tim. Ngoài ra, vẫn còn đó một vấn đề nữa: ánh sáng. Các chuyên gia vẫn đang cố gắn tìm ra cách làm sao để ánh sáng chạm đến tim xuyên qua lồng ngực và cấu trúc cơ thể ở đó, vì hiện tại muốn làm vậy chỉ còn cách phẫu thuật mở lồng ngực.

Vai trò lớn nhất của kỹ thuật mới này là nuôi dưỡng hy vọng thêm cho những bệnh nhân đang chịu ảnh hưởng của những triệu chứng tim mạch nguy cấp. Dù chưa thực sự hoàn chỉnh nhưng nếu đủ điều kiện, nó ít nhất cũng có thể kéo dài thêm thời gian sống sót, hoặc bảo quản trạng thái hoạt động cho tim của người hiến tạng khi chuyển giao sang cơ thể mới. "Dù sao thì vẫn còn quá sớm đến nói trước điều gì," Hauser nhận định.

Woo cũng là người đang phụ trách việc nghiên cứu tiến trình đột biến gen cho loại vi khuẩn này để chúng cho ra nhiều oxy thêm nữa, đồng thời chuẩn bị thử nghiệm ở cả trên động vật lớn như cừu hay lợn. Hãy cùng hy vọng đến một kết qua tươi sáng cho ngành y khoa thế giới trong tương lai gần.

Tham khảo: TheVerge