Kháng sinh cũ sẽ tiêu diệt được siêu vi khuẩn mới, các nhà khoa học đã tìm ra công thức làm điều đó

Lần đầu tiên, một nhóm các nhà nghiên cứu đã tìm được công thức chung để chống lại các vi khuẩn Gram âm. Điều đó có nghĩa là chỉ cần áp dụng đúng các quy tắc, chúng ta sẽ tổng hợp được loại kháng sinh mới để chống nhiều siêu vi khuẩn hiện tại.

Tuyệt vời hơn thế, kể cả việc cải tạo các kháng sinh cũ chống khuẩn - như gắn thêm vào chúng các nhóm amin, làm dẹt hình phân tử và tích điện dương – chúng cũng sẽ có được thêm các khả năng chưa từng có trước đây - tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn Gram âm cùng lúc.

Nghiên cứu mới được đăng trên tạp chí Nature là điểm sáng trong cuộc chiến giữa con người với siêu vi khuẩn kháng kháng sinh hiện tại.

Kháng sinh cũ sẽ tiêu diệt được siêu vi khuẩn mới, các nhà khoa học đã tìm ra công thức làm điều đó

Tại sao chúng ta có vi khuẩn Gram âm và Gram dương?

Chúng ta biết rằng vi khuẩn được các nhà khoa học chia làm hai loại: Gram dương và Gram âm. Trong trường hợp bạn thắc mắc tại sao lại vậy thì đây là lời giải thích: Gram là một quy trình nhuộm màu mẫu vi khuẩn, được đặt tên theo nhà khoa học người Đan Mạch đã phát minh ra nó, Hans Christian Gram.

Ông sử dụng phương pháp nhuộm Gram để phân biệt hai loại vi khuẩn. Một có màng dày, dễ bắt thuốc nhuộm là khuẩn Gram dương. Loại thứ hai có tới hai màng, ít cho thuốc nhuộm xâm nhập là khuẩn Gram âm.

Sau quy trình nhuộm Gram, khuẩn Gram dương sẽ cho lên màu lạnh như xanh, đen hay tím. Ngược lại, khuẩn Gram âm sẽ cho lên màu nóng như hồng, vàng, đỏ.

Sở dĩ phân biệt như này vì vi khuẩn Gram dương với màng dày nhưng ít nguy hiểm hơn với con người. Cơ thể chúng ta có khả năng sản sinh ra hợp chất, tấn công màng ngoài vi khuẩn Gram dương và từ đó tiêu diệt chúng.

Còn đối với vi khuẩn Gram âm, chúng có tới hai lớp màng. Đặc biệt là màng ngoài cùng được bọc bởi một nang. Nó không những cản thuốc nhuộm Gram mà còn cản mọi kháng nguyên của cơ thể và cả thuốc kháng sinh.

Do đó, vi khuẩn Gram âm là nguy hiểm hơn với con người.

Khuẩn Gram dương (bên trái) lên màu tím và Gram âm (bên phải) lên màu đỏ sau khi nhuộm Gram

Phát triển thuốc chống khuẩn Gram âm là cực kỳ khó khăn

Trong cơn ác mộng của tình trạng kháng kháng sinh ngày nay, chúng ta không thể chỉ trông chờ vào sự ra đời của một loại thuốc mới. Mà các bác sĩ sẽ khao khát có được cả một lớp kháng sinh, gồm nhiều loại thuốc có động lực học khác biệt, khiến vi khuẩn không thể hay ít nhất là khó có thể kháng được nó ngay lập tức.

Trong trường hợp vi khuẩn Gram âm, lớp kháng sinh mới nhất chúng ta có để dùng để chống lại chúng đã rất cũ. Các loại thuốc được giới thiệu từ năm 1968 và dĩ nhiên, đến giờ vi khuẩn đã có thể phát triển khả năng kháng lại rất mạnh mẽ.

Gần 50 năm, không có một lớp kháng sinh mới nào chống lại được vi khuẩn Gram âm ra đời. Không phải vì chúng ta thiếu cố gắng, chỉ vì điều này quá khó.

Năm 2007, công ty dược phẩm Anh GlaxoSmithKline đã kết thúc quá trình lùng sục một con số lên tới nửa triệu hợp chất có khả năng chống lại E. coli. Kết quả trong báo cáo của họ chỉ là một con số 0 tròn trĩnh. Không có một hợp chất nào đủ tiêu chuẩn để tiêu diệt các vi khuẩn Gram âm.

Hi vọng được thắp lên, khi hiện tại, một nhóm các nhà nghiên cứu đã tìm ra được cách để chiến thắng lớp màng bên ngoài của vi khuẩn Gram âm. Nghĩa là họ có thể đưa thuốc vượt qua lớp màng này để vào tế bào vi khuẩn.

Một khi đã vào được bên trong, bất kể một loại kháng sinh nào của con người, dù cũ cũng có thể tiêu diệt vi khuẩn Gram âm một cách hiệu quả, như kháng sinh đặc hiệu với các loại vi khuẩn nguy hiểm này.

Trước đây, điều này được coi là khó bởi các nhà khoa học cũng không biết rõ điều gì làm cho kháng sinh chống lại được vi khuẩn Gram âm. Một số nghiên cứu nói rằng kháng sinh phải là loại có phân tử đủ nhỏ. Cực nhỏ để có khả năng đi xuyên qua các kênh nối thông từ ngoài vào bên trong tế bào vi khuẩn.

Thế nhưng, vẫn có những kháng sinh cực nhỏ được phát hiện không thể tấn công khuẩn Gram âm. Bởi vậy, kích thước không phải là yếu tố duy nhất quyết định khả năng điều trị của kháng sinh.

Khuẩn Gram âm (bên trái) với màng 2 lớp và Gram dương (bên phải) màng 1 lớp

Một công thức chung là gì?

Để tìm ra đầy đủ các yếu tố nào ảnh hưởng đến quá trình này, các tác giả nghiên cứu trên tạp chí Nature đã sàng lọc tổng cộng 180 loại chất hóa học có thể xâm nhập khuẩn Gram âm E. coli.

Điều mà họ tìm ra, đó là sự tích điện của các phân tử là yếu tố vô cùng quan trọng. Nó quyết định việc phân tử có xâm nhập được vào khuẩn E. coli hay không. Có 3 loại phân tử chia theo sự tích điện: âm, trung tính và dương.

Các nhà khoa học nhận thấy không một phân tử tích điện âm hay trung tính nào có thể vượt qua để vào phía bên trong vi khuẩn. Trong khi đó, 12/41 phân tử tích điện dương đã có thể lọt qua.

Đặc biệt, cả 12 phân tử này đều mang một nhóm amin, có Nitơ và tích điện dương.

Thêm vào đó, hình dạng phân tử và tính linh hoạt của chúng cũng ảnh hưởng đến khả năng xâm nhập. Các phân tử cứng hơn, phẳng hơn thì dễ vào được phía bên trong khuẩn E. coli hơn.

Công thức chung là hãy làm các loại kháng sinh từ phân tử nhỏ, dẹt, tích điện dương và có nhóm amin

Trước đây, một số các nhà khoa học khác cũng đã từng nêu bật lên tầm quan trọng của nhóm amin tích điện. Họ cũng đã cố gắng biến kháng sinh diệt khuẩn Gram dương thành loại thuốc diệt được cả khuẩn Gram âm bằng cách gắn thêm vào chúng một nhóm amin. Thế nhưng loại thuốc như vậy thường không có dược lực.

Chỉ trong nghiên cứu mới lần này, các nhà khoa học đạt đến sự thành công. Bởi điều mà họ làm, không chỉ là gắn thêm vào phân tử thuốc một nhóm amin, mà còn thay đổi hình dạng và cả tính linh động của loại kháng sinh cũ.

Cuối cùng, một kháng sinh chống khuẩn Gram dương đã được biến thành kháng sinh phổ rộng khi nó chống thêm được cả 4/5 loại khuẩn Gram âm khác. Một trong số các vi khuẩn Gram âm này thuộc về dòng siêu vi khuẩn đa kháng thuốc.

Viết trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature, các nhà khoa học hy vọng quy tắc mới mà họ tìm ra sẽ thúc đẩy nhiều nghiên cứu hơn nữa nhằm biến kháng sinh thường thành kháng sinh phổ rộng.

Chỉ cần làm cho các phân tử tích điện dương, chứa nhóm amin, có hình dẹt chứ không phải cầu, chúng ta có thể tạo ra được các loại kháng sinh chống vi khuẩn Gram âm, trong đó gồm cả nhiều siêu vi khuẩn nguy hiểm.

Tham khảo Arstechnica