Tìm cách giết chết vi khuẩn Gram âm, thứ gây ra nỗi ám ảnh kháng kháng sinh

Gram âm, các vi khuẩn biến thành màu đỏ dưới phép nhuộm Gram, được biết đến như một nỗi ám ảnh của cả bệnh nhân và bác sĩ. Chúng kháng quá nhiều loại kháng sinh và chiếm những vị trí đầu bảng trong danh sách 12 siêu vi khuẩn nguy hiểm nhất của Tổ chức Y tế thế giới (WHO).

Khả năng kháng thuốc của vi khuẩn Gram âm đến từ lớp màng ngoài của chúng, có tác dụng ngăn chặn kháng sinh lọt qua. Nhưng mới đây, trong khi nghiên cứu các protein xuyên qua lớp màng này, vô tình, các nhà khoa học đã tìm ra một kháng thể có khả năng giết chết vi khuẩn Gram âm.

Tìm cách giết chết vi khuẩn Gram âm, thứ gây ra nỗi ám ảnh kháng kháng sinh

Trong khi màng của các vi khuẩn được tạo thành từ các phân tử chất béo, trên đó có đính những protein rải rác cho phép một số phân tử đi chẳng hạn như nước hoặc các protein khác. Nhiều trong số các protein này có dạng hình ống, với một đường hổng ở giữa cho các phân tử chui qua màng.

Các nhà khoa học rất chú ý đến những protein nằm ở màng ngoài của vi khuẩn Gram âm gọi là BAM. Lần đầu tiên được xác định vào năm 2012, các nhà khoa học nhận thấy phá hủy hoặc can thiệp vào chức năng của protein này làm giảm khả năng sống của vi khuẩn.

Vì vậy, hẳn nó phải có vai trò rất quan trọng. Nhắm vào protein BAM có thể làm một mục tiêu tiềm năng của các loại kháng sinh mới. Nhưng trở lại thời điểm đó, chưa ai biết cách mà protein BAM hoạt động.

Trong nghiên cứu mới của mình, một số nhà khoa học tại công ty Genentech đã tạo ra một loạt các kháng thể gắn vào protein BAM để làm sáng tỏ chức năng của nó. Ý tưởng đằng sau cách tiếp cận này là một số kháng thể sẽ can thiệp vào chức năng của protein, bằng cách quan sát vị trí kháng thể, chúng ta có thể tìm ra câu trả lời.

Sau khi kiểm tra hàng ngàn kháng thể, các nhà khoa học tìm ra được 5 loại có khả năng ức chế BAM và tiếp tục tìm hiểu sâu một loại trong số đó. Kháng thể đặc biệt này dính vào một địa điểm cụ thể trên protein của vi khuẩn E. coli - và giết chết chúng khi đạt đủ liều.

Quá trình xảy ra khi kháng thể ngăn chặn BAM thực hiện chức năng của nó, và khiến màng vi khuẩn Gram âm “dễ thấm” hơn. Nghĩa là chúng ta có thể đưa các phân tử chẳng hạn như thuốc kháng sinh đi qua nó.

VI KHUẨN GRAM DƯƠNG VÀ GRAM ÂM

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.

Để làm sáng tỏ cơ chế hoạt động của BAM, các nhà khoa học đã xem xét cách vi khuẩn tiến hóa để kháng lại kháng thể. Thật kỳ lạ, những con E. coli kháng được chúng vẫn có protein BAM bình thường, và kháng thể vẫn dính lấy và ức chế khả năng làm việc của nó.

Nhưng thay vì ảnh hưởng đến BAM, các đột biến giải cứu những con vi khuẩn khỏi cái chết bằng cách làm cứng lớp màng ngoài của chúng.

Những đột biến làm cho màng cứng hơn, giảm độ lỏng. Các phương pháp gây ảnh hưởng đến độ cứng của màng khác như ngâm vi khuẩn trong muối hoặc giảm nhiệt độ không đạt được kết quả tương tự. Vì vậy, bằng cách nào đó tăng cường độ cứng màng ngăn cản kháng thể ức chế protein BAM và giết chết vi khuẩn.

Protein BAM cho phép các phân tử chui qua màng tế bào của vi khuẩn

Ở thời điểm hiện tại, loại kháng thể mới này chưa thể trở thành liệu pháp để chống lại vi khuẩn Gram âm. Vi khuẩn được sử dụng trong nghiên cứu này cũng không phải là vi khuẩn gây bệnh thực sự cho con người.

Tuy nhiên, nghiên cứu mới đã đạt được những gì mà các nhà khoa học mong muốn. Đó là một công cụ nghiên cứu có giá trị, bắt đầu làm rõ các chức năng của protein BAM. Nghiên cứu tiết lộ rằng có một liên kết bất ngờ giữa protein BAM và các đặc tính của màng tế bào vi khuẩn.

Và nó chứng tỏ việc nhắm mục tiêu các loại thuốc vào protein này có thể giết chết mầm bệnh. Vì vậy, nghiên cứu cung cấp một hướng đi mới để phát triển các loại kháng sinh trong tương lai.

Tham khảo Arstechnica