Virus có thể lây nhiễm và giết chết siêu vi khuẩn, tại sao không dùng chúng thay cho thuốc kháng sinh đã mất tác dụng?

Ngày nay, chúng ta đang phải chứng kiến các loại kháng sinh dần mất đi hiệu lực, mà nguyên nhân chính do con người đã bị lạm dụng thuốc quá nhiều trong quá khứ. Kết quả, trên thế giới ngày càng có nhiều ca nhiễm trùng vô phương cứu chữa vì bệnh nhân kháng tất cả các loại kháng sinh hiện có.

Ngay tại thời điểm này, mỗi ngày đang có trung bình khoảng gần 2.000 người chết vì kháng kháng sinh. Dự kiến từ nay đến giữa thế kỷ, con số có thể tăng lên gấp 15 lần nếu chúng ta không có biện pháp hành động hữu hiệu.

Đối mặt với tình hình này, các nhà khoa học vẫn đang thử nghiệm nhiều phương pháp khác nhau để ngăn chặn vi khuẩn. Họ kết hợp nhiều loại kháng sinh vẫn còn hiệu lực vào một viên thuốc duy nhất, tìm kiếm và phát triển các hợp chất kháng sinh hoàn toàn mới…

Mặc dù vậy, trở lại trước khi cuộc khủng hoảng diễn ra, chúng ta từng có một phương pháp điều trị nhiễm trùng rất hiệu quả: Dùng virus để diệt vi khuẩn, hay còn gọi là liệu pháp thể thực khuẩn rất phổ biến ở Liên Xô và các nước Đông Âu trong thời kỳ Thế chiến thứ II, khi mà họ không có thuốc kháng sinh để sử dụng.

Virus có thể lây nhiễm và giết chết siêu vi khuẩn

Giống như các tế bào khác, vi khuẩn cũng có thể trở thành một nạn nhân bị lây nhiễm và giết chết bởi virus. Các virus ký sinh vào bên trong tế bào vi khuẩn, nhân lên đạt số lượng lớn đến nỗi làm bục tế bào của nó. Sau đó, các virus thoát ra ngoài lại tìm kiếm và lây nhiễm vào tế bào các vi khuẩn khác.

Đó chính xác là những gì đã và đang xảy ra bên ngoài thế giới tự nhiên, nhưng các nhà khoa học đã chứng minh điều tương tự cũng diễn ra trong phổi người. Mặc dù vậy, có hàng tá lí do khiến các bác sĩ lo sợ khi phải hồi sinh một liệu pháp có từ thời Chiến tranh lạnh. Đưa virus vào cơ thể những bệnh nhân nhiễm khuẩn có gây nguy hiểm gì cho họ hay không?

Để xoa dịu tất cả những mối lo lắng này, đồng thời chứng minh sự kì diệu của liệu pháp thể thực khuẩn, mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu đã tạo ra một loại thuốc hít chứa thể thực khuẩn để chữa trị cho những con chuột bị viêm phổi. Kết quả rất khả quan từ thử nghiệm cho thấy, thể thực khuẩn thực sự là một liệu pháp triển vọng thay thế được cho kháng sinh.

 Gặp gỡ thể thực khuẩn

Các virus chuyên lây nhiễm trên vi khuẩn được gọi là thể thực khuẩn. Các nhà khoa học đã biết về chúng ngay từ những ngày đầu nghiên cứu vi khuẩn.

Các cuộc khảo sát DNA thu được trong môi trường tự nhiên, từ dưới đáy đại dương cho đến tàu điện ngầm cho thấy, bất cứ nơi nào bạn tìm thấy vi khuẩn, bạn cũng tìm thấy các virus lây nhiễm chúng.

Có rất nhiều lợi thế tiềm năng để sử dụng các thể thực khuẩn nhắm mục tiêu đến vi khuẩn gây bệnh, ngoài một thực tế là mỗi khi tế bào vi khuẩn bị nhiễm virus, chúng sẽ sản sinh ra nhiều virus giết chết đồng loại của mình hơn nữa.

Nhiều loài thể thực khuẩn chỉ có thể lây nhiễm một phạm vi nhỏ các loài vi khuẩn. Vì vậy, chúng ta không sợ thể thực khuẩn quét sạch các lợi khuẩn đang sống trong cơ thể chúng ta như điều vẫn xảy ra với thuốc kháng sinh.

Ngoài ra còn có rất nhiều virus mà chúng ta chưa nghiên cứu, ước tính có khoảng 10³¹ loài thể thực khuẩn trên Trái Đất. Có nghĩa là khi một vài loài thể thực khuẩn bị đề kháng lại, chúng ta vẫn có rất nhiều cơ hội tìm ra những loài mới để thay thế chúng. 

Không giống như việc chúng ta chỉ có hơn 100 loại kháng sinh như hiện tại và rất khó để tìm thêm kháng sinh mới, nguồn thể thực khuẩn gần như là vô tận.

Và cuối cùng, kết hợp một số loài thể thực khuẩn vào một viên thuốc duy nhất cũng có thể khiến cho vi khuẩn khó kháng thuốc hơn nhiều. Tất cả những ưu điểm này đều rất tuyệt vời — vậy tại sao chúng ta chưa chế ra được những viên thuốc thể thực khuẩn?

Hóa ra, lí do nằm ở chỗ các thể thực khuẩn có kích thước lớn hơn phân tử kháng sinh rất nhiều, chúng không thể tự khuyếch tán hiệu quả đến vị trí nhiễm khuẩn từ dòng máu. Việc cho bệnh nhân uống thể thực khuẩn vì vậy không khả thi. Chúng ta chỉ có thể tiêm trực tiếp thể thực khuẩn vào vị trí nhiễm trùng, hoặc phải tìm ra một cách sáng tạo khác.

Một vụ nổ giải phóng thể thực khuẩn ra khỏi tế bào vi khuẩn mà nó lây nhiễm

Thuốc thể thực khuẩn dạng bột hít

Bởi việc điều chế thuốc uống là khó khăn, một nhóm các nhà khoa học tại Mỹ đã quyết định tạo ra một dạng thuốc hít thể thực khuẩn. Họ chọn mục tiêu sử dụng loại thuốc hít này để điều trị viêm phổi, bởi nhiễm trùng phổi kháng thuốc là căn bệnh đang gây ra nhiều mối đe dọa.

Vấn đề phức tạp nằm ở chỗ các hạt thuốc hít chứa thể thực khuẩn phải có một kích thước hợp lý. Nó phải đủ nhỏ để có thể thâm nhập sâu vào phổi. Và cũng phải đủ lớn để không bị các đại thực bào của hệ miễn dịch đào thải.

Hướng tiếp cận được các nhà khoa học đưa ra rất sáng tạo: Họ chế tạo những vỏ dầu bao quanh một bong bóng nước nhỏ. Vỏ dầu này được nhúng vào dung dịch nước. Dầu chứa các khối xây dựng của một polymer phân hủy sinh học. Và nước chứa một chất hóa học sẽ từ từ phân hủy thành khí, gây xáo trộn trên bề mặt của dầu và tạo ra một lớp vỏ polymer thô ráp.

Bằng cách kiểm soát cẩn thận sự hình thành bong bóng dầu, các nhà nghiên cứu có thể kiểm soát kích thước của vỏ polymer được tạo ra, làm cho chúng có kích thước phù hợp để thâm nhập vào phổi.

Sau đó, để biến những vỏ này thành bột mang thể thực khuẩn, các nhà nghiên cứu ngâm chúng trong một dung dịch chứa đầy những con virus chữa bệnh. Sau đó, họ sấy khô chỗ bột thu được, nó có thể được bảo quản trong vài tuần mà không suy giảm hiệu lực chữa bệnh.

Các bột polyme phân hủy sinh học chứa thể thực khuẩn

Thử nghiệm trên động vật

Để thử nghiệm loại thuốc bột chứa thể thực khuẩn, các nhà khoa học đã lây nhiễm những con chuột với siêu vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa gây nhiễm trùng phổi kháng thuốc.

Họ cho những con chuột hít bột thể thực khuẩn. Kết quả, liệu pháp đã giảm mức độ nhiễm trùng xuống chỉ còn 1/10, cho phép hệ miễn dịch của những con chuột kiểm soát được tình hình.

Toàn bộ những con chuột được điều trị bằng thể thực khuẩn đều sống sót. Trong khi đó ở nhóm đối chứng, 87% những con chuột nhiễm P. aeruginosa không được điều trị đã chết.

Việc điều trị bằng liệu pháp thể thực khuẩn cũng cắt giảm khả năng nhiễm khuẩn ở những con chuột khiếm khuyết gen gây bệnh xơ nang, thường dẫn đến nhiễm trùng phổi.

Để chứng minh thêm tác dụng của liệu pháp thể thực khuẩn, các nhà nghiên cứu đã lấy mẫu bệnh phẩm của những người viêm phổi và mắc xơ nang thật. Đầu tiên, họ sàng lọc các chủng vi trùng có trong bệnh phẩm, đối chiếu nó với một thư viện các loại thể thực khuẩn khác nhau để tìm ra 3 loại virus có thể giết chết chúng.

Sau đó, họ cấy mẫu bệnh phẩm vào những con chuột, đợi một thời gian cho bệnh phát tác rồi điều trị cho chúng bằng 3 loại thể thực khuẩn tìm được. Gần như tất cả những con chuột thí nghiệm đã khỏi bệnh.

Kiểm tra những con chuột sau khi điều trị, các nhà nghiên cứu đã phát hiện thể thực khuẩn cũng đã biến mất khỏi phổi trong vòng 18 giờ sau khi điều trị. Và không có dấu hiệu của một phản ứng miễn dịch đối với bất kỳ loại virus nào. Ngoài ra, các mẫu vi khuẩn còn sót lại sau quá trình điều trị không cho thấy dấu hiệu phát triển khả năng đề kháng với thể thực khuẩn.

Liệu pháp thể thực khuẩn không chỉ được hồi sinh, nó còn đang được phát triển thành một ứng viên tiềm năng thay thế cho kháng sinh

Tóm lại, không có bất kể một vấn đề nào chúng ta vốn lo ngại về liệu pháp thể thực khuẩn xảy ra với những con chuột. Tất cả các kết quả có vẻ đầy hứa hẹn, có điều các nhà khoa học chưa tiết lộ kế hoạch thử nghiệm loại thuốc bột này trên người.

Có thể, họ đang tìm cách tăng cường sức mạnh của các thể thực khuẩn hơn nữa. Bởi chúng ta biết virus có khả năng được thiết kế để mang các enzyme làm cho vi khuẩn dễ bị tổn thương hơn, chẳng hạn bằng cách phá hủy màng sinh học của chúng.

Rõ ràng, liệu pháp thể thực khuẩn không chỉ được hồi sinh, nó còn đang được phát triển thành một ứng viên tiềm năng thay thế cho kháng sinh trong tương lai, phòng cho trường hợp tất cả các loại thuốc kháng sinh mất tác dụng.

Tham khảo Arstechnica