Phát Triển Vi Khuẩn Ăn Ánh Sáng Sẽ Giúp Điều Trị Bệnh Tim Mạch

Triệu chứng đau tim sẽ xảy ra khi lượng oxy không đến được đủ yêu cầu cho những cơ co giãn quan trọng của tim, nhưng điều đó có thể được giải quyết nhờ vào tác dụng của vi khuẩn.

Khoảng giữa tháng 06/2017, các nhà nghiên cứu đang phát triển phương pháp sử dụng những chủng vi khuẩn có chức năng "ăn" ánh sáng để sản sinh ra khí oxy, 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 mới mang tiềm năng rất lớn trong việc giúp chữa trị những chứng bệnh liên quan nguy hiểm khi máu dẫn đến tim bị gián đoạn.

Được biết, loại vi khuẩn được áp dụng trong thí nghiệm có tên khoa học là Synechococcus elongatus, có cơ chế kích thích bởi ánh sáng; chúng sẽ chuyển hóa CO2 thành O2 giống như thực vật. 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. Sau đó, khi các chuyên gia chiếu ánh sáng vào cơ thể và để cho vi khuẩn được tiếp xúc với dấu hiệu, 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.

Cơ chế áp dụng vẫn còn ở những bước phát triển sơ khai ban đầu, vì chuột thí nghiệm không phải con người. Vẫn còn cần một thời gian nghiên cứu nữa trước khi đem lên thử nghiệm cho cơ thể con người. Nhưng nếu thành công, đây sẽ là chìa khóa cốt lõi và mang đầy lợi ích to lớn, trong bối cảnh 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 bị gây nên bởi tình trạng tắc nghẽn mạch máu có nhiệm vụ dẫn nguồn oxy chính đến tim. Steve Hauser, chủ tịch Hiệp hội Tim Hoa Kỳ, cho biết: “Cách duy nhất để giải quyết vấn đề là khôi phục lại con đường dẫn máu đó đến tim”. Việc 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. Đôi khi nếu tình trạng trở nên nguy kịch, bệnh nhân thậm chí phải cần tham gia vào một ca phẫu thuật lồng ngực.

Nhóm nghiên cứu của dự án muốn tìm ra một cách thức mới để đưa oxy đến tim ngay khi cơn đau tim xảy ra. Ban đầu, nhóm nghiên cứu suy nghĩ đến phương pháp 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.

Đồng lãnh đạo dự án Joseph Woo, kiêm trưởng khoa phẫu thuật lồng ngực tại Đại học Dược Stanford chia sẻ: “Chúng tôi đã thử nghiền nhỏ nhuyễn rau cải và rau bina”. Các chuyên gia 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.

Nên nhóm nghiên cứu đã quyết định nhờ cậy đến một loại vi khuẩn có cấu trúc giống với lục lạp - Synechococcus elongatus. Vi khuẩn được đặt tác động đến một tế bào tim của chuột trên đĩa thí nghiệm. Vi khuẩn vẫn tồn tại được trong môi trường, 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.

Sau đó, nhóm thí nghiệm tiếp tục áp dụng trên cơ thể sống thực của động vật. 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 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, 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 mới, nhưng 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, sẽ có nguy hiểm. Tuy nhiên, ở thời đại khoa học công nghệ phát triển như hiện nay, 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 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 vấn đề về ánh sáng. Các chuyên gia vẫn đang cố gắng tìm ra cách làm sao để ánh sáng chạm đến tim xuyên qua lồng ngực và cấu trúc cơ thể ở đó, vì hiện nay chỉ có cách phẫu thuật mở lồng ngực.

Woo cũng là người đang phụ trách việc nghiên cứu tiến trình đột biến gen cho loại vi khuẩn mới để chúng cho ra nhiều oxy hơn, đồng thời chuẩn bị thử nghiệm ở cả trên động vật lớn như cừu hay lợn. Hy vọng nhóm sẽ sớm gặt hái được kết quả tươi sáng cho ngành y.