Lab-Grown Phát Triển Nanobot Hứa Hẹn Sẽ Chấm Dứt Khủng Hoảng Kháng Kháng Sinh

Tính đến tháng 11/2017, kháng kháng sinh là một vấn đề nghiêm trọng đối với nhân loại. Trước những năm 1970, nhiễm trùng do vi khuẩn từng được điều trị dễ dàng với một liều kháng sinh duy nhất. Tuy nhiên, hiện nay nhiều loại vi khuẩn đã kháng lại được tất cả các loại thuốc điều trị hiện có.

Các bác sĩ cùng bệnh nhân có rất ít lựa chọn điều trị thay thế kháng sinh. Thông thường, nhiễm trùng đa kháng thuốc sẽ khiến cái chết của bệnh nhân là điều khó tránh khỏi. Theo dự đoán của các nghiên cứu quy mô lớn, nếu không có những phương pháp mới để chống lại vi khuẩn kháng thuốc, nhiễm trùng có thể giết chết khoảng 10 triệu người vào năm 2050. Tháng 09/2016, Liên Hợp Quốc đã chính thức công nhận kháng kháng sinh là một vấn đề toàn cầu.

Tổng thư ký Liên Hợp Quốc Ban Ki-moon gọi kháng kháng sinh là mối đe dọa cơ bản và lâu dài đối với sức khỏe con người. Để giải quyết vấn đề, các chính phủ đã tăng cường tài trợ cho các biện pháp chống lại kháng kháng sinh, bao gồm thử nghiệm các loại thuốc mới và nghiên cứu về vi sinh vật.

Ngay sau cuộc họp tháng 09/2016 của Liên Hợp Quốc, Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Bệnh tật Hoa Kỳ tuyên bố rằng đã tài trợ hơn 14 triệu USD cho các phương pháp tiếp cận mới để chống lại vi khuẩn kháng kháng sinh. Trong đó, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu xem xét sinh học tổng hợp như là một cách tiếp cận mới để chống lại các vi khuẩn. Bằng cách tự tổng hợp lên các vi khuẩn của riêng mình, các nhà nghiên cứu có thể cung cấp giải pháp nhắm mục tiêu cho các vi khuẩn chết người, thứ mà kháng sinh truyền thống ngày càng không làm được.

Eligo Bioscience, công ty khởi nghiệp tại Pháp đang tạo ra các robot nano sinh học để chống lại vi khuẩn kháng kháng sinh. Chúng được lắp ráp từ DNA tổng hợp và protein, cho phép nhắm mục tiêu chính xác tới vi khuẩn kháng thuốc.

Trên cơ thể người có cả vi khuẩn tốt và vi khuẩn xấu. Nên từng loại kháng sinh chỉ nên được thiết kế để chống lại các loại vi khuẩn đang gây ra vấn đề. Hầu hết kháng sinh truyền thống đều quét sạch tất cả vi khuẩn, kể cả các vi khuẩn tốt đang bảo vệ cơ thể. Các vi khuẩn tốt giúp ức chế sự phát triển của vi khuẩn xấu. Vì nếu vi khuẩn tốt phát triển và tranh giành chỗ cũng như chất dinh dưỡng, quần thể vi khuẩn xấu sẽ bị giữ trong tầm kiểm soát và không thể lớn mạnh.

Điều ngược lại xảy ra trong kịch bản các vi khuẩn tốt bị quét sạch bởi kháng sinh, trong khi một số vi khuẩn xấu kháng lại được thuốc điều trị. Khi đó, vi khuẩn xấu sẽ phát triển mạnh trở lại và không còn gì kiểm soát chúng. Nhiễm khuẩn đường ruột do Clostridium difficile hoặc các vết loét do vi khuẩn Helicobacter pylori phát triển quá mức chính là những vấn đề sức khỏe gây ra bởi nguyên nhân này, khi lợi khuẩn bị tiêu diệt.

Để khắc phục nhược điểm của kháng sinh truyền thống, Eligo mang đến một cách tiếp cận mới: để thuốc chỉ tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh, nhắm mục tiêu vào các DNA của chúng với độ chính xác của lính bắn tỉa, thay vì một cuộc ném bom kháng sinh truyền thống. Xavier Duportet, Giám đốc điều hành của Eligo cho biết, bệnh nhân sẽ ăn robot nano vào đường tiêu hóa. Các robot sẽ không hoạt động cho đến khi tiến tới đường ruột. Tại đây, robot nano sẽ sử dụng enzyme sinh ra từ gen chỉnh sửa với CRISPR để quét DNA của vi khuẩn. Khi đã tìm thấy vi khuẩn gây bệnh, nó sẽ tiêu diệt chúng bằng cách cắt gen mục tiêu khiến vi khuẩn khó có thể sửa chữa, nhưng tất cả các vi khuẩn tốt không mang gen mục tiêu sẽ đều không bị ảnh hưởng. Sau đó, các robot nano trở thành một phần lành mạnh của hệ vi sinh vật, giúp ngăn chặn các cuộc tấn công trong tương lai từ các vi khuẩn mục tiêu.

Nếu các robot nano có thể nhắm mục tiêu vào một số vi khuẩn có hại, Eligo sẽ có thể tránh được bẫy tài chính mà rất nhiều công ty dược phẩm đang rơi vào khi cố gắng phát triển các loại kháng sinh mới, vẫn tiêu diệt một phổ rộng vi khuẩn như kháng sinh truyền thống.

Duportet giải thích: “Hiện sẽ rất khó để kiếm tiền từ chất kháng sinh vì nguyên tắc yêu cầu phải có loại kháng sinh chính xác hơn mà sẽ không tiêu diệt hàng loạt vi khuẩn. Thậm chí, nếu có thể làm được điều đó, loại thuốc mới sẽ không được sử dụng như một loại thuốc kháng sinh phổ thông. Nó chỉ được dùng phòng cho các trường hợp cuối cùng, khi các loại kháng sinh khác đã mất tác dụng. Đó là thị trường rất nhỏ và không ai sẵn sàng trả tiền để tham gia”

Ngoài ra, thuốc Eligo có thể trở thành loại thuốc được ưu tiên dùng đầu tiên. Thậm chí, nó có thể được sử dụng trước cả khi bệnh nhân phát bệnh để phòng ngừa. Duportet cho biết: “Nó có thể được sử dụng như một loại thuốc dự phòng, loại bỏ tất cả các vi khuẩn kháng kháng sinh từ một người trước cả khi họ bị bệnh”.

Các robot nano cũng có thể được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác, chẳng hạn như ở bệnh viện. Các bác sĩ phẫu thuật thường khá thận trọng với các bệnh nhân mang vi khuẩn kháng kháng sinh. Dù chưa gây bệnh, nhưng sự xuất hiện của chúng để lại một nguy cơ nhiễm trùng hậu phẫu. Robot nano của Eligo có khả năng tiêu diệt những vi khuẩn, làm giảm nguy cơ cho bệnh nhân khi phẫu thuật.

Timothy Lu, giáo sư về kỹ thuật sinh học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), đã rất ấn tượng với những gì mà Eligo làm được cho đến nay. Cả trong môi trường phòng thí nghiệm và trong sinh vật sống, công nghệ của Eligo cho thấy nó có thể diệt vi khuẩn như những gì công ty tuyên bố. Dù vậy, ông cũng thừa nhận Eligo sẽ phải đối mặt với những thách thức trong việc đưa công nghệ mới ra thực tế, đến với những phòng khám. Thách thức lớn nhất là tối ưu hóa việc cung cấp phương pháp điều trị ở người.

Làm thế nào Eligo có thể đảm bảo các robot nano được đưa vào đường ruột và thực hiện công việc của chúng ở đó? Công ty hiện vẫn chưa giải quyết được vấn đề, và sẽ cần thêm vài năm nghiên cứu.

Hồi tháng 09/2017, công ty đã được đầu tư 20 triệu USD cho giai đoạn nghiên cứu tiếp theo. Các nhà nghiên cứu rất vui mừng khi biết rằng họ sẽ có thể tiếp tục tiến về phía trước. Nhóm tin tưởng có dữ liệu thực sự tốt từ những thử nghiệm trên động vật. Nếu nhiều thử nghiệm trên động vật tiến triển tốt, bước tiếp theo sẽ là thử nghiệm những robot trên con người, công ty hy vọng sẽ làm được điều này vào năm 2020.

Dù vậy, con đường tiến đến một sự chấp thuận cho liệu pháp mới có thể sẽ khá dài. Sự phát triển của sinh học tổng hợp có thể giúp công việc tại Eligo tiến triển mạnh mẽ. Sinh học tổng hợp thực sự đang trở thành một ngành công nghiệp lớn. Có thể còn một thời gian dài nữa, trước khi liệu pháp của Eligo được áp dụng trong các bệnh viện địa phương. Sinh học tổng hợp hứa hẹn sẽ giúp nhân loại đối mặt với vi khuẩn kháng kháng sinh.