Các Nhà Khoa Học Nghiên Cứu Cách Loại Bỏ Vi Khuẩn Gram Âm

Các Nhà Khoa Học Nghiên Cứu Cách Loại Bỏ Vi Khuẩn Gram Âm

Gram âm, các vi khuẩn biến thành màu đỏ dưới phép nhuộm Gram, từ lâu đã nổi tiếng là 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.

Tuy nhiên, tháng 04/2018, trong khi nghiên cứu các protein xuyên qua lớp màng ngoài của Gram âm, các nhà khoa học đã tìm ra một kháng thể có khả năng giết chết vi khuẩn Gram âm. 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 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. Được xác định lần đầu tiên vào năm 2012, các nhà khoa học nhận thấy việc phá hủy hoặc can thiệp vào chức năng của protein làm giảm khả năng sống của vi khuẩn. Nên 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 thời điểm đó, chưa ai biết cách hoạt động của protein BAM.

Trong nghiên cứu mới, các 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 mới là một số kháng thể sẽ can thiệp vào chức năng của protein, quan sát vị trí kháng thể có thể đưa ra câu trả lời.

Sau khi kiểm tra hàng nghìn 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 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 qua” hơn, có thể đưa các phân tử chẳng hạn như thuốc kháng sinh đi qua.

Về vi khuẩn Gram dương và Gram âm. Vi khuẩn được chia thành 2 loại: Gram dương và Gram âm. (Gram là một quy trình nhuộm màu mẫu vi khuẩn, được đặt tên theo Hans Christian Gram – nhà khoa học người Đan Mạch đã phát minh ra nó).

Các Nhà Khoa Học Nghiên Cứu Cách Loại Bỏ Vi Khuẩn Gram Âm

Hans Christian Gram đã sử dụng phương pháp nhuộm Gram để phân biệt 2 loại vi khuẩn. Một loại có màng dày, dễ bắt thuốc nhuộm là khuẩn Gram dương. Loại thứ 2 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.

Vi khuẩn Gram dương với màng dày nhưng ít nguy hiểm hơn với con người. Cơ thể người 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 loại vi khuẩn Gram âm 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. Nên 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. 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. Tuy nhiên, 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. Nên bằng cách nào đó tăng cường độ cứng màng ngăn cản kháng thể ức chế protein BAM và giết chết vi khuẩn.

Hiện nay, loại kháng thể mới chưa thể trở thành liệu pháp để chống lại vi khuẩn Gram âm. Vi khuẩn được sử dụng trong nghiên cứu cũng không phải là vi khuẩn gây bệnh thực sự cho con người. Dù vậy, nghiên cứu mới đã đạt được những gì mà các nhà khoa học mong muốn: một công cụ nghiên cứu có giá trị, bắt đầu làm rõ các chức năng của protein BAM.

Nghiên cứu cũng 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 có thể giết chết mầm bệnh. Nhìn chung, nghiên cứu đã cung cấp một hướng đi mới để phát triển các loại kháng sinh trong tương lai.