Vi khuẩn chết người có thể kháng thuốc kháng sinh nhanh hơn chúng ta tưởng

Khoa học - Ngày đăng : 08:35, 24/01/2021

Thuốc kháng sinh đã cứu sống vô số người trong nhiều thập kỷ. Tuy nhiên, đối với những mầm bệnh mà chúng tiêu diệt, kháng sinh là một kẻ thù truyền kiếp.
Vi khuẩn chết người có thể kháng thuốc kháng sinh nhanh hơn chúng ta tưởng - 1

Sự lây lan của tình trạng kháng thuốc kháng sinh có thể không bị hạn chế như chúng ta đã giả định, cho phép nhiều loài tiếp cận dễ dàng hơn với khả năng kháng kháng sinh so với những mô hình trước đây mà chúng ta tin tưởng.

Phát hiện này đến từ một nghiên cứu được thực hiện bởi nhà nghiên cứu sinh học Jan Zrimec từ Đại học Công nghệ Chalmers ở Thụy Điển, nhằm tìm kiếm các dấu hiệu di động giữa các phần tử của DNA được gọi là plasmid.

Nếu so sánh một bộ gene là một cuốn sách dạy nấu ăn thì plasmid có thể được hình dung như những mảnh giấy vụn có các công thức nấu ăn quý giá bị đánh cắp từ bạn bè và người thân. Nhiều loại có hướng dẫn chế tạo vật liệu có thể giúp vi khuẩn tồn tại trong điều kiện căng thẳng. Và đối với vi khuẩn, một liều thuốc kháng sinh cũng gây căng thẳng như thế.

Khi các loài vi khuẩn khác nhau tạo ra những cách mới để ngăn chặn sự phát triển của các đối thủ cạnh tranh vi khuẩn của chúng qua các thời kỳ, vi khuẩn đã tìm ra những cách mới để vượt qua được.

Các biện pháp phòng vệ này thường được bảo tồn trong mã hóa của plasmid, cho phép các tế bào vi khuẩn dễ dàng chia sẻ sức đề kháng thông qua một quá trình được gọi là tiếp hợp.

Để các plasmid được phân phối rộng rãi giữa các tế bào theo hành động của vi khuẩn, chúng cần phải sở hữu một vùng mã hóa di truyền được gọi là nguồn gốc của trình tự chuyển giao, hoặc oriT.

Trình tự này là những gì tương tác với một enzym cắt plasmid mở ra để sao chép dễ dàng, và sau đó niêm phong nó lại.

Trước đây, người ta tin rằng mỗi plasmid cần phải sở hữu cả oriT và một mã cho enzyme để nó được chia sẻ trong các hành vi liên hợp. Những nghiên cứu cho thấy rõ ràng là enzym không nhất thiết phải cụ thể cho bất kỳ trình tự oriT cụ thể nào, có nghĩa là nếu một tế bào vi khuẩn chứa nhiều plasmid, một số có thể được hưởng lợi từ các enzyme được mã hóa bởi những tế bào khác.

Nếu chúng ta muốn đưa ra một danh mục các plasmid có thể được chia sẻ bao gồm cả những plasmid chứa hướng dẫn về kháng kháng sinh, chúng ta chỉ cần biết có bao nhiêu plasmid chứa trình tự oriT.

Việc tìm kiếm và định lượng các chuỗi này là một công việc tốn nhiều thời gian và công sức. Vì vậy, Zrimec đã phát triển một phương tiện hiệu quả hơn nhiều để tìm kiếm oriT dựa trên các đặc điểm độc đáo liên quan đến tính chất vật lý của mã hóa.

Zrimec đã áp dụng phát hiện của mình vào cơ sở dữ liệu gồm hơn 4.600 plasmid, tính toán mức độ phổ biến của các plasmid di động dựa trên sự phổ biến của oriT.

Phát hiện cho thấy có lẽ chúng ta đã đi chệch hướng về mức độ phổ biến của trình tự thiết yếu này, với kết quả của Zrimec cao hơn 8 lần so với những ước tính trước đó.

Tính đến các yếu tố chuyển giao khác, có thể có nghĩa là có gấp đôi số plasmid di động giữa các vi khuẩn so với chúng ta tưởng tượng, với số loài vi khuẩn sở hữu chúng nhiều gấp đôi. Có một khám phá khác mà Zrimec thực hiện đó là một nguyên nhân gây lo ngại.

"Plasmid thuộc các nhóm di động khác nhau, vì vậy chúng không thể chuyển giao giữa bất kỳ loài vi khuẩn nào", Zrimec cho biết.

Tuy nhiên, nghiên cứu của Zrimec hiện cho thấy một nửa số trình tự oriT mà ông tìm thấy phù hợp với các enzyme liên hợp từ một nhóm di động khác hoàn toàn, cho thấy ranh giới giữa các loài vi khuẩn có thể dễ thấm vào plasmid hơn chúng ta nghĩ.

Tất cả những điều này là tin tức đáng lo ngại trong bối cảnh chạy đua phát triển các phương pháp điều trị kháng khuẩn mới.

Zrimec nhấn mạnh: "Những kết quả này có thể cho thấy rằng có một mạng lưới mạnh mẽ để chuyển plasmid giữa vi khuẩn ở người, động vật, thực vật, đất, môi trường nước và các ngành công nghiệp. Các gene kháng thuốc xuất hiện tự nhiên ở nhiều vi khuẩn khác nhau trong các hệ sinh thái này và mạng lưới giả định có thể có nghĩa là các gene từ tất cả các môi trường này có thể được chuyển sang vi khuẩn gây bệnh cho người".