Kỹ thuật đột phá điều trị các bệnh do vi khuẩn gây ra

Theo phóng viên TTXVN tại Israel, một nhóm nhà nghiên cứu tại Đại học Hebrew Jerusalem vừa công bố phương pháp mang tính đột phá có thể làm thay đổi cách y học hiện đại tiếp cận điều trị các bệnh do vi khuẩn gây ra. Kỹ thuật này cho phép phát hiện những khác biệt tinh vi giữa các vi khuẩn tưởng như giống hệt nhau, mở ra triển vọng phát triển các phương pháp điều trị chính xác hơn.

Tiến sĩ Raya Faigenbaum-Romm – nhà nghiên cứu sau Tiến sĩ tại Đại học Hebrew Jerusalem – cho biết: “Phương pháp Microcolony-seq đặc biệt quan trọng vì nó giúp nhận diện được các nhóm vi khuẩn khác nhau gây ra nhiễm trùng”.

Với phương pháp Microcolony-seq, các nhà khoa học có thể phân tích các vi khuẩn được lấy từ bệnh nhân và quan sát cách chúng phân chia thành các nhóm nhỏ, mỗi nhóm có hành vi và đặc điểm riêng biệt, dù có cùng nguồn gốc di truyền. Tiến sĩ Faigenbaum-Romm giải thích: “Chúng tôi nhận thấy rằng các nhóm phụ trong vi khuẩn duy trì hành vi riêng biệt của chúng trong khoảng 10 giờ tăng trưởng trong phòng thí nghiệm, Điều đó có nghĩa trạng thái mà chúng có trong cơ thể bệnh nhân vẫn được bảo tồn đủ lâu để có thể nghiên cứu bên ngoài cơ thể – điều này thật sự đáng ngạc nhiên”.

Trong phòng thí nghiệm, vi khuẩn được nuôi cấy trên môi trường agar – một loại thạch giàu dinh dưỡng – để tạo ra các cụm khuẩn (colony). Microcolony-seq cho phép cô lập các cụm nhỏ này, từ đó phân tích các nhóm tế bào vi khuẩn có nguồn gốc từ cùng một cá thể.

Không giống như các phương pháp giải trình tự ARN đơn bào tiên tiến, Microcolony-seq cung cấp cái nhìn rõ ràng hơn về các nhóm phụ sống đồng thời trong cùng một môi trường. Phương pháp này còn giúp xác định sự khác biệt di truyền giữa các cụm vi khuẩn, dù đôi khi sự khác biệt không đến từ ADN mà từ cách các gene được biểu hiện.

Khi nghiên cứu các chủng vi khuẩn gây bệnh như E.coli – thường xuất hiện trong đường tiết niệu và ruột – hay Staphylococcus aureus – loại vi khuẩn có thể gây nhiễm trùng nguy hiểm đến tính mạng, các nhà khoa học phát hiện rằng các chủng này chia thành nhiều nhóm nhỏ với chức năng và hành vi khác nhau.

Ví dụ, trong các mẫu bệnh phẩm nhiễm Staphylococcus aureus, nhóm nghiên cứu phát hiện có tới 3 nhóm phụ khác nhau cùng tồn tại trong một bệnh nhân, mỗi nhóm có cơ chế riêng để bám vào tế bào chủ. Những đặc điểm này được truyền lại qua các thế hệ vi khuẩn, tạo nên một dạng "trí nhớ" sinh học. Tiến sĩ Faigenbaum-Romm nói thêm: “Tôi tin rằng trí nhớ này giúp vi khuẩn thích nghi và sống sót trong các môi trường khác nhau của cơ thể người”. Tuy nhiên, “trí nhớ” này có thể bị xóa khi vi khuẩn bước vào giai đoạn ngừng tăng trưởng do cạn kiệt dinh dưỡng – khi đó toàn bộ quần thể lại trở nên đồng nhất.

Hiện nay, khi tiến hành xét nghiệm lâm sàng, các bác sĩ thường chỉ phân tích một cụm vi khuẩn sau khi chúng đã ngừng tăng trưởng. Điều này có thể khiến phương pháp điều trị không hiệu quả nếu cụm được xét nghiệm không đại diện cho toàn bộ vi khuẩn trong cơ thể bệnh nhân.

Tiến sĩ Faigenbaum-Romm đưa ra ví dụ điển hình là các ca nhiễm trùng đường tiết niệu thường xuyên tái phát. Mặc dù bệnh nhân được điều trị bằng kháng sinh, vi khuẩn vẫn có thể sống sót và tiếp tục phát triển vì loại thuốc chỉ tiêu diệt được một nhóm phụ, trong khi các nhóm khác thì không bị ảnh hưởng.

Kỹ thuật Microcolony-seq không chỉ giới hạn trong điều trị nhiễm khuẩn. Theo các nhà khoa học, phương pháp này có thể mở rộng để nghiên cứu nấm, hệ vi sinh vật đường ruột (microbiome) – nơi hàng nghìn tỷ vi sinh vật cư trú trong cơ thể – và cả trong các quá trình lên men công nghiệp dùng để sản xuất thực phẩm và dược phẩm.