Các nhà khoa học thuộc viện nghiên cứu Wistar đã phát hiện ra một nhóm các hợp chất có thể kết hợp trực tiếp với kháng sinh để diệt các mầm bệnh vi khuẩn kháng thuốc, với phản ứng miễn dịch tương thích nhanh chóng để chiến đấu với hiện tượng kháng thuốc kháng sinh (AMR). Những phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Nature.
Ảnh: img1.wsimg.com/
Tổ chức Sức khỏe Thế giới (WHO) đã công bố AMR là một trong 10 mối đe dọa cho sức khỏe của nhân loại. Họ ước tính rằng trước năm 2050, những ca lây nhiễm kháng thuốc kháng sinh có thể được ghi nhận trên 10 triệu người mỗi năm và đặt gánh nặng 100 nghìn tỷ USD lên nền kinh tế toàn cầu. Một loạt các loại vi khuẩn kháng kháng sinh đang không ngừng tăng lên và một vài loại thuốc mới đang trong quá trình sản xuất, tạo ra một nhu cầu cấp thiết về các loại kháng sinh mới để ngăn chặn khủng hoảng sức khỏe cộng đồng.
“Chúng tôi đã thực hiện một chiến lược sáng tạo kép để phát triển các phân tử mới có thể tiêu diệt các bệnh nhiễm trùng khó điều trị đồng thời tăng cường phản ứng miễn dịch tự nhiên của vật chủ”, Farokh Dotiwala, trợ lý giáo sư tại Trung tâm vắc-xin & miễn dịch cho biết và là tác giả chính của nỗ lực xác định một thế hệ kháng sinh mới có tên là kháng sinh miễn dịch tác dụng kép (DAIA).
Các loại thuốc kháng sinh hiện có nhắm vào các chức năng cần thiết của vi khuẩn, bao gồm tổng hợp axit nucleic và protein, xây dựng màng tế bào và các con đường trao đổi chất. Tuy nhiên, vi khuẩn có thể kháng thuốc bằng cách làm biến đổi mục tiêu vi khuẩn mà kháng sinh hướng tới, làm bất hoạt thuốc hoặc bơm thuốc ra ngoài.
Dotiwala cho biết: “Chúng tôi lập luận rằng việc khai thác hệ thống miễn dịch để tấn công đồng thời vi khuẩn trên hai mặt trận khác nhau sẽ khiến chúng khó phát triển sức đề kháng.”
Ông và các đồng nghiệp đã tập trung nghiên cứu con đường trao đổi chất cần thiết cho hầu hết các vi khuẩn nhưng không có ở người, khiến nó trở thành mục tiêu lý tưởng để phát triển kháng sinh. Con đường này, được gọi là methyl-D-erythritol phosphate (MEP) hoặc con đường không mevalonate, chịu trách nhiệm sinh tổng hợp isoprenoids - các phân tử cần thiết cho sự tồn tại của tế bào ở hầu hết các vi khuẩn gây bệnh. Phòng thí nghiệm nhắm mục tiêu đến IspH, một enzym thiết yếu trong sinh tổng hợp isoprenoid, như một cách để ngăn chặn con đường này và tiêu diệt vi khuẩn. Với sự hiện diện rộng rãi của IspH trong thế giới vi khuẩn, cách tiếp cận mới này có thể nhắm đến nhiều loại vi khuẩn.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô hình máy tính để sàng lọc hàng triệu hợp chất có sẵn trên thị trường về khả năng liên kết với enzym và chọn những hợp chất mạnh nhất ức chế chức năng IspH làm điểm khởi đầu cho việc khám phá thuốc.
Vì các chất ức chế IspH có sẵn trước đây không thể xâm nhập vào thành tế bào vi khuẩn, Dotiwala đã hợp tác với nhà hóa học dược phẩm của Wistar Joseph Salvino, giáo sư tại Trung tâm Ung thư Viện Wistar và là đồng tác giả của nghiên cứu, để xác định và tổng hợp IspH mới - các phân tử ức chế có thể xâm nhập vào bên trong vi khuẩn.
Nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng các chất ức chế IspH kích thích hệ thống miễn dịch với hoạt tính tiêu diệt vi khuẩn mạnh hơn và đặc hiệu hơn so với các kháng sinh tốt nhất hiện nay khi thử nghiệm trong ống nghiệm trên các chủng vi khuẩn kháng kháng sinh phân lập lâm sàng, bao gồm một loạt các vi khuẩn gram âm và vi khuẩn gram dương gây bệnh. Trong các mô hình tiền lâm sàng về nhiễm vi khuẩn gram âm, tác dụng diệt khuẩn của các chất ức chế IspH vượt trội hơn so với các kháng sinh truyền thống. Tất cả các hợp chất được thử nghiệm đã được chứng minh là không độc hại đối với tế bào của con người.
"Kích hoạt miễn dịch đại diện cho dòng tấn công thứ hai của chiến lược DAIA", Kumar Singh, Tiến sĩ, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm Dotiwala và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết.
Dotiwala nhấn mạnh: “Chúng tôi tin rằng chiến lược sáng tạo này của DAIA có thể đại diện cho một bước ngoặt tiềm năng trong cuộc chiến chống lại AMR của thế giới, tạo ra sức mạnh tổng hợp giữa khả năng tiêu diệt trực tiếp của thuốc kháng sinh và sức mạnh tự nhiên của hệ thống miễn dịch.”
Vân Anh
(Lược dịch)