Virut chiến binh và cuộc cách mạng mới trong y học

Có những loại virut chuyên tấn công vi khuẩn, nó sống ký sinh trong cơ thể vi khuẩn, gây bệnh cho vi khuẩn và cuối cùng tiêu diệt vi khuẩn. Nó được biết đến với cái tên “thực khuẩn thể” hay “virut diệt khuẩn”. Trong thời đại mà thuốc kháng sinh đang mất dần hiệu lực, các loại virut này đã bắt đầu được con người sử dụng như những chiến binh để chiến đấu với vi khuẩn.

Nhận diện virut chiến binh

Thực khuẩn thể hay virut diệt khuẩn là một thể “ăn” vi khuẩn, tên khoa học là bacteriophage (theo tiếng Hy Lạp, bacteria nghĩa là vi khuẩn và phage nghĩa làăn hoặc nuốt), thường được gọi tắt là phage. Theo mô tả trong các nghiên cứu, hình dáng của thực khuẩn thể rất đa dạng, có thể là hình tròn, hình đũa hoặc hình sợi. Nhưng cấu trúc và tác dụng của chúng đều như nhau: giống hệt một chiếc bơm kim tiêm. Để tấn công vi khuẩn, trước tiên phage dùng các răng vô cùng nhỏ bám vào mục tiêu. Sau đó chúng dùng sợi râu đặc biệt hình kim chọc thủng màng ngoài của vi khuẩn và bơm tế bào di truyền ADN vào bên trong. Toàn bộ cấu trúc phức tạp của một phage chỉ có kích thước vẻn vẹn vài phần triệu milimet. Khi phân tử ADN của phage đã nằm gọn trong tế bào vi khuẩn, nó sẽ phá ADN của vi khuẩn thành các mảnh vụn rồi sử dụng “chiến lợi phẩm” này để cấu tạo nên ADN của thế hệ phage kế tiếp. Toàn bộ chu trình nhân bản chỉ kéo dài 30 - 40 phút. Trong chu trình đó, tế bào vi khuẩn gây bệnh đã bị biến thành xưởng sản xuất ra các phage. Từ một tế bào vi khuẩn gây bệnh có thể sản sinh ra hàng trăm phage mới. Điều đặc biệt là các phage này không gây hại đối với cơ thể nhưng lại có tác dụng “sát thủ” vô cùng lợi hại đối với các vi khuẩn gây bệnh khác.

Năm 1896, Ernest Hanburi, nhà hóa học tham gia thanh toán dịch tả ở Ấn Độ cũng hết sức ngạc nhiên khi phát hiện những người uống nước sông Ganges không hề ngã bệnh. Tuy nhiên, phải hơn chục năm sau, nhà vi sinh học người Canada, TS. Felix d’Herelle mới lý giải được bí ẩn: trong nước con sông ấy có một loại vi sinh vật rất nhỏ có khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh tả. Felix d’Herelle cũng là người đầu tiên nhìn thấy những vi sinh vật rất nhỏ kia dưới kính hiển vi. Nhưng trình độ khoa học thời đó không cho phép ông nghiên cứu chi tiết cấu trúc của chúng. Ông chỉ nhận biết được rằng, đặc điểm chủ yếu của loại vi sinh vật này là có khả năng tiêu diệt các vi khuẩn khác. Felix d’Herelle đã công bố kết quả nghiên cứu này và gọi chúng là virut diệt vi khuẩn. Ông cũng là người đầu tiên ứng dụng liệu pháp phage trong y học, để khống chế đại dịch lỵ năm 1917.

Trong những năm đầu của thế kỷ 20, một hãng y tế ở Mỹ đã thành lập bệnh viện chuyên dùng thực khuẩn thể để chữa bệnh truyền nhiễm nhưng lúc bấy giờ, liệu pháp này chỉ được áp dụng theo kinh nghiệm vì cơ sở khoa học của nó chưa được xác nhận đầy đủ. Lúc đó, người ta cho rằng có thể dùng một loại phage để chữa nhiều loại bệnh nhiễm khuẩn khác nhau. Vì thế, khi một số bệnh đã không được chữa khỏi thì phương pháp này dần dần bị lãng quên. Đến năm 1924, một viện nghiên cứu về phage đã được xây dựng tại thành phố Tbilixi bởi nhà khoa học Nga Eliava. Nhờ đó, cơ chế tác động và cấu trúc phân tử của phage đã được khám phá. Các nhà khoa học Nga đã chứng minh được quần thể của các phage rất đa dạng và mỗi phage chỉ có thể tiêu diệt được một chủng loại vi khuẩn gây bệnh nhất định. Các nước Đông Âu và Liên Xô cũ, trong nhiều thập kỷ sau đó đã ứng dụng liệu pháp thực khuẩn thể vào điều trị có hiệu quả cao. Tuy nhiên, khi thuốc kháng sinh xuất hiện với những thắng lợi rực rỡ của nó cùng cách sử dụng đơn giản và hiệu quả hơn đã khiến cho liệu pháp này bị rơi vào quên lãng.

Sự hồi sinh của một liệu pháp cổ điển

Mãi đến gần đây, khi nhân loại nghiêm túc nhìn nhận về cuộc khủng hoảng liệu pháp kháng sinh, khi đã xuất hiện những biến thể vi khuẩn trơ lỳ với mọi loại kháng sinh thì liệu pháp thực khuẩn thể mới bắt đầu có cơ hội được hồi sinh.

Với cơ chế hoạt động theo kiểu “lấy độc trị độc”, vi khuẩn gần như không có cơ may chống đỡ được cuộc tấn công của các thực khuẩn thể. Khác với tất cả các loại thuốc kháng sinh, liệu pháp thực khuẩn thể là “thuốc” duy nhất tự sinh sôi nhiều lên ngay tại chính nơi bị viêm nhiễm khiến cho việc điều trị càng được tăng cường mạnh mẽ. So với các loại thuốc kháng sinh, phage có rất nhiều ưu điểm: Nhờ tính chuyên biệt của phage nên khi phage diệt khuẩn điều trị bệnh thì không gây ảnh hưởng đến vi khuẩn có lợi sống cộng sinh trong đường tiêu hóa. Phage không gây dị ứng như thuốc kháng sinh và cũng không tác động đến hệ thống miễn nhiễm của cơ thể. Có thể dùng phage để phòng và chữa bệnh, trong khi kháng sinh dự phòng khó khăn hơn. Chi phí sản xuất phage rẻ hơn sản xuất thuốc kháng sinh rất nhiều… Nhờ những ưu điểm này mà liệu pháp sử dụng phage trong điều trị các bệnh nhiễm khuẩn đang hứa hẹn sẽ làm nên một cuộc cách mạng mới trong y học: thay thế hoàn toàn các thế hệ thuốc kháng sinh sau một thời gian dài sử dụng nay đã có nhiều bất cập.

Hiện nay, các kết quả nghiên cứu về phage đã được ứng dụng rộng rãi ở phương Tây. Trung tâm Vrosoap của Ba Lan là cơ quan hàng đầu thế giới trong các nghiên cứu về phage và sản xuất chúng. Bản thân trung tâm đã được Ủy ban đạo đức sinh học châu Âu cho phép triển khai liệu pháp thực khuẩn thể trên cơ thể người. Tiếp theo là Viện nghiên cứu phage ở Tbilixi (Gruzia). Trong các tủ lạnh của viện nghiên cứu này đang lưu giữ 3.000 loại phage có khả năng chữa bệnh, từ đây các phage sẽ được đưa đi điều trị các bệnh nhiễm khuẩn ở khắp nơi.

Các hãng công nghệ sinh học trên thế giới cũng không bỏ qua cơ hội kiếm lời này. Họ đang ra sức chạy đua để sớm đưa ra thị trường những loại chế phẩm sử dụng thực khuẩn thể. Nhiều công ty dược phẩm của Mỹ, Ấn Độ... đang nghiên cứu thực khuẩn thể để điều trị các căn bệnh vi khuẩn như: lao, vi khuẩn gây nhiễm độc thức ăn, cùng những vũ khí sinh học trong đó có bệnh than... Có thể trong tương lai, phage sẽ trở thành loại “thuốc kháng sinh” hữu hiệu của thế kỷ 21.

Trung Kiên (Theo ScienceDaily)