Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Điều chỉnh Hệ gen (CRG) và Pulmobiotics S.L đã tạo ra loại ‘thuốc sống’ đầu tiên để điều trị vi khuẩn kháng kháng sinh phát triển trên bề mặt của mô cấy y tế. Các nhà nghiên cứu đã tạo ra phương pháp điều trị bằng cách loại bỏ khả năng gây bệnh của một loại vi khuẩn thông thường và thay vào đó tái sử dụng nó để tấn công các vi khuẩn có hại.
>> Tham khảo: Làm thế nào việc cắt tỉa mạng có thể làm sai lệch các mô hình học sâu.
Phương pháp điều trị thử nghiệm đã được thử nghiệm trên các ống thông bị nhiễm bệnh trong ống nghiệm, ex vivo và in vivo, điều trị thành công các bệnh nhiễm trùng qua cả ba phương pháp thử nghiệm. Theo các tác giả, tiêm liệu pháp dưới da chuột đã điều trị nhiễm trùng ở 82% số động vật được điều trị.
Phát hiện này là bước đầu tiên quan trọng để phát triển các phương pháp điều trị mới đối với các bệnh nhiễm trùng ảnh hưởng đến các thiết bị cấy ghép y tế như ống thông, máy tạo nhịp tim và khớp giả. Chúng có khả năng kháng kháng sinh cao và chiếm 80% tổng số ca nhiễm trùng mắc phải trong môi trường bệnh viện.
Nghiên cứu được công bố hôm nay trên tạp chí Sinh học hệ thống phân tử. Công trình này đã được hỗ trợ bởi Quỹ “la Caixa” thông qua cuộc gọi CaixaResearch Health, Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu (ERC), dự án MycoSynVac thuộc chương trình đổi mới và nghiên cứu Horizon 2020 của EU, Generalitat de Catalunya và Instituto de Salud Carlos III.
>>Tham khảo: Xác định cấu trúc của vật liệu anion.
Phương pháp điều trị mới nhắm mục tiêu cụ thể đến màng sinh học, tập đoàn tế bào vi khuẩn dính vào nhau trên bề mặt. Bề mặt của mô cấy y tế là điều kiện phát triển lý tưởng cho màng sinh học, nơi chúng tạo thành các cấu trúc không thể xuyên thủng để ngăn kháng sinh hoặc hệ thống miễn dịch của con người tiêu diệt vi khuẩn ẩn chứa bên trong. Vi khuẩn liên quan đến màng sinh học có thể kháng thuốc kháng sinh gấp hàng nghìn lần so với vi khuẩn trôi nổi tự do.
Staphylococcus aureus là một trong những loài vi khuẩn liên quan đến màng sinh học phổ biến nhất. Nhiễm trùng S. aureus không đáp ứng với thuốc kháng sinh thông thường, bệnh nhân cần phải phẫu thuật loại bỏ bất kỳ bộ phận cấy ghép y tế nào bị nhiễm bệnh. Các liệu pháp thay thế bao gồm sử dụng kháng thể hoặc enzym, nhưng đây là những phương pháp điều trị phổ rộng có độc tính cao đối với các mô và tế bào bình thường, gây ra các tác dụng phụ không mong muốn.
Các tác giả của nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng việc đưa các sinh vật sống trực tiếp sản xuất enzyme vào vùng lân cận của màng sinh học là một cách điều trị nhiễm trùng an toàn hơn và rẻ hơn. Vi khuẩn là một vectơ lý tưởng, vì chúng có bộ gen nhỏ có thể được sửa đổi bằng thao tác di truyền đơn giản.
>> Tham khảo: Nghiên cứu phát hiện ra việc chặt phá rừng già của Thụy Điển trên diện rộng và đang diễn ra.
Các nhà nghiên cứu đã chọn chế tạo Mycoplasma pneumoniae, một loài vi khuẩn phổ biến không có thành tế bào, giúp giải phóng các phân tử trị liệu chống nhiễm trùng dễ dàng hơn đồng thời hỗ trợ nó tránh bị hệ thống miễn dịch của con người phát hiện. Các ưu điểm khác của việc sử dụng M. pneumoniae làm véc tơ bao gồm nguy cơ biến đổi các khả năng mới thấp và không có khả năng chuyển bất kỳ gen biến đổi nào của nó sang các vi khuẩn khác sống gần đó.
M. pneumoniae lần đầu tiên được sửa đổi để nó không gây bệnh. Những điều chỉnh tiếp theo khiến nó tạo ra hai loại enzyme khác nhau phân hủy màng sinh học và tấn công thành tế bào của vi khuẩn được nhúng bên trong. Các nhà nghiên cứu cũng biến đổi vi khuẩn để nó tiết ra các enzym kháng khuẩn hiệu quả hơn.
Mục tiêu đầu tiên của các nhà nghiên cứu là sử dụng vi khuẩn đã biến đổi để xử lý màng sinh học hình thành xung quanh ống thở, vì M. pneumoniae thích nghi tự nhiên với phổi. “Công nghệ của chúng tôi, dựa trên sinh học tổng hợp và liệu pháp sinh học sống, đã được thiết kế để đáp ứng tất cả các tiêu chuẩn về an toàn và hiệu quả để ứng dụng trong phổi, với các bệnh về đường hô hấp là một trong những mục tiêu hàng đầu.
Thách thức tiếp theo của chúng tôi là giải quyết vấn đề sản xuất và chế tạo quy mô lớn và chúng tôi hy vọng sẽ bắt đầu thử nghiệm lâm sàng vào năm 2023,” María Lluch, đồng tác giả của nghiên cứu và Giám đốc Khoa học của Pulmobiotics cho biết.
>> Tham khảo: Vi khuẩn biến đổi gen với công tắc tiêu diệt.
Các vi khuẩn biến đổi cũng có thể có ứng dụng lâu dài cho các bệnh khác. “Vi khuẩn là phương tiện lý tưởng cho ‘thuốc sống’ vì chúng có thể mang bất kỳ loại protein trị liệu nào để điều trị nguồn gốc của bệnh. Một trong những lợi ích tuyệt vời của công nghệ là một khi chúng đến đích, các vec tơ vi khuẩn sẽ sản xuất liên tục và cục bộ phân tử trị liệu.
Giống như bất kỳ phương tiện nào, vi khuẩn của chúng tôi có thể được biến đổi với các trọng tải khác nhau nhằm vào các bệnh khác nhau, với nhiều ứng dụng tiềm năng hơn trong tương lai,” Giáo sư Nghiên cứu ICREA Luis Serrano, Giám đốc CRG và đồng tác giả của nghiên cứu cho biết.
