Vi khuẩn sống trên côn trùng có thể cung cấp kháng sinh mới
Nhiều loại kháng sinh được sử dụng ngày nay đến từ vi khuẩn sống trong đất. Hiện nay, nghiên cứu gần đây cho thấy vi khuẩn sống trên côn trùng có thể hiệu quả hơn trong việc chống lại các loại siêu vi khuẩn kháng thuốc thông thường hơn là vi khuẩn từ đất.
Các nhà khoa học tại Đại học Wisconsin-Madison đã thực hiện một cuộc điều tra lớn nhất và kỹ lưỡng nhất từ trước đến nay về hoạt tính kháng sinh của vi khuẩn sống trên côn trùng.
Điểm nổi bật của nghiên cứu mới là việc phát hiện ra một loại kháng sinh mới trong Cyphomyrmex Kiến, là một loài Brazil nuôi nấm. Các nhà nghiên cứu đặt tên cho hợp chất này là cyphomycin.
Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đã chứng minh rằng cyphomycin có thể chống lại các loại nấm đã đánh bại hầu hết các loại kháng sinh khác. Hợp chất này cũng điều trị nhiễm nấm ở chuột mà không làm phát sinh tác dụng phụ độc hại.
Trong một gần đây Nature Communications về những phát hiện này, nhóm nghiên cứu giải thích rằng việc thiếu kháng sinh mới đang góp phần vào mối đe dọa ngày càng tăng của các bệnh nhiễm trùng kháng kháng sinh trên toàn cầu.
Các tác giả lưu ý: “Thông qua đánh giá có hệ thống của chúng tôi, chúng tôi cho thấy các vi sinh vật côn trùng cung cấp một nguồn đầy hứa hẹn của các sản phẩm tự nhiên mới.”
Mối đe dọa ngày càng tăng của tình trạng kháng thuốc kháng sinh
Kháng kháng sinh phát sinh khi vi khuẩn truyền nhiễm, nấm và các mầm bệnh khác không còn chống chọi được với các loại thuốc đã từng tiêu diệt chúng. Thay vào đó, chúng tiếp tục phát triển.
Nhiễm trùng do các mầm bệnh kháng thuốc kháng sinh thường cần thời gian nằm viện lâu hơn và số lần tái khám của bác sĩ nhiều hơn. Ngoài ra, các phương pháp điều trị có xu hướng có chi phí cao hơn và nhiều tác dụng phụ độc hại hơn.
Năm 2018, Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã công bố dữ liệu giám sát khẳng định mức độ nghiêm trọng của mối đe dọa toàn cầu mà tình trạng kháng kháng sinh gây ra.
Dữ liệu tiết lộ rằng, trên khắp thế giới, một số bệnh nhiễm trùng phổ biến nhất đang trở nên kháng thuốc.
Tại Hoa Kỳ, Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC) ước tính rằng vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh đã lây nhiễm cho ít nhất 2 triệu người và gây ra 23.000 ca tử vong mỗi năm.
Mối quan tâm chính liên quan đến cuộc khủng hoảng kháng kháng sinh toàn cầu là chủng loại và số lượng thuốc mới trong quá trình sản xuất sẽ không đủ để vượt qua mối đe dọa.
WHO đã lặp lại cảnh báo của họ về điều này trong một báo cáo năm 2017. Cơ quan toàn cầu tuyên bố rằng hầu hết trong số 51 loại thuốc kháng sinh đang được phát triển lâm sàng là "sự thay đổi của các loại thuốc kháng sinh hiện có" và sẽ chỉ đưa ra các giải pháp ngắn hạn.
Cũng như nhiều vi khuẩn trong côn trùng như trong đất
Hầu hết các loại kháng sinh đang được sử dụng ngày nay đều có nguồn gốc từ Streptomyces vi khuẩn, một chi lớn bắt đầu tiến hóa khoảng 400 triệu năm trước.
Trong khoảng thời gian đó, Streptomyces các loài đã tiến hóa và thích nghi với các môi trường sống khác nhau, chẳng hạn như đất và côn trùng. Hóa học trong các hợp chất mà vi khuẩn tạo ra phản ánh các dòng khác nhau của chúng.
Các nghiên cứu di truyền đã chỉ ra rằng chỉ một chủng Streptomyces có khả năng tạo ra hàng chục hợp chất tương tự như những hợp chất đã được sử dụng làm thuốc kháng sinh. Ngoài ra, vi khuẩn còn chứa một số lượng lớn “bộ gen sinh tổng hợp có liên quan”.
Vì những lý do này, các nhà khoa học đang dày công nghiên cứu Streptomyces vi khuẩn với kỳ vọng rằng chúng sẽ khám phá ra các loại thuốc mới để chống lại tình trạng kháng thuốc kháng sinh.
Tuy nhiên, các tác giả của nghiên cứu mới chỉ ra rằng việc tìm kiếm các loại kháng sinh mới trong đất Streptomyces "Phần lớn khám phá lại các hợp chất đã biết." Họ cũng lưu ý rằng không có nghiên cứu nào tìm kiếm các vi sinh vật một cách có hệ thống. Vì vậy, họ đã chọn tập trung vào Streptomyces ở côn trùng.
Họ đã thu thập hơn 2.500 loài côn trùng, từ kiến, ong và ruồi đến bọ cánh cứng, bướm đêm, bướm, v.v. Khoảng một phần ba đến từ các vùng có khí hậu ôn hòa, một phần ba khác đến từ các vùng nhiệt đới, và phần còn lại đến từ các khu vực lạnh hơn, chẳng hạn như Bắc Cực.
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng, trái với "giả định phổ biến" rằng Streptomyces các loài có nhiều nhất trong đất, phát hiện của họ cho thấy vi khuẩn cũng phong phú ở côn trùng.
Vi khuẩn từ côn trùng mạnh hơn
Các loài côn trùng đã mang lại hơn 10.000 chủng vi khuẩn để thử nghiệm. Các nhà nghiên cứu cũng đã kiểm tra 7.000 chủng đến từ đất và thực vật.
Sau đó là một loạt các thử nghiệm chuyên sâu, rất mạnh mẽ, tổng cộng có hơn 50.000 thử nghiệm.
Nhóm đã kiểm tra mức độ tốt của từng dòng Streptomyces đã có thể ngăn chặn sự phát triển của 24 loại vi trùng khác nhau, bao gồm một số loại vi trùng có thể gây hại nghiêm trọng, chẳng hạn như siêu vi trùng kháng methicillin Staphylococcus aureus (MRSA).
Kết quả cho thấy Streptomyces các chủng đến từ côn trùng có thể chống lại vi khuẩn và nấm lây nhiễm mạnh hơn các chủng đến từ đất hoặc thực vật.
Nhóm nghiên cứu cũng đã thử nghiệm một số chủng có triển vọng hơn trên chuột. Các chủng này rất hiệu quả trong việc tiêu diệt các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn và nấm, và chỉ một số ít có tác dụng phụ độc hại.
Trong một phần khác của nghiên cứu, các nhà nghiên cứu tập trung vào cyphomycin, một hợp chất chống nấm mà họ đã tìm thấy trong Streptomyces vi khuẩn trên người Brazil Cyphomyrmex kiến mọc nấm.
Sau khi phân tích cấu trúc hóa học của cyphomycin, họ đã tinh chế nó và cho thấy rằng nó có thể điều trị Candida albicans ở chuột. C. albicans là một loại nấm thường lây nhiễm cho những người có hệ thống miễn dịch suy yếu. Hợp chất này cũng dường như có ít tác dụng phụ độc hại đối với chuột.
Hãy để côn trùng 'tìm kiếm khách hàng tiềm năng'
Nhóm nghiên cứu không ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng côn trùng có thể là một nguồn kháng sinh mới dồi dào. Sự sống sót của côn trùng phụ thuộc vào việc giao thoa với các vi sinh vật giúp chống lại các mầm bệnh cũng đang phát triển.
Các nhà nghiên cứu cũng chỉ ra rằng vì vi khuẩn đã sinh tồn với côn trùng nên chúng có thể mang lại hai lợi ích. Thứ nhất, chúng ít có khả năng độc hại hơn, và thứ hai, chúng có thể có hiệu quả chống lại các mầm bệnh kháng thuốc.
Cameron R. Currie, giáo sư vi khuẩn học và là tác giả cao cấp của nghiên cứu cho biết: “Các loài côn trùng đang thực hiện công cuộc tìm kiếm tiềm năng cho chúng ta.
Ông và các đồng nghiệp của mình kết luận:
“Lời hứa liên quan đến côn trùng Streptomyces như một nguồn kháng khuẩn mới có khả năng phục hồi các đường ống phát hiện kháng khuẩn và kháng nấm bị đình trệ. "
