Kháng sinh tự nhiên loại bỏ vi khuẩn phòng thủ của chúng
Nghiên cứu mới phát hiện ra rằng một loại kháng sinh có nguồn gốc từ côn trùng có thể phá hủy màng bảo vệ của một số vi khuẩn kháng thuốc phổ biến nhất. Điều này có thể mở đường cho một loại kháng sinh mới có thể giúp giải quyết cuộc khủng hoảng kháng thuốc hiện nay.
Tại Hoa Kỳ, tình trạng kháng thuốc kháng sinh gây ra hơn 2 triệu ca bệnh và 23.000 ca tử vong mỗi năm.
Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã khảo sát nửa triệu người và phát hiện ra rằng 5 loại vi khuẩn kháng thuốc phổ biến nhất là:
- Escherichia coli
- Klebsiella pneumoniae
- Staphylococcus aureus
- Phế cầu khuẩn
- Salmonella
Ngoại trừ S. pneumoniae và S. aureus, tất cả các loại trên đều là vi khuẩn Gram âm. Cái tên này xuất phát từ Hans Christian Gram, một bác sĩ đã phát triển bài kiểm tra Gram. Đây là một xét nghiệm nhuộm hóa học để phân chia vi khuẩn thành Gram dương và Gram âm.
Việc tìm ra những phương pháp mới để tiêu diệt vi khuẩn Gram âm là một thách thức lớn, với một số tác động quan trọng đối với cuộc khủng hoảng sức khỏe cộng đồng đang gia tăng đó là kháng thuốc kháng sinh.
Nghiên cứu mới có thể đã tìm ra cách để xâm nhập vào hệ thống phòng thủ của những vi khuẩn này. Các nhà khoa học tại Đại học Zurich (UZH) ở Thụy Sĩ phát hiện ra rằng thanatin, một loại kháng sinh tự nhiên được sản xuất bởi một loài côn trùng có tên là bọ lính có gai, có thể tấn công màng ngoài của vi khuẩn Gram âm.
John A. Robinson, từ Khoa Hóa học tại UZH, là tác giả tương ứng và cuối cùng của bài báo mới, được xuất bản gần đây trên tạp chí Tiến bộ Khoa học.
Ngăn chặn cơ chế tự bảo vệ của vi khuẩn
Robinson giải thích động lực cho nghiên cứu gần đây, nói rằng, "Bất chấp những nỗ lực rất lớn từ các nhà nghiên cứu hàn lâm và các công ty dược phẩm, việc xác định các mục tiêu vi khuẩn mới hiệu quả để khám phá kháng sinh đã được chứng minh là rất khó khăn."
“Một trong những thách thức lớn là xác định các cơ chế hoạt động mới của kháng sinh chống lại vi khuẩn Gram âm nguy hiểm.”
Như Robinson và các đồng nghiệp giải thích trong bài báo của họ, một màng ngoài không đối xứng bảo vệ vi khuẩn Gram âm. Lớp kép này được tạo thành từ các phân tử lipopolysaccharide (LPS) ở bên ngoài và màng glycerophospholipid ở lớp bên trong.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một mô hình E coli và các nghiên cứu liên kết trong ống nghiệm để kiểm tra xem liệu chất kháng sinh thanatin có thể liên kết với một số protein được gọi là “protein Lpt”, tạo cầu nối từ màng trong với màng ngoài của lớp kép bảo vệ vi khuẩn Gram âm.
Cầu nối này sau đó được sử dụng để vận chuyển các phân tử LPS ra phía bên ngoài của màng, tạo ra một hàng rào phòng thủ.
Các phân tích trong phòng thí nghiệm cho thấy thanatin ngăn chặn sự tương tác giữa các protein cần thiết để hình thành cầu nối. Điều này có nghĩa là các phân tử LPS không thể đến đích của chúng, ngăn cản sự hình thành toàn bộ lớp màng ngoài không đối xứng bảo vệ. Nếu không có khả năng tự vệ, vi khuẩn không thể chống chọi lại với thuốc kháng sinh.
Các tác giả cho biết: “Những kết quả này,“ làm nổi bật một mô hình mới cho hoạt động kháng sinh, nhắm mục tiêu vào một mạng lưới động của các tương tác protein-protein cần thiết để lắp ráp phức hợp Lpt trong E coli.”
Họ cho biết thêm: “Các kết quả cũng xác định một peptide xuất hiện tự nhiên là điểm khởi đầu cho sự phát triển của các ứng viên lâm sàng tiềm năng nhằm vào các mầm bệnh vi khuẩn Gram âm nguy hiểm.
Robinson nhận xét về kết quả, nói rằng "Phát hiện này cho chúng ta thấy một cách để phát triển các chất ức chế đặc biệt các tương tác protein-protein trong tế bào vi khuẩn."
“Đây là một cơ chế hoạt động chưa từng có đối với một loại kháng sinh và ngay lập tức gợi ý các cách phát triển các phân tử mới làm thuốc kháng sinh nhắm vào các mầm bệnh nguy hiểm”.
John A. Robinson
