Hệ thống tự hủy ở vi khuẩn lao có thể dẫn đến 'thuốc hoàn hảo'
Nghiên cứu mới khám phá cấu trúc của một cơ chế tự hủy hoại tự nhiên có trong vi khuẩn gây bệnh lao ở người. Khai thác cơ chế này bằng cách sử dụng những phát hiện mới này có thể sớm dẫn đến các phương pháp điều trị tốt hơn.
Tại Hoa Kỳ, hơn 9.000 trường hợp mắc bệnh lao (TB) đã xảy ra trong năm 2017.
Mặc dù Hoa Kỳ có tỷ lệ lao thấp nhất trên toàn thế giới, nhưng căn bệnh này vẫn là một trong 10 nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên toàn cầu.
Trên thực tế, Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) ước tính có khoảng 10 triệu người mắc bệnh lao vào năm 2017 và kết quả là 1,6 triệu người đã tử vong.
Trong nỗ lực tìm ra các loại thuốc hiệu quả hơn chống lại bệnh lao, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã bắt đầu điều tra một hệ thống kháng độc tố mà vi khuẩn lao chứa trong tự nhiên.
Các nhà khoa học - đứng đầu là Annabel Parret, thuộc Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử Châu Âu ở Hamburg, Đức - giải thích nỗ lực của họ và nêu chi tiết những phát hiện của họ trên tạp chí Tế bào phân tử.
Nghiên cứu hệ thống 'toxin-antitoxin'
Như Parret và nhóm của cô giải thích trong bài báo của họ, các tế bào vi khuẩn thường có hệ thống kháng độc tố đóng vai trò quan trọng trong cách vi khuẩn phản ứng và thích nghi với điều kiện căng thẳng. Những điều kiện như vậy bao gồm bỏ đói hoặc điều trị bằng thuốc kháng sinh.
Hệ thống này bao gồm một protein độc hại và "một" thuốc giải độc tố "trung hòa độc tố hoặc chất chống độc." Trong điều kiện bình thường, chất chống độc ngăn chặn hoạt động của chất độc. Tuy nhiên, trong những trường hợp căng thẳng - chẳng hạn như đang điều trị bằng kháng sinh - chất chống độc nhanh chóng bị phá vỡ và chất độc được kích hoạt.
Bộ gen của Mycobacterium tuberculosis có khoảng 80 nhóm gen. Trong số này, ba gen mã hóa các chất chống độc cần thiết cho sự sống và hoạt động tốt của vi khuẩn.
Vì vậy, Parret và các đồng nghiệp đã phóng to các chất độc có thể bổ sung cho ba gen mã hóa chống độc này với hy vọng rằng họ có thể “khai thác” chúng để “phát triển các liệu pháp chống lao mới”.
Cụ thể hơn, các nhà nghiên cứu đã rút ra từ các nghiên cứu trước đây và chọn chỉ tập trung vào một trong ba hệ thống kháng độc tố này.
Họ chọn hệ thống đặc biệt này vì ở đây, tác dụng của chất độc mạnh hơn nhiều so với các hệ thống khác: Nếu không có "thuốc giải độc", chất độc chỉ đơn giản là giết vi khuẩn lao.
Vì vậy, các nhà khoa học đã kiểm tra cấu trúc của hệ thống này. Như Parret giải thích, “Mục tiêu của chúng tôi là xem cấu trúc của hệ thống [toxin-antitoxin], vì vậy chúng tôi có thể cố gắng hiểu và thậm chí vận dụng nó”.
Hướng tới "thuốc điều trị lao hoàn hảo"
Các nhà khoa học nhận thấy cấu trúc của hệ thống này trông rất giống với chất độc của bệnh tả và bệnh bạch hầu. Matthias Wilmanns, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Nó trông giống như một viên kim cương và rất ổn định.
Sử dụng mô hình chuột nhiễm lao và điều trị bằng kháng sinh, họ đã nghiên cứu hoạt động của hệ thống kháng độc tố.
Họ tiết lộ rằng khi chất độc tách khỏi thuốc giải độc của nó, nó trở nên hoạt động và bắt đầu "ăn" các phân tử NAD +, là những chất chuyển hóa không thể thiếu cho sự sống của tế bào.
Cuối cùng, sự suy thoái tiến triển của các phân tử giết chết tất cả các tế bào vi khuẩn, từng tế bào một. Các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ khai thác cơ chế tự hủy tự nhiên này để tạo ra các loại thuốc chống lao mới, hiệu quả hơn.
Trên thực tế, Parret giải thích, “Các cộng tác viên của chúng tôi ở Toulouse đã có thể kéo dài thời gian sống của những con chuột bị nhiễm lao bằng cách kích hoạt độc tố một cách có kiểm soát.”
“Nếu chúng tôi tìm thấy các phân tử có thể phá vỡ hệ thống [độc tố-chống độc tố] - và do đó kích hoạt tế bào chết - ở bệnh nhân lao, đó sẽ là loại thuốc hoàn hảo […]. Nếu chúng tôi thành công, đây có thể là một cách tiếp cận mới để điều trị bệnh lao và các bệnh truyền nhiễm khác ”.
Annabel Parret
