Kháng kháng sinh: Các nhà nghiên cứu "Huấn luyện tế bào" để chấm dứt khủng hoảng chết người

Siêu vi khuẩn kháng thuốc đã đe dọa sức khỏe con người trong nhiều thập kỷ. Tình hình đang trở nên tồi tệ hơn do thiếu hụt kháng sinh mới. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta thay đổi cách chúng ta nhắm đến để điều trị chúng và huấn luyện các tế bào của chúng ta để tiêu diệt những kẻ xâm lược này thay vì dựa vào kháng sinh để thực hiện công việc bẩn thỉu? Chiến lược mới này, được gọi là phòng thủ nhắm mục tiêu, có thể giúp giải quyết vấn đề kháng kháng sinh.

Kháng kháng sinh là mối quan tâm ngày càng tăng đối với sức khỏe toàn cầu. Một báo cáo gần đây do chính phủ Anh ủy quyền cho thấy mỗi năm trên toàn cầu có khoảng 700.000 người chết do nhiễm trùng do vi khuẩn kháng thuốc. Báo cáo cũng cảnh báo rằng, nếu không có hành động, số người chết có thể tăng lên 10 triệu trên toàn cầu và gây thiệt hại 80 nghìn tỷ đô la Mỹ cho nền kinh tế toàn cầu.

Xem thêm: Vi khuẩn kháng kháng sinh có thể dừng lại với phương thuốc dân gian Ailen cổ đại

Kháng thuốc là một vấn đề nghiêm trọng ở Hoa Kỳ. Hơn 23.000 người chết mỗi năm do các mầm bệnh đa kháng thuốc và gây thiệt hại cho đất nước khoảng 55 tỷ đô la mỗi năm. Thủ phạm chính đe dọa Mỹ là kháng methicillin Staphylococcus aureus (MRSA), kháng carbapenem Enterobacteriaceae (CRE) và Clostridium difficile.

Việc thiếu thuốc kháng khuẩn mới trong phát triển để giải quyết mối đe dọa ngày càng tăng là một xu hướng đáng lo ngại. Một mầm bệnh kháng thuốc dành riêng để điều trị nhiễm trùng khi tất cả những người khác đã thất bại là một mối quan tâm đặc biệt. Đây là trường hợp với mầm bệnh kháng carbapenem.

Sự suy giảm của các loại thuốc kháng khuẩn cùng với sự xuất hiện của mầm bệnh kháng thuốc đòi hỏi các phương pháp thay thế.

Trong phòng thí nghiệm Malay Haldar, cùng với các dự án khác, các đồng nghiệp của tôi và tôi đang nghiên cứu cách các yếu tố trong vật chủ đóng vai trò trong việc đối phó với nhiễm trùng. Để kiểm tra phương pháp tiếp cận, chúng tôi đang thực hiện công việc này bằng cách sử dụng mô hình chuột bị nhiễm trùng. Mục tiêu của chúng tôi là tìm ra những đặc điểm hoặc yếu tố mới lạ của vật chủ có thể được nhắm mục tiêu để tăng cường phản ứng miễn dịch cá nhân đủ cao để tiêu diệt các vi khuẩn vi phạm. Yếu tố chủ mà chúng tôi đang nghiên cứu được gọi là Spi-C, một gen được tìm thấy trong mọi tế bào của cơ thể người.

Nhắm mục tiêu các yếu tố máy chủ

Mối quan tâm của tôi về các yếu tố chủ đã nảy sinh trong quá trình học cao học của tôi. Trong khi làm việc trên Ph.D. Dự án nghiên cứu, tôi đã học được rằng các yếu tố chủ, một loạt các đặc điểm nội tại đối với con người, đóng một vai trò quan trọng trong nhiễm trùng do vi khuẩn. Điều này truyền cảm hứng cho tôi để điều tra làm thế nào hệ thống miễn dịch của chủ nhà chống lại vi khuẩn.

Những hiểu biết mới về sự bảo vệ của vật chủ chống lại mầm bệnh đã khiến các nhà nghiên cứu khám phá một chiến lược mới gọi là trị liệu theo hướng chủ nhà (HDT), một ý tưởng tương đối gần đây chỉ mới xuất hiện khoảng một thập kỷ.

Mục tiêu của HDT là tăng cường và khuếch đại phản ứng miễn dịch của vật chủ để tiêu diệt mầm bệnh, thay vì chỉ dựa vào thuốc kháng khuẩn. Bằng cách nhắm mục tiêu các yếu tố máy chủ cũng như cung cấp điều trị bằng kháng sinh, HDT mang lại hiệu quả gấp đôi.

Cơ thể phản ứng tự nhiên với nhiễm trùng với viêm, một quá trình trong đó các quần thể tế bào miễn dịch cụ thể tấn công và tiêu diệt vi khuẩn xâm nhập bằng cách ăn chúng hoặc hạ gục chúng bằng vũ khí protein. Tuy nhiên, tình trạng viêm không được kiểm soát sẽ kích hoạt việc sản xuất protein có thể gây ra suy đa tạng và thậm chí có thể giết chết vật chủ. Do đó, kiểm soát viêm là rất quan trọng để chống lại mầm bệnh cũng như bảo vệ cơ thể khỏi tình trạng viêm quá mức.

HDT bao gồm một bộ các phương pháp điều trị giúp tăng phản ứng của vật chủ với mầm bệnh và cũng bảo vệ vật chủ khỏi phản ứng miễn dịch phóng đại. HDT bao gồm liệu pháp tế bào, trong đó một quần thể tế bào tủy xương cụ thể được tiêm vào cơ thể vật chủ để ngăn chặn phản ứng miễn dịch quá mức và tổn thương mô. Một HDT khác liên quan đến các loại thuốc thường được sử dụng cho các bệnh không nhiễm trùng. Statin và ibuprofen, ví dụ, làm dịu phản ứng của vật chủ với nhiễm trùng. Sinh học, các loại thuốc phân tử phức tạp được sản xuất bằng công nghệ DNA tái tổ hợp, cũng làm điều này bằng cách trung hòa các protein có kích thước nhỏ và giảm tổn thương mô. Các sản phẩm dinh dưỡng, chẳng hạn như vitamin D3, cũng đã được chứng minh là nguyên nhân khiến các tế bào miễn dịch của chủ nhà giải phóng các chất kháng khuẩn giúp tăng cường tiêu diệt mầm bệnh.

HDT kết hợp với thuốc kháng khuẩn cho thấy nhiều hứa hẹn trong việc điều trị các mầm bệnh đa kháng thuốc, đặc biệt là chống lại Mycobacterium tuberculosis, mầm bệnh gây bệnh lao, một trong 10 nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên toàn thế giới.

Cá nhân hóa phương pháp điều trị nhiễm trùng

Trong thập kỷ qua, các nhà nghiên cứu đã đạt được nhiều tiến bộ trong nghiên cứu yếu tố chủ, dẫn đến các chiến lược trị liệu mới.

Một trong số đó là y học cá nhân hóa, trong đó một kế hoạch chi tiết gen có thể xác định tính nhạy cảm duy nhất của một cá nhân đối với các bệnh và chọn phương pháp điều trị thích hợp.

Khái niệm này được áp dụng trong các bệnh không nhiễm trùng như ung thư. Tuy nhiên, việc áp dụng khái niệm trong bệnh truyền nhiễm là rất gần đây. Tuy nhiên, y học cá nhân hóa khiến chúng ta suy đoán tại sao một số cá nhân dễ bị nhiễm trùng hơn những người khác. Các đồng nghiệp của tôi và tôi tin rằng sự khác biệt như vậy có thể được gây ra bởi sự khác biệt tinh tế trong DNA của các gen yếu tố chủ. Bằng cách kết nối những khác biệt này, được gọi là đa hình, với mức độ dễ bị tổn thương của các cá nhân, chúng tôi hy vọng rằng nghiên cứu của chúng tôi sẽ đóng góp vào thuốc điều trị nhiễm khuẩn chính xác.

Nhiệm vụ của chúng tôi cho một nhân tố máy chủ tiểu thuyết

Các đồng nghiệp của tôi trong phòng thí nghiệm Haldar và tôi đang tìm hiểu vai trò của Spi-C trong việc nhiễm vi khuẩn. Spi-C rất cần thiết cho sự phát triển của một loại tế bào cụ thể trong lá lách điều chỉnh việc lưu trữ sắt trong cơ thể. Sắt rất cần thiết cho việc vận chuyển oxy trong các tế bào hồng cầu.

Nhưng, trong quá trình nhiễm trùng, vi khuẩn cũng cần sắt. Họ cần nó để phát triển, và họ cạnh tranh với chủ nhà để có được nó. Do đó, nếu chúng ta có thể thay đổi hoạt động của gen Spi-C, chúng ta có thể loại bỏ vi khuẩn của chất dinh dưỡng quan trọng này và do đó ngăn chặn nhiễm trùng mà không gây hại cho vật chủ.

Trong một bài báo gần đây, chúng tôi đã tóm tắt tác dụng của sắt trong tế bào chủ và sự tương tác của nó với các yếu tố chủ trong sự hiện diện hoặc không có nhiễm trùng.

Ở chuột, chúng tôi đã thử nghiệm vai trò của yếu tố chủ, Spi-C, như một cách để bảo vệ vật chủ. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tiêm một hóa chất là thành phần của vi khuẩn vào chuột. Chúng tôi muốn kích hoạt những thay đổi xảy ra ở động vật trong quá trình nhiễm vi khuẩn thực sự.

Xem thêm: Vi khuẩn gây ác mộng ở Nhật Bản: Những điều bạn cần biết về vi trùng kháng kháng sinh

Kết quả sơ bộ của chúng tôi cho thấy yếu tố chủ đang hoạt động trong các cơ quan khác nhau của chuột được điều trị bằng hóa chất. Chúng tôi tin rằng sự kích hoạt này đóng một vai trò trong phòng thủ máy chủ. Và, thực sự, chúng tôi thấy rằng việc mất hoạt động Spi-C đã làm tăng sự giải phóng các protein có kích thước nhỏ tạo điều kiện cho sự bảo vệ vật chủ chống lại mầm bệnh so với các tế bào có hoạt động Spi-C bình thường. Chúng tôi tin rằng sự thay đổi này trong các protein có kích thước nhỏ có thể bảo vệ vật chủ khỏi tình trạng viêm quá mức để đáp ứng với nhiễm trùng.

Chúng tôi tin rằng việc chuyển suy nghĩ của chúng tôi từ liệu pháp nhắm mục tiêu mầm bệnh sang liệu pháp điều trị theo hướng chủ nhà đã mở ra một con đường mới của y học chính xác, có thể giúp chấm dứt khủng hoảng kháng thuốc.

Bài viết này ban đầu được xuất bản trên Cuộc trò chuyện của Zahidul Alam. Đọc bài viết gốc.