Bọt biển nam cực và hợp chất mới trong cuộc chiến chống siêu bọ

Các nhà nghiên cứu vừa khám phá một hợp chất chứa trong một loại bọt biển Nam Cực, có khả năng tiêu diệt 98% siêu vi khuẩn kháng thuốc (superbug) đang lan rộng nhanh chóng khắp nước Mỹ – Staphylococcus aureus kháng methicillin, gọi tắt là MRSA.

Với sự xuất hiện ngày càng nhiều các loại vi khuẩn có khả năng kháng các chủng kháng sinh hiện có, các nhà khoa học đang tìm kiếm trong vô vọng các phương thức mới để bảo vệ cơ thể chống lại sự truyền nhiễm và nghiên cứu ban đầu cho thấy bọt biển Nam Cực có thể là một lựa chọn.

Sự lây nhiễm Staphylococcus aureus (staph) khá phổ biến, đặc biệt trong môi trường bệnh viện và ở điều kiện bình thường thì chúng không khó để điều trị. Nhưng MRSA là một chủng kháng lại phần lớn các kháng sinh hiện có. Điều này có nghĩa là MRSA có thể lan rộng nhanh chóng từ một nhiễm trùng bề mặt (superficial infection)i như nhiễm trùng da thành một nhiễm trùng xâm lấn (invasive) có thể đe doạ đến tính mạng.

Theo Trung Tâm Kiểm Soát Dịch Bệnh (CDC), khoảng 80,000 trường hợp nhiễm MRSA đã được chuẩn đoán ở Mỹ mỗi năm và 11,000 người chết vì các biến chứng của MRSA. Hiện nay, chúng ta thực sự không có nhiều lựa chọn để đối phó với MRSA.

Đó là lí do tại sao việc phát hiện loại hợp chất mới, darwinolide, rất đáng chú ý. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy darwinolide trong một loại bọt biển Nam Cực có tên khoa học là Dendrilla membranosa. Những kiểm tra đầu tiên trong phòng thí nghiệm cho thấy nó có khả năng tiêu diệt 98.4% các tế bào MRSA.

James McClintock, một trong những nhà nghiên cứu từ Đại Học Alabama, Birmingham cho biết: “Nó là một hợp chất bảo vệ chống lại các vi sinh vật với một số đặc tính hết sức thú vị”.

Tuy vẫn còn khá sớm nhưng đây không phải là lần đầu tiên các hợp chất có tiềm năng y học được tìm thấy trong các sinh vật biển Nam Cực. McClintock và nhóm nghiên cứu đã từng khám phá ra một hợp chất trong tảo có khả năng chống lại chủng H1N1 ở vi rút cúm và một hợp chất khác có khả năng chống lại ung thư tế bào hắc tố (Melanoma).

Điều hấp dẫn các nhà sinh học là khu vực Nam Cực rất khắc nghiệt nên sự sống đã bị buộc phải tìm ra những phương cách tồn tại độc đáo, bao gồm một số cơ chế phòng vệ mạnh như sản sinh các hợp chất độc hại.

McClintock cho biết: “Bọt biển không được bảo vệ bởi lớp vỏ và chúng cũng không thể đi đâu xa”. Ông còn cho biết thêm: chính điều này đã làm cho bọt biển không có khả năng phòng vệ vật lý để chống lại các vi khuẩn dày đặc trong môi trường nước mà chúng sống. ”Khi bạn bị thương, một trận chiến không ngừng nghỉ sẽ diễn ra trên tay của bạn.”

Giải pháp của bọt biển là tạo ra một loạt các hợp chất nhớp nhúa có khả năng tiêu diệt vi khuẩn ngay khi tiếp xúc với hi vọng bảo vệ chính nó khỏi các nhiễm trùng.

Và hiện nay, nhóm của McClintock đã có thể tách một trong những hợp chất đó, darwinolide, và cho thấy nó có tiềm năng lớn, ít nhất là trong phòng thí nghiệm, khi nói đến việc chống lại MRSA.

Các nhà nghiên cứu đã có bằng sáng chế cho hợp chất này nhưng họ vẫn trong giai đoạn tìm hiểu cách hoạt động chính xác của nó. Các kiểm tra trong phòng thí nghiệm đến nay đã cho thấy darwinolide có một cấu trúc đặc trưng,  cho phép nó xâm nhập vào màng sinh học (biofilm) mà MRSA tạo ra để bảo vệ chính chúng khỏi các phương thức điều trị.

“Khi chúng ta dùng kháng sinh, chúng sẽ rượt đuổi vi khuẩn trong các dịch cơ thể” – McClintock cho biết đó là lí do vì sao các kháng sinh thường không có tác dụng trong việc điều trị MRSA.

“Darwinolide khác với các loại thuốc cùng loại làm từ bọt biển dù có vài điểm tương đồng. Sự khác biệt này là do sự sắp xếp khác thường của cấu trúc mạch vòng trung tâm”- theo lời Charles Amsler, đồng tác giả công trình.

“Nếu sự sắp xếp khung hóa học đó là một phần nguyên nhân cho tính hiệu quả trong việc chống lại vi khuẩn ở màng sinh học, cấu trúc hoá học này có thể là nền cho sự phát triển của các loại thuốc khác nhằm vào các tác nhân gây bệnh bên trong màng sinh học.”

Bước tiếp theo là tổng hợp darwinolide trong phòng thí nghiệm sao cho các nhà khoa học không phải dựa vào trích xuất của darwinolide từ tảo Nam Cực tự nhiên. Điều này cung cấp cái nhìn sâu sắc về cấu trúc của darwinolide và sẽ giúp nhóm nghiên cứu tìm ra chính xác cách thức mà darwinolide chống lại MRSA và liệu một ngày nào đó darwinolide có thể trở thành một phương thức điều trị phổ biến không.

Nếu các nhà nghiên cứu có thể cho thấy tính hiệu quả của darwinolide trong thử nghiệm lâm sàng, nó có thể cứu được sự sống của hàng chục ngàn người mỗi năm. Vì thế chúng ta hãy cùng hi vọng vào điều tốt đẹp sẽ xảy ra.

Nghiên cứu này đã được công bố trên Organic Letters.

Phương Thanh, IBSG Microbiology (chuyển ngữ)

Bài báo:

1. Fiona MacDonald. Scientists just found a compound that kills 98% of a drug-resistant bacteria. Science Alert. 23 Jun 2016.
2. von Salm, J. L., Witowski, C. G., Fleeman, R. M., McClintock, J. B., Amsler, C. D., Shaw, L. N., & Baker, B. J. (2016). Darwinolide, a New Diterpene Scaffold That Inhibits Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus Biofilm from the Antarctic Sponge Dendrilla membranosa. Organic letters.

Xin mời Quý Độc Giả bỏ ra 2-5 phút để làm một khảo sát mức độ hài lòng về bài viết của IBSG tại đây. IBSG chân thành cảm ơn Quý Độc Giả.