Vì sao các vi khuẩn đường ruột vô hại có thể trở nên có hại?

Một nhóm các nhà khoa học quốc tế vừa lý giải vì sao vi khuẩn E. coli vốn vô hại khi tìm thấy ở gà có thể tích lũy một số gen để trở nên độc hại đến mức gây nhiễm trùng nguy hiểm tính mạng. Nghiên cứu trên Nature Communications cảnh báo rằng vấn đề này không chỉ ảnh hưởng đến ngành nông nghiệp chăn nuôi gia cầm mà còn có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người thông qua việc lây nhiễm từ động vật. E.coli là một vi khuẩn được tìm thấy nhiều ở hệ đường ruột của hầu hết động vật, kể cả con người. Vi khuẩn này thường vô hại khi khu trú ở ruột, nhưng sẽ trở thành mối lo ngại nếu xâm nhập vào hệ tuần hoàn và dẫn đến nhiễm trùng toàn thân, thậm chí là tử vong. Tác nhân gây bệnh E. coli trên động vật có cánh (Avian pathogenic E. coli – APEC) là nguyên nhân hàng đầu dẫn đến nhiễm trùng ở gà với khoảng tỉ lệ chết khoảng 20% và gây thiệt hại hàng triệu bảng Anh cho ngành chăn nuôi.

Nhóm nghiên cứu trực thuộc Trung tâm Tiến hóa Milner tại Đại học Bath đã giải mã và phân tích trình tự gen của E. coli ở gà khỏe mạnh cũng như bị nhiễm bệnh được nuôi trong các trang trại để hiểu rõ nguyên nhân vì sao loại vi khuẩn thường được cho là vô hại này lại trở nên nguy hiểm như vậy. Họ khám phá rằng nguyên nhân không đến từ một gen đơn lẻ, mà là sự tác động của một tổ hợp các nhóm gen. Sự chuyển gen ngang (horizontal gene transfer) cho phép vi khuẩn trao đổi và tiếp nhận gen mới từ những vi khuẩn kế cạnh. Hiện tượng này có thể là kết quả từ biến nạp – truyền DNA từ vi khuẩn bị ly giải; tải nạp – truyền DNA qua trung gian virus; hoặc giao nạp – hai vi khuẩn gắn kết tạm thời với nhau.

Giải thích lý do vì sao E.coli vô hại có thể trở nên có hại, GS. Sam Sheppard, trực thuộc Trung tâm Tiến hóa Milner tại Đại học Bath và cũng là người đứng đầu nghiên cứu, phát biểu: Trước đó, chúng tôi cho rằng E. coli trở nên có độc tính bằng việc tiếp nhận một số gen nhất định ở dạng plasmid từ các vi khuẩn khác. Nhưng nghiên cứu của chúng tôi, bằng việc so sánh bộ gen giữa E. coli gây hại và vô hại ở gà, đã chứng minh nguyên nhân là từ việc tiếp nhận các gen mới từ môi trường sống và quá trình này xảy ra liên tục ở ruột gà. Điều đáng chú ý là các gen lạ này thường gây hại cho vi khuẩn. Tuy nhiên, ước tính có đến 26 tỷ con gà trên toàn thế giới, chiếm 70% lượng động vật có cánh. Điều này làm gia tăng đáng kể khả năng vi khuẩn tiếp nhận gen có lợi cho chúng và trở thành có độc tính, gây viêm nhiễm ở gà và thậm chí có thể truyền sang cho con người.

Qua đó, các tác giả nhấn mạnh tầm quan trọng của xác định chủng vi khuẩn nào có khả năng cao sẽ trở thành tác nhân gây bệnh nhằm loại bỏ trước khi chúng có độc tính. GS. Sheppard nhận xét: “Chúng tôi rất ngạc nhiên rằng nghiên cứu đã chỉ ra không chỉ một chủng E. coli nhất định, mà tất cả các chủng đều có khả năng trở thành tác nhân gây bệnh khi dung nạp một tổ hợp gen phù hợp”. Các chủng có khả năng cao trở thành tác nhân gây bệnh có thể được xác định bằng kỹ thuật áp dụng tương tự trong xét nghiệm chủng Covid-19. Cụ thể, sau khi giải mã trình tự bộ gen, kỹ thuật PCR có thể dung để nhanh chóng phát hiện các gen cụ thể có khả năng làm biến đổi E. coli. GS. Sheppard chia sẻ: “Chúng tôi đã phát hiện ra 20 gen phổ biến ở các vi khuẩn gây bệnh, và điều này giúp ích cho nông dân trong việc xác định cá thể nào có nguy cơ trước khi mầm bệnh bắt đầu bùng phát”.

Người dịch: Hồ Quốc Việt.

Biên tập: Trấn Quốc Duy.

Nguồn:

Scientists Identify How Harmless Gut Bacteria “Turn Bad”, Sciencemag.com, Feb 12, 2021

Nguồn ảnh: University of Bath