Tìm ra cơ chế khiến chủng bệnh tả có thể tồn tại dai dẳng đến ngày nay

Chủng vi khuẩn tả chết người xuất hiện ở Indonesia vào năm 1961 vẫn tiếp tục lây lan rộng rãi cho đến nay, cướp đi sinh mạng của hàng nghìn người trên khắp thế giới mỗi năm, khiến hàng triệu người mắc bệnh. Sự tồn tại dai dẳng của nó khiến các nhà khoa học rất bối rối.

Cuối cùng, trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas (UT) ở Austin đã phát hiện ra cơ chế giúp cho chủng vi khuẩn nguy hiểm này tồn tại qua nhiều thập kỷ như thế nào.

Chủng Vibrio cholerae (V. cholerae) gây ra đại dịch tả toàn cầu lần thứ 7 đã biến đổi thế nào để nó có thể cạnh tranh tốt hơn các biến thể gây bệnh khác là một bí ẩn đối với các nhà nghiên cứu.

Mới đây, nhóm UT đã xác định được một đặc điểm độc đáo trong hệ thống miễn dịch của vi khuẩn đã bảo vệ chúng khỏi các tác nhân chính thúc đẩy quá trình tiến hóa.

Jack Bravo, nhà nghiên cứu bậc sau tiến sĩ về khoa học sinh học phân tử tại UT và là tác giả của bài báo, cho biết: “Thành phần đặc điểm này của hệ thống miễn dịch có duy nhất ở chủng này và nó mang lại cho nó một lợi thế đặc biệt hơn so với các dòng V. Cholerae khác. Nó cũng cho phép nó tự bảo vệ nó chống lại các yếu tố di truyền ký sinh di động đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái và sự tiến hóa của chủng này và cuối cùng góp phần kéo dài tuổi thọ của chủng vi khuẩn gây đại dịch này”.

Bệnh tả và các vi khuẩn khác, giống như mọi sinh vật sống, tiến hóa thông qua một loạt đột biến và thích nghi theo thời gian, cho phép nó có những phát triển mới thích nghi được trong môi trường bị thay đổi như tình trạng kháng kháng sinh. Thậm chí, một số động lực tiến hóa ở vi khuẩn còn là các cấu trúc ADN nhỏ có tên là plasmid lây nhiễm, tồn tại và sao chép bên trong vi khuẩn theo những cách có thể thay đổi ADN của vi khuẩn. Plasmid cũng có thể sử dụng hết năng lượng và gây ra những đột biến ít có lợi cho vi khuẩn.

Nhờ kết hợp các phân tích trong phòng thí nghiệm và hình ảnh kính hiển vi điện tử lạnh, nhóm nghiên cứu đã xác định được một hệ thống phòng thủ gồm hai phần độc đáo mà những vi khuẩn này dùng để phá hủy các plasmid để bảo vệ và bảo tồn chủng vi khuẩn của nó.

Tổ chức Y tế Thế giới ước tính rằng bệnh tả đã lây nhiễm cho khoảng 1,3 triệu đến 4 triệu người mỗi năm và có đến 21.000 đến 143.000 người tử vong hàng năm. Vi khuẩn này thường lây lan qua nước và thực phẩm bị ô nhiễm hoặc do tiếp xúc với chất dịch của người bị nhiễm bệnh. Các trường hợp nghiêm trọng có triệu chứng tiêu chảy, nôn mửa và chuột rút cơ bắp dẫn đến mất nước, đôi khi gây tử vong. Sự bùng phát dịch bệnh xảy ra chủ yếu ở những khu vực có cơ sở hạ tầng vệ sinh và nước uống kém. Mặc dù hiện nay đã có vắc-xin để chống lại bệnh tả nhưng khả năng bảo vệ để chống lại các triệu chứng nghiêm trọng của nó sẽ bị giảm chỉ sau ba tháng. Những biện pháp can thiệp mới hết sức cần thiết.

Các nhà nghiên cứu cho biết, nghiên cứu của họ mang lại một cánh cửa mới đầy tiềm năng cho các nhà sản xuất thuốc khám phá.

David Taylor, phó giáo sư khoa học sinh học phân tử tại UT, tác giả của bài báo cho biết: “Hệ thống phòng thủ độc đáo này có thể là mục tiêu để điều trị hoặc phòng ngừa bệnh. Nếu chúng ta có thể loại bỏ lớp phòng vệ này, nó sẽ dễ bị tổn thương. Nếu chúng ta kích hoạt hệ thống miễn dịch này của chính nó để chống lại vi khuẩn thì đó sẽ là một cách hiệu quả để tiêu diệt nó".

Hệ thống phòng thủ của chúng được nêu trong bài báo bao gồm hai phần hoạt động cùng nhau. Một protein nhắm vào ADN của plasmid với độ chính xác vượt trội, và một enzyme bổ sung sẽ cắt nhỏ ADN của plasmid, tháo xoắn của ADN hướng ngược lại.

Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng hệ thống này cũng tương tự như một số phức hợp CRISPR-Cascade, cũng dựa trên hệ thống miễn dịch của vi khuẩn. Khám phá CRISPR cuối cùng đã cách mạng hóa các công nghệ chỉnh sửa gen, mang lại những đột phá lớn về y sinh.

P.T.T (NASATI), theo https://phys.org/, /5/2024