Tái sử dụng kháng sinh với vi khuẩn kháng thuốc

Kết hợp giữa kháng sinh và quang nhiệt

Vi khuẩn Staphylococcus aureus kháng methicillin, hay MRSA, có khả năng kháng nhiều loại kháng sinh khác nhau và gây lên 20.000 ca tử vong trên toàn thế giới năm 2017.

Trước tình trạng vi khuẩn kháng kháng sinh ngày càng tăng, các nhà khoa học đang trong cuộc đua phát triển các loại kháng sinh mới nhằm chống lại tình trạng này.

Nhưng thực tế không đơn giản. Đối mặt với mối đe dọa bị diệt trừ bởi một loại kháng sinh, vi khuẩn đã tự hình thành nhiều thủ đoạn khác nhau để trốn tránh và vô hiệu hóa kẻ thù hóa học.

Ví dụ, enzym vi khuẩn có thể tác động làm thay đổi cấu trúc hóa học của một loại kháng sinh, khiến thuốc mất hiệu quả. Trong MRSA, kháng sinh thuộc nhóm aminoglycoside bị sửa đổi bởi một loại enzym gọi là APH (2’’).

Mặt khác, để đưa một loại kháng sinh hoàn toàn mới ra thị trường mất trung bình 10 năm và hàng triệu đô la Mỹ. Nhưng có phương án hấp dẫn hơn, đó là tìm giải pháp tái sử dụng kháng sinh hiện có.

Đây là một nghiên cứu mới mà nhóm các nhà khoa học hợp tác từ Đại học Hồng Kông, Đại học Hồ Bắc, Đại học Thiên Tân, Đại học Bắc Kinh và Đại học Khoa học và Công nghệ Huazhong cùng tham gia thực hiện.

Mục đích chính là làm cho MRSA nhạy cảm với aminoglycoside một lần nữa, nhóm khoa học tăng cường thêm tác động bằng cách sử dụng phương pháp xử lý quang nhiệt, trong đó năng lượng ánh sáng chuyển đổi thành năng lượng nhiệt thông qua các hạt nano. các hạt nano khi được xạ kích bằng tia laser, sẽ tạo ra nhiệt khoảng 45oC, ảnh hưởng trực tiếp đến các tế bào trong môi trường xung quanh ngay tức khắc.

Các nhà nghiên cứu đã phủ các hạt nano vào kháng sinh aminoglycoside, đưa thuốc vào các vị trí nhiễm trùng và chiếu xạ laser.  Sự kết hợp giữa kháng sinh aminoglycoside và quang nhiệt làm giảm đáng kể tốc độ tăng trưởng các khuẩn lạc MRSA.

Kháng sinh không thể sửa đổi được bởi enzym

Điều quan trọng là điều trị với cùng nồng độ aminoglycoside hoặc cùng mức sử dụng phương pháp quang nhiệt độc lập không có tác dụng ức chế tăng trưởng MRSA mà cần kết hợp aminoglycoside-quang nhiệt lớn hơn tổng các phần hoạt động riêng biệt của từng loại.

Trên những vết thương bị nhiễm MRSA của chuột, việc điều trị làm giảm số lượng khuẩn lạc, giảm viêm và vết thương nhanh lành hơn so với vết thương tương tự nhưng không sử dụng giải pháp mới này.

Để phân tích sâu hơn, nhóm nghiên cứu tập trung vào kháng sinh aminoglycoside gentamycin. Họ phát hiện ra rằng, protein, mã hóa là APH (2")được tế bào điều chỉnh tăng để để đối phó với gentamycin-quang nhiệt và giảm lượng kháng sinh gentamycin bị biến đổi do tác động của APH (2’’) ở nhiệt độ môi trường xung quanh, xuất hiện qua trung gian quang nhiệt.

Phân tích phức hợp gentamycin-APH (2’’) khi sử dụng kết hợp quang nhiệt cho thấy các kháng sinh gentamycin liên kết với APH (2’’) tại một vị trí hoàn toàn khác biệt với điều kiện thông thường. Sự gắn kết của gentamycin với vị trí mới ít năng lượng hơn so với vị trí ban đầu, do đó tính chất của kháng sinh không thay đổi nhiều. Đồng thời vị trí mới mà gentamycin gắn kết với protein khiến kháng sinh không thể sửa đổi được bởi enzym.

Cách tiếp cận này loại bỏ sự cần thiết phải tăng liều lượng aminoglycoside trong điều trị, giảm nguy cơ tác dụng phụ liên quan. Các hạt nano tự phân hủy sinh học thành các thành phần an toàn với cơ thể con người.

Quá trình điều trị theo phương pháp mới không gây độc hại cho tế bào động vật có vú trong tối đa 30 phút, sau đó ngừng điều trị.

Những phát hiện từ nghiên cứu này có thể được áp dụng cho rất nhiều những loại nhiễm trùng MRSA khác, trong đó có những trường hợp liên quan đến viêm phổi và phẫu thuật cấy ghép.

Việc phát hiện ra một phương pháp ngoại sinh để tái nhạy cảm MRSA với aminoglycoside mang lại cho dược học một khả năng nữa trong việc tái sử dụng kháng sinh trong cuộc đấu tranh chống lại tình trạng kháng thuốc của vi khuẩn và tạo ra tiền đề cho việc sử dụng thuốc đã được sử dụng trong thực tế để giải quyết các loại bệnh mới xuất hiện.

Thái Bằng (theo Advanced Science News)