Dùng vi khuẩn ở mũi để vận chuyển thuốc đến não

Ngày 5/2, trên tạp chí Cell, các nhà khoa học báo cáo rằng họ đã sử dụng vi khuẩn sống ở mũi để vận chuyển các hormone ức chế cảm giác thèm ăn cho những con chuột béo phì, và kết quả là những con chuột này đã giảm cân. Mặc dù còn lâu phương pháp này mới có thể được ứng dụng trên người, nhưng đây là một trong những ví dụ mới nhất về việc thác/tận dụng vi khuẩn để phân phối thuốc đến đúng nơi cần trong cơ thể hiệu quả hơn. Trong một nghiên cứu khác công bố trên tạp chí Cell Systems ngày 6/2, các nhà khoa học đã sử dụng một loài vi khuẩn khác để cung cấp enzyme bảo vệ cho tế bào da.

“Thuốc thường không được vận chuyển đến nơi chúng cần đến một cách tốt đẹp,” theo Shannon Sirk - kỹ sư sinh học tại Đại học Illinois ở Urbana-Champaign, người không tham gia vào cả hai nghiên cứu. “Nếu bạn cải thiện được khâu phân phối, bạn có thể giảm thiểu tác dụng phụ và bớt gánh nặng cho người bệnh.”

Đã có nhiều nỗ lực thiết kế vi khuẩn tiết thuốc tập trung vào việc vận chuyển các phân tử đến ruột, Sirk cho biết. Hệ vi sinh vật đường ruột rất phong phú, có thể mang theo ‘hàng hóa y tế’, bao gồm cả các chủng Escherichia coli – một “ngựa thồ” quen thuộc, dễ dàng chỉnh sửa gene trong phòng thí nghiệm. Nhưng hai nghiên cứu nêu trên mở rộng sang những vùng khác của cơ thể và tìm hiểu khả năng của những loài vi khuẩn ít được biết đến hơn.

Não bộ là một đích đến đặc biệt đối với hệ thống phân phối thuốc bằng vi khuẩn, theo Cammie Lesser - nhà vi sinh học tổng hợp tại Bệnh viện Đa khoa Massachusetts (Boston), bởi nó được bảo vệ bởi một hàng rào ngăn cản sự xâm nhập của cả vi sinh vật lẫn một số phân tử nhất định.

Để vượt qua trở ngại này, nhà sinh học tổng hợp Matthew Wook Chang tại Đại học Quốc gia Singapore và các cộng sự quyết định khai thác một “cửa ngõ” dẫn đến não còn ít được nghiên cứu: mũi. Bước đầu tiên là xác định những vi khuẩn có thể hữu ích đang cư trú ở đó. “Vi khuẩn ở mũi đến nay vẫn tương đối ít được khám phá, dù khoang mũi kết nối trực tiếp với não,” Chang nói.

Nhóm nghiên cứu đã xem xét một số loài vi khuẩn, trong đó có năm chủng Lactobacillus, thường được xem là an toàn và đôi khi được dùng trong các thực phẩm chức năng bảo vệ sức khỏe. Tiếp đó, họ tiến hành sàng lọc để tìm những chủng có khả năng liên kết với một phân tử được tìm thấy trên cấu trúc màng được gọi là biểu mô khứu giác (olfactory epithelium). Lớp biểu mô này bao bọc một phần của khoang mũi phía trên và được kết nối với não bằng các dây thần kinh khứu giác quan trọng. Mặc dù vi khuẩn hiếm khi di chuyển từ mũi lên não, một số phân tử vẫn có thể khuếch tán dọc theo con đường này.

Khi đã tìm được chủng phù hợp là Lactobacillus plantarum, các nhà nghiên cứu biến đổi gene của nó, cho phép nó sản xuất và tiết ra nhiều loại phân tử, bao gồm ba hormone điều hòa cảm giác thèm ăn. Những con chuột béo phì được nhỏ vi khuẩn này vào mũi mỗi ngày trong tám tuần đã ăn ít hơn và giảm cân trong thời gian điều trị.

Trong nghiên cứu về da, các nhà khoa học đã chọn vi khuẩn Cutibacterium acnes cư trú trong nang lông. Mặc dù C. acnes rất phổ biến, nó lại ít được nghiên cứu kỹ. Ngoài ra, loại vi khuẩn này sinh trưởng chậm trong phòng thí nghiệm, theo Javier Santos-Moreno, nhà sinh học tổng hợp tại Đại học Pompeu Fabra (Barcelona, Tây Ban Nha) và là đồng tác giả nghiên cứu.

Cuối cùng, khi đã nắm trong tay những công cụ cần thiết, Santos-Moreno và cộng sự đã thiết kế thành công C. acnes có khả năng tổng hợp và tiết ra superoxide dismutase, một loại enzyme có tác dụng chống lại một số tác hại của tia cực tím (UV) lên tế bào. Các nhà nghiên cứu nuôi tế bào da trong phòng thí nghiệm, chiếu tia UV lên chúng, rồi xử lý tế bào bằng dung dịch chứa enzyme superoxide dismutase do vi khuẩn đã được biến đổi gene tiết ra. Kết quả, các tế bào được xử lý tạo ra ít phân tử không ổn định và có khả năng gây hại nhiều hơn so với tế bào không được xử lý.

Theo Sirk, cách tiếp cận của cả hai nhóm nghiên cứu nói trên đều rất thú vị và cho thấy rõ những thách thức của loại công việc này. “Mỗi ‘ngách’ sinh học đòi hỏi một nền tảng kỹ thuật riêng biệt," ông nói.