Nhóm kháng sinh mới có thể chống lại nhiều loại vi khuẩn

Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã tuyên bố tình trạng kháng thuốc (antimicrobial resistance - AMR) là một trong 10 mối đe dọa sức khỏe cộng đồng toàn cầu đối với loài người. Ước tính rằng vào năm 2050, các bệnh nhiễm trùng kháng kháng sinh có thể cướp đi sinh mạng của 10 triệu người mỗi năm và tạo ra gánh nặng 100 nghìn tỷ USD cho nền kinh tế toàn cầu. Danh sách các vi khuẩn kháng tất cả các kháng sinh hiện có đang ngày càng gia tăng, và có rất ít thuốc mới đang được phát triển, tạo ra nhu cầu bức thiết về các loại kháng sinh mới để ngăn chặn khủng hoảng sức khỏe cộng đồng.

Farokh Dotiwala, giáo sư tại Trung tâm Vaccine và Miễn dịch, Viện Wistar, đồng tác giả nghiên cứu mới, cho biết: "Chúng tôi đã thực hiện một chiến lược kép để phát triển các phân tử mới có thể tiêu diệt các bệnh nhiễm trùng khó điều trị, đồng thời tăng cường phản ứng miễn dịch tự nhiên của vật chủ." Nhóm tác giả gọi nhóm hợp chất mới phát hiện là kháng sinh miễn dịch tác dụng kép (DAIA).

Các loại thuốc kháng sinh hiện có tấn công vào các chức năng cần thiết của vi khuẩn, bao gồm khả năng tổng hợp axit nucleic và protein, xây dựng màng tế bào và các con đường trao đổi chất. Tuy nhiên, vi khuẩn có thể kháng thuốc bằng cách làm biến đổi các bộ phận mục tiêu mà kháng sinh nhắm tới, làm mất tác dụng thuốc kháng sinh.

"Chúng tôi cho rằng việc khai thác cả hệ thống miễn dịch để tấn công đồng thời vi khuẩn trên hai mặt trận khác nhau sẽ khiến chúng khó phát triển sức đề kháng với thuốc," Dotiwala cho biết.

Dotiwala và các đồng nghiệp đã tập trung vào một con đường trao đổi chất cần thiết cho hầu hết các vi khuẩn nhưng không có ở người, khiến nó trở thành mục tiêu lý tưởng để phát triển kháng sinh. Con đường này, được gọi là methyl-D-erythritol phosphate (MEP), chịu trách nhiệm sinh tổng hợp isoprenoids - các phân tử cần thiết cho sự tồn tại của tế bào ở hầu hết các vi khuẩn gây bệnh. Nhóm nghiên cứu nhắm mục tiêu đến enzym IspH, một enzym thiết yếu trong sinh tổng hợp isoprenoid, như một cách để ngăn chặn con đường trao đổi chất này và tiêu diệt vi khuẩn. Với sự hiện diện rộng rãi của IspH trong thế giới vi khuẩn, cách tiếp cận này có thể nhắm mục tiêu đến nhiều loại vi khuẩn khác nhau.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô hình máy tính để sàng lọc hàng triệu hợp chất có sẵn trên thị trường và chọn ra những hợp chất mạnh nhất trong việc ức chế chức năng IspH, làm điểm khởi đầu cho việc khám phá thuốc.

Do các chất ức chế IspH có sẵn trước đây không thể xâm nhập vào thành tế bào vi khuẩn, Dotiwala đã hợp tác với nhà hóa dược học Joseph Salvino của Trung tâm Ung thư Viện Wistar, đồng tác giả của nghiên cứu, để xác định và tổng hợp các phân tử ức chế IspH mới có thể xâm nhập vào bên trong vi khuẩn.

Nhóm nghiên cứu cũng đã chứng minh rằng chất ức chế IspH mới kích thích hệ thống miễn dịch, tạo ra hoạt động tiêu diệt vi khuẩn mạnh hơn và đặc hiệu hơn so với các kháng sinh tốt nhất hiện nay khi thử nghiệm trên các chủng vi khuẩn kháng kháng sinh. Trong các mô hình thử nghiệm, tác dụng diệt khuẩn của chất ức chế IspH cũng vượt trội hơn so với các kháng sinh truyền thống. Tất cả các hợp chất được thử nghiệm cũng được chứng minh là không độc hại đối với tế bào của con người.

"Kích hoạt miễn dịch là đòn tấn công thứ hai của chiến lược DAIA", Kumar Singh, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm của Dotiwala, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết.

Dotiwala nhấn mạnh: "Chúng tôi tin rằng DAIA có thể đại diện cho một bước ngoặt tiềm năng trong cuộc chiến chống lại AMR, tạo ra sức mạnh kết hợp giữa khả năng tiêu diệt trực tiếp vi khuẩn của thuốc kháng sinh với sức mạnh tự nhiên của hệ thống miễn dịch."

Phát hiện được công bố trên tạp chí Nature.

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201223125759.htm