Do sự kháng thuốc của vi khuẩn đối với các loại thuốc kháng sinh hiện diện trên thị trường ngày càng tăng, nên bệnh lao, vốn gây thêm tới 10 triệu ca mới mỗi năm trên toàn thế giới, đến nay đã là một căn bệnh ngày càng khó điều trị. Vậy chúng ta có thể tìm ra một cơ chế mới nhằm đẩy vi khuẩn bệnh lao vào chỗ chết?
Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã đưa ra phương pháp điều trị mới với hy vọng vượt qua sự kháng thuốc của vi khuẩn nhằm điều trị hiệu quả căn bệnh này. Điều đặc biệt ở đây là nhóm nghiên cứu đã đi theo một con đường rất lạ: đẩy bọn vi khuẩn lao vào con đường tự hủy.
Vi khuẩn Mycobacterium tuberculosis chụp qua kính hiển vi.
Nhóm nghiên cứu gồm có Wilmanns của Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử châu Âu (European Molecular Biology Laboratory - EMBL) ở Hamburg, Viện Dược lý và Sinh học cấu trúc thuộc Trung tâm Nghiên cứu Khoa học quốc gia của Pháp CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) và Đại học Toulouse.
“Danh tính” của loài vi khuẩn gây ra bệnh lao này là Mycobacterium tuberculosis. Bộ gene của chúng có tới 160 gen có tính năng điều hành cho cái gọi là hệ thống toxin-antitoxin (TA), tức hệ thống độc tố và kháng độc tố.
Các gene này được tổ chức theo từng cặp và mỗi cặp là một liên kết giữa một gen đã được mã hóa cho độc tố và gene kia mã hóa cho một loại kháng độc tố, là một phân tử giải độc bằng cách trung hòa độc tố. Các hệ thống TA có mặt rộng rãi trong các vi sinh vật đơn bào (như Escherichia coli, có tới 10 cặp).
Một trong số các nhà nghiên cứu thuộc EMBL cho biết, các hệ thống TA đóng một vai trò quan trọng trong việc thích ứng của vi khuẩn đối với các tình huống căng thẳng khác nhau.
Nếu thiếu oxy, độc tố cho phép vi khuẩn tăng trưởng và trao đổi chất chậm lại. Khi cơ chế này được kích hoạt, các enzyme tương ứng sẽ nhanh chóng làm giảm chất chống độc.
Nhưng hệ thống TA sử dụng trong nghiên cứu này lại có chức năng hơi khác, đầy bất ngờ, vì gây ra sự “tự sát” làm giết chết vi khuẩn! Tình trạng này được bắt đầu khi các vi khuẩn bị bọn bạo loạn tấn công.
Các vi khuẩn bị ảnh hưởng sau đó sẽ kích hoạt sự phá hủy của chính mình để ngăn chặn sự lây lan của bọn vi khuẩn bạo loạn. Một cơ chế tự sát tích hợp.Và chính trong hiện tượng này, các nhà nghiên cứu nhận thấy được khả năng trị liệu cho bệnh lao.
Vì trong điều kiện phát triển bình thường, độc tố chết người trong vi khuẩn, vốn được đối trọng bởi chất chống độc của chính nó, sẽ đủ để khử hoạt tính của thuốc kháng độc tố để tiêu diệt vi khuẩn.
Bằng cách tập trung vào cấu trúc và phương thức hoạt động của hệ thống TA, các nhà nghiên cứu đã tìm được cách thao túng chúng.
Cấu trúc này, nhìn thật gần theo cả ba chiều, có hình dạng của một vòng kép, cấu trúc giống như độc tố của dịch tả và bạch hầu, chỉ có điều là trong hai bệnh này, độc tố chỉ tấn công cơ thể bệnh nhân chớ không tiêu diệt vi khuẩn.
Các thử nghiệm in vitro cho thấy, để hoạt động trên hệ thống này, cần phải tách độc tố ra khỏi kháng độc tố, lúc đó độc tố sẽ kích hoạt làm phá vỡ một phân tử là NAD+, vốn rất cần thiết cho sự sống của vi khuẩn. Và khi tất cả các phân tử NAD+ bị hư hoại, vi khuẩn cũng mất hết đất sống.
Theo nữ TS. Annabel Parret trong nhóm nghiên cứu, cơ chế tự sát này thực sự đặc biệt đối với Mycobacterium tuberculosis mà không thấy trong các mầm bệnh khác, nhưng NAD+ là một loại protein rất quan trọng trong tất cả các sinh vật sống.
Trong Mycobacterium, 17% các phản ứng hóa học nơi tế bào có liên quan đến nó, với tổng cộng là 150 phản ứng. Vì vậy, việc hạ thấp mức dự trữ NAD+ chính là mục tiêu được lựa chọn, không chỉ trong bệnh lao mà còn là chiến lược có thể áp dụng điều trị cho nhiều bệnh truyền nhiễm khác.