Thực khuẩn thể là gì? Tìm hiểu về thực khuẩn thể

Thực khuẩn thể hiện đang được nghiên cứu ứng dụng trong cả y học và đời sống, mang đến nhiều hiệu quả cải tiến trong chăm sóc y khoa hiện đại.

Tìm hiểu về thực khuẩn thể

Thực khuẩn thể hay còn được gọi là phage, đại diện cho một loại virus đặc biệt có khả năng sống ký sinh trong cơ thể vi khuẩn và cuối cùng làm tan rã chúng. Không chỉ không gây hại cho người mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc điều trị các mầm bệnh. Thực khuẩn thể đã trở thành một vị cứu tinh đặc biệt đối với những người bị nhiễm khuẩn, đặc biệt là những trường hợp không đáp ứng hoặc ít đáp ứng với kháng sinh.

Các nghiên cứu về thực khuẩn thể bắt đầu từ năm 1915 và sau đó 2 năm, nhà khoa học d’He’relle đã tiến hành nghiên cứu kỹ lưỡng hơn về thực khuẩn thể. Ông nhận ra rằng thực khuẩn thể là một loại vi sinh vật rất nhỏ, có khả năng gây bệnh cho vi khuẩn. Qua thời gian, người ta phát hiện ra nhiều loại thực khuẩn thể tương ứng với từng loại vi khuẩn cụ thể (như phẩy khuẩn tả, thực khuẩn thương hàn, dịch hạch, các tụ cầu khuẩn, liên cầu, Brucella, Mycobacteria...). Tương tự như việc mỗi chiếc chìa khóa chỉ mở được một ổ khóa cụ thể, mỗi chủng vi khuẩn có một "khắc tinh" riêng biệt.

Thực khuẩn thể đã chứng minh khả năng hiệu quả trong việc kiểm soát và điều trị các bệnh nhiễm khuẩn mà kháng sinh truyền thống gặp khó khăn trong việc đối phó chúng. Sự khắc tinh đặc biệt này giúp kiểm soát sự lây lan của vi khuẩn và có tác động tích cực trong quá trình điều trị các bệnh nhiễm khuẩn đặc biệt.

Thực khuẩn thể là một loại virus đặc biệt có khả năng nhân lên bằng cách ký sinh vào các tế bào vi khuẩn. Quá trình này bắt đầu khi thực khuẩn thể bám vào vi khuẩn thông qua bề mặt ở cuối đuôi; sau đó, màng vi khuẩn sẽ bị thủy phân và AND (Acid Nucleic) trong đầu của thực khuẩn thể được bơm vào trong tế bào vi khuẩn. Việc tổng hợp AND, ARN, và protein của vi khuẩn bị đình chỉ ngay tức khắc, và việc tổng hợp AND và protein của thực khuẩn thể bắt đầu. Trong thời gian này, tế bào vi khuẩn vẫn giữ khả năng tổng hợp và động viên năng lượng, nhưng dưới sự kiểm soát của AND của thực khuẩn thể. Điều này dẫn đến sự nhân lên của các thành phần thực khuẩn thể, chúng tự sắp xếp thành những hạt thực khuẩn thể hoàn chỉnh và phá vỡ tế bào vi khuẩn chứa nó. Sau đó, các thực khuẩn thể được giải phóng và tiếp tục quá trình ký sinh vào các tế bào vi khuẩn khác.

Trong môi trường lỏng đã có vi khuẩn phát triển, khi thêm vào thực khuẩn thể tương ứng, môi trường sẽ trở nên trong suốt sau vài giờ. Trên bề mặt môi trường thạch đặc vừa mới cấy vi khuẩn, một giọt thực khuẩn thể tương ứng được nhỏ vào một điểm. Sau thời gian ở tủ ấm 37 độ C, vùng đã nhỏ giọt thực khuẩn thể sẽ trơ thạch ra, trong khi bề mặt còn lại trở nên kín đáo do vi khuẩn mọc phủ.

Việc sử dụng thực khuẩn thể để chữa bệnh nhiễm trùng đã được đề cập đầu tiên bởi Sinclair Lewis. Sau đó, phương pháp này đã được nhiều nước áp dụng và đạt được hiệu quả đáng kể. Tuy nhiên, sự ra đời của nhiều loại kháng sinh với đặc tính sử dụng đơn giản và hiệu quả đã khiến cho thực khuẩn thể bị lãng quên.

Một số trường hợp như của Alffred Gertler đã thành công trong việc điều trị một nhiễm trùng nghiêm trọng bằng thực khuẩn thể sau khi các loại kháng sinh không mang lại hiệu quả, và anh đã phục hồi hoàn toàn chỉ sau vài ngày sử dụng loại virus đặc biệt này.

Nghiên cứu hiệu quả của thực khuẩn thể

Hai nhà khoa học Mỹ, Carl Merril và Shankar Adhya, thuộc Viện quốc gia về sức khỏe Mỹ, đã thực hiện một nghiên cứu quan trọng với việc gây nhiễm trùng cho chuột bằng vi khuẩn E. Coli và Salmonella đã phát triển kháng lại thuốc kháng sinh. Sau đó, họ tiến hành tiêm thực khuẩn thể vào một số con chuột. Kết quả đáng chú ý là những con chuột được tiêm thực khuẩn thể tỏ ra sống sót, trong khi lô chuột chỉ được điều trị bằng kháng sinh đã không sống sót.

Loại vi sinh vật này đã thể hiện đặc tính đặc biệt khi tự sinh sôi ngay tại nơi bị viêm nhiễm, tăng cường hiệu quả của quá trình điều trị. Điều đặc biệt là cho đến thời điểm hiện tại, không ghi nhận trường hợp nào có phản ứng phụ không mong muốn từ những bệnh nhân được điều trị bằng phương pháp này.

Các công ty công nghệ sinh học hàng đầu trên thế giới đang đẩy mạnh nghiên cứu để sớm đưa ra thị trường những sản phẩm chứa thực khuẩn thể. Các công ty dược phẩm lớn từ Mỹ, Ấn Độ và nhiều quốc gia khác cũng đang đầu tư vào nghiên cứu ứng dụng thực khuẩn thể trong điều trị các bệnh do vi khuẩn gây ra như bệnh lao, ngộ độc thức ăn và trong việc chống lại vũ khí sinh học, đặc biệt là bệnh than. Công ty Page Therapeutics đang thực hiện thử nghiệm loại thuốc chứa thực khuẩn thể để điều trị bệnh đau mắt nặng do tụ cầu khuẩn vàng. Một công ty khác đang sản xuất một loại băng tẩm thực khuẩn thể để điều trị các vết nhiễm trùng nặng ngoài da.

Những sản phẩm chứa thực khuẩn thể cũng có thể được áp dụng trong lĩnh vực bảo quản thực phẩm hoặc loại bỏ vi khuẩn gây bệnh trong nguồn nước. Do tính chất đặc hiệu cao chỉ tác động đến các vi khuẩn cụ thể, nó cũng được sử dụng để định danh vi khuẩn trong các mẫu bệnh phẩm.

Ứng dụng của thực thể khuẩn

Bác sĩ Lia Nadareishvili từ Viện Eliava đã thông tin rằng nhóm nghiên cứu đã tạo ra 6 loại thực khuẩn thể tiêu chuẩn, có khả năng hoạt động rộng và có thể chữa trị nhiều căn bệnh nhiễm khuẩn. Mặc dù có những loại virus này không phù hợp cho 10 - 15% bệnh nhân, nhưng nghiên cứu tiếp tục tìm kiếm những loại thực khuẩn thể có khả năng tiêu diệt chủng vi khuẩn nhất định. Các thực thể khuẩn này có thể được lựa chọn từ bộ sưu tập đồ sộ tại Viện Eliava, đây là bộ sưu tập lớn nhất thế giới, hoặc từ đất, chất thải và nguồn nước bị ô nhiễm. Viện còn có khả năng "huấn luyện" thực khuẩn thể để chúng có thể tiêu diệt nhiều vi khuẩn có hại khác, tạo nên một phương pháp trị liệu hiệu quả và chi phí thấp.

Một ví dụ minh họa cho hiệu quả của phương pháp này là trường hợp của anh Andrew, một kỹ sư cơ khí người Mỹ, 34 tuổi, mắc căn bệnh mãn tính liên quan đến vi khuẩn suốt 6 năm. Sau chỉ hai tuần điều trị tại Viện Eliava, bệnh tình của anh đã cải thiện đáng kể. Mỗi năm, hàng trăm bệnh nhân trên toàn cầu đến Gruzia để tìm kiếm hy vọng từ phương pháp điều trị cuối cùng. Chuyên gia Kutateladze nhấn mạnh rằng trong bối cảnh phương thuốc truyền thống ngày càng suy yếu, cần có thêm nghiên cứu lâm sàng để phương pháp điều trị bằng thực khuẩn thể được chấp thuận rộng rãi.

Năm 2019, Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) đã cấp phép nghiên cứu lâm sàng cho việc sử dụng thực khuẩn thể trong việc điều trị nhiễm trùng thứ cấp ở bệnh nhân mắc COVID - 19. Ngoài ứng dụng trong lĩnh vực y học, thực khuẩn thể còn có tiềm năng ngăn thực phẩm bị ôi thiu, bảo vệ mùa màng và động vật khỏi các vi khuẩn gây hại. Viện Eliava cũng đang nghiên cứu cách sử dụng thực khuẩn thể để chống lại vi khuẩn gây hại cho cây lúa và cây bông. Một nghiên cứu từ Canada vào năm 2017 còn chỉ ra rằng thực khuẩn thể có thể được sử dụng để ngăn chặn vũ khí sinh học và đối mặt với rủi ro tấn công bằng bệnh than tại những nơi đông người.