Tiểu luận Luận án Thực khuẩn thể - Khắc tinh của vi khuẩn

Thực khuẩn thể - khắc tinh của vi khuẩn Thực khuẩn thể của vi khuẩn bacteria. Loại virus đặc biệt này sống ký sinh trong cơ thể vi khuẩn và cuối cùng làm tan rã vi khuẩn. Nó chẳng những không gây hại cho người mà còn giúp trị các mầm bệnh. Thực khuẩn thể là vị cứu tinh cho những người bị bệnh nhiễm khuẩn nhưng không còn hoặc ít đáp ứng với kháng sinh. Thực khuẩn thể (phage) được biết đến từ năm 1915 và 2 năm sau, nó được nhà khoa học d’He’relle nghiên cứu kỹ. Ông nhận xét, thực khuẩn thể là một loại vi sinh vật rất nhỏ, có khả năng gây bệnh cho vi khuẩn. Sau đó, ngày càng có nhiều loại thực khuẩn thể tương ứng với từng loại vi khuẩn được tìm ra (như phẩy khuẩn tả, thực khuẩn thương hàn, dịch hạch, các tụ cầu khuẩn, liên cầu, Brucella, Mycobacteria...). Tương tự như chìa nào chỉ mở được ổ khóa ấy, mỗi chủng vi khuẩn có một "khắc tinh" riêng. Thực khuẩn thể chỉ nhân lên khi ký sinh vào các tế bào vi khuẩn. Trước tiên, nó bám vào vi khuẩn bằng bề mặt ở cuối đuôi; màng vi khuẩn sẽ bị thủy phân và AND trong đầu 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. Lúc này, tế bào vi khuẩn vẫn có khả năng tổng hợp và động viên năng lượng, nhưng dưới quyền kiểm soát của AND thực khuẩn thể. Điều này dẫn tới sự nhân lên của các thành phần thực khuẩn thể, chúng tự sắp xếp lại thành những hạt thực khuẩn thể hoàn chỉnh và phá vỡ vi khuẩn chứa nó. Các thực khuẩn thể vừa được giải phóng lại tìm đến ký sinh vào tế bào vi khuẩn khác. Trong môi trường lỏng đã có vi khuẩn phát triển, nếu cho vào thực khuẩn thể tương ứng thì môi trường vốn đục ngầu vì vi khuẩn sẽ trở thành trong suốt sau vài giờ. Trên bề mặt môi trường thạch đặc vừa mới cấy vi khuẩn, người ta nhỏ một giọt thực khuẩn thể tương ứng vào một điểm. Sau một thời gian để ở tủ ấm 37 độ C, chỗ đã nhỏ giọt thực khuẩn thể sẽ trơ thạch ra, còn ở bề mặt còn lại, vi khuẩn mọc kín hết.Người đầu tiên nói về việc dùng thực khuẩn thể chữa bệnh nhiễm trùng là... một nhà văn. Đó là Sinclair Lewis với cuốn tiểu thuyết Arrowsmith, xuất bản năm 1925. Sau đó, nhiều nước đã ứng dụng liệu pháp thực khuẩn thể vào điều trị và có hiệu quả cao. Tuy nhiên, sự xuất hiện của nhiều loại thuốc kháng sinh với những thắng lợi rực rỡ của nó (sử dụng đơn giản và hiệu quả) đã khiến thực khuẩn thể bị lãng quên. Loại virus đặc biệt này bắt đầu được "sủng ái" trở lại khi tình trạng kháng kháng sinh ngày càng trầm trọng. Đã có nhiều bệnh nhân mắc bệnh nhiễm khuẩn nhưng dùng kháng sinh không hiệu quả do nhờn thuốc nay đã khỏi bệnh nhờ thực khuẩn thể. Alffred Gertler, 45 tuổi, một nhạc sĩ nhạc jazz, bị tai nạn vỡ mắt cá chân năm 1997 và nhiễm trùng nghiêm trọng. Các loại thuốc kháng sinh dùng điều trị cho ông đều không hiệu quả và Gertler có nguy cơ phải cưa chân. Ông đã tới Viện nghiên cứu Eliava của Grudia để điều trị bằng liệu pháp thực khuẩn thể. Chỉ sau 3 ngày dùng loại virus đặc biệt này, vết nhiễm trùng đã khỏi hẳn.Hai nhà khoa học Mỹ Carl Merril và Shankar Adhya thuộc Viện quốc gia về sức khỏe Mỹ đã gây nhiễm trùng cho chuột bằng vi khuẩn E.Coli và Salmonella đã kháng lại thuốc kháng sinh. Sau đó, họ tiêm thực khuẩn thể vào một số con. Kết quả là những con chuột được tiêm thực khuẩn thể đều sống sót, trong khi lô chuột chỉ điều trị bằng kháng sinh thì chết hết.Thực khuẩn thể là loại thuốc duy nhất tự sinh sôi nhiều lên ngay tại chính nơi bị viêm nhiễm, khiến cho việc điều trị càng được tăng cường mạnh mẽ và có hiệu quả cao. Cho đến nay, vẫn chưa phát hiện trường hợp có phản ứng không mong muốn nào trong số những bệnh nhân được điều trị bằng liệu pháp này.Các hãng công nghệ sinh học lớn trên thế giới đang chạy đua để sớm đưa ra thị trường những chế phẩm của thực khuẩn thể. Nhiều công ty dược phẩm của Mỹ, Ấn Độ... đang nghiên cứu ứng dụng nó để điều trị bệnh do vi khuẩn (như: lao, ngộ độc thức ăn) và chống lại vũ khí sinh học, trong đó có bệnh than. Hãng Page Therapeutics đang thử nghiệm loại thuốc mang thực khuẩn thể để điều trị bệnh đau mắt nặng do tụ cầu khuẩn vàng. Một hãng khác sản xuất một loại băng tẩm thực khuẩn thể để điều trị những vết nhiễm trùng nặng ngoài da...Những chế phẩm mang thực khuẩn thể còn có thể được sử dụng trong bảo quản thức ăn hoặc diệt các vi khuẩn gây bệnh trong nguồn nước. Do tính đặc hiệu cao (chỉ có hiệu quả với vi khuẩn tương ứng), nó cũng được dùng để định danh vi khuẩn trong các mẫu bệnh phẩm. BS Vũ Hướng Văn, Sức Khỏe & Đời Sống Thuốc kháng sinh trên cơ sở thể thực khuẩn Các sinh vật bé nhỏ sống ký sinh ở vi khuẩn có thể sẽ là mô hình cho các loại thuốc công hiệu chống lại các vi khuẩn kháng kháng sinh, tạo thêm một khả năng phòng vệ chống lại sự đe doạ của các bệnh không thể chữa được. Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học A&M, Texas (Mỹ) thông báo trong Tạp chí Science rằng các virut sống ở vi khuẩn, hoặc thể thực khuẩn, sản sinh ra protein ngăn cản vi khuẩn xây dựng thành ngoài của tế bào. Sự phá huỷ thành tế bào này làm suy yếu và cuối cùng là huỷ diệt tế bào của vi khuẩn. Tiến sĩ Sankar Adhya, chuyên gia về di truyền thuộc Viện Ung thư Quốc gia ở Bethesda, Mỹ, cho biết: "Phát hiện về cơ chế diệt vi khuẩn của các virut nhỏ nhất này là một mốc quan trọng trong việc điều chế thuốc kháng sinh. Sự đơn giản của cơ chế này hứa hẹn dẫn đến một phương pháp điều chế nhanh chóng các loại thuốc kháng sinh mới, có công hiệu lâu dài chống lại sức chống chịu của vi khuẩn". Sự phá huỷ thành tế bào Lâu nay, các nhà nghiên cứu đã biết rằng thể thực khuẩn có bộ gen lớn phá huỷ các tế bào vi khuẩn với sự trợ giúp của endolysin, là một loại enzym cho phép chúng xâm nhập qua thành tế bào. Tuy nhiên, điều khó hiểu là tại sao các virut nhỏ hơn, chỉ có 3 đến 10 gen, lại có thể thoát ra khỏi vật chủ của chúng. Ryland Young, nhà lãnh đạo nhóm nghiên cứu cho biết: "Các thể thực khuẩn nhỏ không có cơ chế di truyền cần thiết để sản sinh ra endolysin như các sinh vật lớn hơn. Và các nhà nghiên cứu muốn tìm hiểu cơ chế chúng huỷ diệt vi khuẩn như thế nào". Nhóm của Young nghiên cứu hai loại thể thực khuẩn khác nhau sống ở vi khuẩn E. coli là Q-beta và phi-X174. ở hai loại thể thực khuẩn này, các nhà khoa học đã tách được gen đơn mà họ biết là có tham gia vào sự thoát ra vật chủ của virut. Sau khi đưa gen này vào vi khuẩn E.coli sống, chỉ có một số ít vi khuẩn đột biến hiếm là có thể sống sót. Nghiên cứu sâu hơn cho thấy gen được đưa vào đã bị biến đổi trong vi khuẩn đột biến. Điều này cho phép các nhà nghiên cứu hiểu rõ các giai đoạn trong quá trình tổng hợp thành tế bào mà mỗi thể thực khuẩn bị ức chế. Mặc dù các virut Q-beta và phi-X174 đều sống trong cùng một loại vật chủ, các nhà nghiên cứu nhận thấy mỗi loại virut sản sinh ra một protein tham gia vào các giai đoạn khác nhau trong quá trình tổng hợp thành tế bào. HIện nay, các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu loại virut thứ ba có thể ức chế một giai đoạn khác của sự phát triển thành tế bào. Điều chế các thuốc kháng sinh mới Nhà vi sinh vật học Graham Hatfull thuộc Đại học Pittsburg cho rằng cách thức đa dạng mà thể thực khuẩn thoát ra khỏi vật chủ cho thấy có nhiều khả năng lựa chọn để điều chế thuốc kháng sinh bằng thể thực khuẩn. Có thể sử dụng ADN của thể thực khuẩn để đIều chế thuốc kháng sinh protein, tác động đến sự tổng hợp thành tế bào tại bất kỳ một giai đoạn nào của quá trình gồm nhiều giai đoạn này. Sự đa dạng này có thể làm cho các thuốc kháng sinh dễ dàng chống lại các dòng vi khuẩn mới. Về nguyên tắc, khi các dòng vi khuẩn phát triển tính chống chịu thuốc, việc điều khiển mã ADN để tác động đến một điểm khác nhau trong "áo giáp" của thành tế bào là một chiến lược nhanh chóng, dễ thực hiện hơn là tìm cách thay đổi hoá học phân tử phức tạp của thuốc kháng sinh. Young cho biết về sự phức tạp của việc "Biến đổi cái gì đó với 47 nguyên tử cacbon và 6 vòng khác nhau. Thay đổi một loại thuốc kháng sinh đang có là một điều rất khó thực hiện và tốn kém." Ngoài ra, thành tế bào của vi khuẩn là một mục tiêu khả thi để điều chế thuốc kháng sinh vì các tế bào của người không có thành ngoài và như vậy kháng sinh thể thực khuẩn không thể có tác dụng phụ có hại. Tuy nhiên, việc điều chế các thuốc kháng sinh có tác động đến sự tổng hợp thành tế bào của vi khuẩn vẫn còn là một vấn đề vì tác động này có tính tổng thể trong vi khuẩn. Một kháng sinh thành công cũng có thể ngăn cản sự tạo thành thành tế bào của các vi khuẩn có ích. Các loạt thể thực khuẩn khác Ngoài việc giúp thiết kế các thuốc kháng sinh mới, các nhà khoa học đang nghiên cứu các cách thức sử dụng vũ khí chống vi khuẩn của các thể thực khuẩn khác. Nhóm nghiên cứu của Đại học Rockefeller đang nghiên cứu các thể thực khuẩn lớn hơn và sắp bắt đầu thử nghiệm lâm sàng các loại "thuốc enzym phun" không đắt, có thể huỷ diệt vi khuẩn trong vài giờ. Có đến 50% số bệnh nhân trong các bệnh viện có mang những thể thực khuẩn lây nhiễm như viêm phổi trong mũi và họng. Họ hy vọng loại thuốc phun này có thể giúp giảm tỷ lệ này xuống còn 1%. Thuốc phun không trực tiếp chữa bệnh mà có tác dụng ức chế vi khuẩn. Thuốc enzym phun cũng có thể sử dụng trong công nghiệp thực phẩm để khử ô nhiễm cho thực phẩm. Chữa bệnh bằng thể thực khuẩn là một phương pháp khác để chữa các bệnh do vi khuẩn. Trong phương pháp này, người ta sử dụng các thể thực khuẩn sống để tác động đến sự lây nhiễm. Ưu thế của phương pháp là các thực thể sống tăng nhân nhanh (theo cấp số mũ), giống như vi khuẩn. Chỉ một liều nhỏ ban đầu sẽ phát triển qua các tế bào vi khuẩn, có nghĩa là khồng cần dùng các liều nhắc lại. Các nghiên cứu đầu tiên về thể thực khuẩn đã được thực hiện từ thập niên 30, tuy nhiên phương pháp này bị mất ưu thế sau sự phát minh ra pênixilin và các thuốc kháng sinh khác. Chỉ mới mấy năm gần đây, mối quan tâm đến chúng mới lại nổi lên, khi sự phát triển của các vi khuẩn kháng kháng sinh đến mức báo động và mối đe doạ của các bệnh không chữa được có liên quan gia tăng. N.T.Q. (Theo Techreview, 17/7/2001) Thực khuẩn thể - khắc tinh của vi khuẩn Loại virus đặc biệt này sống ký sinh trong cơ thể vi khuẩn và cuối cùng làm tan rã vi khuẩn. Nó chẳng những không gây hại cho người mà còn giúp trị các mầm bệnh. Thực khuẩn thể là vị cứu tinh cho những người bị bệnh nhiễm khuẩn nhưng không còn hoặc ít đáp ứng với kháng sinh. Thực khuẩn thể (phage) được biết đến từ năm 1915 và 2 năm sau, nó được nhà khoa học d’He’relle nghiên cứu kỹ. Ông nhận xét, thực khuẩn thể là một loại vi sinh vật rất nhỏ, có khả năng gây bệnh cho vi khuẩn. Sau đó, ngày càng có nhiều loại thực khuẩn thể tương ứng với từng loại vi khuẩn được tìm ra (như phẩy khuẩn tả, thực khuẩn thương hàn, dịch hạch, các tụ cầu khuẩn, liên cầu, Brucella, Mycobacteria...). Tương tự như chìa nào chỉ mở được ổ khóa ấy, mỗi chủng vi khuẩn có một "khắc tinh" riêng.Thực khuẩn thể chỉ nhân lên khi ký sinh vào các tế bào vi khuẩn. Trước tiên, nó bám vào vi khuẩn bằng bề mặt ở cuối đuôi; màng vi khuẩn sẽ bị thủy phân và AND trong đầu 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. Lúc này, tế bào vi khuẩn vẫn có khả năng tổng hợp và động viên năng lượng, nhưng dưới quyền kiểm soát của AND thực khuẩn thể. Điều này dẫn tới sự nhân lên của các thành phần thực khuẩn thể, chúng tự sắp xếp lại thành những hạt thực khuẩn thể hoàn chỉnh và phá vỡ vi khuẩn chứa nó. Các thực khuẩn thể vừa được giải phóng lại tìm đến ký sinh vào tế bào vi khuẩn khác. Trong môi trường lỏng đã có vi khuẩn phát triển, nếu cho vào thực khuẩn thể tương ứng thì môi trường vốn đục ngầu vì vi khuẩn sẽ trở thành trong suốt sau vài giờ. Trên bề mặt môi trường thạch đặc vừa mới cấy vi khuẩn, người ta nhỏ một giọt thực khuẩn thể tương ứng vào một điểm. Sau một thời gian để ở tủ ấm 37 độ C, chỗ đã nhỏ giọt thực khuẩn thể sẽ trơ thạch ra, còn ở bề mặt còn lại, vi khuẩn mọc kín hết. Người đầu tiên nói về việc dùng thực khuẩn thể chữa bệnh nhiễm trùng là... một nhà văn. Đó là Sinclair Lewis với cuốn tiểu thuyết Arrowsmith, xuất bản năm 1925. Sau đó, nhiều nước đã ứng dụng liệu pháp thực khuẩn thể vào điều trị và có hiệu quả cao. Tuy nhiên, sự xuất hiện của nhiều loại thuốc kháng sinh với những thắng lợi rực rỡ của nó (sử dụng đơn giản và hiệu quả) đã khiến thực khuẩn thể bị lãng quên. Loại virus đặc biệt này bắt đầu được "sủng ái" trở lại khi tình trạng kháng kháng sinh ngày càng trầm trọng. Đã có nhiều bệnh nhân mắc bệnh nhiễm khuẩn nhưng dùng kháng sinh không hiệu quả do nhờn thuốc nay đã khỏi bệnh nhờ thực khuẩn thể. Alffred Gertler, 45 tuổi, một nhạc sĩ nhạc jazz, bị tai nạn vỡ mắt cá chân năm 1997 và nhiễm trùng nghiêm trọng. Các loại thuốc kháng sinh dùng điều trị cho ông đều không hiệu quả và Gertler có nguy cơ phải cưa chân. Ông đã tới Viện nghiên cứu Eliava của Grudia để điều trị bằng liệu pháp thực khuẩn thể. Chỉ sau 3 ngày dùng loại virus đặc biệt này, vết nhiễm trùng đã khỏi hẳn. Hai nhà khoa học Mỹ Carl Merril và Shankar Adhya thuộc Viện quốc gia về sức khỏe Mỹ đã gây nhiễm trùng cho chuột bằng vi khuẩn E.Coli và Salmonella đã kháng lại thuốc kháng sinh. Sau đó, họ tiêm thực khuẩn thể vào một số con. Kết quả là những con chuột được tiêm thực khuẩn thể đều sống sót, trong khi lô chuột chỉ điều trị bằng kháng sinh thì chết hết. Thực khuẩn thể là loại thuốc duy nhất tự sinh sôi nhiều lên ngay tại chính nơi bị viêm nhiễm, khiến cho việc điều trị càng được tăng cường mạnh mẽ và có hiệu quả cao. Cho đến nay, vẫn chưa phát hiện trường hợp có phản ứng không mong muốn nào trong số những bệnh nhân được điều trị bằng liệu pháp này. Các hãng công nghệ sinh học lớn trên thế giới đang chạy đua để sớm đưa ra thị trường những chế phẩm của thực khuẩn thể. Nhiều công ty dược phẩm của Mỹ, Ấn Độ... đang nghiên cứu ứng dụng nó để điều trị bệnh do vi khuẩn (như: lao, ngộ độc thức ăn) và chống lại vũ khí sinh học, trong đó có bệnh than. Hãng Page Therapeutics đang thử nghiệm loại thuốc mang thực khuẩn thể để điều trị bệnh đau mắt nặng do tụ cầu khuẩn vàng. Một hãng khác sản xuất một loại băng tẩm thực khuẩn thể để điều trị những vết nhiễm trùng nặng ngoài da... Những chế phẩm mang thực khuẩn thể còn có thể được sử dụng trong bảo quản thức ăn hoặc diệt các vi khuẩn gây bệnh trong nguồn nước. Do tính đặc hiệu cao (chỉ có hiệu quả với vi khuẩn tương ứng), nó cũng được dùng để định danh vi khuẩn trong các mẫu bệnh phẩm. (Theo SK&ĐS) Việt Báo (Theo_Thanh_Nien) Hàng trăm nghìn loài thể thực khuẩn: Có mặt trong các đại dương trên thế giới. Đại dương có rất nhiều sinh vật: lớn, nhỏ, và cực nhỏ. Virus ăn vi khuẩn (thể thực khuẩn) là những quần xã sinh vật cực nhỏ và tự tái tạo, có thể thay đổi chất liệu gien của vi sinh vật và “tiết chế” quần thể của chúng bằng cách ăn các sinh vật khác và sống ký sinh. Mặc dù chúng có kích cỡ rất nhỏ nhưng chúng nhiều đến mức kinh hoàng, nhiều đến mức chỉ trong một xô nước, chúng đã có số lượng bằng số lượng cả loài người trên hành tinh. Và do đó, chúng tạo ra một ảnh hưởng vô cùng lớn về mặt sinh thái. Trong một nghiên cứu mới được đăng trên mạng tuần này trong tạp chí sinh học PloS, Ông Florent Angly, Ông Forest Rohwer và các đồng nghiệp đã trình bày nghiên cứu sử dụng phương pháp metagenomic của họ một cách chi tiết về tính đa dạng của thể thực khuẩn trong các mẫu nước lấy từ 68 nơi thuộc 4 khu vực đại dương trong suốt 10 năm trời (Biển Sargasso, Vịnh Mexico, vùng biển ven bờ British Columbia và Bắc Băng Dương). Họ sử dụng kỹ thuật pyrosequencing (một kỹ thuật cho phép giải trình tự các chuỗi gien DNA với chi phí thấp hơn việc xác định trình tự theo cách truyền thống) cho các quần thể lớn, hơn là từng sinh vật riêng lẽ để hiểu được tính đa dạng, địa lý, phép phân loại và hoạt động ảnh hưởng đến hệ sinh thái của thể thực khuẩn. Phương pháp này đã xác định được sự đa dạng rộng lớn của thể thực khuẩn với hơn 91% các chuỗi gien DNA không có trong các cơ sở dữ liệu hiện tại. Thể thực khuẩn (Ảnh: vet.upenn.edu) Ông Angly và các đồng nghiệp đã phân tích sự phân bố các thể thực khuẩn trong nước giữa các vùng lấy mẫu nước và phát hiện ra sự tương quan giữa khoảng cách địa lý và sự khác nhau về mặt di truyền của thể thực khuẩn, chứng minh cho giả thuyết rằng các genome virus trong nước thay đổi từ vùng này sang vùng khác. Họ còn nghiên cứu là ở mỗi địa điểm lấy mẫu nước, các genome virus giống nhau như thế nào – trong thực tế, sự khác nhau giữa các genome virus hầu hết được giải thích là do mức độ thay đổi về sự phong phú tương đối của thể thực khuẩn và do đó ủng hộ cho khái niệm là, mặc dù mọi vật ở khắp mọi nơi nhưng môi trường sẽ tuyển chọn những vật đó. Nhìn một cách toàn diện, các nhà khoa học đã phát hiện thấy rằng, các mẫu thể thực khuẩn lấy từ bờ biển British Columbia là có tính đa dạng về mặt di truyền học nhất (phù hợp với môi trường sống giàu chất dinh dưỡng của vùng biển này). 3 mẫu thể thực khuẩn còn lại cho thấy, tính đa dạng tăng khi độ cao so với mực nước biển giảm, một xu hướng có kết quả giống với các phát hiện trước đây từ hệ sinh thái trên mặt đất. Trên thực tế, các nhà khoa học dự đoán rằng, các đại dương trên thế giới chứa vài trăm nghìn các loài thể thực khuẩn, phân bố trên một diện rộng, trong đó có một số vùng nhiều sinh vật có thể chứa đại đa số các loài thể thực khuẩn này. T.V Theo ScienceDaily, Sở KH & CN Đồng Nai