Cơn ác mộng kháng kháng sinh: Kẻ sát nhân thầm lặng

• Phòng chống kháng kháng sinh từ ứng dụng phần mềm trong kê toa
• 60% người lành nhiễm vi khuẩn kháng kháng sinh
• Tình trạng kháng kháng sinh ảnh hưởng lớn đến kết quả điều trị

WHO đã thừa nhận khả năng tốc độ gia tăng sự kháng thuốc của vi khuẩn sẽ vượt quá tiến trình điều chế thuốc kháng sinh vốn đang diễn tiến rất chậm, khiến cho tình trạng kháng kháng sinh đứng trước nguy cơ trở thành một cuộc khủng hoảng y tế toàn cầu. 

Thực trạng này tạo nên một trong những thách thức y tế lớn nhất của nhân loại trong thế kỷ 21, đồng thời đặt ra yêu cầu thay đổi cách sử dụng thuốc kháng sinh của các cá nhân và xã hội.

Bi kịch nhờn thuốc

Kháng sinh là những dược chất có khả năng hủy diệt hoặc làm chậm lại sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh, được tổng hợp từ các thành phần hóa học hoặc gây cấy từ vi sinh vật. 

Năm 1928, Penicillin - loại kháng sinh đầu tiên ra đời, mở ra kỷ nguyên vàng son của kháng sinh trong y học. Năm 1943, Penicillin được tung ra thị trường thì hai năm sau vi khuẩn kháng Penicillin xuất hiện. Cuộc cách mạng thuốc kháng sinh bùng nổ, và dĩ nhiên được “hậu thuẫn” bởi các vi khuẩn kháng kháng sinh. 

Các công ty thực phẩm và người nông dân đã lạm dụng thuốc kháng sinh như một loại thuốc kích thích tăng trưởng và phòng ngừa bệnh tật không cần thiết.

Năm 1972, Vancomycin được điều chế, kháng Vancomycin xuất hiện năm 1988. Imipenem ra đời năm 1985 thì đến năm 1998 kháng Imipenem xuất hiện. Loại kháng sinh mới nhất của nhân loại, Daptomycin, ra đời năm 2003 thì cũng chỉ một năm sau xuất hiện vi khuẩn kháng nó. 

Loài người đang hụt hơi khi phải mất cả thập kỷ để nghiên cứu cho ra đời một loại kháng sinh mới, trong khi chủng vi khuẩn mới cứ 20 phút lại sinh ra.

Theo các nhà nghiên cứu, kháng kháng sinh là hiện tượng kháng sinh không tiêu diệt được mầm bệnh hoặc vi khuẩn, mà vi khuẩn tiếp tục sinh sản ra những thế hệ mới cùng với đặc tính kháng thuốc và các loại hóa chất điều trị nhiễm trùng.

Vi khuẩn kháng thuốc có khả năng vô hiệu hóa một phần hoặc toàn phần cơ chế hoạt động của thuốc kháng sinh theo nhiều cách như thay đổi cách thức hoạt động, hay khả năng tạo ra các phân tử “gác cửa” và sẵn sàng ngăn chặn kháng sinh. 

Một số loại vi khuẩn có thể thay đổi cấu trúc của các bộ phận để “đánh lừa” kháng sinh. Nhiều chuyên gia nhận định vi khuẩn nhạy cảm với thuốc kháng sinh sẽ bị tiêu diệt đầu tiên, nhưng những dòng khuẩn khỏe hơn sẽ kháng thuốc và tái tạo, cho ra một thế hệ khuẩn “cứng đầu” và khó điều trị hơn. 

Điều này nếu xảy ra lặp đi lặp lại sẽ làm cho thuốc kháng sinh mất tác dụng và dẫn tới sự hình thành những loại siêu khuẩn có mức độ tàn phá ghê gớm.

Chịu trách nhiệm cốt lõi trong cuộc khủng hoảng kháng kháng sinh, đáng ngạc nhiên, là ngành chăn nuôi. Trong nhiều thập kỷ qua, các công ty thực phẩm và người nông dân đã lạm dụng thuốc kháng sinh như một loại thuốc kích thích tăng trưởng và phòng ngừa bệnh tật không cần thiết. Kháng sinh khi được sử dụng không tiêu diệt được hết mầm bệnh, khiến cho vi khuẩn tồn tại và phát triển cơ chế kháng kháng sinh.

Công cụ chỉnh sửa gen CRISPR sẽ “giết chết các vi khuẩn theo cách chọn lọc”.

Ngoài ra, chính con người đang tiếp tay cho tình trạng vi khuẩn biến đổi ngày càng tinh ranh hơn khi “sùng bái” kháng sinh như một loại thuốc trị bách bệnh, hoặc sử dụng thuốc không đúng theo chỉ định. Thực trạng này dẫn đến những con số khủng khiếp trên toàn cầu. 

Theo thống kê, riêng Mỹ và châu Âu hằng năm có khoảng 50.000 người chết vì nhiễm trùng mà không có thuốc chữa. Năm 2050, con số sẽ tăng lên đến 10 triệu với tốc độ kháng kháng sinh phát triển như hiện nay, tức là cứ mỗi ba giây siêu vi khuẩn lại cướp đi sinh mạng của một bệnh nhân.

Nếu con người không có biện pháp ngăn chặn sự kháng thuốc của vi khuẩn thì những căn bệnh thông thường cũng có thể trở thành bệnh hiểm nghèo trong tương lai. 

Trước mắt, bệnh lao kháng thuốc đã xuất hiện tại 92 quốc gia và khu vực, những bệnh nhân xuất hiện vi khuẩn kháng thuốc này không thể không đối diện với liệu trình kéo dài hơn và hiệu quả điều trị tương đối kém hơn. 

Trong khi đó, nhiều siêu vi khuẩn kháng kháng sinh đã xuất hiện, đáng phải kể đến như “vi khuẩn siêu đề kháng” đề kháng cả Colistin (kháng sinh rất ít dùng và trước đây không có vi khuẩn nào có thể đề kháng) chứa gen MCR-1 có thể giúp vi khuẩn chống lại tất cả kháng sinh hiện có. 

Rõ ràng, vấn đề ngày càng trở nên nghiêm trọng khi các chủng vi khuẩn đã được “rèn luyện” để trở nên độc hại hơn gấp nhiều lần, khiến những bệnh tật đã từng bị đánh bại có khả năng “tái xuất” và trở nên vô phương cứu chữa.

Hi vọng từ... gen

Đối diện với những thách thức thời “hậu kháng sinh” của nhân loại trong tương lai, các nhà khoa học vẫn đang nỗ lực đi tìm những vũ khí mới. Trước hết, phải nhắc đến giải pháp “độc trị độc”. 

Một số vi khuẩn có thể sản xuất độc tố kháng khuẩn có tên Bacteriocins và dùng chính độc tố này để tiêu diệt kẻ thù, đặc biệt trong môi trường thức ăn khan hiếm. Chưa hết, giới khoa học đang nghiên cứu cơ chế kháng thuốc của các loại vi khuẩn và điều chế ra thêm nhiều loại thuốc mới. 

Nghiên cứu mới đây của một nhóm các nhà khoa học đã cho phép kết hợp ba loại kháng sinh để chống lại gen MCR-1. Một kết quả khả quan khác là việc sản xuất và đưa vào thử nghiệm kháng sinh pseudouridimycin từ một loại vi khuẩn trong đất từ Italia. Loại kháng sinh mới có cơ chế hoạt động trung hòa được polymerase - loại enzyme cần thiết cho tất cả chức năng của mọi sinh vật. 

Với nguy cơ kháng thuốc thấp hơn 10 lần so với kháng sinh thông thường, và khả năng tiêu diệt hơn 20 loại vi khuẩn, đây được coi là niềm hy vọng mới trong việc tìm kiếm kháng sinh.

Bên cạnh đó, giới khoa học đang xem xét kĩ lưỡng việc sử dụng Bacteriophages (thể thực khuẩn) để tấn công vi khuẩn. Đây là một loại virus đặc biệt chỉ sống được khi ký sinh vào cơ thể vi khuẩn.

Lợi thế của liệu pháp này ở chỗ, thể thực khuẩn phát triển cùng với vi khuẩn, làm cho việc kiểm soát vi khuẩn tốt hơn. 

Các chủng vi khuẩn đã được “rèn luyện” để trở nên độc hại hơn gấp nhiều lần.

Nó chỉ nhắm đến các vi khuẩn xấu mà không gây hại đến các bộ phận khác của cơ thể, kể cả vi khuẩn thân thiện. Thể thực khuẩn đang là chiếc phao cứu sinh cho những ca bệnh nhiễm vi khuẩn kháng tất cả các loại kháng sinh hiện có.

Hiện nay, với sự hỗ trợ của công nghệ sắp xếp trình tự ADN và trí tuệ nhân tạo, phương pháp này hứa hẹn sẽ còn trở nên mạnh mẽ hơn nữa. 

Giới khoa học đang nghiên cứu hàng nghìn tỷ ADN, và hi vọng chế tạo ra các thể thực khuẩn để thay thế kháng sinh điều trị nhiễm trùng chỉ cần “lấy ra khỏi tủ lạnh và đưa cho bệnh nhân”.

Cuộc khủng hoảng kháng kháng sinh còn chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR, hỗ trợ cho nghiên cứu Bacteriophages. Các thử nghiệm mới đây cho thấy những “viên thuốc CRISPR” có thể khiến vi khuẩn bị lú lẫn, và chúng phải “tự sát”. 

CRISPR hiện trở thành một phương pháp điều trị nhiễm trùng nhắm đích chính xác. Công cụ chỉnh sửa gen này sẽ đem lại cho con người khả năng đặc biệt “giết chết các vi khuẩn theo cách chọn lọc”.

Theo đó, Bacteriophages mang theo tín hiệu CRISPR tùy chỉnh. Chúng được nhiễm vào một loại vi khuẩn vô hại hoặc chính những loại lợi khuẩn đường ruột, trước khi được nén thành một viên thuốc. Bởi các tín hiệu CRISPR đã được tùy chỉnh sẵn cho giống ADN của vi khuẩn, chúng sẽ dễ dàng bị lừa để tự cắt vào ADN của chính mình và... chết.

Cuộc chiến tìm kiếm kháng sinh mới từ gen còn chứng kiến sự xuất hiện của tế bào nhân tạo có thể giao tiếp hóa học được với tế bào sống.

Theo đó, tế bào nhân tạo sẽ trà trộn vào vi khuẩn gây bệnh và phá hủy chúng từ bên trong. Những nhà nghiên cứu đã xây dựng nên một cấu trúc tý hon có chứa các đoạn mã ADN, có thể cảm nhận được các phân tử, sau đó “suy nghĩ” tổng hợp lại và tạo ra các phản ứng hóa học để trao đổi với vi khuẩn.

Bên cạnh đó, một nhóm các nhà khoa học Mỹ đã bắt đầu xem xét sinh học tổng hợp như là một cách tiếp cận mới để chống lại các vi khuẩn, với nghiên cứu thử nghiệm các “robot nano sinh học” để chống lại vi khuẩn kháng kháng sinh.

Các robot nano được lắp ráp từ ADN tổng hợp và protein, cho phép chúng nhắm mục tiêu chính xác tới vi khuẩn kháng thuốc. Một khi robot nano tìm thấy vi khuẩn gây bệnh, nó sẽ tiêu diệt chúng bằng cách cắt gen mục tiêu khiến vi khuẩn khó có thể sửa chữa. 

Nếu thành công, đây sẽ là một giải pháp mới trong tương lai, giúp con người có thêm vũ khí chống lại sự kháng thuốc của vi khuẩn.