Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Đại học Illinois Chicago (UIC) và Đại học Harvard cùng hợp tác phát triển một loại kháng sinh mới đầy triển vọng, có hiệu quả ngăn chặn vi khuẩn gây bệnh kháng thuốc. Công trình nghiên cứu về kháng sinh mới này được công bố trên tạp chí Science.

Kháng sinh mới này là thành quả mới nhất giữa tiến sĩ Yury Polikanov (thuộc UIC) và các nhà nghiên cứu tại Harvard. Trong nghiên cứu này, các khảo sát từ UIC đã cung cấp thông tin về cơ chế và cấu trúc tế bào để hỗ trợ nhóm Harvard tổng hợp loại thuốc mới.

Nghiên cứu nền tản để phát triển kháng sinh mới này tập trung vào cách kháng sinh tương tác với ribosome – một mục tiêu chung của tế bào – và cách vi khuẩn kháng thuốc biến đổi ribosome của chúng để tồn tại. Ribosome là chất xúc tác trong tế bào để sinh tổng hợp protein. Thuốc kháng sinh liên kết với ribosome của vi khuẩn do đó làm gián đoạn quá trình tổng hợp protein, cuối cùng khiến vi khuẩn chết.

Nhưng vi khuẩn cũng tiến hóa khả năng phòng vệ chống lại việc nhắm mục tiêu vào ribosome của chúng. Biện pháp bảo vệ là bổ sung một nhóm methyl gồm một nguyên tử carbon và ba nguyên tử hydro, cản trở khả năng liên kết của kháng sinh với ribosome. Trước đây, các nhà nghiên cứu đã suy đoán rằng vi khuẩn chỉ đơn giản chặn sự liên kết trên ribosome “giống như ấn một cái ghim vào ghế”, theo Polikanov một phó giao sư sinh học tại UIC.

Nhưng để hiểu rõ hơn về hoạt động của các ribosome kháng thuốc, các nhà nghiên cứu đã sử dụng phương pháp tinh thể học tia X để nhìn chi tiết về cách ribosome kháng lại kháng sinh. Họ đã tìm thấy hai cơ chế phòng thủ: nhóm methyl liên kết với vị trí binding site, nhưng nó cũng thay đổi hình dạng của các phần bên trong của ribosome để ngăn cản hoạt động của kháng sinh.

Sử dụng thông tin này, nhóm nghiên cứu lại sử dụng phương pháp tinh thể học tia X để tìm ra cách một số loại thuốc có thể phá vỡ cơ chế kháng thuốc này.

Polikanov cho biết: “Bằng việc sử dụng mô hình cấu thực kháng sinh tương tác với hai loại ribosome kháng thuốc, chúng tôi đã thấy được những điều mà không thể thấy khi nghiên cứu dựa trên dữ liệu cấu trúc có sẵn hoặc bằng mô hình trên máy tính”. Ông Polikanov nói thêm “Thà nhìn thấy nó một lần còn hơn là nghe về nó 1.000 lần và cấu trúc mà chúng tôi phát hiện thì rất quan trọng trong việc thiết kế kháng sinh mới và hiểu cách vi khuẩn trốn thoát khỏi các loại kháng thuốc phổ biến”.

Kết quả này đã tạo ra một loại kháng sinh tổng hợp mới gọi là cresomycin. Nó được thiết kế để tránh sự can thiệp của nhóm methyl và liên kết mạnh với các ribosome để phá vỡ chức năng của chúng. Thiết kế của loại thuốc này dựa vào việc khóa nó trong một hình dạng nhất định giúp nó tránh khỏi hàng rào phòng vệ của vi khuẩn.

Polikanov nói: “Nó chỉ đơn giản là liên kết với các ribosome và hoạt động của nó không bị ảnh hưởng bởi sự methyl hóa”. “Nó dễ dàng vượt qua với một số chủng kháng thuốc phổ biến”.

Thuốc đã được thử nghiệm trên mô hình động vật và cho thấy nó có khả năng bảo vệ chống nhiễm trùng với các chủng vi khuẩn đa kháng thuốc Staphylococcus aures, Escherichia coli và Pseudomonas aeruginosa . Bước tiếp theo sẽ là đưa cresomycin vào nghiên cứu lâm sàng trên người để kiểm tra tính an toàn và hiệu quả của kháng sinh mới này.

Nguồn: https://www.insideprecisionmedicine.com/topics/patient-care/new-antibiotic-developed-that-is-effective-against-treatment-resistant-bacteria