Trụ-sinh, kháng-sinh và phương pháp trị liệu bằng Bacteriophage Gần đây trên DDDK có nêu lên vấn đề vi-trùng kháng sinh và đặc biệt là trường hợp em sinh-viên DK bị lao phổi rất nặng vì loại vi-trùng lao kháng với nhiều loai trụ-sinh, cần có sự giúp đở của nhiều mạnh thường quân và phải dùng đến loại thuốc đặc biệt hiếm có (Capreomycin) mới qua cơn hiễm nghèo. Để góp ý về vấn đề kháng thuốc, tôi xin gửi đến DD bài viết ngắn tổng quát về nguồn gốc trụ-sinh, lợi và hại, vi-trùng kháng-sinh và tìm hiểu về một phương pháp rẻ tiền để điều-trị các loại vi-trùng kháng-sinh: trị-liệu bằng phage (Phage therapy). Trụ-sinh Tru-sinh (antibiotic) từ tiếng Hy Lap Anti = chống, Biotikos = sự sống, được Selman Waksman đề ra năm 1942 để chỉ định những chất do vi sinh vật (micro-organism) xuất ra để chống lại các vi sinh vật khác. Nếu giữ theo đúng định nghĩa này thì những thuốc tổng hợp (synthetic) như sulphonamide (cũng có tính chống vi-trùng) sẽ không được xếp vào nhóm trụ-sinh. Tuy vậy ngày nay, với sự tiến triển của hóa học dược phẩm (medicinal chemistry) danh từ trụ-sinh đã được áp dụng cho tất cả những chất trích từ các vi-sinh vật hay từ hoá chất tổng hợp có tác dụng giết chết hay làm giảm sự tăng trưởng của vi-trùng. Năm 1927 Alexander Fleming, một nhà vi-trùng học người Tô-cách- Lan (Scotland) là người đầu tiên đã may mắn bất ngờ tìm thấy loại nắm (fungus) Penicillium có khả năng giết chết vi trùng Staphylococcus aureus. Nhưng ông đã thất bại trong những loạt thí nghiệm kế tiếp để chứng minh nắm Penicillium thật sự có chứa chất diệt vi-trùng Staphylococcus. Cộng sự viên của ông Fleming là Ronald Hare sau đó đã thành công khi ông làm giảm nhiệt độ cấy (culture temperature) xuống thấp và cho thấy chất trích từ P. chrysogenum (hay P. notatum) thật sự có tính diệt trùng. Những thí- nghiệm cùa ông Fleming và cộng sự viên cũng chứng minh là chất trích từ nắm cũng có thể giết chết nhiều loại vi-trùng khác thuộc nhóm gram dương (gram-positive bacteria) như Staphylococcus pyogenes, S. viridans, Pneumococcus, Micrococcus, nhưng không công hiệu với loại vi-trùng gram âm (gram-negative bacteria). Kết quả nghiên cứu của Fleming dù vậy cũng không được chú trọng và chìm váo quên lãng. Đến khi đệ nhị thế chiến bùng nổ, số thương binh bị chết vì các vết thương nhiễm trùng quá cao. Việc tìm kiếm những thuốc có khả năng chống vi-trùng trở nên vô cùng khẩn cấp quan trọng. Khi đó Penicillin đã được nhắc đến và đã trở thành vai chánh trong việc chữa trị này. Cũng trong chiều hướng đó, Chủ tịch (chairman) Viện Thử nghiệm Canh Nông New Jersey (New Jersey Agricultural Experimental Station) thuộc Đại Học Rutgers, Ông Selman Waksman, người đã nghiên cứu rất nhiều về loại khuẩn ty thể (mycelial bacteria) Actinomycetes sống trong đất (soil), đã tách riêng được nhiều loại (species) khuẩn ty thể có khả năng sản xuất chất chống lại các vi-trùng khác. Albert Schatz, một sinh viên học trò của Waksman, trích đươc chất Streptomycin trong nhóm Actinomyces griseus. Chất này, sau khi thử nghiệm trên gia súc, đã thành công để thử trị bệnh lao phổi cho bà Patricia T. (vào tháng 11 năm 1944 cho đến tháng 2 năm 1945). Đây là lần đầu tiên chất Streptomycin được dùng để trị bệnh lao . Penicillin cũng như nhiều chất đồng loại ngăn chận khả năng của enzyme transpeptidase của vi-trùng trong công tác thành lập màng bọc peptidoglycan. Kết quả là màng này không được kết thành trọn vẹn, hư hỏng. Nước bên ngoài sẽ dồn vào trong tế bào thật nhiều làm vi-trùng to phồng lên và cuối cùng bị vở tan (cell lysis) Streptomycin có khả năng giết các loại vi-trùng gram âm, vi-trùng kháng acid (Acid-fast bacteria) như vi-trùng lao (Mycobacterium) và vài loại gram dương kháng-sinh thuốc Penicillin. Steptomycin bám chặt vào chất 16S rRNA ribosome của vi-trùng làm ngăn cản sự sản xuất các protein của vi-trùng làm chúng không tăng trưởng được. Phải công nhận là Penicillin đã làm thay đổi cách thức bác-sĩ điều trị các bệnh do nhiễm trùng (bacterial infection). Nhờ có trụ-sinh mà nhiều bệnh đã được hoàn toàn chữa trị. Kháng-sinh Tác dụng của Penicillin (hay nhiều loại trụ sinh khác) cũng có thể bị vô hiệu quả bởi những vi-trùng có cơ cấu đặc biệt chống lại tác dụng của thuốc (Vi-trùng kháng-sinh). Khả năng kháng thuốc này có thể do bẩm sinh (natural) như trường hợp vi-trùng gram âm (gram negative) có một màng bọc đặc biệt phía ngoài màng peptidoglycan làm thuốc khó thấm vào, hoặc màng bọc không có hệ thống tiếp/chuyển vận (receptor/transport system) làm thuốc không có chổ để bám vào vi-trùng để được đưa vào trong tế bào. Cũng có thể do sư biến dạng (mutation) trong gene của vi-trùng hoặc do hấp thụ plasmid DNA (*) kháng thuốc từ bên ngoài. Tỷ lệ biến dạng gene ở vi- trùng vào khoãng 10-8., có nghĩa là khi số vi-trùng tăng từ 108 con (100 triêu) lên gấp 2 lần (200 triệu con) thi sẽ có 1 biến dạng trên 1 gene nào đó của vi-trùng. Trung bình cứ mỗi 30 phút là vi-trung sinh sản tăng gắp đôi. Nếu bắt đầu từ 1 con vi-trùng thì sau 14 tiếng đồng hồ sẽ có 100 triệu vi trùng rồi cứ 30 phút tiếp theo sau đó sẽ có 200 triệu con, 400 triệu Như vậy số lượng biến dạng trong gene sẽ rất lớn. Các vi-trùng cũng có thể giao hợp với nhau (conjugate) qua “sợi dây tình”(sex pilus) để trao đổi với nhau plasmid có mang tính chống thuốc.Trong thí nghiệm đổi giống (Transformation) ta cũng có thể đưa Plasmid có gene kháng thuốc vào vi- trùng nhạy cảm (sensitive) để làm chúng trở thành kháng với một loại thuốc mình muốn. Hiện nay kháng–sinh là vấn đề nan giải trên thế giới. Gần như loại vi- trùng nào cũng có trở nên kháng thuốc và không những chỉ đề khàng 1 chất thuốc mà có thể đề khàng nhiều thứ thuốc (multiresistant hay còn gọi là superbug) Vi-trùng kháng thuốc sinh sản rất nhanh và lây qua những người chung quanh trong cùng gia đình, bạn bè ở trường học, nơi công cộng. Việc diều trị trở nên phức tạp vì những thuốc đang có đều mất hiệu quả. Tuy nhiên sự hiện diện của vi-trùng kháng sinh ở một địa phương nào đó chưa hẳn là ở một địa phương khác cũng có loại vi-trùng kháng-sinh này hay nói một cách khác là nếu một loại thuốc không công hiệu với 1 loại vi-trùng nào đó ở một vùng, loại thuốc này có thể rất công hiệu cho vi-trùng cùng loại ở một vùng khác. Mỗi lần bệnh nhân dùng trụ–sinh, những vi trùng nhạy cảm (sensitive) sẻ bị tiêu diệt, nhưng có thể còn lại một vài vi-trùng có khả năng kháng với thuốc đang dùng. Khi trụ–sinh không được dùng đúng, hay liều thuốc không đủ thì thiểu số vi-trùng kháng sinh còn lại vẩn tiếp tục tăng trưởng, sinh sản và dần dà sẽ trở thành đa số và kết quả là chỉ toàn những vi –trùng có khả năng chống lại thuốc đang dùng, không những nguy hiễm cho nạn nhân mà còn có thể lây sang những nguời chung quanh. Việc xử dụng trụ-sinh một cách bừa bãi, lạm dụng trụ-sinh rất khó kiểm soát được. Trụ-sinh không những được dùng trên lảnh vực y-tế cho người mà còn dùng trong nông nghiệp, chăn nuôi. Hơn 70% số lượng trụ- sinh sản xuất tại Mỹ được dùng ở nông trại để ngừa bệnh gia súc, để giúp chúng mau lớn (Đây cũng là trường hợp nuôi tôm ở VN). Trụ sinh cũng được dùng để xịt lên cả ngàn mẩu vườn cây ăn trái để chống và phòng ngừa nhiểm trùng. Nồng lượng của thuốc xịt cũng khá cao, đủ để diệt tất cả vi- trùng ở nơi đang được xịt thuốc nhưng gió cũng đưa đẩy những hạt mịn thuốc bay khấp nơi xung quanh và ra xa, làm giảm dần nồng độ thuốc. Dù nồng độ thuốc giảm nhưng cũng đủ để tiêu diệt các vi-trùng nhạy cảm nhưng không đủ khả năng tiêu diệt các vi-trùng kháng sinh. Số ít kháng-sinh này sẽ tiếp tục tăng trưởng và trở nên đại đa số.Từ đó có thề lây qua người (người làm vườn, người hái quả hay người dùng thực phẩm). Ông Denis E. Corpet thuộc Viện Quốc Gia Nghiên Cứu Canh Nông Toulouse, Pháp đả chứng minh điều này bằng cách so sánh 2 nhóm người tình nguyện. Trong nhóm người chỉ dùng thức ăn đã khử trùng hoặc nấu chín, số lượng vi-trùng kháng sinh tím thấy trong phân của họ 1000 lần it hơn so với những người ăn thức ăn sống không tẩy trùng. Vì nhiều loại vi-trùng đã càng ngày càng trở nên kháng với nhiều loại thuốc hiện có, các thuốc mới cần phải được sản xuất. Việc tìm kiếm, nghiên cứu đòi hỏi nhiều thời gian và sản xuất thuốc mới để dùng cho người củng phải qua nhiều thủ tục khó khăn, tốn kém trước khi có thể bán ra thị trường. Điều đáng để ý là, trong khi các chất trụ sinh có thể giết chết vi-trùng, loại thuốc này không công hiệu trong việc chống siêu vi-trùng (virus). Siêu vi-trùng (Virus) Nói đến virus là nhiều người chúng ta đã ghê sợ khi nghĩ đến những bệnh nan giải do virus gây ra. Thật vậy, virus là nguyên nhân của nhiều bệnh từ nhẹ như bệnh ho gà (Whooping cough), bệnh thủy đậu ( chicken pox), cho đến những bệnh nguy hiểm, nan giải như: cúm (Flu), AIDS, Hepatitis A, Hepatits B v.v. Vậy virus khác với vi-trùng ra sao? Trưóc hết phải nói Virus là một vật thể rất nhỏ, nhỏ hơn vi-trùng rất nhiều nên không thể thấy bằng kính hiển-vi thường mà phải cần đến kính hiển-vi điện tử. Thân mình nó gồm có bộ gen bằng DNA hoặc RNA (gene của vi-trùng chỉ có DNA mà thôi). Virus bắt buộc phải sống chung với 1 tế bào chủ (host cell) và phải nhờ đến guồn máy sinh sản cùng những vật liệu của tế bào chủ để sinh sản (như vậy nếu tế bào chủ chết thì virus cũng không sinh sản được ). Có thể xem như virus không có sự sống vì nó không thở, không cử động, không tăng trưởng và chỉ có thể sinh sản nếu nó vào được một tế bào chủ còn sống để dùng bộ máy sinh sản của tế bào chủ. Virus có nhiều hình dạng khác nhau nhưng đại khái gồm có đầu (Head) là một áo bọc ngoài (outer coat) hình nhị thập diện (icosahedral) bằng protein kết thành bởi vật liệu lấy từ tế bào chủ. Bên trong bọc là một khối gen DNA hoặc RNA (inner core) bao gồm tất cả các gen cần thiết để điểu khiển bộ máy sinh-sản của tế bào chủ cho việc sản xuất virus mới. Virus cũng có nhiều sợi đuôi (tail fiber) dùng để bám vào tế bào chủ và đuôi nhọn để bắn bộ gen DNA vào tế bào chủ. Bọc ngoài protein rất chuyên biệt cho mổi loại virus và rất quan trọng để giúp cho virus nhận định được loại tế bào chủ nào để bám vào Hình Virus Nhiều virus bám vào vi trùng Bacteriophage (gọi tắt là Phage) Bacteriophage cũng là virus nhưng đặc biệt là loại này chỉ xâm nhập vào vi-trùng, sanh sản nhờ bộ máy sinh sản của vi-trùng và giết vi-trùng. Phage là kẻ thù của vi-trùng chớ không có ảnh hưởng đến con người. Một nhà khảo cứu có nói “Kẻ thù của kẻ thù tôi là bạn tôi”. Vậy phage có thể gíúp chúng ta như thế nào để chống lai vi-trùng? Bacteriophage rất chuyên biệt và mổi loại chỉ xâm nhập vào1 hoặc vài loại vi-trùng nhất định, thí dụ: mổi loại vi-trùng E.coli, Pseudomonas, Mycobacterium v.v đều có 1 phage đặc biệt riêng cho loại vi-trùng đó. Phage của Escherichia coli sẽ không xâm nhập vào Pseudomonas hay Mycobacterium hay ngược lại. Sự sinh sản của Phage. Bacteriophage cũng như các loại virus khác không có sự sống riêng. Chúng là những vật thể chết và chỉ sinh sản khi vào được một tế bào chủ (còn sống) để dùng bộ máy sinh sản của chủ nhà. Phage dùng các sợi đuôi (fiber tail) của nó để bám vào vi-trùng và tiêm (inject) toàn bộ DNA gen của nó vào trong vi-trùng. Khi vào được bên trong, bộ gen DNA này sẽ điều khiển bộ máy sản xuất của vi-trùng và dùng các chất trong vi-trùng để tạo nên các phage mới. Tùy theo hoàn cảnh thuận lợi, có 2 chu trình sinh sản của Phage gọi là “Chu kỳ bùng nổ” (Lytic cycle) và chu kỳ tiềm ẩn (Lysogenic cycle). Chu kỳ bùng nổ (lytic cycle): Phage bám vào vi-trung bằng những sợi đuôi rồi soi thủng màn bọc vi-trùng và bắn toàn bộ gen của nó vào vi-trùng. Bộ gen này có đầy đủ thông [...]... thêm nhiều phage mới và giết chét vi-trùng Trị- liệu bằng Phage (phage therapy) Trị liệu bằng Phage là phương pháp dùng siêu-vi-trùng Bacteriophage để trị các bệnh do vi-trùng gây ra Vì sự bành trướng của loại vi-trùng kháng sinh củng như những khó khăn, giới hạn trong việc tìm kiếm, nghiên cứu, sản xuất những loại trụ-sinh mới, phương pháp tri liệu bằng phage chứng tỏ có rất hiệu quả và nhiều triển vọng... loại “phage” để trị nhiều bệnh do vi-trùng gây ra Tại Mỹ, hãng Eli Lilly năm 1940 có sản xuất 7 loại “phage” để trị các bệnh do Staphylococcus, Streptococcus, Escherichia coli và vài loại vi-trùng khác Nhưng ví sự bành trướng rất mạnh của trụ-sinh trong thời gian này nên phương pháp trị liệu bằng phage không được phát triển ở các nước Tây Phương mà chỉ thông dụng tại các quốc gia Đông Âu và những chư... nhiều triển vọng trong việc điều trị bệnh do vi-trùng gây ra, kể cả loại vi-trùng kháng-sinh Đây là phương pháp rất thích hợp cho các quốc gia nghèo và phưong tiện sản xuất thuốc còn thiếu sót Nguồn gốc cho việc tìm ra Bacteriophage không rõ ràng lắm Có tài liệu cho rằng vào năm 1896 Ernest Hankin, một vi-trùng học người Anh đã quan sát thấy nước lấy từ sông Ganges và sông Jumma ở Ấn độ có khả năng... cùng với giáo sư Victor-Henry Hutinel và một số nội trú (intern) đã uống liều “phage” để chứng tỏ sự an toàn của nó trước khi trị bệnh cho em bé Chỉ 24 giờ sau khi được uống Phage, triệu chứng bệnh của em bé đã thuyên giảm lẹ làng và vài ngày sau đả hoàn toàn lành bệnh Công hiệu của trị liệu bằng “phage” đả được chứng minh rỏ rệt qua nhiều lần thành công chửa trị các bệnh nhận bị thương hàn Tất cả... 1921 khi hai ông Bruynoghe và Joseph Maisin đưa lên báo cho biết sự thành công của 2 ông trong việc dùng “phage” để chích vào da bệnh nhân, nơi bi nhiễm trùng Staphylococcus và đã trị vết thương hoàn toàn lành lặng sau 24-48 giờ điều trị Nhờ những kết quả tốt đẹp trong việc dùng Phage để tri bệnh, ông Herelle rất phấn khởi và tiếp tục nổ lực tìm thêm nhiều loại “phage” mới để trị cho cả ngàn người mắc... phồng lên và vở tan vì nưóc vào bên trong quá nhiều Trong phóng thi-nghiệm, chu kỳ náy được thể hiện rất rỏ rệt khi môi trường cấy (culture media) đang đuc (cloudy) vì số lượng lớn vi-trùng bổng trở nên trong (clear) vì môi trường đã bi nhiểm phage và tất cả vi-trùng trong môi trường đều bị vở tan Chu kỳ tiềm ẩn (lysogenic cycle): Củng như trường hợp trên, phage bám vào vi-trùng và bắn chất DNA vào trong... (hay rất hạn chế) tác dụng của các hóa chất trị liệu (chemotherapeutic) Có thể dùng Phage để phòng bệnh hay trị bệnh Chỉ cần một liều nhỏ phage, trong vòng một thời gian ngắn Phage giết vi-trùng gây bệnh rất nhanh và hữu hiệu hơn trụ sinh Sản xuất phage rất rẻ tiền, không dòi hỏi những trang bị đặc biệt, tốn kém Có thể cất giữ phage trong khoảng 2 năm Tri liệu bằng Phage tuy vậy vẩn luôn bị trở ngại vì... người Pháp- Canada thuộc viện Pasteur Paris, trong lúc được bổ nhiệm nghiên cứu về dich thương hàn xuất huyết (hemorrhagic dysentery) đang hoành hành trong quân đội Pháp trú đóng tại Mexico, đã tìm và chứng minh sự hiện diện của một siêu vi-trùng sống ký sinh (parasite) trong vi-trùng Do đó ông đề nghị đặt tên loại siêu vi-trùng này là loại “Ăn vi trùng” Bacteriophage (từ chữ bacteria = vi-trùng và phagein... nuốt) Ông nghĩ rằng ông là người đã tìm ra Bacteriophage Nhưng vì ông Twort cũng là người đã đưa ra giả thuyết về sư hiện diện của siêu vi-trùng trong vi-trùng nên có sự đồng ý chung là cả 2 ông đều có công trong việc tìm ra Bacteriophage do đó thường gọi đó là "hiện tượng Twort-d’Herelle" Chẳng bao lâu sau (1919) ông Herelle bắt đầu dùng Bacteriophage để trị bệnh cho một em bé 12 tuổi đang bị thương... điều khiển bộ máy sản xuất của vi-trùng cùng những chất của vi-trùng để sản xuất thật nhiều Phage mới và 1 enzym làm hư hại vách bọc của vi-trùng Kết quả là vi-trùng bi phồng to lên vì số lượng phage mới và bùng nổ để phóng thích các phage Phage mới này sẽ tiếp tục xâm nhập các vi-trùng khác còn lại và chu trình tiếp tục cho đến khi tất cả vi-trùng đều bi giết sạch Trường hop này cũng giống như tác . ngắn tổng quát về nguồn gốc trụ-sinh, lợi và hại, vi-trùng kháng-sinh và tìm hiểu về một phương pháp rẻ tiền để điều -trị các loại vi-trùng kháng-sinh: trị- liệu bằng phage (Phage therapy). Trụ-sinh. sinh sản thêm nhiều phage mới và giết chét vi-trùng. Trị- liệu bằng Phage (phage therapy) Trị liệu bằng Phage là phương pháp dùng siêu-vi-trùng Bacteriophage để trị các bệnh do vi-trùng gây. Trụ-sinh, kháng-sinh và phương pháp trị liệu bằng Bacteriophage Gần đây trên DDDK có nêu lên vấn đề vi-trùng kháng sinh và đặc biệt là trường hợp em sinh-viên