Cấy gen mới vào vi khuẩn E.coli từ phân 

Những sinh vật từ phân này còn có khả năng điều trị một loạt các bệnh về đường ruột - từ béo phì đến IBS (hội chứng ruột kíc‌h thí‌ch). Hệ vi sinh vật đường ruột vốn rất "năng động" và liên tục thay đổi, khiến mọi thứ thậm chí còn trở nên khó khăn đối với vi khuẩn không có nguồn gốc. Các nhà khoa học từ lâu đã cố gắng đưa những loại vi khuẩn biến đổi gen vào ruột để điều trị bệnh.

Trước kia, những nỗ lực này tập trung vào việc nghiên cứu các chủng vi khuẩn E. coli phổ biến trong phòng thí nghiệm, chúng không thể cạnh tranh với các vi khuẩn đường ruột bản địa vốn thích nghi tốt với vật chủ của chúng.

Giáo sư Amir Zarrinpar tại Đại học California cho biết, đối với những vi khuẩn chưa từng sống trong c‌ơ th‌ể động vật có v‌ú, đó thực sự là một thách thức. Bởi chúng phải xâm nhập vào khu rừng vi sinh vật đường ruột với tất cả những điều kiện "thù địch", những vi khuẩn sống ở đó sẽ sẵn sàng "chiến đấu" chống lại chúng.

Nhóm nghiên cứu đã đã thu thập vi khuẩn E.coli từ cả vi sinh vật đường ruột của người và chuột, được bổ sung một loại protein gọi là BSH. Nó làm cho vi khuẩn trở nên mạnh mẽ hơn, kéo dài thời gian tồn tại trong môi trường ruột "thù địch" đủ lâu để điều trị bệnh.

Vi khuẩn trong c‌ơ th‌ể chúng ta vốn thích nghi với từng người cụ thể, được quyết định bởi các loại thực phẩm ăn vào hằng ngày, những căng thẳng mà c‌ơ th‌ể đang trải qua, cũng như nền tảng di truyền riêng biệt. Một môi trường biến động liên tục đối với vi khuẩn bản địa là bình thường và là một lợi thế, khiến chúng trở thành ứng cử viên lý tưởng cho ngành kỹ thuật. 

Nhóm chuyên gia cho biết, đã thiết kế những vi khuẩn này để trở thành những nhà máy có thể sống trong hệ vi sinh vật, có khả năng sản xuất thuốc. Khi đưa một gen lợi vào, nó có thể giúp con người điều trị những căn bệnh mãn tính, thậm chí có thể chữa khỏi hoàn toàn một số bệnh.

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã thu thập mẫu phân từ vật chủ và chiết xuất vi khuẩn E. coli để sửa đổi thêm. Họ đang cung cấp cho những con vi khuẩn này một siêu năng lực mới, đưa chúng trở lại môi trường mà nó đã phát triển. 

Giáo sư Amir Zarrinpar cũng ví BSH như một “siêu anh hùng”. Sau một lần điều trị duy nhất ở chuột, vi khuẩn E. coli được tìm thấy trong toàn bộ đường ruột, với hoạt tính được duy trì trong suốt thời gian tồn tại của vật chủ. Kết quả thử nghiệm cho thấy nó có thể ảnh hưởng tích cực để sự tiến triển của bệnh tiểu đường ở loài gặm nhấm. 

Hứa hẹn điều trị nhiều căn bệnh nguy hiểm

Vi khuẩn từ phân người khỏe mạnh có khả năng điều trị nhiều căn bệnh

Đây thực sự là một cải tiến đáng kể so với các phương pháp điều trị tương tự với các chủng vi khuẩn được biến đổi gen không có nguồn gốc ở phòng thí nghiệm, nơi thường yêu cầu những xử lý phức tạp hơn nhiều. Chúng cũng không ở trong ruột của vật chủ liên tục như phương pháp E. coli bản địa, được xác định bởi Zarrinpar và các đồng nghiệp.

Ngoài việc can thiệp điều trị thành công đối với bệnh tiểu đường ở chuột, nhóm cũng đang dự định  thực hiện một sửa đổi tương tự đối với E. coli chiết xuất từ ruột người. Kết quả làm việc của nhóm nghiên cứu đã thu được những thành tựu đáng kể, nhưng vẫn còn nhiều việc phải làm. Kỹ thuật nuôi và phát triển loài vi khuẩn bản địa vẫn còn rất nhiều khó khăn, bởi nó chống lại các sửa đổi, nó là một phần của cơ chế bảo vệ bẩm sinh của chúng.

Việc chèn một gen vào vi khuẩn bản địa có tỷ lệ thành công thấp hơn khoảng 100 lần, so với các chủng được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm. Nhưng nhóm của Zarrinpar cho biết hiện họ đang tối ưu hóa quy trình này, và có rất nhiều kỹ thuật di truyền mới hiện nay sẽ giúp cho họ thiết kế những vi khuẩn này hiệu quả hơn.  Kế hoạch của nhóm là dùng công nghệ này để tìm cách điều trị cho nhiều bệnh nhân hơn. 

Đó thực sự là một giấc mơ lớn. Công nghệ này là thứ có khả năng mở ra ứng dụng của liệu pháp microbiome để tác động đến rất nhiều bệnh mãn tính và di truyền khác nhau.