Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) tuyên bố, AMR là một trong 10 mối đe dọa sức khỏe cộng đồng toàn cầu đối với loài người. Các nhà nghiên cứu ước tính, đến năm 2050, những bệnh nhiễm trùng kháng thuốc kháng sinh có thể khiến 10 triệu người thiệt mạng mỗi năm, tạo ra gánh nặng tích lũy 100 nghìn tỷ USD cho nền kinh tế toàn cầu.

Danh sách các vi khuẩn kháng thuốc điều trị với tất cả các loại kháng sinh hiện có ngày càng gia tăng so với những loại thuốc mới được đưa vào sử dụng, gây lên nhu cầu bức thiết về những loại kháng sinh mới, ngăn chặn khủng hoảng sức khỏe cộng đồng.

 Vi khuẩn kháng thuốc, mối đe dọa thế giới trong tương lai gần

Farokh Dotiwala, MBBS, Ph.D., bác sĩ, phó giáo sư về Vaccine & Immunotherapy, cho biết: “Chúng tôi thực hiện một chiến lược kép sáng tạo, phát triển những phân tử mới có thể tiêu diệt các bệnh nhiễm trùng khó điều trị đồng thời tăng cường phản ứng miễn dịch tự nhiên của bệnh nhân. Trung tâm và tác giả chính của công trình nghiên cứu xác định, đây là một thế hệ kháng sinh mới và đặt tên là kháng sinh miễn dịch tác dụng kép (DAIA).

Các loại thuốc kháng sinh hiện có tấn công vào các hoạt động chức năng cần thiết của vi khuẩn như tổng hợp axit nucleic và protein, xây dựng màng tế bào và các đường trao đổi chất. Nhưng vi khuẩn có thể kháng thuốc bằng cách làm biến đổi mục tiêu mà kháng sinh hướng tới, gây bất hoạt thuốc hoặc đẩy thuốc ra ngoài.

Dotiwala giải thích: “ Trên cơ sở lý luận, chúng tôi cho rằng, cần khai thác hệ thống miễn dịch để tấn công đồng thời vi khuẩn trên hai mặt trận khác nhau khiến chúng khó phát triển khả năng đề kháng”.

Ông và các đồng nghiệp tập trung vào một đường trao đổi chất cần thiết cho hầu hết các vi khuẩn nhưng không có ở người, khiến đường trao đổi chất trở thành mục tiêu lý tưởng để phát triển kháng sinh bóp nghẹt vi khuẩn.

Đường trao đổi chất này, được gọi là methyl-D-erythritol phosphate (MEP) hoặc đường không mevalonate, có chức năng sinh tổng hợp isoprenoids, những phân tử cần thiết cho sự tồn tại của tế bào ở hầu hết các vi khuẩn gây bệnh.

Trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học nhắm đến mục tiêu enzym IspH, một enzym thiết yếu trong quá trình sinh tổng hợp isoprenoid, tấn công ngăn chặn đường trao đổi chất này và tiêu diệt vi khuẩn. Do sự hiện diện rộng rãi của IspH trong thế giới vi khuẩn, phương pháp tiếp cận này có thể tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn khác nhau.

Nhóm nhà nghiên cứu sử dụng mô hình máy tính sàng lọc hàng triệu hợp chất có sẵn trên thị trường về khả năng liên kết với enzym, chọn những hợp chất mạnh nhất ức chế chức năng IspH làm điểm khởi đầu cho việc khám phá thuốc kháng sinh mới.

Do những chất ức chế IspH có sẵn trước đây không thể xâm nhập vào thành tế bào vi khuẩn, Dotiwala phối hợp với nhà hóa dược học Joseph Salvino thuộc Wistar, giáo sư tại Trung tâm Ung thư Viện Wistar và là đồng tác giả công trình nghiên cứu, để phân tích và tổng hợp các phân tử ức chế IspH mới, có thể xâm nhập vào bên trong vi khuẩn.

Nhóm nghiên cứu chứng minh được, các chất ức chế IspH kích thích hệ thống miễn dịch với hoạt tính tiêu diệt vi khuẩn mạnh hơn và đặc hiệu hơn so với những kháng sinh tốt nhất hiện nay khi thử nghiệm in vitro (trong ống nghiệm) trên các chủng vi khuẩn kháng kháng sinh phân lập lâm sàng, bao gồm cả loạt nhưng vi khuẩn gây bênh gram âm và vi khuẩn gram dương tính.

Trong các mô hình tiền lâm sàng về nhiễm vi khuẩn gram âm, tác dụng diệt khuẩn của những chất ức chế IspH vượt trội hơn so với các kháng sinh truyền thống.

Đồng thời, tất cả các hợp chất thử nghiệm đã chứng minh là không độc hại đối với tế bào của con người đồng thời lại kích thích khả năng miễn dịch của tế bào cơ thể.

"Kích hoạt miễn dịch đại diện cho đợt tấn công thứ hai của chiến lược DAIA", tiến sĩ Kumar Singh, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm Dotiwala và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết.

Phó giáo sư Dotiwala nhấn mạnh: “Chúng tôi tin rằng chiến lược sáng tạo DAIA có thể đại diện cho bước ngoặt tiềm năng trong cuộc chiến chống lại AMR trên toàn thế giới, tạo ra sức mạnh tổng hợp giữa khả năng tiêu diệt vi khuẩn trực tiếp của kháng sinh và sức mạnh tự nhiên của hệ thống miễn dịch.

Những tác giả công trình nghiên cứu: Rishabh Sharma, Poli Adi Narayana Reddy, Prashanthi Vonteddu, Madeline Good, Anjana Sundarrajan, Hyeree Choi, Kar Muthumani, Andrew Kossenkov, Aaron R. Goldman, Hsin-Yao Tang, Joel Cassel, Maureen E. Murphy, Rajasekharan Somasundaram , Meenhard Herlyn từ Wistar; và Maxim Totrov từ Molsoft LLC.

Công trình nghiên cứu được tài trợ: Quỹ G. Harold và Leila Y. Mathers, quỹ Chương trình Nâng cao Nghiên cứu Phổ quát Khối thịnh vượng chung (CURE) và Quỹ Khám phá Khoa học Wistar; Quỹ từ thiện Pew hỗ trợ Farokh Dotiwala tài trợ tuyển dụng của Viện Wistar; Quỹ Nghiên cứu Y tế Adelson và Bộ Quốc phòng cung cấp Hỗ trợ bổ sung được cung cấp bởi. Hỗ trợ cho các cơ sở của Viện Wistar được cung cấp bởi Trợ cấp Hỗ trợ Trung tâm Ung thư P30 CA010815 và Viện trợ cấp thiết bị Y tế Quốc gia S10 OD023586 cung cấp hỗ trợ cho các cơ sở của Viện Wistar.