Một số vi khuẩn có thể kháng kháng sinh tốt hơn nhờ thay đổi hinh dạng

So sánh sự tăng trưởng của vi khuẩn Caulobacter crescentus khi bị phơi nhiễm một loại kháng sinh (dưới) và không bị phơi nhiễm kháng sinh (trên). Nguòn: Carnegie Mellon University

Công trình nghiên cứu “Mechanical feedback promotes bacterial adaptation to antibiotics” (Sự phản hồi về mang tính cơ chế thúc đẩy sự đáp ứng của vi khuẩn với kháng sinh) đã được xuất bản trên tạp chí Nature Physics.

Sự đáp ứng là một quá trình sinh học cơ bản điều khiển các sinh vật, các cơ thể sống thay đổi các đặc điểm và hành xử của chúng để phù hợp hơn với môi trường chúng sống, cho dù nó là sự đa dạng được nhiều người biết đến của chim họ sẻ được nhà sinh vật học tiên phong Charles Darwin quan sát hay nhiều loại vi khuẩn cùng tồn tại với con người. Dù nhờ việc uống hoặc tiêm nhiều loại kháng sinh mà con người có thể được ngăn ngừa hoặc điều trị các bệnh lây nhiễm nhưng vẫn có nhiều loài vi khuẩn không ngừng ngày một tăng cường khả năng đáp ứng tới mức kháng việc điều trị bằng kháng sinh.

Nghiên cứu tại trường Carnegie Mellon và trước là trường University College London (UCL) của Banerjee tập trung vào các cơ chế và tính chất vật lý bên trong những quá trình diễn ra ở tế bào, và một chủ đề chung trong công việc của ông là hình dạng của một tế bào có ảnh hưởng lớn đến việc tái tạo và khả năng tồn tại của chúng như thế nao. Cùng với các nhà nghiên cứu trường đại học Chicago, ông quyết định tìm hiểu sâu vào phơi nhiễm kháng sinh ảnh hưởng như thế nào đến sự tăng trưởng và các hình thái của vi khuẩn Caulobacter crescentus, một mô hình sinh vật thường được sử dụng.

“Với việc sử dụng các thực nghiệm trên đơn tế bào và mô hình hóa về mặt lý thuyết, chúng tôi có thể chứng minh những thay đổi trong hình dạng tế bào có thể đóng vai trò như một chiến lược phản hồi để khiến vi khuẩn thêm đáp ứng hoặc sống sót trước sự tấn công của kháng sinh”, Banerjee nói về những gì ông và cộng sự tìm thấy.

Khi cho sử dụng các liều kháng sinh chloramphenicol thấp hơn mức có thể làm nhiều thế hệ vi khuẩn chết đi, các nhà nghiên cứu phát hiện ra vi khuẩn thay đổi một cách đáng kể hình dạng của chúng bằng việc trở nên lớn hơn và có độ cong hơn.

“Những thay đổi hình dạng này cho phép vi khuẩn vượt qua sức ép của kháng sinh và tiếp tục tăng trưởng nhanh”, Banerjee nói. Các nhà nghiên cứu đã đi đến kết luận bằng việc phát triển một mô hình lý thuyết để chứng tỏ cách những thay đổi hữu hình về mặt vật lý cho phép vi khuẩn đạt được độ cong cao hơn và tỉ lệ từ khu vực bề mặt đến khối lượng thấp hơn, vốn có thể cho phép ít hạt kháng sinh hơn băng qua được các bề mặt trên tế bào khi chúng tăng trưởng.

“Thông tin này là một kết quả vô cùng đáng kể với lĩnh vực chăm sóc sức khỏe và sẽ khuyến khích nhiều nghiên cứu sinh học phân tử hơn tìm hiểu về vai trò của hình dạng tế bào trong quá trình sinh trưởng của vi khuẩn và kháng kháng sinh”, Banerjee nói.

Những tác giả khác tham gia nghiên cứu là Aaron R. Dinner, Klevin Lo và Norbert F. Scherer của trường đại học Chicago; Nikola Ojkic và Roisin Stephens, những thanh viên trước đây của nhóm nghiên cứu do Banerjee dẫn dắt tại UCL.

Thanh Phương tổng hợp

Nguồn: https://phys.org/news/2021-01-bacteria-resilient-antibiotics.html

https://www.nature.com/articles/s41567-020-01079-x