Độc tố botulinum xuất hiện trên một loại vi khuẩn mới
- Thứ sáu - 23/02/2018 14:23
- In ra
- Đóng cửa sổ này
Việc phát hiện độc tố C. botulinum trong một dòng Enterococcus đang làm dấy lên mối lo ngại...
Độc tố botulinum có thể chuyển vào một loại vi khuẩn mới, Enterococcus, thông qua plasmid, một dạng các cấu trúc DNA độc lập với nhiễm sắc thể có tính “linh động” và có thể được truyền từ một vi khuẩn này sang một vi khuẩn khác. Nguồn: Elena Hartley
Việc phát hiện độc tố C. botulinum trong một dòng Enterococcus đang làm dấy lên mối lo ngại.
Một độc tố giống như chất gây ngộ độc thực phẩm bất ngờ xuất hiện trên một loại vi khuẩn hoàn toàn khác - Enterococcus. Nguồn gốc của độc tố này vẫn chưa được biết rõ, nhưng phát hiện này rất quan trọng bởi vì enterococci gần đây trở thành nguyên nhân hàng đầu gây ra các bệnh nhiễm trùng đa kháng thuốc, đặc biệt trong các cơ sở chăm sóc sức khoẻ.
Enterococci là một loại vi khuẩn chịu được điều kiện sống khắc nghiệt, phát triển tốt trong đường tiêu hóa ở hầu hết các động vật trên đất liền, kể cả chúng ta, và chúng thường không gây hại. Tuy nhiên, đặc tính phát triển mạnh của chúng gần đây đã khiến loại vi khuẩn này trở thành nguyên nhân gây ra các bệnh trùng nhiễm đa kháng thuốc, đặc biệt là ở những cơ sở như bệnh viện nơi mà việc sử dụng kháng sinh làm mất sự cân bằng tự nhiên của vi khuẩn đường ruột.
Vì vậy, việc phát hiện ra một độc tố mới trong một chủng Enterococcus đang làm tăng những lo ngại về khía cạnh khoa học. Được phân lập từ mẫu phân bò thu nhận tại một trang trại Nam Carolina, một chủng vi sinh được tình cờ tìm thấy mang độc tố tương tự với độc tố gây ngộ độc. Phát hiện này được đăng vào ngày 25 tháng 1 trên tạp chí Cell Host and Microbe.
Tiến sĩ Min Dong hiện là nhà khoa học thuộc khoa Tiết niệu của Bệnh viện Nhi Boston và Trường Y Harvard đồng thời là một trong những chuyên gia về độc tố botulinum trên thế giới. Ông cho biết: "Đây là lần đầu tiên một độc tố thần kinh botulinum được tìm thấy trên một chủng khác ngoài Clostridium botulinum – và loại độc tố này không chỉ là độc tố, mà đây còn là một phức hợp toàn vẹn chứa độc tố và các protein liên kết ngăn ngừa độc tố bị phân hủy trong đường tiêu hóa.”
Độc tố này được đặt tên là BoNT/En. Đây là độc tố botulinum thứ chín được mô tả. Tháng 8 năm 2017, Dong và cộng sự đã báo cáo về độc tố botulinum thứ tám, BoNT/X, được tổng hợp bởi C. botulinum và là độc tố botulinum mới đầu tiên được tìm thấy trong gần 50 năm.
Chúng ta có nên lo sợ?
“Không, ít nhất chưa phải bây giờ!”, tiến sĩ Sicai Zhang, nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ thuộc phòng thí nghiệm của tiến sĩ Dong và là một trong ba đồng tác giả đứng đầu của nghiên cứu mới trên cho biết.
Zhang cho biết: "Những vi khuẩn đường ruột chứa độc tố được phân lập này may mắn vẫn còn nhạy cảm với các loại kháng sinh chủ yếu. Vi khuẩn này đã được tìm thấy chỉ một lần trên một cá thể động vật, và không có dấu hiệu ngộ độc được quan sát thấy trên con vật này."
Khi Sicai và cộng sự, Tiến sĩ Jie Zhang, kiểm tra độc tố này trên những loài gặm nhấm trong phòng thí nghiệm, nó có rất ít hoặc không có tác dụng. Chỉ khi họ xử lý độc tố để nó tác động tốt hơn vào các mục tiêu trên tế bào thần kinh chuột bạch và chuột cống thí nghiệm thì độc tố đã trở nên mạnh mẽ, làm ngưng hoạt động chức năng thần kinh và gây tê liệt.
Liệu BoNT/En có độc đối với người? Phòng thí nghiệm của Dong hiện đang thử nghiệm độc tố này trên các tế bào thần kinh người nuôi cấy để trả lời câu hỏi này.
Tạo sự thay đổi lớn
Độc tố botulinum này có thể “nhảy” từ loài vi khuẩn này sang loài khác như thế nào? Các nhóm nghiên cứu do các đồng nghiệp của Dong chủ trì, gồm Tiến sĩ Michael Gilmore, tại bệnh viện Mắt và tai Massachusetts (Massachusetts Eye and Ear) và Trường Y khoa Harvard cùng Tiến sĩ Andrew Doxey, tại Đại học Waterloo, đã phát hiện rằng các gene mã hóa cho độc tố botulinum BoNT/En nằm trên một plasmid.
Plasmid là các cấu trúc “linh động” mang trình tự DNA độc lập với nhiễm sắc thể, và có thể được chuyển đổi từ một vi khuẩn này sang một vi khuẩn khác. Plasmid thì khá phổ biến trên enterococci và trên thực tế, plasmid có liên quan đến việc vi khuẩn đạt được khả năng kháng vancomycin, một loại kháng sinh kháng sinh sau cùng trong điều trị, và truyền tính kháng này sang chủng Staphylococcus aureus “đáng sợ”.
Khả năng trao đổi gene là điều khiến các nhà khoa học lo lắng. Liệu một độc tố tiềm ẩn từ C. botulinum có thể xuất hiện trong một chủng E. coli đa kháng thuốc? Hiện nay trên lý thuyết là hoàn toàn có khả năng.
"Enterococcus là “trung tâm” chuyển gene trong ruột, và chính điều này làm cho chủng này trở nên đáng sợ", Dong cho biết.
Đến trang trại
Phòng thí nghiệm của Gilmore đã giải trình tự độc tố tạo ra từ chủng E. faecium như là một phần của việc tìm kiếm mở rộng về nguồn gốc kháng kháng sinh của các chủng Enterococcus và khả năng gây bệnh.
Tiến sĩ Francois Lebreton là một đồng tác giả đứng đầu khác của nghiên cứu này đồng thời là một chuyên gia nghiên cứu trình tự gene của loại vi khuẩn này. Ông cho biết: "Chúng tôi không tìm kiếm độc tố thần kinh trên E. faecium. Không có lý do để nghi ngờ sự tồn tại của độc tố này trên loại vi khuẩn này."
Lebreton đang nghiên cứu sự tiến hóa của enterococci từ nguồn gốc sống hội sinh với Paleozoi cho đến khi chủng này trở thành một mối đe dọa trong các bệnh viện.
Ông giải thích: "Trong nông nghiệp thâm canh, thuốc kháng sinh được sử dụng cho động vật chăn nuôi để giúp chúng tăng cân trong môi trường nuôi đông đúc. Chúng tôi tin rằng điều này khiến ruột của các động vật này trở thành môi trường phù hợp cho phép các chủng enterococci kháng kháng sinh phát triển và sau đó tiếp cận con người. Chúng ta biết rằng những chủng E. faecium kháng kháng sinh mức độ cao mà chúng ta đang “chiến đấu” trong bệnh viện thì có mối quan hệ mật thiết với các chủng được tìm thấy trong đường tiêu hóa của động vật nuôi ở nông trại."
Từ trang trại đến điện toán
Tiến sĩ Andrew Doxey là chuyên viên tin sinh học và có phòng thí nghiệm tại Đại học Waterloo. Ông chuyên về lĩnh vực khai thác dữ liệu bộ gene để nghiên cứu các độc tố mới và các gene độc tính. Khi phân tích bộ gene của E. faecium vừa được giải trình tự, chương trình máy tính đã nhanh chóng nhận diện trình tự di truyền của độc tố botulinum mới.
Doxey cho biết: "Phương thức chúng tôi khám phá ra độc tố này bằng cách sử dụng các phương pháp tính toán là hoàn toàn khác biệt với cách xác định độc tố trước đây và đây có thể trở thành một cách tiếp cận tiêu chuẩn trong quan trắc sinh học (biomonitoring). Phương thức này tiêu biểu cho việc hợp tác khoa học và chia sẻ dữ liệu một cách tốt nhất."
Một cơn bão hoàn hảo?
Độc tố botulinum mới được phát hiện này có thể làm tăng mối lo ngại rằng độc tố botulinum có thể được tìm thấy trong các chủng enterococci kháng kháng sinh, và có thể bắt nguồn từ quá trình chuyển gene trong ruột của động vật có chứa cả C. botulinum và Enterococcus.
Lebreton cho biết: "Đây là phát hiện duy nhất về độc tố thần kinh botulinum xuất hiện trong một loại vi khuẩn không chỉ phổ biến trên động vật đồng thời là vấn đề nghiêm trọng đối với sức khoẻ con người. E. faecium tồn tại trong ruột của hầu hết mọi người, và vấn đề này cực kỳ gây trở ngại và đem lại nhiều áp lực, bao gồm nỗ lực khử trùng bề mặt ở bệnh viện. “Kịch bản” xấu nhất sẽ là sự xuất hiện của một loại vi khuẩn khó tiêu diệt, kháng kháng sinh, thích nghi với môi trường bệnh viện và mang độc tố thần kinh."
Mục tiêu tác động của loại độc tố botulinum thứ chín này trên chính xác loại động vật nào vẫn chưa được xác định. Phòng thí nghiệm của Gilmore tiếp tục mở rộng và nghiên cứu các mẫu phân lập enterococci. Lebreton cho biết: "Hầu hết những gì chúng ta hiểu biết về Enterococcus bắt nguồn từ vài chủng lưu hành trong bệnh viện. Có thể là BoNT/En, hoặc ngay cả những độc tố mới khác, sẽ xuất hiện ở các enterococci khác được phân lập từ tự nhiên. Trước đây chúng ta chưa bao giờ từng tìm kiếm từ nguồn này.”
Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180126122856.htm
Một độc tố giống như chất gây ngộ độc thực phẩm bất ngờ xuất hiện trên một loại vi khuẩn hoàn toàn khác - Enterococcus. Nguồn gốc của độc tố này vẫn chưa được biết rõ, nhưng phát hiện này rất quan trọng bởi vì enterococci gần đây trở thành nguyên nhân hàng đầu gây ra các bệnh nhiễm trùng đa kháng thuốc, đặc biệt trong các cơ sở chăm sóc sức khoẻ.
Enterococci là một loại vi khuẩn chịu được điều kiện sống khắc nghiệt, phát triển tốt trong đường tiêu hóa ở hầu hết các động vật trên đất liền, kể cả chúng ta, và chúng thường không gây hại. Tuy nhiên, đặc tính phát triển mạnh của chúng gần đây đã khiến loại vi khuẩn này trở thành nguyên nhân gây ra các bệnh trùng nhiễm đa kháng thuốc, đặc biệt là ở những cơ sở như bệnh viện nơi mà việc sử dụng kháng sinh làm mất sự cân bằng tự nhiên của vi khuẩn đường ruột.
Vì vậy, việc phát hiện ra một độc tố mới trong một chủng Enterococcus đang làm tăng những lo ngại về khía cạnh khoa học. Được phân lập từ mẫu phân bò thu nhận tại một trang trại Nam Carolina, một chủng vi sinh được tình cờ tìm thấy mang độc tố tương tự với độc tố gây ngộ độc. Phát hiện này được đăng vào ngày 25 tháng 1 trên tạp chí Cell Host and Microbe.
Tiến sĩ Min Dong hiện là nhà khoa học thuộc khoa Tiết niệu của Bệnh viện Nhi Boston và Trường Y Harvard đồng thời là một trong những chuyên gia về độc tố botulinum trên thế giới. Ông cho biết: "Đây là lần đầu tiên một độc tố thần kinh botulinum được tìm thấy trên một chủng khác ngoài Clostridium botulinum – và loại độc tố này không chỉ là độc tố, mà đây còn là một phức hợp toàn vẹn chứa độc tố và các protein liên kết ngăn ngừa độc tố bị phân hủy trong đường tiêu hóa.”
Độc tố này được đặt tên là BoNT/En. Đây là độc tố botulinum thứ chín được mô tả. Tháng 8 năm 2017, Dong và cộng sự đã báo cáo về độc tố botulinum thứ tám, BoNT/X, được tổng hợp bởi C. botulinum và là độc tố botulinum mới đầu tiên được tìm thấy trong gần 50 năm.
Chúng ta có nên lo sợ?
“Không, ít nhất chưa phải bây giờ!”, tiến sĩ Sicai Zhang, nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ thuộc phòng thí nghiệm của tiến sĩ Dong và là một trong ba đồng tác giả đứng đầu của nghiên cứu mới trên cho biết.
Zhang cho biết: "Những vi khuẩn đường ruột chứa độc tố được phân lập này may mắn vẫn còn nhạy cảm với các loại kháng sinh chủ yếu. Vi khuẩn này đã được tìm thấy chỉ một lần trên một cá thể động vật, và không có dấu hiệu ngộ độc được quan sát thấy trên con vật này."
Khi Sicai và cộng sự, Tiến sĩ Jie Zhang, kiểm tra độc tố này trên những loài gặm nhấm trong phòng thí nghiệm, nó có rất ít hoặc không có tác dụng. Chỉ khi họ xử lý độc tố để nó tác động tốt hơn vào các mục tiêu trên tế bào thần kinh chuột bạch và chuột cống thí nghiệm thì độc tố đã trở nên mạnh mẽ, làm ngưng hoạt động chức năng thần kinh và gây tê liệt.
Liệu BoNT/En có độc đối với người? Phòng thí nghiệm của Dong hiện đang thử nghiệm độc tố này trên các tế bào thần kinh người nuôi cấy để trả lời câu hỏi này.
Tạo sự thay đổi lớn
Độc tố botulinum này có thể “nhảy” từ loài vi khuẩn này sang loài khác như thế nào? Các nhóm nghiên cứu do các đồng nghiệp của Dong chủ trì, gồm Tiến sĩ Michael Gilmore, tại bệnh viện Mắt và tai Massachusetts (Massachusetts Eye and Ear) và Trường Y khoa Harvard cùng Tiến sĩ Andrew Doxey, tại Đại học Waterloo, đã phát hiện rằng các gene mã hóa cho độc tố botulinum BoNT/En nằm trên một plasmid.
Plasmid là các cấu trúc “linh động” mang trình tự DNA độc lập với nhiễm sắc thể, và có thể được chuyển đổi từ một vi khuẩn này sang một vi khuẩn khác. Plasmid thì khá phổ biến trên enterococci và trên thực tế, plasmid có liên quan đến việc vi khuẩn đạt được khả năng kháng vancomycin, một loại kháng sinh kháng sinh sau cùng trong điều trị, và truyền tính kháng này sang chủng Staphylococcus aureus “đáng sợ”.
Khả năng trao đổi gene là điều khiến các nhà khoa học lo lắng. Liệu một độc tố tiềm ẩn từ C. botulinum có thể xuất hiện trong một chủng E. coli đa kháng thuốc? Hiện nay trên lý thuyết là hoàn toàn có khả năng.
"Enterococcus là “trung tâm” chuyển gene trong ruột, và chính điều này làm cho chủng này trở nên đáng sợ", Dong cho biết.
Đến trang trại
Phòng thí nghiệm của Gilmore đã giải trình tự độc tố tạo ra từ chủng E. faecium như là một phần của việc tìm kiếm mở rộng về nguồn gốc kháng kháng sinh của các chủng Enterococcus và khả năng gây bệnh.
Tiến sĩ Francois Lebreton là một đồng tác giả đứng đầu khác của nghiên cứu này đồng thời là một chuyên gia nghiên cứu trình tự gene của loại vi khuẩn này. Ông cho biết: "Chúng tôi không tìm kiếm độc tố thần kinh trên E. faecium. Không có lý do để nghi ngờ sự tồn tại của độc tố này trên loại vi khuẩn này."
Lebreton đang nghiên cứu sự tiến hóa của enterococci từ nguồn gốc sống hội sinh với Paleozoi cho đến khi chủng này trở thành một mối đe dọa trong các bệnh viện.
Ông giải thích: "Trong nông nghiệp thâm canh, thuốc kháng sinh được sử dụng cho động vật chăn nuôi để giúp chúng tăng cân trong môi trường nuôi đông đúc. Chúng tôi tin rằng điều này khiến ruột của các động vật này trở thành môi trường phù hợp cho phép các chủng enterococci kháng kháng sinh phát triển và sau đó tiếp cận con người. Chúng ta biết rằng những chủng E. faecium kháng kháng sinh mức độ cao mà chúng ta đang “chiến đấu” trong bệnh viện thì có mối quan hệ mật thiết với các chủng được tìm thấy trong đường tiêu hóa của động vật nuôi ở nông trại."
Từ trang trại đến điện toán
Tiến sĩ Andrew Doxey là chuyên viên tin sinh học và có phòng thí nghiệm tại Đại học Waterloo. Ông chuyên về lĩnh vực khai thác dữ liệu bộ gene để nghiên cứu các độc tố mới và các gene độc tính. Khi phân tích bộ gene của E. faecium vừa được giải trình tự, chương trình máy tính đã nhanh chóng nhận diện trình tự di truyền của độc tố botulinum mới.
Doxey cho biết: "Phương thức chúng tôi khám phá ra độc tố này bằng cách sử dụng các phương pháp tính toán là hoàn toàn khác biệt với cách xác định độc tố trước đây và đây có thể trở thành một cách tiếp cận tiêu chuẩn trong quan trắc sinh học (biomonitoring). Phương thức này tiêu biểu cho việc hợp tác khoa học và chia sẻ dữ liệu một cách tốt nhất."
Một cơn bão hoàn hảo?
Độc tố botulinum mới được phát hiện này có thể làm tăng mối lo ngại rằng độc tố botulinum có thể được tìm thấy trong các chủng enterococci kháng kháng sinh, và có thể bắt nguồn từ quá trình chuyển gene trong ruột của động vật có chứa cả C. botulinum và Enterococcus.
Lebreton cho biết: "Đây là phát hiện duy nhất về độc tố thần kinh botulinum xuất hiện trong một loại vi khuẩn không chỉ phổ biến trên động vật đồng thời là vấn đề nghiêm trọng đối với sức khoẻ con người. E. faecium tồn tại trong ruột của hầu hết mọi người, và vấn đề này cực kỳ gây trở ngại và đem lại nhiều áp lực, bao gồm nỗ lực khử trùng bề mặt ở bệnh viện. “Kịch bản” xấu nhất sẽ là sự xuất hiện của một loại vi khuẩn khó tiêu diệt, kháng kháng sinh, thích nghi với môi trường bệnh viện và mang độc tố thần kinh."
Mục tiêu tác động của loại độc tố botulinum thứ chín này trên chính xác loại động vật nào vẫn chưa được xác định. Phòng thí nghiệm của Gilmore tiếp tục mở rộng và nghiên cứu các mẫu phân lập enterococci. Lebreton cho biết: "Hầu hết những gì chúng ta hiểu biết về Enterococcus bắt nguồn từ vài chủng lưu hành trong bệnh viện. Có thể là BoNT/En, hoặc ngay cả những độc tố mới khác, sẽ xuất hiện ở các enterococci khác được phân lập từ tự nhiên. Trước đây chúng ta chưa bao giờ từng tìm kiếm từ nguồn này.”
Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180126122856.htm