Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Virus là những thực thể sinh học tồn tại với số lượng lớn nhất trên hành tinh. Mới đây, các nhà khoa học tại Viện Wellcome Sanger và Viện Sinh tin học Châu Âu trực thuộc EMBL đã xác định được hơn 140.000 loài virus đang sống bên trong đường ruột người, hơn một nửa trong số này chưa từng được phát hiện trước đó.

Nghiên cứu mới được công bố hôm 18 tháng 2 năm 2021 trên tạp chí Cell này bao hàm các dữ liệu phân tích của hơn 28.000 mẫu hệ vi sinh vật đường ruột được thu thập tại các khu vực khác nhau trên thế giới. Đặc biệt, số lượng và sự đa dạng của các virus được các nhà khoa học này phát hiện cao một cách đáng ngạc nhiên và dữ liệu này cũng giúp mở ra các hướng nghiên cứu mới nhằm tìm hiểu cách thức các loài virus sống bên trong đường ruột này tác động như thế nào đến sức khỏe con người.

Đường ruột người là một môi trường có sự đa dạng sinh học cực kỳ lớn. Ngoài vi khuẩn, hàng trăm ngàn virus được gọi là các thực khuẩn thể (bacteriophage) cũng phát triển ở đó. Các virus này có tên là thực khuẩn thể bởi chúng có thể xâm nhiễm vi khuẩn.

Chúng ta biết rằng sự mất cân bằng bên trong hệ vi sinh vật đường ruột của chúng ta có thể là nguyên nhân gây ra các loại bệnh và các tình trạng phức tạp như bệnh viêm ruột, dị ứng và béo phì. Nhưng tương đối ít người biết về vai trò của các vi khuẩn đường ruột, cũng như các thực khuẩn thể xâm nhiễm chúng đối với sức khỏe và bệnh tật của chúng ta.

Sử dụng một phương pháp giải trình tự DNA gọi là nghiên cứu đa hệ gene (metagenomics), các nhà khoa học tại Viện Wellcome Sanger và Viện Sinh tin học Châu Âu trực thuộc EMBL đã phát hiện và lập danh mục đa dạng sinh học của các loài virus được tìm thấy trong 28.060 mẫu phân tích đa hệ gen trong ruột người và 2.898 bộ gene của các chủng vi khuẩn phân lập được nuôi cấy từ mẫu ruột.

Phân tích đã xác định được trên 140.000 loài virus đang sinh sống bên trong đường ruột người và hơn một nửa trong số này chưa từng được phát hiện trước đó.

Tiến sĩ Alexandre Almeida, nghiên cứu sinh sau Tiến sĩ tại Viện Sinh tin học Châu Âu trực thuộc EMBL và Viện Wellcome Sanger, cho biết: “Điều quan trọng cần nhớ đó là không phải tất cả virus đều có hại, mà chúng đại diện cho một thành phần không thể thiếu của hệ sinh thái đường ruột. Có một điều, hầu hết các loài virus chúng tôi tìm thấy đều mang vật liệu di truyền là DNA, điều này hoàn toàn khác so với các virus gây bệnh mà hầu như mọi người đều biết, ví dụ như SARS-CoV-2 hay Zika, chúng đều là các RNA virus. Thứ hai, những mẫu này đến chủ yếu từ những người khỏe mạnh, không mắc bất kỳ loại bệnh cụ thể nào. Thật hấp dẫn khi phát hiện có bao nhiêu loài virus chưa được biết đến sinh sống bên trong đường ruột của chúng ta, và cố gắng làm sáng tỏ mối quan hệ giữa chúng với sức khỏe con người”.

Trong số hàng chục ngàn các loại virus được tìm thấy, một nhánh mới rất phổ biến (một nhánh tức là một nhóm virus được cho là có tổ tiên chung) đã được xác định, các tác giả gọi chúng là Gubaphage. Nhóm này là nhóm virus phổ biến thứ hai trong đường ruột người, sau nhóm crAssphage được phát hiện vào năm 2014.

Cả hai nhóm virus này dường như xâm nhiễm các loại vi khuẩn đường ruột theo cách giống nhau, nhưng do chưa có các nghiên cứu sâu hơn nên rất khó biết được các chức năng chính xác của nhóm Gubaphage mới được tìm thấy này.

Tiến sĩ Luis F. Camarillo-Guerrerom, tác giả chính của nghiên cứu này đến từ Viện Wellcome Sanger, cho biết: “Một khía cạnh quan trọng trong công việc của chúng tôi đó là đảm bảo rằng các bộ gene virus được tái tạo phải có chất lượng cao nhất. Một hệ thống kiểm soát chất lượng kết hợp với trí tuệ nhân tạo (machine learning) đã cho phép chúng tôi giảm thiểu sự tạp nhiễm và thu nhận được các bộ gene virus hoàn chỉnh cao. Các bộ gene virus chất lượng cao giúp mở ra khả năng hiểu rõ hơn về vai trò của các loại virus trong hệ vi sinh vật đường ruột chúng ta, bao gồm cả việc khám phá ra những phương pháp điều trị mới như các chất kháng khuẩn có nguồn gốc thực khuẩn thể”.

Các kết quả của nghiên cứu này giúp hình thành nên nền tảng Cơ sở dữ liệu Thực khuẩn thể Đường ruột (Gut Phage Database - GPD), một cơ sở dữ liệu được tổ chức cao chứa đựng 142.809 bộ gene thực khuẩn thể và sẽ là một nguồn tài nguyên vô giá cho những ai nghiên cứu về các thực khuẩn thể và vai trò của chúng trong việc kiểm soát sức khỏe cả của các vi khuẩn đường ruột và sức khoẻ con người.

Tiến sĩ Trevor Lawley, tác giả chính của nghiên cứu này đến từ Viện Wellcome Sanger, cho biết: “Nghiên cứu về thực khuẩn thể hiện đang trải qua thời kỳ phục hung. Danh mục các loài virus đường ruột có chất lượng cao, quy mô lớn này đến vào đúng thời điểm để phục vụ như một bản thiết kế giúp hướng dẫn việc phân tích sinh thái và tiến hóa trong các nghiên cứu hệ gen virus (virome) trong tương lai”.

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210218142739.htm