Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Trong thập kỷ qua, hệ vi sinh vật đường ruột đã thu hút được sự quan tâm đáng kể của các nhà khoa học cũng như công chúng. Nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng, vi khuẩn và các vi sinh vật khác trong hệ đường ruột của chúng ta đóng vai trò hỗ trợ miễn dịch, trao đổi chất, tiêu hóa và chống lại "vi khuẩn xấu" cố xâm nhập vào cơ thể chúng ta. Tuy nhiên, nghiên cứu mới được công bố trên Tạp chí Nature Biotechnology của Tiến sĩ Angela Wahl và các đồng nghiệp của Trường Y khoa UNC đã tiết lộ rằng, hệ vi sinh vật có thể không phải lúc nào cũng bảo vệ chống lại mầm bệnh ở người.

Sử dụng mô hình động vật chính xác đầu tiên không có hệ vi sinh vật (không có mầm bệnh) , các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng, hệ vi sinh vật có tác động đáng kể đến việc thu nhận vi rút Epstein-Barr (EBV) và vi rút gây suy giảm miễn dịch ở người -1 (HIV).

Wahl - trợ lý giáo sư tại Khoa Truyền nhiễm thuộc Khoa Y của Trường UNC cho biết: "Những phát hiện này đưa ra bằng chứng trực tiếp đầu tiên rằng hệ vi sinh vật thường trú có thể có tác động đáng kể đến sự hình thành và lây nhiễm bệnh lý của hai mầm bệnh này ở người".

Nghiên cứu này được thực hiện thông qua sự hợp tác với các nhà khoa học tại Trung tâm Quốc tế về Tiến bộ Khoa học Dịch thuật của UNC và Khoa Tiêu hóa và Gan mật tại Trường Y khoa UNC.

Để thực hiện được nghiên cứu này, Wahl và Garcia cần tạo ra một mô hình chuột "nhân bản" bắt chước hệ thống miễn dịch của con người để tiến hành nghiên cứu. Sau khi tiếp xúc với vi-rút, các mô hình nhân bản có thể sao chép vi-rút giống như con người và có thể được sử dụng để nghiên cứu.

Nhưng các nhà nghiên cứu cần tiến hành thêm một bước nữa. Wahl và Garcia cần so sánh mô hình chuột nhân bản thông thường với mô hình chuột không có hệ vi sinh vật (không có mầm bệnh). Điều này có nghĩa là các nhà nghiên cứu cần tạo ra một mẫu chuột đầu tiên được nhân bản hóa và không có vi khuẩn.

Wahl, một chuyên gia phát triển các mô hình in-vivo cho mầm bệnh ở người và cựu sinh viên tốt nghiệp trường UNC – Tiến sĩ Morgan Chateau cho rằng, cần tìm ra cách nhân bản hóa động vật và giữ cho chúng không gặp phải bất kỳ vi trùng nào, kể cả những vi trùng sống trên thức ăn của chúng ta, trên da hay trong không khí hoặc bất cứ nơi nào khác ở môi trường bên ngoài. Để làm được như vậy, nhóm tác giả đã sử dụng một buồng phẫu thuật kín, về cơ bản là một "bong bóng vô trùng lớn" với các ngăn đựng găng tay chuyên dụng và kính hiển vi.

Wahl - trợ lý giám đốc của Trung tâm Quốc tế về Tiến bộ Khoa học Dịch thuật của UNC, cho biết: “Điều này chưa bao giờ được thực hiện trước đây”. "Chúng tôi đã nhân bản hóa chuột và thực hiện các thí nghiệm tiếp xúc với virus trong điều kiện nghiêm ngặt không có vi trùng. Về mặt kỹ thuật, đó là một thử thách rất khó khăn."

HIV là một loại retrovirus lây nhiễm chủ yếu vào các tế bào T CD4 ⁺ của con người và chủ yếu lây nhiễm qua đường tiêu hóa. Ví dụ, phơi nhiễm qua trực tràng ở nam quan hệ tình dục đồng giới chiếm hơn một nửa số ca nhiễm HIV mới. Cho con bú là một ví dụ về phơi nhiễm qua đường miệng cũng có thể truyền HIV cho trẻ sơ sinh.

Tiến sĩ Wenbo Yao - đồng tác giả của nghiên cứu, đã phát hiện ra rằng việc nhiễm HIV qua trực tràng ở động vật có hệ vi sinh vật thường trú cao hơn 200% so với động vật không có mầm bệnh. Tương tự, việc nhiễm HIV qua đường miệng cao hơn 300% ở động vật có hệ vi sinh vật thường trú so với động vật không có mầm bệnh. Các nhà nghiên cứu cũng nhận thấy rằng, động vật có hệ vi sinh vật thường trú có nồng độ HIV-RNA cao hơn 34 lần trong huyết tương và cao hơn 1.000 lần trong các mô so với chuột không có mầm bệnh.

Các đồng tác giả R. Balfour Sartor, MD, Margaret và Lorimer W. Midget Giáo sư Y khoa xuất sắc tại Khoa Tiêu hóa và Gan mật và Khoa Vi sinh và Miễn dịch học, nói rằng, những phát hiện sáng tạo về HIV của họ cuối cùng có thể đóng vai trò là nền tảng cho những nghiên cứu khác. Các bác sĩ và nhà nghiên cứu có thể phát triển các phương pháp điều trị và phương pháp điều trị lâm sàng mới.

Sartor, người cũng chỉ đạo Trung tâm tài nguyên loài gặm nhấm Gnotobiotic quốc gia đã tạo ra những con chuột không có mầm bệnh cho biết: "Những phát hiện này mở ra một cánh cửa hoàn toàn mới". "Liệu có thể thay đổi hệ vi sinh vật đường ruột, bằng cách giảm vi khuẩn, nấm và vi-rút có thể làm tăng sự lây lan của nhiễm HIV không? Hoặc ngược lại, chúng tôi có thể giúp bệnh nhân xây dựng các vi khuẩn ngăn chặn sự lây lan đó và có thể hoạt động phối hợp với thuốc kháng vi-rút để loại bỏ HIV."

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã thực hiện so sánh giữa động vật có vi sinh vật và động vật không có mầm bệnh, kết quả cho thấy rằng, sự hiện diện của hệ vi sinh vật thường trú đã làm tăng tần suất tế bào T CCR5+CD4+, là mục tiêu chính của nhiễm HIV trong ruột. Các phát hiện cho thấy rằng, việc thu nhận và sao chép HIV được tăng cường ít nhất một phần là do mật độ tế bào đích tăng lên đối với nhiễm trùng tại chỗ sau khi tiếp xúc với HIV qua đường miệng hoặc trực tràng.

Wahl nói: "Đây là một phát hiện có ý nghĩa to lớn". "Mọi người đều có một thành phần vi khuẩn duy nhất cư trú trong ruột của họ. Trong tương lai, điều quan trọng là phải đánh giá sự đa dạng này ở mọi người ảnh hưởng như thế nào đến nguy cơ nhiễm HIV và diễn biến bệnh tiếp theo."

Những phát hiện về EBV cũng rất quan trọng. EBV là một loại vi rút herpes DNA lây nhiễm các tế bào B và có thể gây ra bệnh bạch cầu đơn nhân. Gần 95% dân số trưởng thành bị nhiễm EBV tiềm ẩn, nhưng đối với một số người có hệ thống miễn dịch bị tổn thương, nhiễm EBV có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của một số loại ung thư như ung thư hạch Hodgkin, ung thư hạch không Hodgkin, ung thư hạch Burkitt và ung thư biểu mô vòm họng.

Wahl và Garcia phát hiện ra rằng những con chuột có hệ vi sinh vật bình thường tiếp xúc với EBV đã phát triển các khối u lớn ở nhiều cơ quan, bao gồm lá lách, gan, thận và dạ dày. Những khối u này hầu như không có ở những con chuột không có mầm bệnh bị nhiễm EBV. Các nghiên cứu trong tương lai là cần thiết để đánh giá các cơ chế có thể có đối với việc tăng cường nhiễm EBV và phát sinh khối u khi có sự hiện diện của hệ vi sinh vật thường trú.

Garcia, Giám đốc Trung tâm Tiến bộ Khoa học Dịch thuật Quốc tế của UNC, Điều tra viên Oliver Smithies và giáo sư tại Khoa Y học, Vi sinh và Miễn dịch học, cho biết: “Chúng tôi có hai mầm bệnh ở người khác nhau theo mọi cách có thể. "Loại tế bào mà chúng đang lây nhiễm, loại bệnh mà chúng gây ra, loại vi-rút mà chúng là hoàn toàn khác nhau. Tuy nhiên, hệ vi sinh vật lại làm trầm trọng thêm căn bệnh mà mỗi loại vi-rút đó gây ra."

Giờ đây, các nhà nghiên cứu sẽ cố gắng xác định các yếu tố quyết định liệu hệ vi sinh vật có đóng vai trò trong sự tồn tại của nhiễm HIV và EBV khắp cơ thể hay không và tìm hiểu xem liệu hệ vi sinh vật cũng ảnh hưởng đến các mầm bệnh cụ thể khác ở người hay không.

Cụ thể hơn, Wahl, Garcia và Sartor muốn hiểu hệ vi sinh vật góp phần vào việc lây nhiễm HIV và EBV như thế nào. Họ cũng muốn xác định các chủng vi sinh vật cụ thể nào đang hỗ trợ khả năng tái tạo và gây bệnh của vi-rút và đặc biệt quan trọng là những chủng nào đang bảo vệ vật chủ khỏi vi-rút. Đặc biệt, Sartor quan tâm đến việc tìm hiểu xem có thêm bất kỳ loại vi rút tiềm ẩn nào bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của hệ vi sinh vật hay không.

"Liệu hệ vi sinh vật đường ruột có ảnh hưởng đến việc kích hoạt lại vi rút herpes simplex, bệnh zona và các loại vi rút tiềm ẩn khác gây ra khối u không? Chúng tôi không biết, nhưng có một hồ sơ theo dõi khá tốt rằng vi khuẩn có thể ảnh hưởng đến một số vi khuẩn và nấm gây bệnh. Đó có thể là điều gì đó cũng để khám phá."

Wahl và Garcia hy vọng rằng phát hiện của họ sẽ mở ra một lĩnh vực khám phá mới cho các nhà nghiên cứu quan tâm đến vai trò của hệ vi sinh vật đối với các bệnh do mầm bệnh cụ thể ở người gây ra.

Garcia cho biết: “Trọng tâm của tất cả những điều này là chúng tôi đã tạo ra một loạt mô hình mới cho phép các nhà nghiên cứu đặt ra những câu hỏi mà trước đây họ chưa từng hỏi. “Chúng tôi đã làm được điều mà những người khác nghĩ là không thể làm được.”

Nguồn bài viết: Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Chăm sóc Sức khỏe của Đại học Bắc Carolina. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về phong cách và độ dài.
Tạp chí tham khảo:
Angela Wahl, Wenbo Yao, Baolin Liao, Morgan Chateau, Cara Richardson, Lijun Ling, Adrienne Franks, Krithika Senthil, Genevieve Doyon, Fengling Li, Josh Frost, Christopher B. Whitehurst, Joseph S. Pagano, Craig A. Fletcher, M. Andrea Azcarate-Peril, Michael G. Hudgens, Allison R. Rogala, Joseph D. Tucker, Ian McGowan, R. Balfour Sartor, J. Victor Garcia. A germ-free humanized mouse model shows the contribution of resident microbiota to human-specific pathogen infection. Nature Biotechnology, 2023; DOI: 10.1038/s41587-023-01906-5

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/08/230810110414.htm