Nhà nghiên cứu này muốn thu thập vi khuẩn trên da bạn, thay đổi gen của chúng, sau đó trả lại chúng vào vị trí cũ của mình: Nghe có vẻ như là một ý tưởng ngớ ngẩn, nhưng khi bạn hiểu lý do thì sẽ thấy kinh ngạc

Mỗi centimet vuông da mặt của bạn đều chứa hàng triệu vi khuẩn, chúng đang hoạt động như thế nào?

Có thể bạn đã biết ở Úc, người ta từng sử dụng máy bay để thả hàng tấn xúc xích tẩm độc xuống các đồng cỏ hoang dã. Mục đích của việc này là tiêu diệt 2 triệu con mèo hoang đang gây hại cho hệ sinh thái trên khắp Úc.

Thực hiện vào những năm 2010, chiến dịch này đã bị lên án gay gắt bởi các tổ chức bảo vệ động vật như PETA. Chính phủ Úc sau đó chuyển sang một phương án nhân đạo hơn, được gọi là TNR.

TNR viết tắt từ 'Bẫy-thiến-thả'. Các con mèo đực sống ngoài hoang dã sẽ bị bắt và thiến. Sau đó, các bác sĩ thú y sẽ thiến chúng và thả trở lại tự nhiên để chúng không thể sinh sản.

Mặc dù mèo thiến vẫn có thể gây hại cho hệ sinh thái, nhưng sau một thế hệ, những con mèo không thể sinh sản sẽ giúp giảm dân số mèo hoang nói chung.

Một chiến dịch tương tự đã được các nhà khoa học thực hiện, nhưng với loài muỗi. Họ bắt những con muỗi đực, biến đổi gen của chúng bằng cách thêm một đoạn DNA 'tự giới hạn' vào bộ gen của muỗi.

Những con muỗi đực này sau đó được nhân giống thành hàng tỷ con, sau đó thả trở lại tự nhiên. Sau khi muỗi đực mang DNA 'tự giới hạn' giao phối với muỗi cái tự nhiên, chúng sẽ đẻ ra những con bọ gậy yếu, hầu hết chúng sẽ chết trước khi trưởng thành và có khả năng gây hại cho con người.

Các thử nghiệm được thực hiện từ năm 2019 tại Brazil, Mỹ và Trung Quốc cho thấy phương pháp này đã giúp giảm tới 95% số lượng muỗi tại khu vực được thả chủng biến đổi gen, từ đó giúp kiểm soát các dịch bệnh lây lan qua muỗi, đặc biệt là sốt xuất huyết.

Bây giờ, một nhóm các nhà khoa học Tây Ban Nha đang muốn thực hiện một phiên bản TNR đặc biệt cho một loài sinh vật: Những vi khuẩn trên khuôn mặt của bạn. Họ muốn bắt chúng, biến đổi gen của vi khuẩn và sau đó thả trở lại khuôn mặt của bạn.

Nghe có vẻ lạ lẫm nhưng thực ra đây là một ý tưởng độc đáo, được đánh giá cao trong lĩnh vực y học. Vậy nhà khoa học làm điều này với mục đích gì? Hãy cùng tìm hiểu:

Mỗi diện tích centimet vuông trên da mặt bạn đều chứa hàng triệu vi khuẩn

Điều này hoàn toàn đúng. Chỉ cần lấy một chiếc que cotton, nhúng vào nước cất và chạm nhẹ lên da, bạn sẽ thấy hàng trăm sinh vật nhỏ nhắn đang tồn tại trên que, nếu nhìn kỹ qua kính hiển vi.

Chúng ta thường nghĩ về vi khuẩn như là những sinh vật gây hại, nhưng thực tế, da của mỗi chúng ta đều là môi trường sống cho một cộng đồng vi khuẩn đa dạng, đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe và sự cân bằng của cơ thể.

Những vi khuẩn này cùng hòa mình thành một hệ sinh thái được gọi là 'microbiome

Đa dạng về loài, từng vi khuẩn da đều mang theo nhiệm vụ và chức năng riêng. Để sinh sống trên da mặt của bạn, chúng phải hoạt động và mang lại lợi ích cho bạn. Chúng được gọi là vi khuẩn có ích.

Ví dụ, Corynebacterium, một loài vi khuẩn gram dương hình que thường ăn các tế bào da chết, từ đó, giúp da mặt của bạn mịn màng hơn, giảm tình trạng tắc nghẽn lỗ chân lông.

Sphingomonas, một chủng vi khuẩn gram âm có khả năng tiết ra lipid, giúp duy trì độ ẩm trên da mặt của bạn, tăng cường sự đàn hồi và giúp da tránh lão hóa.

Không thể không nhắc đến Staphylococcus, một loại vi khuẩn có ích bảo vệ da bằng cách tiết ra các chất kháng sinh tự nhiên, giúp kiểm soát sự phát triển của các chủng vi khuẩn gây bệnh cho da.

Staphylococcus được ví như những vi khuẩn 'cảnh sát' trên da mặt của bạn. Khi chúng hiện diện, các vi khuẩn gây hại sẽ không thể phát triển.

Các vi khuẩn trên da không chỉ giúp bảo vệ cơ thể chúng ta khỏi vi khuẩn gây bệnh mà còn giúp loại bỏ chất cặn, điều chỉnh độ pH và hỗ trợ quá trình lành vết thương. Chúng cũng giúp loại bỏ tế bào chết, duy trì độ ẩm và sản xuất các vitamin cần thiết cho làn da khỏe mạnh.

Vì vậy, cần phải nhấn mạnh rằng da của bạn chứa một hệ sinh thái vi khuẩn có ích. Chỉ khi hệ sinh thái này mất cân bằng, vi khuẩn gây bệnh mới có cơ hội phát triển và gây ra vấn đề. Một ví dụ phổ biến là:

Mụn

Mụn là sự viêm của da xuất phát từ sự tăng tiết tế bào trong nang lông, tạo ra quá nhiều dầu. Dầu da thường giúp bôi trơn, giữ ẩm và bảo vệ da. Nhưng dầu da dư thừa sẽ gây tắc nghẽn lỗ chân lông.

Trong lỗ chân lông bị tắc này, có một loài vi khuẩn gọi là Cutibacterium acnes. Dưới điều kiện bình thường, C. acnes tiêu thụ dầu và tiết ra axit béo, ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn gây hại và tham gia vào việc sản xuất các peptid kháng khuẩn như porphyrins, giúp bảo vệ da khỏi nhiễm trùng.

Tuy nhiên, khi dầu da dư thừa làm tắc nghẽn lỗ chân lông, C. acnes sẽ phát triển quá mức và kích thích da sản xuất chất viêm. Do chất viêm này, nốt mụn hình thành, từ mụn đỏ, mụn trắng, mụn đen đến mụn bọc.

Thống kê cho thấy, hầu hết mọi người trải qua mụn ở một số giai đoạn trong đời, với khoảng 85% người trong độ tuổi từ 12 đến 24 bị ảnh hưởng. Đây là mụn trứng cá và thường tự biến mất khi trưởng thành.

Tuy nhiên, một số người có mụn trứng cá sẽ phát triển thành các tình trạng mụn nặng hơn. Mụn nặng có thể là mụn nang hoặc mụn nút, thường gây sẹo và cần phải được can thiệp bằng phương pháp điều trị chuyên sâu như thuốc kháng sinh.

Các trường hợp mụn nặng có thể gây khó chịu, đau rát và ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng cuộc sống cũng như tâm lý. Người mắc mụn nặng thường có nguy cơ cao mắc các vấn đề da như sẹo, tổn thương da kéo dài không chỉ ảnh hưởng đến vẻ ngoài mà còn gây ra các vấn đề tâm lý như tự ti, trầm cảm hoặc lo lắng.

Để điều trị mụn, chiến lược y học thường tập trung vào việc sử dụng thuốc bôi tại chỗ như retinoids, benzoyle peroxide và axit salicylic để giảm vi khuẩn, làm sạch lỗ chân lông và giảm viêm.

Đối với các trường hợp mụn nặng hơn, bệnh nhân có thể cần cả kháng sinh bôi và uống. Tuy nhiên, như bất kỳ phương pháp điều trị nào khác, mỗi liều thuốc này đều giống như thả một 'quả bom hạt nhân' xuống làn da của bạn.

Nó không chỉ tiêu diệt vi khuẩn C. acnes gây mụn mà còn hủy diệt toàn bộ hệ vi sinh vật, bao gồm cả hàng triệu vi khuẩn có ích khác đang sống trên da. Hậu quả là da bạn không được bảo vệ, dễ bị khô và lão hóa nhanh hơn.

Một phương pháp mới: Thả vi khuẩn C. acnes biến đổi gen lên da

Tiến sĩ Nastassia Knödlseder, một nghiên cứu sinh tại Phòng Thí nghiệm Sinh học Tổng hợp Tiên tiến, Đại học Pompeu Fabra, Tây Ban Nha cho biết:

'Việc sử dụng kháng sinh để điều trị mụn có thể gây hại nhiều hơn là có ích. Vì kháng sinh không thể phân biệt giữa vi khuẩn có lợi trên da, điều mà chúng ta muốn giữ lại để loại bỏ vi khuẩn gây bệnh. Kết quả là chúng ta phải tiêu diệt tất cả để đảm bảo vi khuẩn gây mụn bị loại bỏ cùng với các vi khuẩn có lợi.

Ngoài ra, việc sử dụng kháng sinh quá mức cũng có thể dẫn tới sự phát triển của các chủng vi khuẩn kháng kháng sinh, cuối cùng chúng có thể lây lan cho tất cả mọi người và kháng sinh không còn tác dụng nữa'.

Do đó, tiến sĩ Nastassia và các đồng nghiệp tại Tây Ban Nha đã lâu đã tìm cách tìm ra một phương pháp điều trị mụn an toàn và hiệu quả hơn. Họ tập trung vào nguyên nhân gốc rễ của việc hình thành mụn, là do tế bào nang lông sản xuất bã nhờn.

Nastassia nhận thấy khi tế bào này tiếp xúc với protein NGAL (neutrophil gelatinase-associated lipocalin), chúng có thể tự diệt và bã nhờn sẽ không còn được sản xuất nữa. Hiện nay có một loại thuốc gọi là isotretinoin, khi uống sẽ kích thích cơ thể sản xuất NGAL, giúp giảm bã nhờn và mụn.

Isotretinoin thường được sử dụng cho các trường hợp mụn nặng, nhưng nó cũng đi kèm với nhiều tác dụng phụ nghiêm trọng. Do là loại thuốc uống, isotretinoin ảnh hưởng đến nhiều loại tế bào khác trong cơ thể, làm khô da, mắt, môi và thậm chí là khớp.

Bệnh nhân sử dụng isotretinoin có thể gặp phải nhiều vấn đề như chảy máu cam, đau nhức toàn thân, rụng tóc. Sử dụng isotretinoin khi mang thai có thể gây ra dị tật thai nhi, sảy thai hoặc tử vong thai nhi. Ngoài ra, bác sĩ cũng đã báo cáo rằng bệnh nhân sử dụng isotretinoin có nguy cơ cao hơn về trầm cảm và tự tử...

Bất chấp tất cả, cơ chế của isotretinoin với NGAL lại khiến nó trở thành một loại thuốc trị mụn rất hiệu quả. Tiến sĩ Nastassia đã tự hỏi: Liệu có cách nào để phân phối NGAL tốt hơn, không sử dụng isotretinoin hay không?

NGAL cần được đưa vào các tế bào trong nang lông, vì vậy, một ý tưởng đã lóe lên: Tại sao không dùng chính những vi khuẩn C. acnes sống trong nang lông đó?

Để làm được điều này, Nastassia và các đồng nghiệp của mình tại Phòng Thí nghiệm Sinh học Tổng hợp Tiên tiến, Đại học Pompeu Fabra đã thử thử tách vi khuẩn A. acnes đang gây mụn cho con người rồi biến đổi gen của chúng. Họ cấy thêm một đoạn DNA vào bộ gen để A. acnes có thể sản xuất NGAL.

Sau đó, vi khuẩn được đưa vào một loại thuốc bôi trở lại da. Khi tế bào nang lông tăng tiết bã nhờn, vi khuẩn A. acnes sẽ phát triển mạnh và tăng tiết NGAL. Protein này sau đó sẽ phát ra tín hiệu hóa học giết bớt tế bào nang lông và khiến chúng ngừng hoạt động. Bã nhờn lại giảm đi, A. acnes cũng sẽ giảm đi theo đó và NGAL giảm đi.

Toàn bộ quá trình này tạo thành một mô hình sin, nơi bã nhờn luôn được kiểm soát, khiến mụn không thể hình thành ngay từ đầu.

'Chúng tôi đã phát triển một liệu pháp điều trị tại chỗ với cách tiếp cận có mục tiêu, sử dụng những gì thiên nhiên sẵn có. Chúng tôi đã tạo ra một loại vi khuẩn sống trong da và khiến nó tạo ra thứ mà da chúng ta cần. Ở đây, chúng tôi tập trung vào điều trị mụn trứng cá, nhưng nền tảng này có thể được mở rộng sang một số chỉ định khác', tiến sĩ Nastassia Knödlseder cho biết.

Hiện tại, nhóm nghiên cứu đã công bố nghiên cứu của họ trên tạp chí Nature Biotechnology, trong đó cho thấy những con chuột được thả vi khuẩn A. acnes biến đổi gen trên da đã kiểm soát được bã nhờn gây mụn chỉ sau 2-4 ngày. Vi khuẩn không gây ra tác dụng phụ nghiêm trọng nào giống như isotretinoin vì nó chỉ là phương pháp điều trị tại chỗ chứ không phải toàn thân.

Bước tiếp theo, tiến sĩ Nastassia sẽ kiểm tra sự hiệu quả của A. acnes biến đổi gen trên mô hình da người, trước khi đưa loại thuốc này vào thử nghiệm lâm sàng. Nhưng mọi chuyện vẫn chưa dừng lại ở đó.

Chúng ta nên nhớ rằng cơ thể người có cả một hệ vi sinh vật gồm hơn 39 nghìn tỷ vi khuẩn. 'Chúng tôi đã phát triển một nền tảng công nghệ mở ra cơ hội chỉnh sửa bất kỳ vi khuẩn nào trên cơ thể người để điều trị nhiều căn bệnh chứ không chỉ riêng mụn trứng cá', các nhà khoa học cho biết.

'Hiện tại, đúng là chúng tôi đang tập trung vào việc sử dụng C. Acnes để điều trị mụn trứng cá nhưng chúng tôi cũng có thể tạo ra nhiều vi khuẩn biến đổi gen cho các ứng dụng khác'.

Chẳng hạn như các nhà khoa học có thể chỉnh sửa vi khuẩn đường ruột để điều trị viêm ruột, chỉnh sửa vi khuẩn HP trong dạ dày để điều trị viêm loét dạ dày, vi khuẩn E. coli để phòng ngừa nhiễm trùng tiết niệu, nhiễm trùng máu…

Ý tưởng một lần nữa là: Hãy tìm cách chung sống hòa bình với những lợi khuẩn trong cơ thể, thay vì sử dụng kháng sinh và tiêu diệt toàn bộ hệ vi sinh. Nếu một chủng vi khuẩn nào đó gây hại, chúng ta có thể chỉnh sửa gen để chúng trở thành lợi khuẩn, rồi thả chúng về lại cơ thể tự nhiên, giống như cách chúng ta đang thiến những con mèo và chỉnh sửa gen những con muỗi.