Giới khoa học vừa chứng kiến một bước tiến đột phá khi các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Galway, Ireland giới thiệu bộ sưu tập gồm 247.092 mô hình máy tính của vi khuẩn, trở thành kho lưu trữ vi khuẩn kỹ thuật số lớn nhất từ trước tới nay.

Dự án mang tên APOLLO này mở ra một phương thức tiếp cận mới giúp đẩy nhanh quá trình nghiên cứu hệ vi sinh vật mà không phụ thuộc vào các thí nghiệm chậm chạp từ phòng thí nghiệm.

APOLLO cung cấp các mô hình máy tính chi tiết về hoạt động trao đổi chất của từng loại vi khuẩn, bao gồm quá trình chuyển đổi dưỡng chất thành năng lượng và các sản phẩm phụ có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Bên cạnh đó, thư viện này còn bao gồm 14.451 mô phỏng cộng đồng vi sinh vật dựa trên dữ liệu thực tế từ nhiều nhóm tuổi và khu vực khác nhau.

Theo Tiến sĩ Cyrille Thinnes, nhà khoa học dự án tại Đại học Galway, APOLLO đánh dấu một cột mốc quan trọng trong việc nghiên cứu hệ vi sinh vật trên quy mô toàn cầu, giúp làm rõ cách vi khuẩn ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

Chiếc cầu nối vi khuẩn và sức khỏe

Là tập hợp sôi động của vi khuẩn, virus và các vi sinh vật khác, hệ vi sinh vật trong cơ thể con người đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe miễn dịch, sự hấp thụ chất dinh dưỡng và nhiều căn bệnh mạn tính.

Với APOLLO, các nhà nghiên cứu có thể mô phỏng hoạt động của vi khuẩn trong ruột, từ đó có thể hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe tâm thần và các tình trạng liên quan đến não bộ như bệnh Parkinson.

Ngoài ra, kho dữ liệu này giúp phát hiện các dấu hiệu trao đổi chất liên quan đến bệnh Crohn, mở ra khả năng tạo ra những phương pháp chẩn đoán và điều trị mới. Thậm chí, các mô hình còn có thể tái hiện hoạt động của vi khuẩn ở trẻ em suy dinh dưỡng, hỗ trợ nghiên cứu giải pháp can thiệp y tế toàn cầu.

Cánh cửa mới cho nghiên cứu toàn cầu

Các mô hình vi khuẩn kỹ thuật số đang trở thành công cụ quan trọng trong y học cá nhân hóa. Nhờ kết hợp dữ liệu bệnh nhân với mô phỏng vi khuẩn, các bác sĩ có thể phát triển phương pháp điều trị phù hợp từng người chính xác hơn, từ điều chỉnh chế độ ăn uống đến sử dụng men vi sinh chuyên biệt.

Theo nữ giáo sư Ines Thiele, trưởng nhóm nghiên cứu APOLLO: "Những mô hình này giúp chúng ta có cái nhìn chi tiết hơn về cách vi khuẩn phản ứng với các can thiệp y tế khác nhau, giúp tối ưu hóa liệu pháp điều trị".

Không chỉ tập trung vào vi khuẩn đường ruột, dữ liệu của APOLLO còn bao gồm hệ vi sinh vật ở da, miệng và các khu vực khác của cơ thể. Điều này giúp mở rộng phạm vi nghiên cứu cũng như phản ánh mức độ đa dạng về địa lý và nhân khẩu học của xã hội hiện đại, đặc biệt trong các quần thể có hệ vi sinh vật khác biệt chứa đựng những manh mối về khả năng chống chọi với một số căn bệnh nhất định.

Việc số hóa mô hình vi khuẩn giúp tăng tốc nghiên cứu mà không cần phụ thuộc vào điều kiện phòng thí nghiệm truyền thống. Các nhóm nghiên cứu trên thế giới có thể tận dụng kho dữ liệu này để tìm ra những liên kết mới giữa hệ vi sinh vật và sức khỏe con người, mở đường cho những đột phá trong chẩn đoán, điều trị và dinh dưỡng.

Nghiên cứu trên được công bố trên tạp chí Cell Systems.