Trong nghiên cứu được công bố ngày 17/1 trên tạp chí Science Advances, các nhà khoa học đã phát hiện enzyme catalase, một enzyme chống oxy hóa phổ biến trong tự nhiên, có khả năng làm suy yếu hoạt động của vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh, đồng thời khôi phục khả năng tự chữa lành của da.

Công trình do Phó Giáo sư Guillaume Thibault (Trường Khoa học Sinh học, Đại học Công nghệ Nanyang – NTU) cùng Giáo sư Kimberly Kline (Đại học Geneva, Thụy Sĩ) thực hiện. Kết quả cho thấy enzyme catalase có khả năng trung hòa các sản phẩm gây hại do vi khuẩn tạo ra, từ đó giúp các tế bào da tiếp tục di chuyển và khép kín vết thương.

(Từ phải sang) Phó Giáo sư Guillaume Thibault của NTU, Nghiên cứu viên Tiến sĩ Aaron Tan và Giáo sư Kimberly Kline từ Đại học Geneva.

Theo nhóm nghiên cứu, một loại vi khuẩn phổ biến mang tên Enterococcus faecalis (E. faecalis) đóng vai trò then chốt trong việc cản trở quá trình lành vết thương. Đây là vi khuẩn “cơ hội”, thường xuất hiện trong các nhiễm trùng mạn tính như loét bàn chân do tiểu đường, khiến vết thương kéo dài, khó điều trị và không ít trường hợp phải cắt cụt chi dưới.

Một thách thức lớn khác là E. faecalis có khả năng kháng nhiều loại kháng sinh thông dụng, khiến việc điều trị nhiễm trùng ngày càng phức tạp. Tiến sĩ Aaron Tan, nghiên cứu viên của NTU, cho biết vi khuẩn này sử dụng một cơ chế trao đổi chất gọi là vận chuyển electron ngoại bào, liên tục tạo ra hydro peroxide (nước ôxy già). Chất này gây stress oxy hóa, làm tổn thương mô sống và cản trở quá trình hồi phục của da.

Các thí nghiệm cho thấy stress oxy hóa kích hoạt cơ chế tự bảo vệ trong tế bào sừng – loại tế bào đóng vai trò quan trọng trong tái tạo da – bằng cách làm chậm quá trình sản xuất protein. Tuy nhiên, phản ứng này vô tình khiến các tế bào bị “tê liệt”, không thể di chuyển để khép kín vết thương.

Khi nhóm nghiên cứu sử dụng một chủng E. faecalis đã được biến đổi gene, không còn khả năng liên tục sản sinh hydro peroxide, vi khuẩn này không còn cản trở quá trình lành vết thương. Đặc biệt, khi trung hòa hydro peroxide bằng enzyme catalase tự nhiên, stress tế bào giảm rõ rệt, đồng thời khả năng di chuyển và chữa lành của các tế bào da được khôi phục.

“Việc phát hiện ra rằng chính quá trình trao đổi chất của vi khuẩn mới là ‘vũ khí’ gây hại thực sự là điều rất bất ngờ, bởi trước đây giới khoa học chưa từng biết đến cơ chế này”, Phó Giáo sư Thibault nhận định.

Theo ông, thay vì chỉ tập trung tiêu diệt vi khuẩn bằng kháng sinh (một cách tiếp cận ngày càng trở nên hạn chế và gia tăng tình trạng kháng thuốc), các nhà khoa học có thể vô hiệu hóa vi khuẩn bằng cách chặn đứng những sản phẩm gây hại do chúng tạo ra, qua đó phục hồi quá trình lành vết thương.

Từ những kết quả này, nhóm tác giả cho rằng việc băng vết thương được bổ sung catalase có thể trở thành một phương pháp điều trị hiệu quả cho các vết thương mạn tính.

Hình ảnh hiển vi của màng sinh học vi khuẩn, cho thấy cấu trúc phức tạp của các tế bào vi khuẩn.

Theo Tiến sĩ Aaron Tan, các chất chống oxy hóa như catalase đã được sử dụng rộng rãi và hiểu rõ về độ an toàn, do đó chiến lược này có thể rút ngắn đáng kể thời gian chuyển giao từ phòng thí nghiệm sang ứng dụng lâm sàng, so với việc phát triển một loại thuốc hoàn toàn mới. Việc nghiên cứu được tiến hành trên tế bào da người cũng giúp đảm bảo tính phù hợp với sinh lý con người và mở ra triển vọng ứng dụng thực tế.

Tại Singapore, tiểu đường đang là một vấn đề y tế nghiêm trọng, ảnh hưởng đến hơn 400.000 người. Dự báo đến năm 2050, con số này có thể lên tới 1 triệu người trưởng thành. Mỗi năm, quốc đảo này ghi nhận hơn 16.000 ca vết thương mạn tính, chủ yếu ở người cao tuổi và bệnh nhân tiểu đường. Singapore hiện nằm trong nhóm các quốc gia có tỷ lệ cắt cụt chi dưới do tiểu đường cao nhất thế giới, với trung bình khoảng 4 ca mỗi ngày.

Theo Phó Giáo sư Timothy Barkham, chuyên gia tư vấn cao cấp tại Khoa Y học xét nghiệm, Bệnh viện Tan Tock Seng, dù nghiên cứu vẫn ở giai đoạn cơ bản và chưa thể ngay lập tức ứng dụng lâm sàng, nhưng đây là một hướng đi đầy triển vọng. Trong bối cảnh vi khuẩn kháng thuốc ngày càng phổ biến, việc tìm kiếm các phương pháp điều trị thay thế ngoài kháng sinh là hết sức cần thiết và kịp thời.

Nhóm nghiên cứu NTU cho biết, bước tiếp theo sẽ là thử nghiệm trên mô hình động vật trước khi tiến tới các thử nghiệm lâm sàng trên người, nhằm xác định cách đưa chất chống oxy hóa vào cơ thể hiệu quả và an toàn nhất.

TM (theo Scitech Daily)