Bên trong kho vi khuẩn chết chóc nhất thời đại

Một ngày mùa đông năm 1915, binh nhì Anh Ernest Cable được đưa vào cấp cứu ở một bệnh viện dã chiến tại Wimereux (Pháp) vì mắc bệnh lỵ do vi khuẩn Shigella flexneri (S flexneri) gây ra. Cable không qua khỏi, S flexneri được lấy khỏi thi thể người lính, chuyển vào dung dịch lưu trữ và cuối cùng trở thành NCTC 1 - mẫu vi khuẩn đầu tiên được đưa vào Bộ sưu tập nuôi cấy các chủng loài của Anh (NCTC).

Đây là thư viện lâu đời nhất chuyên lưu trữ các chủng vi khuẩn trên toàn thế giới, vừa kỷ niệm 100 năm thành lập, theo Cơ quan y tế công cộng Anh (PHE). Do PHE quản lý, NCTC đang lưu giữ khoảng 6.000 chủng vi sinh vật đại diện hơn 900 loài có thể tấn công và giết chết con người.

NCTC mở cửa lần đầu tại London (Anh) vào năm 1920, nhờ công của nhà bệnh lý học Frederick William Andrewes, người đã đóng góp 200 mẻ cấy vi khuẩn đầu tiên cho bộ sưu tập. Đến năm sau, tổ chức Anh cung cấp miễn phí 2.000 chủng cho các viện nghiên cứu, và toàn bộ vi khuẩn được chuyển mẫu trong tình trạng còn sống. Tuy nhiên, vào thời điểm đó, NCTC vẫn chưa áp dụng các quy định về an toàn, dẫn đến hậu quả là 3 nhà nghiên cứu của tổ chức này bị nhiễm Tularemia gây bệnh sốt thỏ vào năm 1922, theo The New York Times.

Suýt trúng bom Trong giai đoạn bùng nổ không chiến giữa Đức Quốc xã và Anh hồi Thế chiến thứ hai, NCTC được cấp tốc di dời đến một nông trại ở phía bắc London vào năm 1939. Đây là quyết định sáng suốt vì tòa nhà chứa bộ sưu tập đã bị đánh bom khi chiến sự nổ ra ác liệt ở London vào năm 1940, tránh được nguy cơ rò rỉ các chủng nguy hiểm ra môi trường bên ngoài. Sau khi chiến tranh chấm dứt, NCTC một lần nữa được chuyển về thủ đô Anh, và ngày nay các nhà khoa học muốn lấy chủng vi khuẩn do nơi này nuôi cấy phải trả từ 85 - 375 USD (2 - 9 triệu đồng).

Bộ sưu tập của Anh cung cấp các chủng vi khuẩn có nguồn gốc xác thực cho nhiều nhà vi trùng học trên toàn thế giới. Dựa trên những mẫu này, các chuyên gia nghiên cứu cách thức vi khuẩn tiến hóa để điều chế vắc xin, các loại thuốc trị ung thư và những căn bệnh về hội chứng chuyển hóa; cũng như tìm cách giải quyết vấn đề đang ngày càng nhức nhối hơn cho nhân loại là tình trạng kháng thuốc. Ví dụ, nhà vi trùng học Kate Baker và cộng sự ở Đại học Liverpool (Anh) đã “đánh thức” vi khuẩn S flexneri từ tình trạng ngủ đông, nhằm tìm hiểu cách thức vi khuẩn tiến hóa trong thế kỷ trước. Đến nay, bệnh lỵ vẫn gây ra khoảng 164.000 cái chết mỗi năm, đa số là trẻ em.

Đội ngũ của chuyên gia Baker giải mã trình tự gien của mẫu NCTC 1 rồi so sánh với các chủng khác được lưu trữ vào năm 1954, 1984 và 2002. Kết quả cho thấy chỉ vỏn vẹn 2% trong trình tự gien của vi khuẩn thay đổi trong hơn 100 năm, nhưng đủ tăng sức công phá chết chóc của nó cũng như khả năng kháng thuốc. “Đối với tôi, đây là một trong những bộ sưu tập quan trọng nhất thế giới”, The New York Times dẫn lời tiến sĩ Jorg Overmann, Giám đốc Bộ sưu tập vi sinh vật và nuôi cấy tế bào của Đức.

NCTC bảo quản nhiều vi khuẩn có liên quan những đột phá trong lịch sử y khoa. Bác sĩ Alexander Fleming, cha đẻ của kháng sinh penicillin, đóng góp 16 chủng vi khuẩn vào bộ sưu tập từ năm 1928 - 1948. Tiến sĩ Betty Hobbs, chuyên gia nổi tiếng về các nghiên cứu liên quan các chủng vi khuẩn Clostridium perfringen gây ngộ độc thức ăn, bổ sung hơn 20 chủng liên quan. Nhà vi trùng học Baker cho hay bộ sưu tập mang đến một cái nhìn tổng quan về giai đoạn mà giới khoa học ngày nay không có nhiều thông tin, nhưng đóng vai trò then chốt cho nỗ lực hóa giải cuộc khủng hoảng kháng thuốc mà con người đang phải đối mặt.

Năm 2018, bộ sưu tập được bổ sung NCTC 14208, một chủng Neisseria gonorrhoeae lấy từ một nam bệnh nhân người Anh mắc bệnh lậu, căn bệnh đang dần thoát ly sự khống chế của y học và đang gieo rắc nguy hiểm cho gần 80 triệu người/năm. Bệnh nhân được điều trị ceftriaxone và azithromycin, nhưng loại thuốc kháng sinh duy nhất vào thời điểm đó dùng để trị bệnh lậu cũng thất bại. Sau đó, các bác sĩ đã tìm ra một liệu pháp khác và cuối cùng cũng chữa khỏi bệnh nhân, cho thấy nguy cơ khủng khiếp đang chực chờ loài người vì tình trạng siêu kháng thuốc. Tình hình càng thêm cấp bách khi trong số 49 kháng sinh được điều chế, hiện chỉ có 4 loại thông qua sàng lọc để đưa vào sử dụng, theo tờ The Star Tribune.

Các mẫu bệnh phẩm tiếp tục được nghiên cứu và bảo quản ở NCTC, và trong tương lai sẽ đóng vai trò then chốt trong các đột phá mới trong lĩnh vực y khoa, khi mà công nghệ mới được phát triển.