Nguồn ảnh: Lee R. Haines
Trong một nghiên cứu mang tính đột phá mới được công bố trên tạp chí Science Translational Medicine (với bài báo Breakthrough discovery: Nitisinone transforms human blood into mosquito to fight malaria, scientists want to poison mosquitoes with human blood), các nhà nghiên cứu đã giới thiệu một phương pháp mới trong cuộc chiến chống sốt rét bằng cách sử dụng thuốc nitisinone. Loại thuốc này, vốn được kê đơn để điều trị các rối loạn di truyền hiếm gặp, đã cho thấy tiềm năng làm cho máu người trở nên độc hại đối với muỗi, đặc biệt là Anopheles gambiae, nổi tiếng với vai trò truyền bệnh sốt rét ở các quốc gia châu Phi. Chiến lược sáng tạo này tránh được những tác động tiêu cực liên quan đến các loại hóa chất diệt côn trùng truyền thống và cung cấp một giải pháp thân thiện với môi trường trong cuộc chiến chống lại sốt rét.
Sốt rét vẫn là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây bệnh và tử vong tại nhiều khu vực, đặc biệt là ở vùng cận sa mạc Sahara, châu Phi. Các phương pháp truyền thống để kiểm soát quần thể muỗi chủ yếu dựa vào việc sử dụng các hóa chất diệt côn trùng mạnh, tuy hiệu quả nhưng có thể gây ra tổn hại lớn đến môi trường và dẫn đến sự phát triển khả năng kháng hóa chất của muỗi. Xu hướng đáng báo động này đã thúc đẩy việc tìm kiếm các phương pháp thay thế để quản lý loài côn trùng và bảo vệ các cộng đồng dễ bị tổn thương khỏi sự xâm nhập của bệnh sốt rét.
Ivermectin (IVM), một loại thuốc chống ký sinh trùng đã được sử dụng rộng rãi để điều trị các bệnh nhiễm ký sinh trùng ở người và động vật, là một liệu pháp hiện đang được sử dụng có cơ chế tương tự như vậy. Mặc dù đã chứng minh hiệu quả trong việc giảm sự lây truyền sốt rét thông qua việc tiêu diệt muỗi, nhưng vẫn tồn tại những lo ngại về độc tính môi trường và nguy cơ phát triển khả năng kháng thuốc nếu sử dụng quá mức. Nguy cơ kháng thuốc ở muỗi có thể làm suy giảm hiệu quả của IVM và khiến việc phòng chống sốt rét (PCSR) trở nên phức tạp hơn, từ đó khiến cho nhu cầu tìm kiếm các giải pháp mới trở nên cấp thiết.
Phát hiện sáng tạo từ nghiên cứu này cho thấy nitisinone (NTN) có công thức hóa học C14H10F3NO5 có thể mang lại lợi ích kép: Không chỉ giúp kiểm soát quần thể muỗi truyền bệnh sốt rét mà còn cung cấp một phương pháp độc đáo nhằm giảm sự phụ thuộc vào các loại hóa chất diệt côn trùng truyền thống. Bằng cách làm cho máu trở nên độc hại đối với muỗi, NTN có thể giảm đáng kể tuổi thọ của chúng và do đó, hạn chế khả năng lây lan sốt rét. Các nhà nghiên cứu đã tiết lộ rằng NTN tác động đến quá trình chuyển hóa của muỗi theo cách tương tự chức năng của nó trong cơ thể con người, nơi nó ức chế một enzyme quan trọng liên quan đến quá trình chuyển hóa một số axit amin.
Nitisinone ngăn chặn hoạt động của enzyme 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase (HPPD), chịu trách nhiệm phân hủy tyrosine - một axit amin thiết yếu cho nhiều chức năng sinh học. Khi muỗi hút máu chứa loại thuốc này, khả năng chuyển hóa và tiêu hóa thức ăn của chúng bị suy giảm, dẫn đến cái chết nhanh chóng. Phương pháp mới này giới thiệu một cách tiếp cận đặc biệt nhắm vào các loài côn trùng hút máu, biến loại thuốc này thành một giải pháp tiềm năng trong việc kiểm soát vector truyền bệnh.
Trong nghiên cứu của mình, các nhà khoa học đã tiến hành phân tích sâu rộng để xác định liều lượng cần thiết nhằm đạt hiệu quả tối ưu trong việc diệt muỗi. Họ phát hiện rằng NTN vượt trội hơn IVM, với hiệu lực cao hơn trong việc tiêu diệt cả quần thể muỗi nhạy và kháng hóa chất diệt côn trùng. Điều này đặc biệt quan trọng ở những khu vực mà khả năng kháng thuốc đã trở nên phổ biến, làm giảm hiệu quả của các chiến lược truyền thống.
Ngoài ra, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng NTN tồn tại trong máu người lâu hơn so với IVM, nghĩa là hoạt tính tiêu diệt muỗi của nó kéo dài trong cơ thể trong thời gian dài hơn. Đặc điểm này có ý nghĩa quan trọng đối với ứng dụng thực tế, vì nó có thể nâng cao hiệu quả của thuốc đồng thời cải thiện tính an toàn và giảm thiểu chi phí.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Notre Dame và Trường Y học Nhiệt đới Liverpool đã hợp tác chặt chẽ với Trung tâm Quốc gia Robert Gregory về Alkaptonuria để thu thập mẫu máu người. Bằng cách phân tích máu của những người được điều trị bằng NTN, họ xác nhận rằng loại máu này có đặc tính gây “tử vong” đối với loài muỗi, qua đó chứng minh ứng dụng thực tế của các kết quả nghiên cứu phòng thí nghiệm. Sự hợp tác này nhấn mạnh tầm quan trọng của nghiên cứu liên ngành và tiềm năng tái sử dụng các loại thuốc hiện có cho những mục đích sáng tạo.
Nghiên cứu này hứa hẹn mở ra những hướng đi mới cho chiến lược PCSR, đặc biệt tại các cộng đồng bị cô lập về địa lý nơi việc tiếp cận các loại hóa chất diệt côn trùng truyền thống còn hạn chế. Đáng chú ý, việc sử dụng NTN có thể mang lại lợi ích kép bằng cách tăng khả năng sản xuất thuốc và giảm chi phí cho bệnh nhân mắc rối loạn chuyển hóa tyrosine. Những tác động rộng lớn từ nghiên cứu này không chỉ giới hạn ở việc PCSR mà còn có thể cải thiện cuộc sống của những bệnh nhân cần NTN vì lý do sức khỏe.
Mặc dù kết quả đầy triển vọng, cần có thêm các nghiên cứu và thử nghiệm thực địa để xác định liều lượng tối ưu cũng như đánh giá tác động lâu dài khi sử dụng NTN trong nhiều bối cảnh môi trường khác nhau. Các nhà khoa học bày tỏ sự lạc quan về việc chuyển sang thử nghiệm bán thực địa để kiểm tra cách NTN ảnh hưởng đến quần thể muỗi dưới điều kiện thực tế hơn. Những thử nghiệm như vậy sẽ đảm bảo rằng kết quả nghiên cứu hiện tại có thể được áp dụng hiệu quả vào thực tiễn tại các khu vực lưu hành bệnh sốt rét.
Nghiên cứu này đã nhận được sự quan tâm lớn từ các tổ chức y tế toàn cầu và các nhóm vận động nỗ lực xóa bỏ bệnh sốt rét. Sự phấn khích về những lợi ích tiềm năng của NTN ngày càng gia tăng, chúng ta có thêm hy vọng rằng việc áp dụng các chiến lược sáng tạo như vậy sẽ giúp kiểm soát lâu dài quần thể muỗi truyền bệnh sốt rét, từ đó cứu sống hàng triệu người.
Nhìn chung, phát hiện đột phá về NTN như một công cụ tiềm năng trong PCSR nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tiếp tục nghiên cứu nhằm tìm ra những giải pháp mới để chống lại các bệnh truyền nhiễm. Trước nguy cơ ngày càng tăng từ tình trạng kháng thuốc đối với các phương pháp điều trị hiện tại, khám phá này xuất hiện đúng lúc trong bối cảnh sức khỏe toàn cầu đang cần những can thiệp mới hơn bao giờ hết.
Các nỗ lực chắc chắn sẽ tiếp tục khi các nhà khoa học tiến xa hơn mục tiêu của mình, họ hướng tới củng cố vai trò của NTN như một nhân tố chủ chốt trong phòng ngừa sốt rét. Với sự hỗ trợ liên tục từ nhiều hội đồng nghiên cứu và tổ chức trên toàn thế giới, lĩnh vực y học đang đứng trước ngưỡng cửa thay đổi mang tính cách mạng nhằm giải quyết những thách thức cấp bách do bệnh sốt rét gây ra. Nghiên cứu sáng tạo này không chỉ thể hiện sự kết hợp giữa nghiên cứu dược lý và nhu cầu cấp bách về sức khỏe cộng đồng, mà còn nhấn mạnh tầm quan trọng thiết yếu của việc duy trì đầu tư vào khám phá khoa học. Trong tương lai, sự hợp tác giữa các nhà nghiên cứu, nhân viên y tế và các tổ chức y tế công cộng sẽ giữ vai trò quan trọng trong việc định hình lại các chiến lược phòng chống sốt rét hiệu quả, phù hợp với một thế giới không ngừng biến đổi.
Các nhà khoa học muốn đầu độc muỗi sốt rét bằng máu người
Bệnh sốt rét cướp đi hơn 600.000 mạng sống mỗi năm và chỉ là một trong nhiều căn bệnh nguy hiểm do muỗi lây truyền. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta có thể biến máu của mình thành chất độc đối với các ký sinh trùng đang khao khát nó? Dù thoạt nghe giống như chuyện khoa học viễn tưởng, ý tưởng này không quá xa vời như bạn tưởng. Một loại thuốc đã được phê duyệt để điều trị các bệnh di truyền hiếm gặp ở người, khi sử dụng với liều lượng thấp, có khả năng tiêu diệt muỗi. Các nhà khoa học nhận định rằng phát hiện này có thể trở thành một công cụ mới hữu ích trong việc phòng chống các bệnh tật.
Trong một nghiên cứu được công bố hôm nay trên tạp chí “Science Translational Medicine”, các nhà khoa học cho biết một loại thuốc NTN có khả năng làm cho máu người trở nên độc hại đối với muỗi. Cụ thể, chỉ với liều lượng thấp, thuốc này khiến muỗi chết trong vòng vài giờ sau khi hút máu từ bệnh nhân. Đặc biệt, hiệu quả của thuốc kéo dài đến 16 ngày sau liều đầu tiên. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng NTN không trực tiếp bảo vệ con người khỏi bệnh sốt rét. Thay vào đó, nó hoạt động bằng cách tiêu diệt muỗi trước khi chúng kịp đẻ trứng, từ đó giảm số lượng muỗi truyền bệnh và có thể phá vỡ chuỗi lây nhiễm.
Giống như một loại vắc-xin dựa vào miễn dịch cộng đồng, công cụ mới này không tập trung vào việc bảo vệ từng cá nhân khỏi bệnh sốt rét, mà hướng đến việc cộng đồng cùng hợp sức để ngăn chặn một đợt bùng phát. Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng nó không nhằm xóa sổ hoàn toàn các bệnh do muỗi truyền, nhưng có thể trở nên hữu ích khi kết hợp với các biện pháp khác như màn chống muỗi tẩm thuốc diệt côn trùng, thuốc phòng ngừa sốt rét hay các loại vắc-xin hiện có. Đặc biệt, công cụ này tỏ ra hiệu quả ở những khu vực nơi muỗi đã kháng lại các phương pháp điều trị khác. Álvaro Acosta Serrano, một nhà ký sinh trùng học, nhà sinh học vector và đồng tác giả của nghiên cứu, chia sẻ: “Điều thú vị là chúng ta đang sử dụng một loại thuốc đã được FDA phê duyệt, vốn ban đầu được dùng để điều trị các bệnh di truyền hiếm gặp.”
Nitisinone, một loại thuốc ban đầu được phát triển từ chất độc trong cây bàn chải chai Úc (bottlebrush plant), vốn được dự định dùng làm thuốc diệt cỏ. Cơ chế hoạt động của nó là nhắm vào tyrosine, một axit amin quan trọng trong cơ thể. Tuy nhiên, các nhà khoa học sau đó phát hiện ra tiềm năng y học của nó khi nghiên cứu các bệnh di truyền hiếm gặp như tyrosinemia loại I và alkaptonuria. Đây là những bệnh xảy ra khi cơ thể không thể phân giải tyrosine một cách bình thường. Nhờ hiệu quả điều trị, NTN được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) phê duyệt cho người dùng vào năm 1992.
Acosta Serrano, một chuyên gia trong lĩnh vực này chia sẻ: “Đây là thứ duy nhất giúp trẻ em mắc tyrosinemia loại I sống sót. Dù không phải giải pháp hoàn hảo, nhưng đó là lựa chọn duy nhất hiện có”. Tuy nhiên, ông cũng lưu ý rằng NTN gây ra nhiều tác dụng phụ, đặc biệt ở những bệnh nhân cần dùng liều cao. Điều thú vị là liều lượng này cao hơn nhiều so với mức cần thiết để kiểm soát một vấn đề hoàn toàn khác – Kiểm soát côn trùng.
Năm 2016, hai nhà nghiên cứu Brazil, Marcos Sterkel và Pedro Oliveira phát hiện rằng các loài côn trùng hút máu như bọ chét, ruồi và muỗi đã tiến hóa để xử lý tyrosine rất nhanh sau khi hút máu. Quan trọng hơn, họ nhận ra rằng nếu quá trình này bị gián đoạn, côn trùng sẽ chết. Biết được phòng thí nghiệm của Acosta Serrano tại Trường Y học Nhiệt đới Liverpool (Anh) từng nghiên cứu ruồi Tsetse - một loại côn trùng hút máu truyền bệnh khác, họ liên hệ với ông để khám phá xem NTN có thể ứng dụng trong lĩnh vực này không? Từ đó, nhóm nghiên cứu mở rộng thí nghiệm, tìm hiểu tác động của NTN lên muỗi, mở ra một hướng đi mới đầy triển vọng..
Không có giải pháp đơn giản nào cho bệnh sốt rét
Theo Acosta Serrano, tác giả hiện đang công tác tại Đại học Notre Dame, vì NTN đã vượt qua các tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt, việc sử dụng lại thuốc này để đối phó với các bệnh do muỗi truyền có thể cần ít quy trình phê duyệt hơn. Chẳng hạn, NTN đã được phép sử dụng cho trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ, đồng thời không ghi nhận tác dụng phụ nào ở phụ nữ mang thai. Đây là lý do khiến phát hiện này rất triển vọng.
George Dimopoulos, một nhà sinh học phân tử chuyên nghiên cứu các bệnh do muỗi truyền tại Trường Y tế Công cộng Bloomberg, Đại học Johns Hopkins nhận xét: “Tôi nghĩ nghiên cứu này rất thú vị.” Ông cho rằng ý tưởng dùng NTN để chống lại các bệnh do muỗi truyền là hoàn toàn mới. Điểm đáng chú ý là thuốc NTN này dường như ít tác dụng phụ hơn IVM - một loại thuốc khác cũng có khả năng ngăn chặn sự lây lan của sốt rét, đồng thời cho thấy hiệu quả cao hơn. Tuy nhiên, Dimopoulos cũng chỉ ra một số hạn chế. Ông nói: “Sốt rét là căn bệnh gắn liền với nghèo đói. Bất kỳ giải pháp nào quá đắt đỏ hoặc tốn kém đều khó áp dụng, đặc biệt với một phương pháp như thế này, khi mục tiêu không phải là bảo vệ từng cá nhân khỏi sốt rét, mà là bảo vệ cả cộng đồng.”
Do các bệnh mà NTN điều trị rất hiếm gặp, giá thành của thuốc vẫn còn quá cao để có thể sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, Acosta Serrano hy vọng rằng nếu có thêm nhiều nghiên cứu, chi phí của NTN có thể giảm tới 80%, mở ra cơ hội ứng dụng lớn hơn. Việc PCSR theo cách gián tiếp cũng là một thách thức. Dimopoulos nhận xét: "Thuyết phục mọi người dùng một loại thuốc không trực tiếp bảo vệ họ luôn là điều khó khăn." Dù vậy, ông cho rằng trong tương lai, NTN có thể được kết hợp với một loại thuốc chống sốt rét khác để tăng hiệu quả. Ngoài ra, việc dùng thuốc cho gia súc gần khu vực dân cư, nơi muỗi thường bị thu hút cũng có thể là một cách cải thiện hiệu quả phòng bệnh.
Bên cạnh đó, vì muỗi không chỉ hút máu mà còn ăn mật hoa, các nhà khoa học đã thử nghiệm tạo ra những túi mật hoa chứa thuốc trừ sâu. Phương pháp này nhắm vào muỗi mà không gây hại cho các loài thụ phấn khác. "Về lý thuyết, bạn có thể dùng NTN trong công nghệ này để tiêu diệt muỗi mà không cần áp dụng trực tiếp lên con người," Dimopoulos nói. Tuy nhiên, một vấn đề đáng lo ngại là khả năng muỗi phát triển kháng thuốc, điều thường thấy ở bất kỳ phương pháp kiểm soát nào. Chỉ thời gian mới có thể trả lời liệu muỗi có thể tiến hóa để chống lại chất độc hay không.
Dù NTN có tiềm năng ra sao, cả Acosta Serrano và Dimopoulos đều đồng ý rằng nó sẽ hiệu quả nhất khi được sử dụng như một phần của chiến lược đa dạng, phù hợp với từng cộng đồng cụ thể. "Ở một số nơi, kết hợp thuốc với vắc-xin có thể là lựa chọn tốt. Ở những nơi khác, phun thuốc trừ sâu hay các công nghệ mới như muỗi biến đổi gen có thể hiệu quả hơn," Dimopoulos giải thích. "Nó giống như một cách tiếp cận y học được cá nhân hóa."
"Không có giải pháp hoàn hảo nào cho loại trừ sốt rét," ông nhấn mạnh. "Và tôi không tin rằng sẽ bao giờ có một giải pháp duy nhất giải quyết triệt để vấn đề này."