Bảo tồn hệ vi sinh vật người: Phân cũng là tài nguyên quý giá của khoa học

Live Science cho biết hiện tại cơ sở lưu trữ ở Thụy Sĩ đã chứa hơn 1.200 mẫu phân đông lạnh và gần 200 mẫu thực phẩm lên men giàu vi khuẩn có lợi. Dự án không chỉ giới hạn ở hệ vi sinh đường ruột mà còn có kế hoạch mở rộng sang các loại vi sinh vật từ động vật, thực vật và môi trường để phục vụ nghiên cứu, bảo tồn sinh thái và y học tái tạo trong tương lai.

Các vi sinh vật được lưu trữ trong tủ đông tại Đại học Zurich ở Thụy Sĩ - Ảnh: Microbiota Vault

Dự án được so sánh với "kho hạt giống ngày tận thế" nổi tiếng Svalbard Global Seed Vault ở Na Uy hiện lưu trữ hơn 1,3 triệu mẫu thực vật nhằm gìn giữ tính đa dạng di truyền. Lấy cảm hứng từ đó, Microbiota Vault được khởi động năm 2018, hướng đến mục tiêu bảo vệ nguồn vi sinh quý giá đang bị đe dọa bởi tác động của con người và biến đổi khí hậu.

Theo bình luận khoa học đăng ngày 27.6 trên tạp chí Nature Communications, các nhà nghiên cứu cảnh báo rằng hệ vi sinh vật toàn cầu đang suy giảm nghiêm trọng do hoạt động nông nghiệp kiểu công nghiệp, sử dụng quá mức thuốc kháng sinh, thay đổi trong chế độ ăn và môi trường sống, cũng như hậu quả từ biến đổi khí hậu như băng vĩnh cửu tan chảy. Họ cho rằng nếu không có hành động kịp thời, sự mất mát về đa dạng vi khuẩn sẽ gây ra hệ lụy không nhỏ cho y tế, môi trường và an ninh sinh học.

“Sự mất mát vi khuẩn có liên quan trực tiếp đến sự gia tăng đáng báo động các bệnh mạn tính như dị ứng, tự miễn và rối loạn chuyển hóa. Không chỉ ở người, sự suy giảm đa dạng vi sinh vật cũng ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái tự nhiên và nông nghiệp, đe dọa khả năng phục hồi của môi trường toàn cầu”, các nhà nghiên cứu cảnh báo.

Phân người, vốn chứa hàng tỉ vi khuẩn khác nhau, là nguồn tài nguyên sinh học đặc biệt quan trọng. Với khả năng đại diện cho hệ vi sinh đường ruột đa dạng ở các quần thể khác nhau, mỗi mẫu phân lưu trữ không chỉ là một “chữ ký sinh học” mà còn là một kho dữ liệu tiềm năng để nghiên cứu các liệu pháp y học tương lai. Ngoài các mẫu phân, Microbiota Vault cũng lưu trữ nhiều loại thực phẩm lên men truyền thống, nguồn giàu vi khuẩn có lợi như một cách để bảo tồn các vi sinh vật gắn liền với văn hóa dinh dưỡng bản địa.

Hiện tại, các mẫu vật của dự án được bảo quản tại Đại học Zurich, ở nhiệt độ −80°C, trong giai đoạn đầu của quá trình triển khai. Giai đoạn “ra mắt” kéo dài từ năm 2018 đến 2025 chủ yếu tập trung vào thử nghiệm khả năng thu thập và vận chuyển mẫu từ các khu vực khác nhau trên thế giới. Tính đến nay, các nhà nghiên cứu đã nhận được mẫu từ các quốc gia như Thụy Sĩ, Brazil, Ethiopia, Ghana, Lào, Thái Lan và Benin.

Dự án hiện đã bước sang giai đoạn “phát triển”, với kế hoạch mở rộng nhanh chóng kho lưu trữ. Các nhà nghiên cứu không chỉ muốn bổ sung thêm hàng nghìn mẫu phân người mà còn bao gồm các loài vi sinh vật từ các hệ sinh thái đang bị đe dọa, nhằm tạo ra một bản sao lưu toàn diện của sự sống vi mô. Ngoài ra, họ cũng đang tìm kiếm một địa điểm cố định lâu dài cho hầm lưu trữ, ưu tiên đặt tại những nơi có khí hậu lạnh tự nhiên như Thụy Sĩ hoặc Canada nhằm giảm chi phí và rủi ro bảo quản.

Một điểm đáng chú ý là dự án không chỉ thuần túy mang tính lưu trữ mà còn hướng đến ứng dụng dài hạn trong y học phục hồi. Tiến sĩ Martin Blaser, Giám đốc Trung tâm Công nghệ sinh học và y học tiên tiến tại Đại học Rutgers (Mỹ), đồng thời là đồng tác giả của bài bình luận, chia sẻ: “Hiện nay chưa có bằng chứng chắc chắn rằng chúng ta có thể phục hồi hệ vi sinh vật bằng cách tái cấy vi khuẩn đông lạnh, nhưng khoa học đang phát triển nhanh chóng và tôi tin rằng một ngày nào đó, chúng ta sẽ đạt được khả năng đó”.

Ông Blaser cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hành động trước khi quá muộn. “Chúng ta có nghĩa vụ đối với các thế hệ tương lai, phải bảo vệ sự đa dạng vi sinh học đang dần biến mất. Có thể 100 năm nữa, việc lưu giữ những vi khuẩn này sẽ là yếu tố quyết định để ngăn chặn một thảm họa sức khỏe quy mô lớn”, ông nói.

Trong tương lai, Microbiota Vault có thể đóng vai trò như một ngân hàng dữ liệu vi sinh toàn cầu, giúp các nhà khoa học truy cập vào các chủng vi khuẩn gốc đã bị xóa sổ khỏi môi trường sống tự nhiên. Không chỉ giúp nghiên cứu sâu hơn về vi sinh vật học, nó còn có thể hỗ trợ phát triển các loại thuốc sinh học thế hệ mới, tái thiết hệ vi sinh cho bệnh nhân sau điều trị kháng sinh hoặc hóa trị, và thậm chí góp phần phục hồi đất canh tác nghèo dưỡng chất bằng các giải pháp vi sinh.

Hoàng Vũ