Chuyện về loại 'vũ khí' chống nhiễm khuẩn

Trong nhiều thế kỷ trước, con người đã biết cách dùng nấm để trị các chứng gọi là viêm nhiễm. Tại Anh, giữa thế kỷ XVII, John Parkinson, một vị thầy thuốc hoàng gia đã chữa trị các vết thương bằng dùng rêu áp lên vết thương. Đến cuối thế kỷ XIX, ở nhiều vùng tại Anh, các mảnh bánh mì mốc cũng được dùng chữa vết thương… Cho đến một ngày, bác sĩ Alexander Flemming phát hiện ra penicillin.

Minh họa: HS. Còm

Sự phát hiện tình cờ

Năm 1928, Flemming đang là nhà vi khuẩn học làm việc tại bệnh viện Saint Mary ở London, trong khi kiểm tra các đĩa nuôi cấy chứa vi khuẩn, ông phát hiện hiện tượng khác thường: nấm xuất hiện trên đĩa và phát triển thành các tảng nấm, những mảng vi khuẩn đã bị phá hủy.

Ông kết luận rằng, nấm này đã tạo một chất giết chết các vi khuẩn. Chất này giống enzym là lysozym mà ông đã phát hiện vài năm trước và có thể giết vi khuẩn gây bệnh tên Staphylococcus, tuy nhiên khi thử trên những loại nấm khác vẫn tiếp tục phát triển, do vậy Flemming chỉ dùng dung dịch với mục đích chẩn đoán bệnh.

Loại nấm mọc giống các bụi cây sau được đặt tên khoa học là Penicillinum notatum, còn chất có khả năng tiêu diệt vi khuẩn được gọi penicillin. Ban đầu, penicillin dùng chữa các vết thương bề mặt, chỉ mang lại thành công nhất định vì trong penicillin thô có rất ít các hoạt chất. Flemming đã cố gắng tách penicillin nguyên chất nhưng không thành công. Mối quan tâm về penicillin của ông vì vậy cũng giảm đi.

Mười năm sau, ở Oxford, dưới sự chỉ đạo của Howard Walter Florey, nhà giải phẫu bệnh học người Australia, Ernst Boris Chain đã nghiên cứu các đặc điểm hóa sinh của lysozym và sau khi hoàn thành đã chú ý đến penicillin, công trình gần như bị lãng quên của Flemming.

Năm 1938, Chain và Florey đều bị cuốn hút bởi khả năng kỳ diệu của penicillin. Chain thiết lập môi trường nuôi cấy và thực hiện tách penicillin từ những mẫu nấm của Flemming, còn Florey tập trung thí nghiệm thử penicillin trên động vật.

Ngày 25.5.1940, hai nhà khoa học thử nghiệm thuốc trên chuột và rất thành công. Tuy nhiên, trước khi thử nghiệm trên người, cần phải tạo được penicillin nguyên chất. Đây là vấn đề then chốt và Edward Abraham được giao đảm nhiệm việc này. Edward Abraham đã tìm ra kỹ thuật tách gọi là sắc ký hấp phụ (adsorption chromatography).

Dung dịch nuôi cấy nấm có chứa penicillin khi đưa qua các ống chứa các chất hấp phụ, chúng sẽ tách các tạp chất ra khỏi penicillin. Phòng thí nghiệm của Florey nhanh chóng chuyển thành một nhà máy nhỏ. Tuy nhiên, sản lượng của nhà máy vẫn còn thấp, 500 lít chất lỏng nuôi cấy chỉ sản xuất ra lượng penicillin đủ chữa cho bốn hoặc năm người.

Sau đó, công trình chuyển sang Mỹ, lúc này mục đích của các nhà khoa học là chế tạo penicillin trên quy mô công nghiệp.

Nhiều kỹ thuật như dùng tia cực tím, tia X và các chất hóa học tác động đến cấu trúc di truyền của nấm đều sử dụng nhằm tạo ra chủng penicillin sản lượng cao. Năm 1943, dự án chế tạo penicillin đứng thứ nhì trong danh sách các công trình ưu tiên, sau dự án Mahattan chế tạo bom nguyên tử.

Năm 1944, một ca chữa trị bằng penicillin tốn 200 USD. Tuy nhiên giá này nhanh chóng giảm xuống, rẻ hơn cả giá đóng gói sản phẩm. Năm 1945, Flemming, Chain và Florey được trao tặng giải thưởng Nobel y học.

Vũ khí chống nhiễm khuẩn

Tác dụng của penicillin khiến nó trở thành một loại thuốc đặc biệt. Khi sinh sản, vi khuẩn phải tự tạo lớp vỏ tế bào bảo vệ chính mình, nhằm chống lại các tác nhân xâm phạm từ môi trường bên ngoài. Penicillin có tác dụng làm suy yếu lớp vỏ tế bào vi khẩn này. Do không còn lớp vỏ bảo vệ, tế bào vi khuẩn sẽ bị hủy hại và chúng sẽ chết đi.

Mặc dù penicillin tiêu diệt vi khuẩn và không gây hại cho tế bào cơ thể nhưng ngày càng nhiều họ vi khuẩn kháng được penicillin. Vũ khí của chúng là tiết ra penicillinase, một enzym có khả năng phá hủy cấu trúc hóa học của penicillin, làm penicillin không còn tác dụng.

Sau penicillin, nhiều kháng sinh khác đã ra đời. Năm 1934 Selman Waksman và Albert Schwatz phát hiện một loại kháng sinh là streptomycin, cũng trích từ một loại nấm có trong đất, dùng chống vi khuẩn gây bệnh lao.

Waksman cũng là người đầu tiên đưa ra thuật ngữ “kháng sinh”, sau đó định nghĩa được nêu ra: “Kháng sinh là những chất có nguồn gốc sinh học, với liều điều trị có tác dụng ức chế sự phát triển hoặc tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh”.

Nhờ sự ra đời của nhiều loại kháng sinh mà từ thập kỷ 1940, tuổi thọ trung bình ở phương Tây tăng từ 54 đến 74 tuổi. Ngày nay, con người đã biết khoảng 6.000 loại kháng sinh khác nhau nhưng phần lớn có độc tính cao nên hiện chỉ có khoảng 100 loại được sử dụng rộng rãi trong y khoa.

Ngoài tìm kiếm kháng sinh trong tự nhiên, các nhà khoa học còn tổng hợp các hợp chất nhân tạo và bán nhân tạo có khả năng chống lại các dòng vi khuẩn mới có sức đề kháng mạnh hơn (như kháng sinh nhóm fluoroquinolon...).

Ở nước ta, năm 1950, trong kháng chiến chống Pháp, GS. Đặng Văn Ngữ đã nuôi cấy nấm penicillin và dùng dung dịch nuôi cấy chữa vết thương cho thương binh. Hiện Việt Nam cũng đã có nhiều dự án lớn đầu tư sản xuất nguyên liệu kháng sinh.

Kể từ khi được thử nghiệm lâm sàng, penicillin ngày nay vẫn là loại kháng sinh quan trọng trong đời sống con người. Nhiều cuộc giải phẫu sẽ không thực hiện được nếu không có kháng sinh nói chung, trong đó có các penicillin.

Dùng bừa bãi sẽ thành tai họa

Kháng sinh chỉ có thể là loại thuốc thần kỳ nếu sử dụng đúng, có chỉ định và theo dõi của bác sĩ. Còn dùng bừa bãi chắc chắn sẽ gây tai họa.

Những sai lầm sau có thể đưa đến tai họa: chọn kháng sinh không hiệu quả (không tác dụng hoặc không ngấm vào tổ chức nhiễm khuẩn); liều không đủ hoặc quá liều; chẩn đoán sai, dùng trong nhiễm trùng do virus, ký sinh trùng…; đường cho thuốc không thích hợp (cần tiêm nhưng lại cho uống hoặc nôn sau khi uống mà không có biện pháp xử trí thích hợp); tiếp tục cho dùng khi vi khuẩn đã đề kháng; tiếp tục cho dùng khi kháng sinh đã biểu lộ độc tính hay gây dị ứng; ngưng điều trị quá sớm hoặc không theo dõi để người bệnh không tôn trọng chỉ định…

PGS-TS-DS. Nguyễn Hữu Đức

(Giảng viên chính bộ môn dược, đại học Y dược TP.HCM)