Phát hiện bí mật của hệ miễn dịch tự nhiên đầu tiên

Nghiên cứu cách thức vi khuẩn kết hợp với DNA bên ngoài (DNA ngoại) từ những virus xâm nhập vào các quá trình tự điều tiết vi khuẩn của giáo sư Thomas Wood - Phòng Hoá học McFerrin Artie tại Đại học Texas A & M University, là phát hiện ra những bí mật của một trong những hệ thống miễn dịch tự nhiên nguyên thủy nhất.
Phát hiện của ông, xuất bản trong “Nature Communications”, một ấn phẩm nghiên cứu đa ngành trong mọi lĩnh vực, đã làm sáng tỏ cách thức vi khuẩn có trong suốt quá trình hàng triệu năm phát triển kháng lại kháng sinh bằng cách kết hợp với DNA của những kẻ thù tự nhiên của chúng – các virus.
Wood giải thích, các virus cố gắng tạo các bản sao của chúng chỉ trong một lần tiếp cận xâm nhập vào các tế bào vi khuẩn và hoà nhập các DNA của chúng với nhiễm sắc thể của vi khuẩn. Điều này xảy ra khi một loại vi khuẩn sao chép nhiễm sắc thể của nó đã dùng cả DNA của virus xâm nhập - bao gồm các hạt virus. Các virus sau đó có thể lựa chọn một thời điểm thích hợp sau đó để tự tái tạo sao chép tạo thành vô số virus và giết chết các vi khuẩn - tương tự như một quả bom nổ chậm, Wood nói. Tuy nhiên, mọi thứ có thể đi hoàn toàn ông đúng theo ý của các virus do là ngẫu nhiên xảy ra nhiều đột biến trong các nhiễm sắc thể của vi khuẩn. Sau khi đã kết hợp chính nó vào nhiễm sắc thể của vi khuẩn, virus này lại là đối tượng đột biến tốt, và một số của những đột biến này, Wood giải thích, làm cho vi rút không thể tái tạo và tiêu diệt vi khuẩn.
Với sự thay đổi do đột biến pha trộn DNA mới của vật liệu di truyền, Wood nói rằng, vi khuẩn không chỉ vượt qua nguy hại gây chết vi khuẩn của virus mà còn tăng trưởng với tốc độ lớn hơn vi khuẩn tương tự mà không kết hợp DNA của virus. "Trong hàng triệu năm, virus này trở thành một phần bình thường của vi khuẩn", Wood nói. "Nó mang lại nhiều khả năng mới, gen mới, các protein mới, các enzyme mới, những điều mới mà nó có thể làm. Vi khuẩn học được cách làm nhiều điều – thích nghi với nhiều trường hợp từ những kết hợp DNA này. "Những gì chúng ta đã tìm thấy là với DNA của virus mới này đã bị mắc kẹt trong hàng triệu năm trong nhiễm sắc thể, các tế bào vi khuẩn đã vô tình tạo ra một hệ thống miễn dịch mới ", Wood ghi chú. "Nó đã phát triển protein mới, đã kích hoạt các protein chống lại kháng sinh và nhiều tác hại khác cố gắng phá hủy các tế bào vi khuẩn, như hydrogen peroxide, kháng sinh ... Những tế bào này có mang các virus xâm nhập mà không chết hay không chết một cách nhanh chóng."
Hiểu được tầm quan trọng của DNA của virus với vi khuẩn nhóm nghiên cứu của giáo sư WOOD thực hiện xóa tất cả các DNA của virus trên nhiễm sắc thể của vi khuẩn, trong trường hợp này vi khuẩn chọn thí nghiệm từ một dòng E. coli. Nhóm nghiên cứu của Wood dẫn đầu bởi nhà nghiên cứu Xiaoxue Wang, sử dụng enzyme để cắt ra chín điểm kết nối với DNA của virus, chính xác là loại bỏ 166.000 nucleotide. Một khi các điểm kết nối với DNA virus đã được loại bỏ thành công, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm xem những thay đổi xảy ra đối với các tế bào vi khuẩn đó. Những gì họ tìm thấy là sự nhạy cảm tăng lên đáng kể với thuốc kháng sinh của các vi khuẩn đã bị cắt bỏ DNA virus, nghĩa là các vi khuẩn bị cắt các đoạn DNA kết hợp từ virus thì dễ dàng bị tiêu diệt bởi kháng sinh hay các tác nhân diệt vi khuẩn. 
Trong khi Wood nghiên cứu hiệu ứng này trong vi khuẩn E. coli, ông nói quá trình tương tự đã diễn ra trên phần lớn trên các vi khuẩn trên mức rộng, và lưu ý rằng DNA của virus có thể được tìm thấy ở gần như tất cả vi khuẩn, với một số chủng sở hữu nhiều đến 20 phần trăm DNA của virus trong bộ nhiễm sắc thể. "Để đưa vào quan điểm này, đối với một số vi khuẩn, một phần năm của nhiễm sắc thể của vi khuẩn đến từ kẻ thù virus của chúng, và cho đến khi nghiên cứu của chúng tôi, người ta đã phần lớn bỏ qua khi nghiên cứu đến 20 phần trăm của những nhiễm sắc thể này", Wood nói. "DNA của virus đã được tin là im lặng và không quan trọng, không có tác động nhiều vào tế bào. "Nghiên cứu của chúng tôi là đầu tiên cho thấy rằng chúng ta cần phải xem xét tất cả vi khuẩn và nhìn vào các cấu trúc virus cũ có trong chúng để xem chúng đang ảnh hưởng thế nào đến khả năng hiện tại của vi khuẩn, như chịu được những thứ như thuốc kháng sinh. Nếu chúng ta có thể chỉ ra cách các tế bào này có khả năng hơn chống lại thuốc kháng sinh vì sự thêm DNA virus, chúng ta có thể làm mới và có hiệu quả của các kháng sinh.

Quỳnh Ngọc