Một thế giới vi khuẩn tồn tại trong ruột của mỗi con người, tạo thành một cộng đồng vi sinh rất đa dạng. Hệ vi sinh này, bao gồm vi khuẩn và vi-rút, đã được nghiên cứu và chứng minh là có vai trò quan trọng trong việc duy trì sức khỏe, đồng thời cũng có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của bệnh tật.

Các nhà nghiên cứu đã tiến hành nhiều nghiên cứu để hiểu rõ hơn về cộng đồng vi khuẩn sống trong ruột người. Họ phát hiện rằng những vi khuẩn trong ruột đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa thức ăn, hỗ trợ sự phát triển của hệ miễn dịch và duy trì sự cân bằng sinh học trong cơ thể. Tuy nhiên, một số vi khuẩn cơ hội cũng có thể gây hại, phát triển thành bệnh lý trong những điều kiện nhất định.

Mặt khác, vai trò của vi-rút trong hệ vi sinh đường ruột đối với sức khỏe và bệnh tật của con người vẫn còn chưa được nghiên cứu và hiểu rõ đầy đủ như các loại vi rút khác. Nghiên cứu gần đây, được công bố trên tạp chí Nature Microbiology, đã mở ra một góc nhìn mới về vấn đề này.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Y Baylor đã dẫn đầu một nghiên cứu nhằm khám phá ảnh hưởng của vi-rút phage - loại vi-rút chỉ lây nhiễm vi khuẩn mà không lây sang tế bào người – đối với sự phát triển của bệnh tiểu đường loại 1 ở trẻ em. Vì phage gây áp lực lên vi khuẩn mà chúng lây nhiễm, đồng thời một số bộ gen phage cũng mã hóa các yếu tố độc lực và độc tố, nên cần nghiên cứu kỹ lưỡng vai trò của phage hoặc cộng đồng phage cụ thể đối với sức khỏe con người.

"Phage có thể tác động đến sự sống còn hoặc hành vi của vi khuẩn, và điều này sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe con người", tiến sĩ Michael J. Tisza, phó giáo sư virus học phân tử và vi sinh vật học tại Baylor, cho biết.

Nghiên cứu hiện tại đã phân tích lại các mẫu thu thập

Các yếu tố môi trường quyết định bệnh tiểu đường ở người trẻ (TEDDY), với mục tiêu là xác định hồ sơ cộng đồng phage-vi khuẩn kết hợp. Nhóm thực hiện dự án TEDDY được thiết lập với sự tham gia của các trẻ em có nguy cơ cao phát triển khả năng miễn dịch đối với các tế bào sản xuất insulin và/hoặc bệnh tiểu đường loại 1. Các nghiên cứu TEDDY trước đây đã khảo sát tác động của vi khuẩn đường ruột và vi-rút đối với sự phát triển bệnh tiểu đường type 1 ở người. Mặc dù không tìm thấy mối liên hệ rõ ràng giữa vi khuẩn đường ruột và bệnh tiểu đường, nhưng lại phát hiện mối liên hệ với vi-rút ở người.

Phage là một chủ đề nghiên cứu đầy thách thức

"Dữ liệu di truyền của phage đã có từ lâu. Chúng tôi biết rằng bộ gen của phage rất đa dạng, có ít điểm tương đồng giữa chúng và rất nhỏ, và những điều này đặt ra những thách thức kỹ thuật đáng kể đối với việc phân tích chúng", Tisza cho biết. "Chúng tôi đã giải quyết thách thức này bằng cách phát triển một công cụ tính toán mới cho phép chúng tôi phân tích các tín hiệu phage".

Theo Tisza, dữ liệu di truyền của phage đã có từ lâu. Chúng tôi biết rằng, bộ gen của phage rất đa dạng, có ít điểm tương đồng giữa chúng, kích thước của chúng cũng rất nhỏ, tạo ra những thách thức kỹ thuật đáng kể đối với việc phân tích chúng. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã vượt qua được khó khăn này nhờ đã phát triển được một công cụ tính toán mới, cho phép phân tích các tín hiệu phage một cách hiệu quả.

"Chúng tôi đã sử dụng công cụ phân tích mới này để lập hồ sơ các cộng đồng phage-vi khuẩn trong 12.262 mẫu phân từ 887 người tham gia nghiên cứu TEDDY trong bốn năm đầu đời của họ", tiến sĩ Sara J. Javornik Cregeen, phó giáo sư về virus học phân tử và vi sinh vật học tại Baylor cho biết. "Phương pháp này giúp chúng tôi phân tích sự thay đổi trong thành phần của các cộng đồng phage và vi khuẩn trong ruột, từ đó có được những hiểu biết mới về sự tương tác của chúng".

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện rằng một số loại vi khuẩn phát triển mạnh ở các giai đoạn phát triển khác nhau của con người, và điều này cũng được quan sát thấy ở phage trong nghiên cứu này. Tuy nhiên, Javornik Cregeen cho biết rằng "tốc độ thay đổi của cộng đồng phage nhanh hơn tốc độ thay đổi của vi khuẩn". "Tisza cho rằng điều này cho thấy một cuộc 'chạy đua vũ trang' giữa vi khuẩn và phage của chúng, trong đó vi khuẩn tiến hóa, tạo ra các đột biến giúp chúng thoát khỏi sự tấn công của phage, tạo cơ hội cho một phage mới tiếp tục lây nhiễm vi khuẩn".

Nhóm nghiên cứu đã không phát hiện bất kỳ phage hay cộng đồng phage nào có liên quan đến nguy cơ mắc bệnh tiểu đường loại 1 cao hay thấp hơn trong nhóm đối tượng nghiên cứu. Tuy nhiên, những phát hiện này giúp mở rộng sự hiểu biết về sự phát triển của hệ vi sinh vật phản ánh sự tương tác phức tạp giữa phage và vi khuẩn. Hệ vi sinh vật bắt đầu phát triển ngay khi các loài vi khuẩn xâm nhập sau đó cư trú và phát triển trong đường ruột vào cơ thể trẻ mới sinh.

Khi trẻ trưởng thành, chế độ ăn uống và sự phát triển của hệ thống miễn dịch sẽ có những thay đổi đáng kể, dẫn đến sự xuất hiện của nhiều loại vi khuẩn khác nhau trong cơ thể. Điều này đồng nghĩa với việc cộng đồng phage trong cơ thể cũng thay đổi theo, phản ánh sự có mặt và phát triển của các vi khuẩn mới này.

"Khi chúng tôi phân tích hệ vi sinh vật nhiều lần trong những năm đầu đời, chúng tôi nhận thấy rõ ràng rằng ruột của mỗi người tham gia tiếp xúc với nhiều loại thực khuẩn thể khác nhau hơn là vi khuẩn khác nhau, điều này cho thấy hệ thống miễn dịch có thể tiếp xúc với nhiều kích thích vi-rút hơn so với trước đây", Tisza cho biết.

Tisza cho biết: “khi trẻ trưởng thành, chế độ ăn uống và sự phát triển của hệ miễn dịch thay đổi, dẫn đến sự xuất hiện của nhiều loại vi khuẩn mới trong cơ thể. Điều này đồng nghĩa với việc cộng đồng phage cũng sẽ thay đổi theo, phản ánh sự có mặt của các vi khuẩn mới này”.  "Chúng tôi hy vọng rằng những phát hiện của chúng tôi sẽ giúp hiểu rõ hơn về tương tác giữa thực khuẩn thể và vi khuẩn, từ đó có thể cải thiện các phương pháp điều trị bệnh", Javornik Cregeen cho biết. "Chúng tôi hy vọng rằng những phát hiện của chúng tôi sẽ giúp hiểu rõ hơn về tương tác giữa thực khuẩn thể và vi khuẩn, từ đó có thể cải thiện các phương pháp điều trị bệnh", Javornik Cregeen chia sẻ.

"Việc điều chỉnh hệ vi sinh vật tiếp tục là một con đường đầy hứa hẹn để điều trị nhiều loại bệnh liên quan đến phản ứng miễn dịch, sức khỏe tim mạch và chức năng não, trong số những bệnh khác", tiến sĩ Joseph Petrosino, chủ tịch kiêm giáo sư về virus học phân tử và vi sinh học, giám đốc Trung tâm nghiên cứu Metagenomics và hệ vi sinh vật tại Baylor, đồng tác giả cho biết thêm. Tiến sĩ Petrosino cũng là Giám đốc đổi mới khoa học của Baylor và là thành viên của Trung tâm ung thư toàn diện Dan L Duncan.

"Khi các bác sĩ lâm sàng nỗ lực hạn chế việc sử dụng kháng sinh không cần thiết để đối phó với sự gia tăng các bệnh nhiễm trùng kháng kháng sinh, các nghiên cứu như thế này giúp định hình các chiến lược dựa trên phage, tạo ra các cộng đồng vi khuẩn có lợi để cải thiện sức khỏe và chống lại các bệnh truyền nhiễm".

Các nhà nghiên cứu quan tâm đến việc tiếp tục khám phá mối quan hệ giữa vi khuẩn và phage. Ví dụ, phage ảnh hưởng đến phản ứng của vi khuẩn đối với các nhiễu loạn như kháng sinh, thay đổi chế độ ăn uống hoặc sự xuất hiện của vi khuẩn mới như thế nào.

Hiện các nhà nghiên cứu đang rất quan tâm đến mối quan hệ giữa vi khuẩn và phage, đặc biệt là cách mà phage tác động đến phản ứng của vi khuẩn trước các yếu tố ngoại lai như kháng sinh, chế độ ăn uống thay đổi hoặc sự xuất hiện của các vi khuẩn mới. Bằng cách đánh giá các xu hướng vi sinh vật trong ruột của trẻ em đang phát triển, nghiên cứu này cung cấp cơ sở để phát triển các phương pháp điều trị và chẩn đoán mới, tận dụng hệ vi sinh vật và các thành phần của nó.

P.T.T (NASATI), theo https://Medicalxpress.com/, 6/2025