Kể từ khi biết rằng một nửa số tế bào trên cơ thể không thuộc về chính chúng ta, các nhà nghiên cứu y học đã đặc biệt chú ý đến vai trò của những “đồng cổ đông” sở hữu ấy. Chúng được gọi là microbiome – hay hệ vinh sinh vật người.
Ước tính cho thấy trên cơ thể người có khoảng 70.000 tỷ tế bào. Nhưng riêng microbiome đã chiếm tới 30-40 nghìn tỷ. Những nghiên cứu trong một vài thập kỷ qua cho thấy vai trò sâu rộng của hệ vi sinh vật người tới sức khỏe.
Các vi sinh vật sống trên cơ thể chúng ta có thể ảnh hưởng tới hệ miễn dịch, hoạt động não bộ, thậm chí biểu hiện gen của chúng ta. Ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy microbiome có liên quan đến một cơ số các bệnh và điều kiện y tế bao gồm tim mạch, béo phì, cảm giác thèm ăn và sự thay đổi trong tâm trạng.
Nhưng khi nói đến microbiome, nhiều người sẽ chỉ nghĩ đến lợi khuẩn mà quên mất rằng trong đó còn có hằng hà sa số virome – một quần thể những virus “thiện lành” đang sống trong cơ thể chúng ta.
Đâu chỉ gây bệnh, có hàng trăm nghìn tỷ virus đang sống “thiện lành” trong cơ thể chúng ta
Virome trong cơ thể người
Hệ vi sinh vật người, thực chất không chỉ có vi khuẩn. Chúng còn có cả virus (virome) và nấm (mycobiome). Riêng về quần thể virus, chúng có thể xuất hiện ở mọi ngóc ngách trong cơ thể, đặc biệt là trên các bề mặt niêm mạc như mũi, miệng và đường ruột.
Các virus này cũng có thể phân bố trong chính các vi khuẩn thuộc hệ vi sinh vật người. Trong một số trường hợp, virus thậm chí có thể tích hợp vào chính bộ gen của chúng ta, dưới dạng các virus nội sinh hoặc provirus.
Mỗi người trong số chúng ta đều có một quần thể virus riêng biệt với sự cân bằng của các loài trong số chúng. Quần thể virome thậm chí thay đổi theo thời gian và tuổi tác, lối sống, vị trí địa lý thậm chí theo mùa trong một năm.
Cho đến thời điểm này, các nhà khoa học vẫn chưa thể ước tính số lượng virome có trong cơ thể chúng ta. Nhưng ở một tỷ lệ thường thấy trong tự nhiên, chúng ta biết số lượng virus thường nhiều gấp 10 lần vi khuẩn. Bởi vậy, dân số virome trong cơ thể người được mong đợi sẽ ở khoảng 300-400 nghìn tỷ.
Thể thực khuẩn
Chúng ta biết virus thích lây nhiễm tế bào người và gây bệnh. Đậu mùa, viêm gan, HIV, và mới đây nhất là dịch viêm đường hô hấp cấp Covid-19 đều do virus gây ra. Nhưng không phải virus nào sống trên cơ thể chúng ta cũng lây nhiễm các tế bào của con người và gây bệnh. Nhiều trong số các virus này thực sự vô hại, nếu không nói là có ích.
Chúng là những thể thực khuẩn (bacteripphage) lây nhiễm vi khuẩn. Bất cứ ở nơi nào trong cơ thể có vi khuẩn, ở đó cũng có virus lây nhiễm chúng. Các nhà khoa học cho rằng quần thể virus này là những thành phần năng động, đa dạng và có dân số lớn nhất trong toàn bộ hệ vi sinh vật người.
Bacteripphage là những virus lây nhiễm vi khuẩn.
Thể thực khuẩn là dạng sống phong phú nhất trên Trái Đất. Chúng có mặt ở hầu như khắp nơi. Ngay cả trong một số nguồn nước sạch, mật độ thể thực khuẩn có thể lên tới 10 tỷ mỗi lít.
Thể thực khuẩn lây nhiễm vi khuẩn, chiếm lấy sự chỉ huy bộ máy tế bào của chúng và sử dụng nó để tái tạo vật liệu di truyền và nhân lên.
Khoa học đã chứng minh các lợi khuẩn sống trong đường ruột chúng ta có thể quyết định đến sức khỏe con người. Vì vậy, không có gì đáng ngạc nhiên khi các thể thực khuẩn lây nhiễm chúng cũng góp vào đó một vai trò đáng kể.
Bởi virus lây nhiễm vi khuẩn, từ những năm 1920, một số nhà khoa học đã nảy ra ý tưởng sử dụng chúng để điều trị các vết nhiễm trùng. Rốt cuộc, những virus này quả thực có hiệu quả trong việc tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh.
Khi thể thực khuẩn lây nhiễm một vi khuẩn, nó sẽ tự sao chép lên hàng chục ngàn lần bên trong tế bào của chúng. Vi khuẩn khi không thể chứa thêm virus được nữa, sẽ bị xé toạc theo nghĩa đen. Hàng chục ngàn thể thực khuẩn thoát ra ngoài và tiếp tục lây nhiễm để giết chết các vi khuẩn khác.
Điểm đặc biệt là ở chỗ, mỗi loài thể thực khuẩn chỉ lây nhiễm một chủng vi khuẩn nhất định. Điều đó khiến các vi khuẩn tốt trong hệ vi sinh của chúng ta được đảm bảo an toàn. Thể thực khuẩn cũng không lây nhiễm tế bào người và gây bệnh cho chúng ta. Chúng cũng có thể tiến hóa cùng vi khuẩn, vì vậy không tạo ra tình trạng kháng thuốc.
Có thể nói, liệu pháp thể thực khuẩn là một liệu pháp đặc hiệu và không có tác dụng phụ. Chỉ có điều, việc tìm ra đúng thể thực khuẩn trong hàng tỷ tỷ loài tồn tại trên Trái Đất để lây nhiễm một chủng vi khuẩn nhất định không phải chuyện dễ.
Kháng sinh, ngược lại, có hiệu quả rộng và nhanh, có thể giết chết nhiều chủng vi khuẩn đã được con người lựa chọn sau này để chiến đấu với nhiễm trùng. Các liệu pháp thể thực khuẩn cũng dần ít được sử dụng từ sau những năm 1950, khi ngày càng có nhiều loại thuốc kháng sinh ra đời.
Nhưng cho tới hiện tại, khi vi khuẩn bắt đầu tiến hóa và đề kháng với ngày càng nhiều loại kháng sinh chúng ta có, thậm chí là tất cả, liệu pháp thể thực khuẩn lại trở thành một hi vọng cho con người.
Virome là người bạn suốt đời của chúng ta
Có nhà khoa học đã đặt câu hỏi rằng: Các vi khuẩn bắt đầu cư trú trên người chúng ta từ bao giờ? Một nghiên cứu thực hiện trên trẻ sơ sinh cho thấy ngay từ lúc sinh ra, cơ thể người đã có vi khuẩn, nhưng nó không tìm thấy sự hiện diện của virus.
Phải đến tận 1 tuần sau khi sinh, virus mới được tìm thấy trong phân của trẻ, ở một mật độ lớn khủng khiếp. Mỗi gam phân của trẻ sơ sinh, theo đó, chứa tới 100 triệu hạt virus, hầu hết là các virus lây nhiễm vi khuẩn.
Kể từ đó virome của thực sự trở thành một người bạn đồng hành suốt đời của chúng ta. Như đã nói, mỗi người trong số chúng ta có một hệ virome khác nhau, các thể thực khuẩn cũng vậy, chúng được gọi là hệ phageome.
Những người có chế độ ăn uống gần giống nhau có nhiều điểm tương đồng hơn trong hệ thể thực khuẩn, nhưng nhìn chung, phageome của một người thường rất khác phageome của người khác.
Hệ virome sẽ đồng hành với chúng ta đến hết cuộc đời, thậm chí một phần của chúng vẫn tồn tại sau khi chúng ta chết.
Thể thực khuẩn có thể tiêu diệt vi khuẩn. Tuy nhiên, trong một số tình huống, chúng cũng cộng sinh một cách sòng phẳng và đem lại lợi ích cho vi khuẩn. Ví dụ trong ruột, các thể thực khuẩn chủ yếu tồn tại dưới dạng prophages. Đó chính là những mã di truyền của virus được tích hợp vào chính bộ gen của vi khuẩn.
Dưới dạng prophages, virus không gây hại cho vi khuẩn – chúng tồn tại trong trạng thái cộng sinh. Vi khuẩn được sống, trong khi đó, prophages cũng được sao chép một lần duy nhất mỗi khi vi khuẩn nhân đôi.
Và bởi vì vi khuẩn có thể trao đổi vật liệu di truyền với nhau, mã di truyền của prophages cũng có thể được chuyển giao giữa vi khuẩn này với vi khuẩn khác. Và cứ thế, chúng tồn tại cho đến sau cả khi con người qua đời.
Nghiên cứu virome: Một ngành khoa học mới
Với những vai trò không thể chối cãi với con người, hệ virome trên cơ thể chúng ta đang dần trở thành một ngành khoa học thu hút nhiều nhà nghiên cứu. Mặc dù vậy, tìm hiểu virus không phải điều dễ dàng.
Các vi khuẩn đã và đang được nghiên cứu trong cơ thể chúng ta có kích thước khoảng 0,41010 micromet. Để hình dung: 10 micromet chỉ bằng 1% của một milimet. Và các virus thậm chí còn nhỏ hơn thế rất nhiều, với kích thước chỉ khoảng 0,02 cho đến 0,4 micromet.
Không một hệ kính hiển vi quang học nào có thể nhìn thấy được virus, bởi chúng còn bé hơn cả bước sóng ánh sáng. Vì vậy, các nhà khoa học phải sử dụng đến kính hiển vi điện tử, sử dụng chùm electron để quan sát chúng.
Nhưng bản thân kích thước bé nhỏ của virus cũng mới chỉ là một thách thức bên cạnh vô vàn thách thức khác.
Trong quá khứ, khi nghiên cứu vi khuẩn trên cơ thể, các nhà khoa học thường trích xuất thông tin di truyền của chúng. Từ đó, họ cô lập các đoạn mã gen cụ thể và khớp chúng với các cơ sở dữ liệu hiện có để xác định loài vi khuẩn mới và dòng giống, họ hàng của chúng.
Nhưng virus không chia sẻ bất kỳ gen tương đương nào giữa các loài. Điều này khiến các kỹ thuật gen trong quá khứ không thể được sử dụng để nghiên cứu virome. Phải đến khi các nhà khoa học có được các công cụ giải trình tự toàn bộ bộ gen, virus mới bắt đầu lộ diện dưới con mắt của họ.
Điều này tạo ra một thực tế rằng, trong khi chúng ta biết đến những vi khuẩn gây bệnh và vi khuẩn có lợi, virus thường chỉ được nhìn từ một phía. Bây giờ, chúng ta biết đến virus gây bệnh nhiều hơn là những virus thiện lành đang sống ngay trong cơ thể chúng ta.
Để có được cái nhìn đúng đắn hơn về virome, chắc chắn sẽ đòi hỏi nhiều nghiên cứu hơn nữa được thực hiện. Nhưng với những suy luận cho tới thời điểm này, chúng ta có thể chắc chắn được rằng virus không phải lúc nào cũng gây hại.
Tham khảo Medicalnewstoday
