William C. Campbellm, giáo sư danh dự của Đại học Drew và Satoshi Ōmura, giáo sư danh dự của Đại học Kitasato đã phát hiện ra avermectins, từ đó phát triển thành loại thuốc giúp giảm đáng kể tỷ lệ mắc bệnh Mù sông (Onchocerciasis, còn gọi là bệnh giun chỉ). Avermectins là loại vi khuẩn diệt giun, diệt động vật không xương sống, không gây hại cho người và chim.
Người còn lại chia sẻ giải Nobel Y học 2015 là nữ giáo sư Youyou Tu đến từ Viện y học dân tộc Trung Quốc, người đã tìm ra artemisinin - loại thuốc giúp giảm tỷ lệ người mắc bệnh sốt rét.
2 nhà nghiên cứu Ōmura và Campbell đã phát hiện ra avermectins trong một nghiên cứu từ những năm 1970s nhằm tìm ra loại thuốc hiệu quả chữa ký sinh trùng.
Loài vi khuẩn Streptomyces avermitilis có khả năng tạo ra avermectin - thuốc diệt ký sinh trùng
Khi đó, công việc của giáo sư Ōmura là thu thập, nuôi cấy và phân loại các loài vi khuẩn trong đất thuộc chi Streptomyces. Nhiều loại trong số đó đã được biết tới có khả năng sản sinh ra các chất có tính kháng vi khuẩn, thí dụ như streptomycin.
Sau khi nuôi cấy qua hàng nghìn mẻ vi khuẩn khác nhau, ông đã gởi khoảng 50 loài để gởi cho giáo sư Campbell để thử nghiệm trên giun đũa ký sinh trong chuột.
Trong số đó, có một mẻ có chứa loại vi khuẩn mang tên Streptomyces avermitilis, được thu thập từ một sân golf ở Nhật, có thể tiêu diệt được giun nhưng không ảnh hưởng tới sức khỏe chuột. Tiếp theo, các nhà khoa học tiếp tục tinh chế ra loại hóa chất tinh khiết hơn gọi là avermectin B1 và tinh chỉnh nó để tạo thành phiên bản thuốc thuốc cuối cùng là ivermectin với khả năng diệt không chỉ giun mà còn nhiều loại côn trùng bao gồm cả nhện, sâu,… mà rất ít có tác dụng phụ với động vật có vú hoặc chim.
Nó hoạt động như thế nào? Avermectin chỉ có tác dụng đối với những loại động vật không xương sống mà không ảnh hưởng tới động vật có xương sống. Bản chất ở đây là do chỉ có các tế bào của động vật không xương sống mới xuất hiện dạng protein điện di.
Khi đó, avermectin sẽ bám vào các protein ở động vật không xương sống, từ đó phá vỡ chức năng thần kinh, ngăn chặn cơ bắp co thắt và làm ký sinh trùng bị tê liệt.
Avermectin đặc biệt có tác dụng đối với ấu trùng của ký sinh trùng - vốn có khả năng di chuyển trong cơ thể vật chủ để tìm ra điểm có thể tìm được vật chủ tiếp theo. Trong trường hợp của bệnh mù sông châu Phi, “cuộc di cư” của ấu trùng ký sinh có thể gây nên những tổn thương da, cực kỳ ngứa, viêm và nếu chúng đi qua mắt, sẽ tạo nên những vết sẹo trên giác mạc và cuối cùng là mù.
Tuy nhiên, chỉ cần một liều avermectin thì ấu trùng sẽ bị tiêu diệt trước khi gây hại cơ thể người. Và bởi vì cơ chế tái tạo mô của người trưởng thành cũng sử dụng loại protein điện di tương tự nên có thể, ivermectin sẽ khiến quá trình này lâu hơn. Mặt khác, việc điều trị thường xuyên bằng ivermectin có thể ngăn chặn nhiễm mới ký sinh trùng và từ đó tiến tới loại bỏ hoàn toàn bệnh mù sông trong tương lai.
Artemisinin - loại thuốc diệt ký sinh trùng sốt rét có nguồn gốc từ thảo dược cổ truyền
Thanh hao hoa vàng - loài cây được chiết xuất thành thuốc artemisinin diệt ký sinh trùng sốt rét
Sốt rét là căn bệnh cực kỳ khó chịu, có thể gây nguy hiểm đến tính mạng con người. 5 loài ký sinh trùng thuộc chi Plasmodium có thể gây ra bệnh sốt rét và mỗi năm có khoảng nửa triệu người chết, chủ yếu là trẻ em do sốt rét. Đồng thời, loại ký sinh trùng này còn liên tục phát triển khả năng kháng thuốc, khiến cho công tác phòng chống hết sức phức tạp.
Từ những năm 1960, giáo sư Tu bắt đầu phát triển một liệu pháp mới nhằm điều trị sốt rét, chống lại các chủng ký sinh trùng kháng thuốc.
Bà sử dụng cách tiếp cận gọi là ethnobotanical (tạm dịch: thực vật dân tộc), thử nghiệm các loại cây thảo dược từng được sử dụng trong y học cổ truyền Trung Quốc để xác định đâu là loại thuốc có tác dụng thật sự. Phần lớn đều không có tác dụng! Tuy nhiên, cuối cùng bà đã tìm thấy một loại cây có vẻ đầy hứa hẹn: Thanh hao hoa vàng (Artemesia annua, còn gọi là ngải hoa vàng, ngải si) đôi khi diệt được Plasmodium, nhưng đôi khi lại không được.
Bài thuốc cổ đại từ những năm 340 TCN đã giúp giáo sư Tu phát triển ra thuốc diệt ký sinh trùng sốt rét và nhận giải Nobel Y học 2015
Cuối cùng, giáo sư Tu đã tìm thấy một bài thuốc từ những năm 340 trước Công nguyên và bà cho rằng có thể kỹ thuật sắc thuốc ở nhiệt độ cao mà người xưa sử dụng có thể đã phá hủy các hoạt chất trong thuốc.
Khi đó, bà thử dùng phương pháp trích hóa chất ở nhiệt độ thấp hơn và phát hiện rằng nó có tác dụng tiêu diệt ký sinh trùng sốt rét ở chuột và khỉ.
Sau khi tiếp tục tinh chế và thử nghiệm riêng các phân tử thuốc (được đặt tên là artemisinin), bà xác định có thể dùng nó để tiêu diệt ký sinh trùng ở người một cách an toàn. Dù vậy, do một số điều kiện khách quan nên vào thời điểm bấy giờ bà không thể thiết lập các thử nghiệm an toàn trên người. Và để nghiên cứu, giáo sư Tu và các đồng nghiệp đã dùng chính cơ thể họ để thử thuốc.
Hiện tại người ta vẫn chưa công bố cơ chế hoạt động của artemisinin. Có thể, nó đã tiêu diệt ký sinh trùng sốt rét ở thời điểm đầu trong chu kỳ sống của nó, từ đó nhanh chóng làm giảm số lượng ký sinh trùng bên trong máu của bệnh nhân.
Bằng cách kết hợp artemisinin với các loại thuốc điều trị sốt rét khác, các bác sĩ có thể tiêu diệt ký sinh trùng, giúp giảm tỷ lệ tử vong ở các bệnh nhân sốt rét xuống gần như một nửa từ năm 2000 đến 2013.
2 thành tựu trên đây thật sự xứng đáng được vinh danh bằng giải thưởng Nobel y học 2015, nó giúp cứu sống vô số người trên thế giới.
Tuy nhiên, ký sinh trùng vẫn sẽ tiến hóa để kháng thuốc, avermectin và artemisinin rồi cũng sẽ trở nên vô tác dụng và cần phải có nỗ lực không ngừng nghỉ của các nhà nghiên cứu trong tương lai để bảo vệ con người.
Tham khảo Tinh tế, Gizmodo, NCBI (1), (2), AAC, Umass, Nature (1), (2), (3), JAC, Bioc, TCM
Bình luận