Ứng dụng nhiệt lượng kế chuẩn độ đẳng nhiệt ái lực (Affinity ITC) của TA Instruments được đăng trên tạp chí Nature Microbiology

Các nhà nghiên cứu ở Đại học Nông nghiệp Trung Quốc vừa công bố thành công kết quả nghiên cứu trên tạp chí Nature Microbiology tháng 5 năm 2002. Nghiên cứu này, với tiêu đề là “Tá dược phổ rộng dùng cho kháng sinh giúp đảo ngược khả năng kháng thuốc của các khuẩn Gram-âm đa kháng”, giúp gợi mở ra hướng mới cho y học có thể sử dụng các loại kháng sinh kết hợp với một loại tá dược để điều trị các trường hợp nhiễm trùng gây ra bởi các loại khuẩn đa kháng.

Vấn đề vi khuẩn kháng kháng sinh cũng như sự xuất hiện của những chủng vi khuẩn kháng nhiều loại thuốc (đa kháng) đang là mối đe dọa lớn với hệ thống y tế của toàn thế giới. Ước tính rằng, mỗi năm trên thế giới có khoảng 700 000 người tử vong vì nhiễm khuẩn kháng kháng sinh, và mối lo đối với loài người hiện nay là các loài vi khuẩn đang phát triển các cơ chế kháng kháng sinh với tốc độ nhanh hơn tốc độ con người có thể tìm ra các loại kháng sinh mới. Thực tế là các loại vi khuẩn Gram-âm đang tiến hóa với tốc độ nhanh chóng, phát sinh nhiều cơ chế kháng các loại kháng sinh mà chúng ta đang sử dụng phổ biến. Ngoài phương án nghiên cứu phát triển các loại kháng sinh mới, các giải pháp thay thế cũng cần được tập trung đầu tư để hạn chế hiện tượng kháng kháng sinh.

Các tá dược được dùng kèm với kháng sinh có nhiều tác dụng khác nhau, chẳng hạn như tăng hiệu quả của thuốc hay giảm khả năng kháng thuốc của vi khuẩn. Ví dụ như aspergillomarasmine A và statin được dùng kèm với một số loại kháng sinh đặc hiệu cho khuẩn Gram-âm hay tụ cầu vàng kháng methicilline. Những cách phối thuốc như vậy giúp chúng ta tiếp tục sử dụng các loại kháng sinh cũ và kìm hãm được sự cấp bách của việc tìm ra các loại kháng sinh mới.

Nghiên cứu này tập trung vào SLAPS-S25, một undecapeptide (chuỗi 11 amino acid) được acetyl hóa đầu N và amide hóa đầu C (hình 1). Tá dược này có tác dụng cộng hưởng với nhiều loại kháng sinh khác nhau (bao gồm colistin, tetracycline, ofloxacin, rifampicin, cefepime và vancomycin) lên các loại khuẩn Gram-âm đa kháng.

Thiết bị Affinity ITC của TA Instruments đóng góp một phần không nhỏ vào kết quả của nghiên cứu này. Sử dụng nhiệt lượng kế Affinity ITC, các nhà khoa học đã phát hiện ra SLAP-S25 có ái lực rất mạnh với các cấu trúc của màng vi khuẩn là lipopolysaccharide (LPS) và phosphatidylglycerol (PG). Cụ thể là hằng số Kd giữa SLAP-S25 và LPS là 3.7 µM, còn hằng số Kd giữa SLAP-S25 và PG là 0.576 µM với tỉ lệ tương tác PG:SLAP-S25 là 2.29:1 (hình 2).

Qua đó, các nhà khoa học đã đưa ra giả thiết rằng SLAP-S25 có khả năng phá màng vi khuẩn, giúp các phân tử kháng sinh có thể dễ dàng thâm nhập và tích lũy trong vi khuẩn để tiêu diệt chúng (hình 3). Các loại vi khuẩn kháng thuốc bằng chiến lược phát triển màng tế bào ngăn thuốc hay chủ động bơm thuốc ra ngoài tế bào sẽ bị SLAP-S25 vô hiệu hóa.

hiệt lượng kế chuẩn độ đẳng nhiệt ái lực (Affinity ITC) của TA Instruments được thiết kế phù hợp với các phòng thí nghiệm đòi hỏi độ nhạy, độ tái lặp, chất lượng dữ liệu với các công nghệ ITC tối tân nhất giúp đáp ứng nhu cầu đa dạng của các nhà nghiên cứu về tương tác phân tử. Công nghệ điều biến nhiệt chủ động pha rắn cho phép hệ thống kiểm soát chính xác nhiệt độ, đảm bảo điều kiện thuần túy đẳng nhiệt và phát hiện được nhiệt lượng thấp đến 0.05 µJ. Công nghệ AccuShot^TM cùng với FlexSpin^TM đảm bảo trộn mẫu đều, hiệu quả và đem lại độ tin cậy cao. Ngoài ra, hệ thống tự động hoàn toàn từ nạp mẫu (tương thích với bộ nạp mẫu phiến 96-giếng) đến vệ sinh hệ thống giúp loại bỏ hoàn toàn rủi ro kết quả bị nhiễm chéo giữa các thí nghiệm. Người dùng có thể lựa chọn linh hoạt giữa 2 loại buồng mẫu với thể tích tiêu chuẩn (1.0 mL) hay thể tích nhỏ (190 µL) tùy theo độ sẵn có của lượng mẫu cũng như khoảng hằng số Kd (từ mM đến nM).

Thiết kế thông minh giúp đáp ứng nhu cầu người sử dụng, cùng với độ nhạy, chính xác và độ tin cậy, kèm theo hiệu suất công việc cao giúp cho Affinity ITC của TA Instruments được các nhà nghiên cứu hàng đầu thế giới tin dùng.

Một số thông số kỹ thuật của Affinity ITC:

Bài viết dựa trên bài báo gốc của tạp chí Nature Microbiology:

Song, M., Liu, Y., Huang, X. et al. A broad-spectrum antibiotic adjuvant reverses multidrug-resistant Gram-negative pathogens. Nat Microbiol 5, 1040–1050 (2020).

https://doi.org/10.1038/s41564-020-0723-z