Đột biến mới khiến bệnh sốt rét kháng thuốc lây lan dễ dàng hơn

Loại thuốc chính được sử dụng suốt nhiều thập kỷ để chống lại bệnh sốt rét ở khu vực châu Phi hạ Sahara đang gặp phải một vấn đề nghiêm trọng: Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu ngày càng lo ngại rằng ký sinh trùng gây bệnh đang trở nên kém nhạy cảm hơn với phác đồ điều trị tiêu chuẩn. Việc xác định các yếu tố di truyền đứng sau hiện tượng này đã trở thành ưu tiên cấp bách.

Phát hiện về cụm đột biến PIN

Trong một nỗ lực nhằm tìm ra nguyên nhân gây ra tình trạng kháng thuốc, một nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học tại Đại học Brown dẫn đầu đã tiến hành phân tích toàn bộ hệ gen của 157 mẫu ký sinh trùng sốt rét được thu thập tại Uganda trong giai đoạn từ năm 2016 đến 2024. Công trình này, được công bố trên tạp chí Nature Medicine trong tuần này, cung cấp bằng chứng cho thấy các đột biến trong một gen mã hóa protein có tên là px1 — vốn trước đây ít được chú ý — có khả năng cao là thủ phạm chính khiến tình trạng kháng thuốc gia tăng.

"Sốt rét vẫn là một sát thủ lớn, đặc biệt là ở khu vực châu Phi hạ Sahara," Jeffrey Bailey, phó giáo sư tại Đại học Brown chuyên về bệnh lý học, cho biết trong một thông cáo báo chí. "Khi tình trạng kháng thuốc tiếp tục xuất hiện, chúng tôi lo ngại rằng nó sẽ làm suy yếu việc kiểm soát sự lây lan của bệnh và dẫn đến nhiều ca tử vong hơn cho một lượng lớn người dân ở đó và hơn thế nữa."

Khi nhóm nghiên cứu của Bailey kiểm tra chi tiết gen px1, họ phát hiện ra rằng một tập hợp bao gồm ba đột biến axit amin và hai đoạn mất (sự mất đi một phần của nhiễm sắc thể hoặc chuỗi DNA) đang được di truyền qua nhiều thế hệ. Nhóm nghiên cứu đã đặt tên cho cụm đột biến này là PIN.

Tốc độ lây lan chóng mặt

Thông thường, gen trải qua quá trình tái tổ hợp ở mỗi thế hệ, khiến trình tự của chúng dần bị phá vỡ. Tuy nhiên, ký sinh trùng sốt rét mang đột biến PIN lại được phát hiện là đã truyền một vùng lớn xung quanh gen px1 cho nhiều cá thể gần như nguyên vẹn hoàn toàn. Điều này cho thấy chưa đủ thời gian kể từ khi đột biến PIN xuất hiện để quá trình tái tổ hợp xảy ra, đồng nghĩa với việc nó đã lây lan rất nhanh trong những năm gần đây.

Để xác định thời điểm đột biến PIN lần đầu tiên xuất hiện, nhóm nghiên cứu đã xem xét các mẫu lịch sử và xác nhận sự hiện diện của đột biến này lần đầu tiên trong một mẫu từ năm 2008. Kể từ đó, đột biến PIN đã lây lan với tốc độ đáng kinh ngạc:

• Đến năm 2016, một nửa số mẫu từ miền Bắc Uganda cho thấy dấu hiệu của đột biến
• Đến năm 2023, điều tương tự cũng xảy ra ở miền Đông Uganda
• Đến năm 2024, tỷ lệ này đã đạt 84% ở miền Bắc và 55% ở miền Đông

Giảm nhạy cảm với thuốc lumefantrine

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã so sánh phản ứng với các loại thuốc chống sốt rét phổ biến giữa ký sinh trùng mang đột biến PIN và những ký sinh trùng không mang đột biến này. Kết quả thí nghiệm cho thấy ký sinh trùng mang đột biến PIN có độ nhạy cảm giảm rõ rệt với lumefantrine — một thành phần trong thuốc phối hợp artemether-lumefantrine thường được sử dụng để điều trị bệnh — cũng như một số loại thuốc chống sốt rét khác.

Để xác nhận liệu những kết quả này có thực sự đến từ gen px1 hay không, các nhà nghiên cứu đã sử dụng ký sinh trùng sốt rét được tạo ra từ các nghiên cứu trước bằng cách cố tình phá vỡ gen px1 và kiểm tra phản ứng của chúng với thuốc theo cách tương tự. Họ phát hiện ra rằng ký sinh trùng thiếu gen px1 phản ứng mạnh hơn với các phương pháp điều trị này. Trong một thử nghiệm riêng về tình trạng kháng artemisinin, không có sự khác biệt rõ ràng nào được quan sát thấy do đột biến PIN gây ra.

Ý nghĩa đối với công tác giám sát và điều trị

Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng đột biến trong gen Kelch13 (K13) có liên quan đến tình trạng kháng artemisinin. Tuy nhiên, đối với lumefantrine, trước đây chưa từng có dấu hiệu đột biến nào được xác nhận.

"Chúng tôi không có bất kỳ dấu hiệu phân tử nào được xác nhận về tình trạng kháng lumefantrine," Karamoko Niare, tác giả chính của bài báo, cho biết trong một thông cáo báo chí. "Chúng tôi biết rằng có một gen liên quan đến tình trạng kháng artemisinin một phần nhưng không thể giải thích được những thay đổi quan sát được đối với lumefantrine."

Ông lưu ý rằng đột biến mới này nên được đưa vào các hệ thống giám sát và cần được nghiên cứu sâu hơn. Khi nhóm nghiên cứu xem xét các cơ sở dữ liệu di truyền toàn cầu được thu thập từ năm 2001 đến 2015, họ phát hiện ra rằng đột biến PIN vẫn cực kỳ hiếm vào thời điểm đó, chỉ có năm mẫu được xác định ở các quốc gia láng giềng là Cộng hòa Dân chủ Congo và Kenya. Đáng chú ý, đột biến này không được phát hiện trong 13 mẫu từ Uganda thu thập vào năm 2010 có trong bộ dữ liệu này. Mức độ lây lan của đột biến này qua biên giới vẫn chưa rõ ràng do thiếu dữ liệu cập nhật.

Nghiên cứu này chỉ chứng minh những thay đổi về độ nhạy cảm với thuốc ở cấp độ phòng thí nghiệm; mức độ ảnh hưởng đến kết quả lâm sàng ở bệnh nhân sốt rét thực tế vẫn chưa được làm rõ. Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng, để tiếp tục cung cấp phương pháp điều trị sốt rét hiệu quả, cần khẩn trương thiết lập các hệ thống dự đoán thời điểm thuốc trở nên kém hiệu quả và phát triển các phương pháp điều trị mới.