Đây là phương pháp mới với các tế bào đơn có thể nhanh chóng xác định sự cấu thành cộng đồng vi khuẩn đường ruột và vi khuẩn bên ngoài môi trường.

Phương pháp tế bào đơn do nhà nghiên cứu lý sinh học RIKEN phát triển, phương pháp này có thể phân loại nhanh chóng hàng trăm nghìn vi khuẩn theo loài, điều này hứa hẹn sẽ là một công cụ vô giá để tìm hiểu và phát hiện sự thay đổi của hệ vi khuẩn đường ruột, da, đại dương và đất khi điều kiện sống thay đổi¹.

Hình ảnh vi khuẩn Lactobacillus phóng to từ máy tính, thành phần chính của hệ vi sinh vật trong ruột non người. Các nhà nghiên cứu RIKEN đã sử dụng kỹ thuật tế bào đơn thông lượng cao để xác định các loài tạo nên quần thể vi sinh vật như hệ vi sinh vật đường ruột ở người. © KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Getty Images.

Đã có một sự thay đổi sâu sắc trong nhận thức về vai trò quan trọng khác nhau của vi khuẩn đường ruột của chúng ta đối với sức khỏe và bệnh tật. Các nhà sinh vật học muốn khám phá sự cấu thành hệ vi sinh vật đường ruột và ảnh hưởng đến cơ thể vật chủ như thế nào, nhưng các phương pháp phân loại vi khuẩn theo loài chỉ mang lại những kết quả rất sơ sài.

Giờ đây, Katsuyuki Shiroguchi thuộc Trung tâm Nghiên cứu Động lực Hệ sinh học RIKEN và các cộng sự của ông đã phát minh ra phương pháp tế bào đơn có thể mô tả chính xác và nhanh chóng cộng đồng bao gồm cả hàng trăm nghìn vi khuẩn.

Phương pháp của họ bao gồm các vi khuẩn được bao bọc riêng lẻ trong các giọt nước trong dầu và sau đó dán nhãn cho một đoạn DNA vi khuẩn mã hóa RNA ribosome 16S (rRNA) bằng một mã vạch DNA duy nhất. Mã vạch này được “đọc” trong quá trình giải trình tự, cho phép xác định các vi khuẩn riêng lẻ. Và vì mỗi loài vi khuẩn về cơ bản có rRNA 16S của riêng nó nên phương pháp này có thể xác định số lượng vi khuẩn trong một loài cụ thể.

Nhóm nghiên cứu đã chứng minh tính hiệu quả của phương pháp họ đưa ra bằng cách áp dụng để quan sát chế độ ăn uống thiếu vitamin A ảnh hưởng như thế nào đến hệ vi sinh vật đường ruột ở chuột. Họ đếm vi khuẩn ở vị trí xa trong manh tràng – lối vào ruột già – của những con chuột được cho ăn chế độ thiếu vitamin A và những con chuột đối chứng được cho ăn chế độ bình thường. Kết quả cho thấy chỉ có một loài vi khuẩn đường ruột bị ảnh hưởng đáng kể. Shiroguchi cho biết: “Chúng tôi đếm được hơn 200 loài vi khuẩn khác nhau trong manh tràng, nhưng chỉ có một loài có sự thay đổi số lượng đáng kể. Điều này cho chúng tôi biết rằng phương pháp của chúng tôi có thể phát hiện những thay đổi chỉ ở một loài vi khuẩn”.

Ông rất phấn khởi về tiềm năng của phương pháp này để đánh giá tác động của các liệu pháp điều trị vi khuẩn được phát triển gần đây đối với hệ vi sinh vật đường ruột. Shiroguchi giải thích: “Nếu chúng tôi biết rằng các loài vi khuẩn này hữu ích để giải quyết một vấn đề sức khỏe cụ thể, từ đó các bác sỹ có thể kê đơn nhưng cho đến thời điểm hiện tại vẫn chưa thể đo lường chính xác sự thay đổi số lượng tế bào trong hệ vi sinh vật đường ruột. Chúng tôi muốn đóng góp vào các ứng dụng y tế như vậy bằng cách đo chính xác số lượng tế bào trước và sau liệu pháp điều trị vi khuẩn”.

Nhóm nghiên cứu hiện có kế hoạch áp dụng phương pháp của họ cho cộng đồng vi khuẩn khác ngoài những vi khuẩn trong đường ruột. Ông lưu ý rằng: “Chúng tôi có thể sử dụng nó để đo lường các vi sinh vật từ đất, biển, khí quyển và da”.

Bùi Thị Huyền Nhung theo Viện NC RIKEN.