Kỹ thuật di truyền và sốt rét

Vietsciences-Nguyễn Đức Hiệp       21/04/2005  

 

Một hy vọng mới ?

Về lãnh vực y tế công cộng, một trong những bệnh truyền nhiễm có tác hại to lớn và kéo dài, nhất là ở các nước vùng nhiệt đới, là bệnh sốt rét gây ra bởi ký sinh trùng Plasmodium falciparum. Hiện nay có hơn 500 triệu người bị nhiễm sốt rét trên thế giới và mỗi năm hơn một triệu trẻ em chết vì bệnh này, đa số ở Phi châu vùng cận Sahara. Ðầu tháng 10, 2002, hai tạp chí khoa học ScienceNature đã công bố toàn bộ bộ gene (genomes) của con muỗi Anopheles Gambiae và của ký sinh trùng Plasmodium falciparum. Toàn bộ bộ gene và các báo cáo cũng được đưa lên mạng internet (*) để các nhà nghiên cứu trên thế giới trực tiếp dùng.

Plasmodium falciparum là loại ký sinh trùng nguy hại nhất trong 4 loại (Falciparum, Vivax, Malariae và Ovale) và muỗi A. Gambia là loại muỗi chủ yếu ở Phi châu mang cả 4 loại ký sinh trùng trên

Sự kiện này có ý nghĩa gì và trong tương lai bao xa con người mới có thể đạt được giấc mơ chế ngự được bệnh sốt rét qua kỹ thuật di truyền phân tử và các khó khăn nào phải vượt qua ? Bài này hy vọng đáp ứng phần nào yêu cầu tìm hiểu của bạn đọc Diễn Ðàn sau những công bố nói trên.

 

1. Chiến dịch mới chống sốt rét

Ðã hơn 100 năm từ khi một loại muỗi Anopheles được khám phá là một vectơ (vector) mang ký sinh trùng Plasmodium falciparum gây bệnh sốt rét truyền từ người này qua người khác, con người vẫn chưa tận diệt được các loại muỗi gây sốt rét, ngăn chặn được sự truyền nhiễm ở các nước nghèo vùng nhiệt đới, hay trị được ký sinh trùng trong mọi trạng thái của chu kỳ sống của nó trên người bệnh và trên vectơ muỗi. Trong hai thập niên 1950-60, chiến dịch tiêu diệt muỗi và bệnh truyền nhiễm sốt rét, chủ yếu dùng thuốc DDT diệt muỗi ((dichlorodiphenyltrichloroethane được khám phá từ năm 1940 và cấm dùng từ năm 1972) và thuốc chống sốt rét Chloroquinine, đã được thực hiện ở nhiều nơi trên thế giới với sự trợ giúp của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO). Chiến dịch đã thành công và bệnh sốt rét bị tiêu diệt hay giảm sút một phần ở các nước vùng cận nhiệt đới như miền nam nước Mỹ, nam Âu châu, phần lớn ở Nam Mỹ, Á châu, nhất là Trung Quốc. Nhưng với sự xuất hiện lại của muỗi kháng thuốc DDT và của ký sinh trùng Plasmodium falciparum kháng thuốc Chloroquinine bắt đầu từ Ðông Nam Á và Nam Mỹ sau đó lan ra các vùng khác, sự hữu hiệu của giải pháp trên đã giảm đi. Chiến dịch diệt sốt rét đã lần lần bị bãi bỏ, thay vào đó là động tác ngăn chận kiểm soát cầm chừng mà thôi. Hiện nay trong 4 ký sinh trùng gây bệnh sốt rét, Chloroquinine chỉ còn có tác dụng hiệu quả duy nhất với ký sinh trùng P. Ovale.

Một nguyên nhân chủ yếu của sự bãi bỏ chiến dịch diệt sốt rét là do tình hình địa lý chính trị (1). Từ khi một số vùng trên thế giới đã một phần chặn được hay diệt được dịch sốt rét, vấn đề sốt rét không còn là ưu tiên lớn và bị bỏ quên. Nhất là, cùng thời gian đó, ngân sách viện trợ cho các nước phát triển bị giảm đi vì các lý do kinh tế và chính trị. Trong thập niên 1980, ở Phi châu, nhiều quốc gia cũng đã vay và mang nợ nước ngoài rất nhiều, do đó các tổ chức tài chánh quốc tế như Ngân hàng Thế giới (WB), Quĩ Tiền tệ Thế giới (IMF) đã gây sức ép lên các chính phủ vùng này để họ phải giảm chi trong ngân sách quốc gia. Vì thế y tế công cộng ở Phi châu đã suy sụp và bệnh sốt rét đã có cơ hội tiếp tục phát triển, gây thiệt hại lớn lao về nhân mạng và kinh tế cho các nước Phi châu nhiệt đới, nhất là ở khu vực dưới Sahara.

Trước tình trạng thụ động trong nhiều năm và tình trạng khẩn cấp về bệnh sốt rét ở Phi châu, một Chương trình khởi động đa phương về sốt rét (Multilateral Initiative on Malaria, MIM) đã hình thành trong một hội nghị của các cơ quan nghiên cứu và tổ chức phi chính phủ (NGO) nhiều nước, ở Dakar, Senegal, năm 1997. Chương trình được Viện Nghiên cứu Y tế Mỹ (NIH) bảo trợ. Mục đích của chương trình là để phối hợp hoạt động giữa những nhà nghiên cứu và những nhân viên y tế hoạt động trực tiếp tại các điạ phương có sốt rét, giữa các nước đã và đang phát triển, và để huấn luyện các khoa học gia Phi châu nghiên cứu điều trị bệnh sốt rét. Năm 1998, dưới sự kêu gọi và đòi hỏi của các nước Phi châu, WHO đã ra chương trình "Ðẩy lùi sốt sét" (Roll Back Malaria), với sự hợp tác của WB, Quĩ Liên hiệp quốc vì trẻ em (UNICEF) và Chương trình vì phát triển của Liên hiệp quốc (UNDP) để đẩy mạnh nghiên cứu và hy vọng sẽ đẩy lùi được bệnh sốt rét với mục tiêu giảm nửa số tử vong cho đến năm 2010. Cũng trong năm 1998, Chương trình tìm thuốc chống sốt rét (Medicines for Malaria Venture, MMV) được thành lập, trụ sở đặt tại Geneva, với mục tiêu thực tiễn là gây quĩ để khám phá và phát triển được ít nhất một loại thuốc mới trị bệnh sốt rét mỗi 5 năm. Hiện nay MMV đang có 7 chương trình nghiên cứu thử nghiệm các loại thuốc mới. Ở Mỹ, năm 1999, Chương trình chế tạo thuốc chủng ngừa sốt rét (Malaria Vaccine Inititative, MVI) được thành lập. Chương trình MMV và MVI đã được sự hỗ trợ tài chánh lớn lao từ nhà tỉ phú Bill Gates, chủ tịch công ty Microsoft qua tổ chức "Bill and Melinda Gates Foundation".

Tóm lại trong mấy năm vừa qua, đã có một sự khởi động liên tiếp ở nhiều nơi trên thế giới với ý chí quyết tâm đầu tư tài nguyên và năng lực trong công cuộc chống và trị bệnh sốt rét, nhất là ở các điểm nóng vùng Phi châu. Kết quả đáng kể đầu tiên của các sự khởi động trên chính là sự giải mã toàn bộ bộ gene của muỗi A. Gambiae và ký sinh trùng Plasmodium falciparum như đã đề cập ở trên.

2. Vài nét về bệnh truyền nhiễm qua vectơ muỗi

Con muỗi lâu nhất mà ta biết được hiện nay được phát hiện trong một hóa thạch ở Canada với tuổi cách đây độ khoảng 76 đến 79 triệu năm. Hiện nay có hơn 3500 các loài muỗi khác nhau, trong đó có khoảng 60 loại Anopheles (**) truyền bệnh sốt rét qua hút máu người.

Loại muỗi A. GambiaeA. Funesus ở Phi châu là hai loại muỗi rất hiệu quả trong sự truyền bệnh sốt rét. Cả hai loại muỗi này đều có tuổi thọ cao so với các loại muỗi khác và ký sinh trùng trên muỗi vì thế có thời gian đủ dài để phát triển.

Ở Việt Nam, muỗi Anopheles mang hai ký sinh trùng sốt rét, Plasmodium falciparumP. Vivax, là các loại muỗi A. Minimus, A. Dirus, và A. Sundaicus. Các loại muỗi này cũng có nhiều ở Ðông Nam Á. Ký sinh trùng P. Vivax đã xuất hiện giới hạn trong khu vực đồng bằng sông Cửu Long, trong khi Plasmodium falciparum ở các nơi khác đa số là các vùng núi và cao nguyên như vùng Tây nguyên, Hoàng Liên sơn, Sơn La, Lạng Sơn, Cao Bằng, Bắc Thái và Hà Tĩnh. Trong thập niên1980 đến đầu những năm 1990, nhiều dịch sốt rét đã xảy ra tại các nơi này. Loại ký sinh trùng Plasmodium falciparum kháng thuốc hiện nay ở khắp nơi trừ đồng bằng sông Hồng. Loại muỗi A. Minimus có mặt ở khắp vùng đất nước trong khi A. Dirus chỉ có ở rừng, núi và A. Sundaicus thì được giới hạn ở đồng bằng sông Cửu Long và các đồng bằng dọc biển.

Ngoài loài muỗi họ Anophelinae, còn có loài muỗi họ Culicinae. Loại này gồm có nhiều loại hơn họ Anophelinae. Trong họ Culicinae, có các loài muỗi mang các bệnh virus như sốt xuất huyết (dengue fever), sốt vàng (yellow fever) do loại muỗi Aedes aegypti truyền bệnh, và viêm não (Japanese encephalitis) do loại muỗi Culex Tritaeniorynchus mang đến. Những bệnh này cũng đã gây ra dịch truyền nhiễm nguy hại không kém bệnh sốt rét. Ở Việt Nam, sốt xuất huyết vẫn thường xảy ra ngay ở các vùng ngoại ô các thành phố và trẻ em là những bệnh nhân dễ bị nguy hại đến tánh mạng nhất. Ngoài ra còn có các loại muỗi nguy hại nữa là loại hút máu không những ở người mà còn ở các súc vật khác như chim, khỉ, chuột và từ đó mang các bệnh do virus từ thú đến người như bệnh do virus West Nile, đã xảy ra ở New York gần đây.

3. DDT, ký ninh và thanh hảo

Hiện nay thuốc xịt muỗi DDT vẫn còn được dùng ở một số nơi, hạn chế trong xó nhà chỗ muỗi hay trú ngụ. Vì dùng trong nhà nên không có hại nhiều cho môi trường sinh vật. DDT tuy hiệu quả không còn như xưa, nhưng nó vẫn giảm được tuổi thọ của muỗi kháng thuốc. Lý do chính mà DDT không còn được dùng rộng rãi nơi công cộng và đã bị cấm ở nhiều nước là vì DDT là một chất ô nhiễm hữu cơ bền (Persistent Organic Pollutant, POP), không dễ dàng bị huỷ. Qui ước quốc tế về hạn chế, kiểm soát sự sử dụng hay thay thế loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ bền đã được chấp nhận và áp dụng ở nhiều nước trên thế giới. Một biện pháp khác trừ muỗi được dùng nhiều và khá phổ thông ở Phi châu gần đây và hiện nay là dùng mùng có thấm chất diệt muỗi. Chất này gọi là Pyrethroids. Nó có tác dụng như thuốc diệt muỗi DDT và đã đạt được 1 số thành công đáng kể trong sự ngăn chặn và giảm đi cường độ của các dịch sốt rét. Trong năm đầu tiên từ khi phương pháp được dùng, số tử vong trẻ em dưới 5 tuổi đã giảm từ 15% đến 25% ở các làng mạc Phi châu (4). Tuy nhiên cũng như DDT, hiệu quả đã bắt đầu giảm do sự tăng kháng thuốc, và do trung bình 6 tháng phải thấm lại mùng với chất diệt muỗi nên có rất nhiều gia đình nghèo đã không tuân theo cách dùng như quy định vì lý do giá cả kinh tế và sự thuận tiện.

Ðể diệt ký sinh trùng sốt rét, thuốc phổ thông được dùng từ nhiều năm nay là các thuốc có chất hoá học dựa vào hợp chất thiên nhiên như chloroquinine, ta vẫn gọi là ký ninh, chế tạo từ vỏ cây quina-quina gốc ở Nam Mỹ. Vào khoảng giữa thế kỷ 17, các giáo sĩ dòng Tên đã học được từ người Inca cách dùng vỏ cây quina-quina để trị sốt rét. Tới giữa thế kỷ 19, mặc dù các thuộc địa Tây Ban Nha ở Nam Mỹ cấm xuất khẩu cây quina-quina và dược liệu lấy từ cây, người Anh và Hà Lan đã mang lén đi được các hạt cây này, và trồng thành công khắp các đồn điền ở Java (Indonesia).

Thuốc trị ký sinh trùng sốt rét tốt và hiệu nghiệm nhất hiện nay là Artemisine lấy từ loại cây thanh hảo (quinghao) mà các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã tìm ra đầu thập niên 1970 và áp dụng thành công trong các thử nghiệm lâm sàng và hiện được dùng rộng rãi. Thanh hảo là một vị thuốc cổ truyền Trung quốc đã được biết cách đây hơn 2000 năm với nhiều công dụng. Ở một ngôi mộ cổ đời Hán khai quật được, các nhà khảo cổ đã tìm thấy được tư liệu nói về sự sử dụng thảo mộc thanh hảo. Artemisin có tác dụng diệt nhanh chóng các ký sinh trùng lưu thông trong máu và khi dùng chung lượt với các thuốc chống sốt rét khác cho kết quả rất hiệu nghiệm và làm giảm nhiều đi xác suất tái xuất hiện của các ký sinh trùng kháng thuốc. Ở Việt Nam, từ năm 1984, các nhà y học cũng cũng đã dùng thanh hảo để trích ra các hợp chất Arthemeter, ArtemisineArtesunate, nghiên cứu khả năng trị sốt rét. Sự sử dụng các chất trên cho thấy có những thành công ở các thử nghiệm và ở các áp dụng thực tiễn trên các bệnh nhân bị sốt rét (5)(6). Trước 1975, trong chiến tranh, mặc dù không có phổ biến, nhưng thanh hảo cũng đã được biết và dùng để trị bệnh sốt rét. Phải nói rằng trong các năm 1970 đến 1990, chỉ ở Trung quốc và Việt Nam là có sự nghiên cứu và áp dụng triệt để chất liệu thanh hảo để trị bệnh sốt rét . Ngày nay WHO đã công nhận sự hiệu quả của Artemisine có trong thảo dược thanh hảo và dùng cho công cuộc trị bệnh sốt rét trên thế giới. Artemisine được coi như là phòng tuyến hữu hiệu cuối cùng trong kho võ khí chống ký sinh trùng sốt rét. Ðây là một thành công và là một đóng góp rất lớn của khoa y học truyền thống dân tộc vào y học hiện đại.

Tuy vậy Artemisine không có hiệu quả nhiều với các ký sinh trùng ẩn ở các bộ phận và mạch máu trong cơ thể. Qua một mô hình nghiên cứu toán học và thực nghiệm mới đây cho thấy so với tỉ lệ số ký sinh trùng lưu lượng trong máu và ẩn, thì hiệu quả của Artemisinin không còn cao nữa (2). Ngày nay vì ký sinh trùng đa số đã kháng thuốc Chloroquinine ở nhiều nơi trên thế giới, nên Artemisinin được dùng chung với một số thuốc khác và được sử dụng giới hạn trong các trường hợp có sự quản lý chặt chẽ của các y sĩ để tránh hay giảm thiểu sự xuất hiện các loại ký sinh trùng mới kháng thuốc. Tuy vậy, qua đó đã có một thị trường không hợp pháp buôn bán, nhập lậu thuốc Artemisinin cho những bệnh nhân muốn nhanh dứt bệnh.

4. Bộ gene muỗi A Gambiae, ký sinh trùng Plasmodium falciparum và trin vọng chống sốt rét

Bảng giải mã chromosome 3 của Plasmodium falciparum (Nature)

http://www.nature.com/cgi-taf/DynaPage.taf?file=/nature/journal/v400/n6744/full/400532a0_fs.html

Bộ gene muỗi A. Gambiae đã được giải theo thành phần cấu tạo của chuỗi gene, dùng kỹ thuật sinh học di truyền "phá vỡ" ("shotgun"), theo đó các chuỗi DNA của các nhiễm sắc thể (chromosomes) của bộ gene được cắt nhỏ ra thành nhiều đoạn và mỗi đoạn được giải mã độc lập với nhau bằng máy giải gene (sequencer). Phần mềm trên máy tính sau đó sẽ cấu tạo lại toàn bộ chuỗi DNA theo các đoạn bị cắt. Phương pháp này nhanh vì nhờ máy tính và đã được dùng để giải mã bộ gene người, ruồi và luá gạo trước đây. Chương trình giải mã bộ gene muỗi A. Gambiae đã được thực hiện với sự cộng tác giữa công ty Celera Genomics, Trung tâm quốc gia giải mã gene ở Pháp (Genescope) và Viện nghiên cứu về các bộ gene (The Institute for Genomics Research, TIGR) cùng với một số các phòng thí nghiệm đại học ở Mỹ.

Ngược lại việc áp dụng kỹ thuật này trong cuộc giải mã gene của ký sinh trùng Plasmodium falciparum khó khăn hơn, do đó tuy đã bắt đầu từ năm 1996 nhưng mãi đến nay mới được coi như gần hoàn tất với 10 nhiễm sắc thể đã giải xong và 4 sắc thể còn lại ở trong giai đoạn cuối. Thực hiện sự giải mã này là do sự cộng tác của 4 tổ chức : Viện nghiên cứu Wellcome Trust Sanger ở Anh, TIGR (Mỹ), Trung tâm Nghiên cứu Y khoa của Hải quân (Naval Medical Research Center) và Trung tâm kỹ thuật bộ gene Standford (Standford Genome Technology Center) ở Mỹ. Ngân sách cho chương trình được tài trợ từ NIH, bộ Quốc Phòng Mỹ và từ tổ chức tư nhân Wellcome Trust.

Với bộ gene được giải mã, một trong những ứng dụng là xác định các gene nhận mùi (receptor) giúp cho muỗi tìm đến mục tiêu trên người. Mới đây, một nhóm nghiên cứu ở các đại học Vanderbilt, Notre Dame, Illinois và công ty Celera Genomics đã tìm được trên hệ gene của A. Gambiae 79 vị trí các gene nhận mùi, trong đó có 5 đã được biết trước đây, 64 gene chỉ thể hiện ở các mô khứu giác và ít nhất 1 gene chỉ có ở muỗi cái đã trưởng thành, điều này cho thấy gene này có liên hệ đến khả năng tìm hơi người để hút máu (7). Trước đây không lâu, nhà nghiên cứu người Hoà Lan, Bart Knols, đã khám phá ra là loại muỗi A. Gambiae có khuynh hướng cắn, hút máu người ở chân và gót chân, ngay cả khi toàn thân thể đã được lộ mở ra. Là một người xuất thân từ tỉnh Limburg, Hoà Lan, ông suy nghiệm ra là mùi hơi từ chân người rất giống mùi của một loại phó mát đặc biệt ở tỉnh ông. Ông thử nghiệm dùng loại phó mát Limburg, và quả nhiên muỗi A. Gambiae bay lao vào các phó mát để "hút máu". Một điểm chung giữa phó mát Limburg và chân người là vi khuẩn dùng trong sản xuất phó mát là một vi khuẩn rất gần với loại vi khuẩn Brevibacterium epidermis thường ẩn giữa các ngón chân ẩm và ấm. Cả hai vi khuẩn biến các chất glycerides ra các sản phẩm các chất béo. Ông Knols đang nghiên cứu xem các chất hoá học nào trong đó đã làm muỗi nhận được mùi.

Dựa vào các nghiên cứu trên, "chiến tranh hoá học" sẽ được cải tiến tinh vi hơn để đối chọi với muỗi. Thí dụ như ta có thể sáng chế các hoá chất dựa vào các gene nhận mùi đã được giải mã để đuổi muỗi bằng cách làm rối loạn các điểm nhận trên khứu giác hoặc dụ muỗi vào các bẫy giết muỗi hay làm muỗi hoàn toàn mất phương hướng.

Tuy nhiên, cần lưu ý là các loại muỗi truyền sốt rét khác A. gambiae, như A. funestus, tiến hoá độc lập với nhau đã lâu nên có bộ gene khác nhau, và vì thế những kỹ thuật sinh học dùng bộ gene của A. gambiae sẽ không áp dụng được với loại A. funestus. Sự thành công giải mã một loại muỗi và một loại ký sinh trùng là một sự kiện đáng kể, nhưng đó chỉ là bước đầu cho phép ta sử dụng kỹ thuật di truyền hiện đại để ngăn chận một bộ phận quan trọng trong sự truyền nhiễm sốt rét.

Song song với triển vọng nghiên cứu dùng bộ gene muỗi A. Gambiae là triển vọng dùng bộ gene ký sinh trùng Plasmodium falciparum để tìm các điểm yếu của nó, từ đó tạo ra các loại thuốc chống sốt rét và thuốc chủng (vaccin). Một bộ phận tế bào có thể là điểm yếu của ký sinh trùng đã được khám phá từ năm 1997. Bộ phận này gọi là apicoplast có thể là bộ phận mà thuỷ tổ ký sinh trùng xưa kia đã nhập từ bộ phận chloroplast (để tổng hợp carbohydrates qua quang hợp) của tế bào thực vật alga. Nơi đây là nơi sản xuất các acid béo cần thiết cho sự sống của ký sinh trùng. Từ bộ gene đã được giải mã, các nhà nghiên cứu đã xác định được là có khoảng 12% protein sản xuất từ các gene đều đến tụ điểm apicoplast. Từ lộ trình sinh hoá này, con người có thể tìm được thuốc ngăn chặn sự hoạt động của các enzym, protein và vô hiệu hoá các phản ứng protein tạo các chất acid béo, làm ký sinh trùng bị tiêu diệt.

 

Công thức của Heme

Heme 3D (không gian ba chiều)

Sau khi đã có được mã DNA của bộ gene ký sinh trùng, ta cũng sẽ biết được các lộ trình các phản ứng hoá học (metabolic pathways) để sản xuất các enzyme cần thiết ở nhiều trạng thái khác nhau trong chu kỳ sống của ký sinh trùng sốt rét. Từ đó ta có thể tìm ra, chế tạo được hoá chất ngăn chận các tiêu điểm trong lộ trình phản ứng hoá học sản xuất enzyme và diệt được ký sinh trùng. Thí dụ như Chloroquine (Chloro-7[(diethylamino-4 methyl-1 butyl)amino]-4 quinoleine) có tác dụng bằng sự hút bám vào các phân tử heme được thải ra từ các phân tử đạm hemoglobin trong hồng huyết cầu sau khi bị tiêu thụ bởi ký sinh trùng. Sự bám vào phân tử heme gây trở ngại và phá vỡ lộ trình phản ứng sinh hoá để giảm độc tố heme của ký sinh trùng và vì thế ký sinh trùng bị diệt. Năm 1999, khi một phần bộ gene của ký sinh trùng được đưa lên mạng, các nhà nghiên cứu ở Ðức đã nhận diện được một enzyme trên hệ gene ký sinh trùng có liên hệ đến một lộ trình hoá học tổng hợp acid béo mà một loại thuốc formidomycin đã được dùng để chặn phản ứng này cho một mục đích hoàn toàn khác : trị bệnh nhiễm trùng đường tiểu (11). Formidomycin hiện nay ở giai đoạn thẩm định cuối cùng trong các thử nghiệm lâm sàng để trị bệnh sốt rét.

Nhóm khoa học gia ở TIGR đã tìm thấy khoảng 5 300 các gene ở ký sinh trùng, trong đó 60% có chức năng chưa được biết đến. Trong lãnh vực hệ protein học (proteomics), các nhà nghiên cứu đã bắt đầu dùng phương pháp mới qua quang phổ đo khối lượng (mass spectrometry) để có thể xác định hàng ngàn loại protein cùng lúc, và biết được ở mỗi chu kỳ sống của ký sinh trùng các loại protein nào hoạt động (12). Ðây cũng là kiến thức rất cần thiết để phát triển thuốc vaccin ngừa ký sinh trùng sốt rét...

Triển vọng lớn nhất mà cũng gây nhiều chú ý và tranh luận nhất là dùng kỹ thuật di truyền để tạo ra một giống muỗi mới, từ giống muỗi gây bệnh mà hệ di truyền đã được thay đổi hay được thêm gene mới để chúng không thể gây bệnh. Giống muỗi với hệ gene được thay đổi này (genetic modified vector) được cho ra môi trường thiên nhiên để chúng vượt trội, cạnh tranh tiêu diệt hay làm loãng mật độ giống muỗi mang bệnh qua kết hợp với giống mang bệnh và từ đó các thế hệ sau của muỗi sẽ có gene không mang ký sinh trùng bệnh sốt rét. Ðầu năm 2002, một nhóm các nhà nghiên cứu ở đại học Cleveland (Ohio) đã cấy thành công một gene mới vào bộ gene loại muỗi A. Stephensi làm nó chống kháng lại được ký sinh trùng sốt rét (8)... Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã đặt chương trình nghiên cứu và áp dụng các giống muỗi với hệ gene di truyền được thay đổi là một trong những ưu tiên lớn nhất để chống sốt rét.

5. Vấn đề hiện tại và giải pháp tương lai

Thành công giải mã bộ gene muỗi và ký sinh trùng đã và đang thuyết phục các chính phủ và các tổ chức tư nhân gia tăng thêm ngân sách, tài nguyên cho kỹ thuật sinh học trong công cuộc chống bệnh sốt rét. Tuy vậy cũng có một số nhà nghiên cứu sinh thái học về các bệnh truyền nhiễm ở vùng nhiệt đới vẫn không tin rằng kỹ thuật sinh học sẽ mang lại những lợi ích thực tiễn ngăn chặn, kiềm chế được dịch sốt rét.

Họ cho rằng chương trình mang các giống muỗi với hệ gene đã được thay đổi ra môi trường thiên nhiên là nguy hiểm và không tưởng. Chúng ta có chắc là những muỗi chế tạo này có phân tán, sinh sản và sống bền được trong môi trường thiên nhiên không ? Bao lâu thì gene kháng ký sinh trùng sẽ truyền đến loài muỗi ? Tỉ lệ muỗi có gene mới là bao nhiêu trong tổng số thì mới có hiệu quả ? Và quan trọng hơn, có chắc là loại muỗi mới không biến thành một loại mang bệnh khác trong môi trường ? Ðây là những câu hỏi quan trọng chưa có giải đáp thoả đáng. Họ phê bình các nhà sinh học phân tử chỉ biết ngồi trong phòng thí nghiệm mà không có kinh nghiệm thực tế. Công tác diệt sốt rét tuỳ thuộc vào sự hiểu biết về sinh thái (ecology) của các loài muỗi, chúng ta hiện nay chưa hiểu hết được các yếu tố quan trọng trong sự lan bệnh trong cộng đồng. Thí dụ như tuổi thọ khác nhau của các loại muỗi là yếu tố quan trọng về khả năng truyền bệnh của chúng và sự hiểu biết này có thể dẫn đến những biện pháp đơn giản và rất hữu hiệu ngăn chặn dịch sốt rét hay làm giảm khả năng lây bệnh ở một số vùng địa phương tuỳ thuộc vào môi trường và cách sinh hoạt của người dân trong vùng. Biện pháp cần hơn là tăng mức sống của người dân, sống trong nhà có cửa lưới, hoạch định vùng dân cư và nếu có thể được tránh sống tập trung ở những vùng ẩm thấp có nhiều nước, giảm sự hiện diện của các hồ, vũng nước, hay dùng thuốc diệt muỗi một cách hữu hiệu hơn. Thí dụ như trong phạm vi không rộng lớn dọc sông Rio Grande, biên giới giữa Texas và Mexico, từ năm 1980 đến 1999 chỉ có 64 trường hợp sốt xuất huyết ở Texas trong khi ở Mexico bên kia bờ sông có đến 62 514 trường hợp, mặc dù muỗi Ae. Aegypti mang bệnh sốt xuất huyết có nhiều ở Texas hơn ở Mexico. Sự khác biệt là ở Mexico rất ít nhà có cửa sổ có lưới chắn và người dân ra đường nhiều hơn trong khi ở Texas đa số trong nhà hoặc trong xe hơi có máy lạnh (3).

Các nhà sinh thái học cũng phê bình cho rằng quỹ nghiên cứu chống sốt rét đã chi quá nhiều cho công cuộc nghiên cứu sinh học phân tử và bỏ rơi những nghiên cứu thực tiễn trước mắt (11)... Phản ứng lại, một số các nhà sinh học phân tử cho rằng đã từ lâu sau bao nhiêu nghiên cứu sinh thái, con người vẫn chưa trị được bệnh truyền nhiễm sốt rét, đã đến lúc phải có phương thức mới... Sự tranh cãi thật ra cũng đã có lợi ích là giúp các nhà sinh thái và sinh học phân tử trao đổi quan điểm và đưa đến những cộng tác chung với nhau. Cách đây vài tháng, các nhà sinh thái học đã đưa ra chương trình nghiên cứu về sự khả thi và vấn đề liên quan đến thả muỗi có gene mới ra môi trường. Một số cũng bắt đầu hợp tác với các nhà sinh học phân tử trong các đề án gởi các cơ quan chi ngân sách cho nghiên cứu bệnh sốt rét. Các cơ quan như WHO cũng bắt đầu quan tâm và sẵn sàng ủng hộ nghiên cứu và áp dụng vấn đề sinh thái trong sự truyền bệnh sốt rét.

Cũng vậy, tuy triển vọng tìm ra thuốc diệt ký sinh trùng dùng bộ gene là rất cao, nhưng tìm được thuốc chủng lại là chuyện khác. Hiện nay ngân sách dùng trong lãnh vực nghiên cứu này rất là ít, nên nhiều nhà nghiên cứu thuốc chủng đã phân hoá ra hai trường phái, có ý kiến khác nhau về chương trình giải bộ gene. Trường phái thứ nhất cho rằng ngân sách nên đầu tư vào tìm thuốc chủng, có lợi ích thực tế trước mắt hơn là vào chương trình giải mã và nghiên cứu bộ gene. Ngược lại quan điểm trên là quan điểm cho rằng các nhà nghiên cứu vaccin cần phải mạnh dạn loại bỏ một số các vaccin đang thử nghiệm ở giai đoạn đầu và tìm trong hệ gene các tiêu điểm antigene thích hợp nhất. Vì lúc đầu có rất nhiều thuốc có nhiều triển vọng nhưng đa số đều hỏng trước và sau các thử nghiệm lâm sàng. Tuy vậy nghiên cứu vaccin tìm tiêu điểm trong bộ gene ký sinh trùng chưa đủ, cần phải nghiên cứu thêm bộ gene con người, nơi phát sinh hệ miễn nhiễm chống ký sinh trùng. Nếu ngân sách nghiên cứu đầy đủ cho cả hai nhóm thì chắc chắn sẽ không có vấn đề phân hoá !

Một trong những vấn đề quan trọng trong nghiên cứu hệ gene là xử lý số lượng dữ kiện và kiến thức DNA khổng lồ đã có. Chứa và phân tích các dữ kiện DNA là một ngành mới phát triển được gọi là sinh tin học (bioinformatics). Với ngân sách dành cho kỹ nghệ sinh học nói chung và sốt rét nói riêng gia tăng gần đây, nhiều nhà nghiên cứu thuộc các ngành khác đã tập trung vào sinh học phân tử. Hiện nay nhiều nhà sinh học cũng cần có kiến thức liên ngành và sự hỗ trợ của kỹ thuật tin học. Kho dữ liệu (database) chứa thông tin về bộ gene Plasmodium falciparum trên mạng hiện nay (http://plasmaDB.org/) gồm có các dữ kiện từ nhiều nguồn như toàn bộ gene đã được giải mã, những gene, protein đã được biết và tiên đoán qua máy tính, các dữ kiện so sánh gene với các động vật khác. Phần mềm chứa dữ liệu được dùng là Oracle với kiến trúc dựa vào chuẩn GUS (Genomics Unified Schema) (10). Ðể dữ liệu có thể được dùng phổ quát, nhất là ở các nước đang phát triển có vần đề tra cập trên mạng Internet, hệ gene của ký sinh trùng và các tư liệu liên hệ đã được đưa lên CD-ROM. Ðể có CD-ROM, liên hệ đến malaria@atcc.org với chủ đề điện thư là "Nature malaria CD-ROM" và để CD được gởi đến, phải có địa chỉ của người nhận trong điện thư.

Trong các năm gần đây đã có những tiến bộ vượt bực trong ngành sinh học phân tử, di truyền, sinh tin học. Thời gian sẽ cho chúng ta biết kết quả trong sự ứng dụng các tiến bộ trên vào công cuộc trị bệnh sốt rét.

(*) Hồ sơ chứa dữ kiện bộ gene của muỗi Anopheles Gambiae trên mạng theo địa chỉ

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/cgi-bin/Entrez/map_search?chr=agambiae.inf

và kho dữ liệu chứa bộ gene của ký sinh trùng Plasmodium falciparum ở http://plasmodb.org/ .

Ngoài ra còn có các bản báo cáo khoa học nằm ở địa chỉ trên mạng

http://www.nature.com/nature/malaria/,
http://www.nature.com/nsu/malaria/,
http://www.sciencemag.org/feature/data/mosquito/index.shtml

Tham khảo

(1) Sachs, J., "A new global effort to control malaria", Science, Vol. 298, 4 Oct. 2002, trang 122 -124.
(2) Gravenor, M. et al., "Estimating sequestered parasite population dynamics in cerebral malaria", Proc. Natl. Acad. Sci., USA, Vol. 95, pp. 7620 - 7624, June, 1998.
(3) Budiansky, S., "Creatures of our own making", Science, Vol. 298, 4 Oct. 2002, pp. 80 -86.
(4) Vogel, G., "An elegant but imperfect tool", Science, Vol. 298, 4 Oct. 2002, pp. 95 - 96.
(5) Vu Thi Phan, "L’artimisinine et l’artesunate dans le traitement du paludisme au Vietnam (1984-1999), Bulletin de la Societe de la Pathologie exotique, T. 95, no. 2, 2002,
(6) Tinh Hien, Tran, et al., "A controlled trial of artemether or quinine in Vietnamese adults with severe falciparum malaria", New England Journal of Medicine, Vol. 335, Nọ 2, July 11, 1996, pp. 76-83.
(7) Enserink, M., "What mosquitoes want : secret of host attraction", Science, Vol. 298, 4 Oct. 2002, pp. 90 - 92.
(8) Enserink, M., "Lab v. Field : The case for studying real-life bugs", Science, Vol. 298, 4 Oct. 2002, pp. 92 - 93.
(9) Bynum, F., "Mosquitoes bite more than once", Science, Vol. 295, , Jan. 4 2002, pp. 47 - 48.
(10) Kissinger, J., et al., "The Plasmodium genome database", Nature, Vol. 419, 3 Oct. 2002, pp. 490 - 492.
(11) Butler, D., "What difference does a genome make ?", Nature, Vol. 419, 3 Oct. 2002, pp. 426 - 428.
(12) Florens, L., et al., "A proteomic view of the Plasmodium falciparum life cycle", Nature, Vol. 419, 3 Oct. 2002, pp.520 - 526.
(13) Abbott, A., "Earliest DNA malaria found in Roman baby graveyard", Nature, Vol. 412, 30 Aug. 2001, pp. 847.

Ðích danh thủ phạm tên à-nô-phen (**)

Chỉ đến cuối thế kỷ 19, một y sĩ quân y người Pháp C. Laveran mới khám phá ra được sự hiện diện của các ký sinh trùng trong máu bệnh nhân sốt rét. Laveran cũng đặt ra một giả thuyết là có thể có một loại thực vật hay động vật nào đó như muỗi là nguồn mang bệnh gây ra bởi các ký sinh trùng trên. Sau này một y sĩ quân y khác người Anh tên là R. Ross, sau nhiều năm miệt mài nghiên cứu và bắt các loại muỗi ở Ấn Ðộ, đã tìm thấy một dạng của ký sinh trùng Plasmodium falciparum khi mổ xẻ một con muỗi họ Anopheles. Ross sau đó cũng đã chứng minh được rõ ràng trong phòng thí nghiệm là chính muỗi đã truyền bệnh sốt rét qua người và các động vật khác như chim. Ross đã được giải thưởng Nobel về y khoa năm 1902 và Laveran vào năm 1907 cho hai khám phá quan trọng này.

 

Diễn Đàn Forum, Paris, số 127 tháng 3/2003

http://vietsciences.net   và  http://vietsciences.free.fr