1.Các nhà nghiên cứu nghiên cứu về ký sinh trùng sốt rét Plasmodium falciparum đã phát hiện ra một giai đoạn chưa từng được biết đến trước đây trong vòng đời của loài KSTSR, dường như rất quan trọng đối với sự sinh sản. Điều này rất quan trọng vì bệnh sốt rét phụ thuộc vào khả năng nhân lên nhanh chóng của ký sinh trùng (KST) bên trong cơ thể người, vì vậy việc ngăn chặn sự sinh sản của nó có thể giúp ngăn ngừa bệnh diễn tiến nặng hơn và cứu sống nhiều người.
Sử dụng phương pháp chụp ảnh trực tiếp mới, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng trước khi KST có thể phân chia, một cấu trúc quan trọng bên trong tế bào phải định hình lại thành dạng "Vương miện" và kết nối với nhân tế bào. Bước này giúp đảm bảo rằng các bộ phận thiết yếu của KST được truyền đúng cách cho các tế bào con mới. Phát hiện này chỉ ra một mục tiêu mới đầy hứa hẹn cho các phương pháp điều trị sốt rét trong tương lai: Việc làm gián đoạn các tín hiệu kiểm soát giai đoạn "Vương miện" này có thể ngăn chặn KST nhân lên.
Nghiên cứu mới này đã phát hiện ra một bước quan trọng giúp KSTSR nguy hiểm nhất tồn tại và sinh sôi bên trong cơ thể người. Các nhà nghiên cứu khám phá Plasmodium falciparum đã phát hiện ra rằng KST này dựa vào một giai đoạn ngắn nhưng thiết yếu, được gọi là giai đoạn "Vương miện", để đảm bảo một cấu trúc bên trong quan trọng được truyền lại chính xác khi nó phân chia. Phát hiện này mang đến một cái nhìn mới về cách thức sinh sản của KST và có thể chỉ ra những cách thức mới để ngăn chặn bệnh sốt rét bằng cách phá vỡ quá trình này.
Sốt rét vẫn là một trong những bệnh truyền nhiễm “tàn phá” nhất thế giới, gây ra hàng trăm nghìn ca tử vong mỗi năm, phần lớn là trẻ nhỏ ở vùng cận Sahara châu Phi. Nghiên cứu, được công bố trên Tạp chí Sinh học Tế bào, do Tiến sĩ Anat Florentin thuộc Trung tâm Kuvin nghiên cứu các Bệnh truyền nhiễm và Nhiệt đới và Khoa Vi sinh học và Di truyền học phân tử thuộc Khoa Y, Đại học Hebrew của Jerusalem dẫn đầu. Nhóm nghiên cứu tập trung vào một cấu trúc nhỏ bên trong KST gọi là apicoplast. Mặc dù con người không có bào quan này, nhưng KSTSR lại phụ thuộc vào nó để tồn tại. Mặc dù apicoplast ban đầu có nguồn gốc từ tổ tiên quang hợp, nhưng hiện nay nó hoạt động như một loại nhà máy hóa học thu nhỏ, sản xuất các phân tử thiết yếu, bao gồm axit béo và isoprenoid, mà ký sinh trùng cần để phát triển bên trong hồng cầu của con người.
Hình 1. Chỉ điểm Vương miện của loài P. falciparum là một chỉ điểm mới phát hiện
Nguồn: https://www.the-microbiologist.com/news/malaria-newly-identified-crown-stage-controls-parasite-reproduction/8005.article
Bằng cách theo dõi cả quá trình sao chép DNA và sự phát triển của apicoplast trong thời gian thực, đã tìm ra chi tiết của các sự kiện này và những yếu tố kiểm soát chúng. Có cả tín hiệu từ nhân tế bào và các tín hiệu nội tại của bào quan tham gia vào quá trình. Những cơ chế này có thể mang lại cơ hội mới cho việc phát triển thuốc. Ví dụ, nếu chúng ta có thể làm gián đoạn sự liên lạc giữa nhân tế bào và apicoplast, chúng ta sẽ ngăn chặn KST sinh sôi nảy nở - TS Anat Florentin thuộc Trung tâm Kuvin nghiên cứu các bệnh truyền nhiễm và nhiệt đới và Khoa Vi sinh học và Di truyền học phân tử thuộc Khoa Y, Đại học Hebrew.
Để quan sát những gì xảy ra bên trong KST khi nó phát triển, các nhà nghiên cứu đã phát triển một hệ thống chụp ảnh trực tiếp tiên tiến theo dõi các cấu trúc dưới tế bào với độ phân giải cao trong suốt vòng đời 48 giờ của ký sinh trùng. Sử dụng phương pháp này, họ đã xác định được bốn giai đoạn trong sự phát triển của apicoplast: Kéo dài, Phân nhánh, Tạo vòng và Phân chia.Nghiên cứu này nhấn mạnh tầm quan trọng của giai đoạn Vương miện, một khoảng thời gian ngắn chỉ một giờ ngay trước khi KST phân chia.
Trong giai đoạn này, apicoplast trải dài qua nhiều nhân và gắn vào các cấu trúc được gọi là mảng trung thể, tương đương với bộ máy giúp tế bào tổ chức quá trình phân chia. Mối liên kết này hoạt động như một điểm kiểm soát phân phối, giúp đảm bảo rằng khi KSTSR phân chia, mỗi tế bào con mới đều nhận được một apicoplast hoàn chỉnh và hoạt động tốt.Để hiểu cách thức kiểm soát quá trình này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các loại thuốc ngăn chặn các bước cụ thể trong quá trình nhân lên của KST:
- Ngăn chặn quá trình sao chép DNA nhân: Khi các nhà nghiên cứu ngăn chặn KST sao chép DNA nhân của nó bằng aphidicolin, sự phát triển của apicoplast bị đình trệ gần như ngay lập tức. Điều này cho thấy apicoplast không thể phát triển đúng cách, trừ khi KST đã bước vào giai đoạn sao chép DNA trong chu kỳ của nó.
- Ức chế quá trình sao chép DNA của apicoplast: Ngược lại, khi nhóm nghiên cứu ức chế quá trình sao chép DNA của chính apicoplast bằng ciprofloxacin (CIP), bào quan này vẫn phát triển và hình thành các nhánh nhưng không tạo thành cấu trúc vương miện.
Nếu thiếu giai đoạn Vương miện, thể đỉnh (apicoplast) không thể gắn vào các mảng trung thể, và các tế bào con được tạo ra mà không có nó. Điều này dẫn đến hiện tượng được gọi là "chết chậm". Thế hệ KSTSR đầu tiên có thể sống sót, nhưng thế hệ tiếp theo thì không thể, bởi vì thiếu thể đỉnh, KSTSR thiếu một cấu trúc cần thiết để tạo ra các phân tử thiết yếu và duy trì sự sống.
Nhìn chung, những phát hiện này thách thức quan điểm cho rằng apicoplast hoạt động độc lập bên trong KST. Thay vào đó, nghiên cứu cho thấy sự phát triển và di truyền của apicoplast phụ thuộc vào các tín hiệu được điều chỉnh thời gian cẩn thận từ nhân của KST, đặc biệt là trong giai đoạn Vương miện mới được xác định.
Theo các nhà nghiên cứu, sự phụ thuộc mới được phát hiện này có thể đại diện cho một điểm yếu đầy hứa hẹn. Bằng cách nhắm mục tiêu vào các cơ chế truyền tín hiệu điều phối quá trình sao chép DNA và phát triển apicoplast của KST, các liệu pháp trong tương lai có thể làm gián đoạn quá trình sinh sản của KST và giúp ngăn chặn bệnh sốt rét bằng cách ngăn chặn KST nhân lên ngay từ đầu.
2.Sự tiến hóa nhanh khả năng kháng sốt rét trong cộng đồng người Cơ Đốc giáo Coptic ở Sudan. Một nghiên cứu được công bố trên tạp chí PNAS chỉ ra cách thức người Copt, chỉ trong vòng 1.500 năm, đã có được một biến thể gen giúp họ tránh khỏi bệnh sốt rét sau khi “pha trộn” với các quần thể người Sudan khác. Phân tích 125 bộ gen có độ phủ cao đã cho phép mô tả hơn một triệu biến thể gen mới, trong đó 1.500 biến thể có thể liên quan đến bệnh tật.
Nghiên cứu Quốc tế điều tra sự đa dạng di truyền qần thể tại Sudan cho thấy rằng người Copt có nguồn gốc từ Ai Cập - những người đã định cư ở nước này từ thế kỷ thứ 7 đến thế kỷ thứ 11, đã có được một biến thể gen giúp bảo vệ họ khỏi bệnh sốt rét. Việc có được biến thể này đã diễn ra rất nhanh chóng, chỉ trong 1.500 năm, sau khi một nhóm người Copt hòa trộn với các quần thể người Sudan có đặc điểm cận Sahara" - giải thích của David Comas, một điều tra viên chính tại Viện Sinh học Tiến hóa (IBE: CSIC-Đại học Pompeu Fabra) và là giáo sư kiêm nhà nghiên cứu tại Khoa Y học và Khoa học Đời sống của UPF, người đã dẫn đầu nghiên cứu. Nghiên cứu trên 125 bộ gen có độ phủ cao đại diện cho năm nhóm ngôn ngữ dân tộc của đất nước đã cho phép mô tả hơn một triệu biến thể gen mới, trong đó 1.500 biến thể có thể liên quan đến bệnh tật.
Sudan nằm ở ngã ba đường giữa Châu Phi và Trung Đông, sở hữu sự đa dạng phong phú về văn hóa, ngôn ngữ và sinh thái, được định hình bởi lịch sử nhân khẩu học phức tạp.Đây là một vùng lãnh thổ vô cùng khô cằn, được sông Nile chảy xuyên suốt từ Bắc xuống Nam, đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự di cư của dân cư và khiến nơi đây trở thành một Quốc gia giàu có về văn hóa, ngôn ngữ, xã hội và tôn giáo - Laura Vilà Valls, tác giả chính của nghiên cứu cho biết.
Theo các nhà nghiên cứu, eo biển này nối liền phía Bắc và phía Nam lục địa và trong lịch sử, người ta đã tìm thấy ở đó những quần thể dân cư vô cùng đa dạng. Do đó, "Sudan có sự hiện diện của nhiều nhóm dân cư - lên đến 600 nhóm dân tộc nói khoảng 400 ngôn ngữ và phương ngữ - và là một ví dụ về sự đa dạng di truyền khổng lồ tồn tại ở châu Phi", Comas cho biết. Trong khoảng thời gian từ thế kỷ thứ 7 đến thế kỷ 11 sau Công nguyên, trùng với thời kỳ Kitô giáo ở Nubia, một số người Cơ Đốc giáo Coptic có nguồn gốc từ Ai Cập, mang trong mình bộ gen có những đặc điểm tương tự với các quần thể dân cư ở Trung Đông đã di cư đến Sudan, nơi họ “hòa trộn” với các quần thể dân cư ở vùng cận Sahara Châu Phi.
Hình 2. Cá nhân có được kiểu gen Duffy-null đặc trưng từ quần thể dang sống tại khu vực cận Sahara, Châu Phi gàn như giúp ngăn ngừa nhiễm sốt rétPlasmodium vivax.
Nguồn: https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/blood-group-duffy-system
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí PNAS đã chứng minh rằng sau khi giao phối với người Sudan, người Copt đã có được kiểu gen Duffy-null đặc trưng của các quần thể cận Sahara, giúp ngăn ngừa nhiễm sốt rét. Biến thể này ngăn chặn nhiễm Plasmodium vivax, loại động vật nguyên sinh gây bệnh, lây nhiễm vào hồng cầu. Laura Vilà Valls giải thích rằng việc người Cơ Đốc giáo Coptic hòa trộn với các cộng đồng dân cư vùng cận Sahara trong một khu vực có muỗi đóng vai trò là vật trung gian truyền bệnh sốt rét đã khiến biến thể Duffy-null trở nên vô cùng có lợi cho cộng đồng người Cơ Đốc giáo Coptic.
Khoảng 1.500 năm sau quá trình lai tạo, chúng ta có thể kỳ vọng tìm thấy biến thể Duffy-null ở một số cá thể. Nhưng việc phát hiện tần suất cao của biến thể này gấp 6 lần so với dự kiến, cho thấy rằng sau quá trình lai tạo, một sự thích nghi đã diễn ra một “áp lực” tiến hóa đã đẩy nhanh quá trình thay đổi”, David Comas chỉ ra. Trong trường hợp này, chính bệnh sốt rét đã tạo ra áp lực chọn lọc mạnh mẽ, dẫn đến việc người Copt mang biến thể này được hưởng lợi. Đó là lý do tại sao tần suất của biến thể tăng lên rất nhanh và xét về mặt tiến hóa, 1.500 năm là một khoảng thời gian rất ngắn.Chúng ta thường cho rằng tiến hóa là một quá trình rất chậm, nhưng nếu áp lực chọn lọc mạnh, sự thay đổi có thể diễn ra rất nhanh", Comas nói.
Mặc dù đây không phải là lần đầu tiên việc hình thành biến thể Duffy-null được mô tả sau quá trình “giao thoa” dân cư ở các vùng có dịch sốt rét mà các trường hợp này đã được ghi nhận ở Cape Verde, Pakistan và Madagascar, nhưng đây là lần đầu tiên sự thích nghi này được mô tả ở các vùng gần nhau và cùng nằm trên một lục địa.
Nghiên cứu đã phân tích bộ gen của 125 mẫu máu từ các cá nhân người Sudan thuộc 5 nhóm dân tộc-ngôn ngữ khác nhau, bao gồm người Fur và người Mahas, hai nhóm dân cư sinh sống ở phía Tây và phía Bắc đất nước, nói các ngôn ngữ có nguồn gốc Nilo-Sahara; người Beja: những người chăn nuôi du mục từ phía đông sa mạc, nói các ngôn ngữ có nguồn gốc Afro-Asiatic giống như người Copt, đến từ Ai Cập và người Fula: Một nhóm dân cư du mục sinh sống ở vùng Sahel và nói tiếng Niger-Congo.
Bằng cách so sánh các bộ gen này với các bộ gen tham chiếu từ các cơ sở dữ liệu khác nhau, các tác giả đã xác định được 1,1 triệu biến thể di truyền mới, đó là những thay đổi trong bộ gen chưa từng được mô tả trước đây. Bằng cách tiến hành phân tích tin sinh học, các tác giả đã dự đoán vai trò chức năng của chúng và ước tính rằng 1.500 trong số các biến thể mới này có thể có liên quan đến các bệnh lý. Tất cả dữ liệu này giúp mô tả rõ hơn phần nào sự đa dạng di truyền vô cùng lớn của lục địa Châu Phi và giúp nó được thể hiện rộng rãi hơn trong các cơ sở dữ liệu tham khảo", Vilà Valls nhận xét.
Châu Phi là lục địa có sự đa dạng di truyền lớn nhất - Loài người chúng ta có nguồn gốc từ châu Phi hơn 200.000 năm trước và chỉ khoảng 50.000 năm trước, tổ tiên chúng ta mới bắt đầu di cư đến phần còn lại của thế giới - David Comas giải thích. Ông kết luận mọi thứ chúng ta thấy bên ngoài Châu Phi đều là một phần nhỏ của sự đa dạng di truyền tồn tại trên lục địa Châu Phi.
3. Một nghiên cứu mới do Trường Y học Nhiệt đới Liverpool và Trung tâm Nghiên cứu Bệnh truyền nhiễm (CRID) ở Cameroon phối hợp thực hiện, đã phát hiện một dấu ấn DNA trong gen mã hóa cho một loại enzyme quan trọng, được gọi là cytochrome P450, giúp muỗi phân giải và sống sót khi tiếp xúc với pyrethroid, loại hóa chất chính được sử dụng để xử lý tẩm màn ngủ. Phát hiện mới này được công bố trên tạp chí Science Translational Medicine, sẽ giúp triển khai tốt hơn các chiến lược quản lý tình trạng kháng hóa chất và góp phần giảm gánh nặng bệnh sốt rét ở vùng cận Sahara Châu Phi, nơi mà chiếm 90% số ca mắc bệnh trên toàn cầu.
Giáo sư Charles Wondji, Giáo sư Di truyền học và Sinh học Vật trung gian tại Trường Y học Nhiệt đới Liverpool và là tác giả chính của nghiên cứu đã cho biết nghiên cứu này đã thiết kế các công cụ có thể áp dụng tại thực địa để dễ dàng theo dõi sự lan rộng của tình trạng kháng hóa chất chuyển hóa ở các loài muỗi truyền bệnh sốt rét chính và đánh giá tác động của nó đối với các biện pháp kiểm soát. Những phát hiện quan trọng này có thể giúp duy trì hiệu quả của các công cụ dựa trên hóa chất như màn ngủ, vốn vẫn là nền tảng của công tác phòng chống sốt rét .
Màn chống muỗi và phun hóa chất diệt côn trùng tồn lưu trong nhà đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát sự lây lan của bệnh sốt rét, nhưng tiến độ đã chậm lại trong thập kỷ qua do sự gia tăng tình trạng kháng hóa chất, đặc biệt là thông qua các quá trình kháng hóa chất theo con đường chuyển hóa ở muỗi bằng cách sản sinh ra các “enzyme giải độc”.
Mối đe dọa toàn cầu ngày càng gia tăng này cần được giải quyết để nâng cao hiệu quả của các chiến lược kiểm soát vật chủ trung gian truyền bệnh hiện tại và tương lai, đồng thời giảm thiểu hơn nữa gánh nặng bệnh sốt rét mỗi năm trên toàn thế giới. Các nghiên cứu trước đây xác định được các dấu ấn di truyền (genetic markers) cho các dạng kháng hóa chất khác nhau, nhưng việc xác định các cơ chế dựa trên DNA ở muỗi gây ra kháng hóa chất do chuyển hóa lại khó khăn hơn.
Hình 3. Hệ thống P450 như dấu ấn di truyền có liên quan đến kháng pyrethroides
Nguồn: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048357521000031
Nghiên cứu mới này là nghiên cứu đầu tiên xác định được dấu ấn DNA cho khả năng kháng óa chất pyrethroid chuyển hóa ở quần thể muỗi An. gambiae ở Tây và Trung Phi , một trong những loài muỗi truyền bệnh sốt rét chính.Dựa trên dấu hiệu này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một xét nghiệm chẩn đoán đáng tin cậy, cho phép phát hiện và theo dõi tình trạng kháng thuốc pyrethroid, đánh giá khả năng kháng chéo với các loại thuốc trừ sâu mới và cuối cùng là cung cấp thông tin tốt hơn để lựa chọn màn ngủ phù hợp với cấu trúc di truyền quần thể muỗi mục tiêu.
Ngoài ra, sự biểu hiện quá mức đồng thời của 02 gen cytochrome P450 làm trầm trọng thêm chi phí thích nghi của tình trạng kháng hóa chất pyrethroid ở loài muỗi An. funestus, tác nhân truyền bệnh sốt rét chính ở châu Phi. Khả năng kháng thuốc do nhiều gen P450 gây ra đang làm trầm trọng thêm tình trạng kháng hóa chất ở muỗi truyền bệnh sốt rét. Tuy nhiên, vẫn chưa rõ liệu sự biểu hiện quá mức của nhiều gen này có gây ra tổn thất về khả năng sinh tồn cộng gộp ở muỗi hay không? Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra 02 gen P450 biểu hiện quá mức (CYP6P9a và CYP6P9b) kết hợp lại gây ra tổn thất về khả năng sinh tồn cộng gộp ở muỗi An. funestus kháng pyrethroid. Phân tích kiểu gen của alen kháng CYP6P9b ở muỗi lai giữa chủng FUMOZ-R kháng pyrethroid và chủng FANG nhạy cảm cho thấy gen này gây ra tổn thất về khả năng sinh tồn ở muỗi kháng hóa chất tương tự như CYP6P9a.
Muỗi đồng hợp tử nhạy cảm CYP6P9b-S (SS) đẻ nhiều trứng hơn đáng kể so với muỗi kháng (OR= 2,2; p = 0,04) và có tỷ lệ nở cao hơn (p<0,04). Ấu trùng kháng thuốc đồng hợp tử CYP6P9b-R (RR) phát triển chậm hơn đáng kể so với ấu trùng nhạy cảm đồng hợp tử từ L1-L4 (χ² = 7,2; p =0,007), với hiện tượng nhộng hóa muộn hơn ở RR so với cả dị hợp tử và đồng hợp tử nhạy cảm (χ² = 11,17; p = 0,0008). Không có sự khác biệt nào được quan sát thấy giữa các kiểu gen về tuổi thọ của muỗi trưởng thành, cũng như không có sự thay đổi về tần số alen và biểu hiện gen trong suốt vòng đời. Hơn nữa, họ đã xác định rằng CYP6P9b kết hợp với CYP6P9a làm trầm trọng thêm chi phí thích nghi của tính kháng pyrethroid, dẫn đến giảm khả năng sinh sản/sinh sản nhiều hơn và tăng thời gian phát triển của muỗi kháng đồng hợp tử kép. Ngoài ra, tỷ lệ cá thể nhạy cảm đồng hợp tử kép tăng lên trong hơn 10 thế hệ trong môi trường không có hóa chất (χ² =6,3; p =0,01), cho thấy sự đảo ngược trở lại tính nhạy cảm khi không có chọn lọc. Chi phí thích nghi cao hơn do nhiều gen P450 gây ra cho thấy chiến lược quản lý kháng dựa trên luân phiên có thể giúp làm chậm sự lây lan của tình trạng kháng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Shahar, M., et al. (2025). Independent nuclear and organellar mechanisms determine apicoplast fate in malaria parasites. Journal of Cell Biology. doi: 10.1083/jcb.202504052.
2. Vilà-Valls, L., et al. (2026). Sudan’s complex genetic admixture history drives adaptation to malaria in Sudanese Copts. Proceedings of the National Academy of Sciences. doi: 10.1073/pnas.2516263123.
3. Kengne-Ouafo, J. A., et al. (2026) The E205D mutation in CYP6P3 drives pyrethroid insecticide resistance in the African malaria mosquito vector Anopheles gambiae. Science Translational Medicine. doi: 10.1126/scitranslmed.ado6222.
TS.BS. Huỳnh Hồng Quang
Viện Sốt rét-KST-CT Quy Nhơn