Để phát hiện bệnh sớm, hãy nói mật ngữ của vi khuẩn

Vi khuẩn trò chuyện với nhau, chúng gửi các thông điệp hóa học để phối hợp tấn công. Nếu chúng ta có thể nghe chúng nói gì thì sao? Nhà vật lí nguyên tử Fatima AlZahra'a Alatraktchi sáng chế ra một công cụ giúp chúng ta theo dõi các cuộc trò chuyện của vi khuẩn và dịch mật ngữ của chúng sang ngôn ngữ của con người. Công trình của cô sẽ dọn đường cho những cách thức chẩn đoán bệnh sớm hơn -- trước khi chúng ta bị mắc bệnh.

Các bạn không biết chúng.

Các bạn không thấy chúng.

Nhưng chúng luôn ở quanh đây,

thầm thì,

lên những kế hoạch bí mật,

xây dựng quân đội với hàng triệu binh sĩ.

Và khi chúng quyết định tấn công,

chúng nhất tề tấn công.

Tôi đang nói về vi khuẩn.

(Cười)

Các bạn nghĩ tôi đang nói về ai chứ?

Vi khuẩn sống trong những cộng đồng
như con người vậy.

Chúng có gia đình,

chúng nói chuyện

và chúng lên kế hoạch các hoạt động.

Và cũng như con người,
chúng mưu mô, lừa gạt

và một số còn gian dối nhau.

Nếu tôi nói với bạn rằng ta có thể nghe
các cuộc trò chuyện của vi khuẩn

và giải mã thông tin tuyệt mật của chúng
sang tiếng người thì sao?

Và nếu tôi nói với bạn rằng dịch các cuộc
trò chuyện của vi khuẩn có thể cứu người?

Tôi có bằng Tiến sĩ trong Vật lí nano

và tôi đã dùng công nghệ nano để
phát triển công cụ dịch thời gian thật

mà có thể do thám các cộng đồng vi khuẩn

để chúng ta có thể nghe lén
về mưu đồ của tụi vi khuẩn.

Vi khuẩn sống ở mọi nơi.

Chúng ở trong đất,
trên đồ nội thất của chúng ta

và trong cơ thể chúng ta.

Thật ra, 90% số tế bào sống
trong hội trường này là vi khuẩn.

Một số vi khuẩn tốt cho chúng ta;

chúng giúp chúng ta tiêu hóa thức ăn
hay sản sinh kháng sinh.

Và một số vi khuẩn rất tệ cho chúng ta;

chúng gây ra bệnh tật và cái chết.

Để phối hợp tất cả
các các chức năng của vi khuẩn,

chúng phải có sự tổ chức

và chúng làm thế y như con người -

bằng cách giao tiếp.

Nhưng thay vì sử dụng ngôn từ,

chúng dùng những phân tử tín hiệu
để giao tiếp với nhau.

Khi có ít vi khuẩn,

phân tử tín hiệu chỉ trôi đi,

như tiếng thét của người đàn ông
cô độc giữa sa mạc.

Nhưng khi có nhiều vi khuẩn,
những phân tử tín hiệu tích tụ

và tụi vi khuẩn bắt đầu cảm nhận được
là chúng không cô độc.

Chúng lắng nghe lẫn nhau.

Theo cách đó, chúng theo dõi
số lượng đồng loại

và thời điểm chúng đủ đông
để bắt đầu một hành động mới.

Và khi những phân tử tín hiệu
đạt đến một ngưỡng nhất định,

tất cả vi khuẩn đều cảm thấy cùng một lúc
là chúng cần hành động

một việc chung nhất.

Vậy là sự giao tiếp của vi khuẩn gồm có
sự bắt đầu và phản ứng,

sự sản sinh một phân tử và sự đáp lại nó.

Trong nghiên cứu của mình, tôi tập trung
do thám cộng đồng vi khuẩn

ở trong cơ thể con người.

Chúng vận hành thế nào?

Chúng tôi có một mẫu bệnh phẩm.

Có thể là mẫu máu hay nước bọt.

Chúng tôi bắn electron vào mẫu,

những electron sẽ tương tác với
những phân tử tín hiệu hiện diện

và sự tương tác đó
sẽ cung cấp thông tin cho ta

về danh tính của vi khuẩn,

loại giao tiếp

và chúng nói chuyện với nhau nhiều không.

Nhưng vi khuẩn giao tiếp như thế nào?

Trước khi tôi phát triển công cụ dịch,

giả định đầu của tôi là
vi khuẩn sẽ có một ngôn ngữ sơ khai,

như những trẻ sơ sinh
chưa phát triển từ vựng và câu từ.

Khi chúng cười, tức là chúng vui;
khi chúng khóc, tức là chúng buồn.

Đơn giản thế thôi.

Nhưng hóa ra, vi khuẩn không sơ khai
như tôi nghĩ.

Một phân tử không chỉ là một phân tử.

nó có nhiều nghĩa khác nhau
dựa theo ngữ cảnh,

như một đứa bé đang khóc
có nhiều ý nghĩa khác nhau:

nhiều khi là chúng đói,

đôi khi là chúng bị ướt,

đôi khi chúng đau hay sợ.

Cha mẹ biết cách giải mã những tiếng khóc.

Và để thực sự là một công cụ dịch,

nó phải có khả năng giải nghĩa
những phân tử tín hiệu

và dịch chúng tùy theo ngữ cảnh.

Và ai biết được?

Có thể Google dịch sẽ tiếp nhận
việc này sớm.

(Cười)

Tôi sẽ cho các bạn một ví dụ.

tôi mang theo một số dữ liệu về vi khuẩn
mà có thể hơi khó để hiểu

nếu bạn chưa được luyện,

nhưng cũng hãy thử xem nhé.

(Cười)

Đây là một gia đình vi khuẩn hạnh phúc
đang lây nhiễm trong một bệnh nhân.

Hãy gọi đây là gia đình Montague.

Chúng chia sẻ nguồn lực,
sinh sản và phát triển.

Một ngày đẹp trời, chúng có hàng xóm mới,

gia đình vi khuẩn Capulet.

(Cười)

Mọi chuyện đều tốt đẹp,
miễn là chúng hợp tác với nhau.

Nhưng rồi một việc xảy ra ngoài kế hoạch.

Romeo từ gia đình Montague có một
cuộc tình với Juliet từ gia đình Capulet.

(Cười)

Vâng, và hai người họ
chia sẻ vật chất di truyền với nhau.

(Cười)

Giờ, sự chuyển gen này có thể nguy hiểm
với nhà Montague

đang có tham vọng thành gia đình duy nhất
trong bệnh nhân mà chúng đang lây nhiễm

và việc chia sẻ gen sẽ giúp

nhà Capulet phát triển đề kháng
với thuốc kháng sinh.

Vậy là nhà Montague bàn nội bộ
để loại bỏ gia đình kia

bằng việc đưa ta phân tử này.

(Cười)

Và với tiêu đề:

[Chúng ta hãy cùng tấn công.]

(Cười)

Chúng ta hãy cùng tấn công.

Và mọi người đồng loạt hưởng ứng

bằng cách đưa ra một loại độc tố
sẽ giết chết gia đình kia.

[Tiêu diệt!]

(Cười)

Nhà Capulet đáp trả bằng cách phản công.

[Phản công!]

Và họ đánh nhau.

Đây là đoạn băng thật về cuộc đọ sức
của vi khuẩn với bào quan hình kiếm,

nơi chúng đang cố giết nhau

bằng cách đâm và chọc thủng nhau
theo nghĩa đen.

Gia đình nào thắng trận sẽ trở thành
gia đình vi khuẩn vượt trội.

Vậy điều tôi có thể làm là phát hiện
các cuộc nói chuyện của vi khuẩn

sẽ dẫn đến các hành vi tập thể

như cuộc chiến ta vừa thấy.

Và điều tôi làm là
do thám các cộng đồng vi khuẩn

trong cơ thể

của bệnh nhân trong bệnh viện.

Tôi theo dõi 62 bệnh nhân trong thí nghiệm

tôi xét nghiệm những mẫu bệnh phẩm
của một bệnh cụ thể

mà không biết gì về kết quả của
xét nghiệm chẩn đoán bệnh truyền thống,

Giờ, trong chẩn đoán vi khuẩn,

một mẫu được đặt lên bản kính

và nếu vi khuẩn phát triển trong năm ngày,

bệnh nhân được chẩn đoán là có bệnh.

Khi tôi hoàn thành nghiên cứu và
so sánh kết quả của công cụ

với xét nghiệm chẩn đoán bệnh truyền thống
và xét nghiệm thẩm định,

tôi đã rất bất ngờ.

Nó đáng ngạc nhiên hơn nhiều so với
những gì tôi đã dự đoán.

Nhưng trước khi kể bạn
về điều công cụ phát hiện

tôi muốn kể bạn về
một bệnh nhân cụ thể mà tôi theo dõi,

một cô gái trẻ.

Cô ấy bị bệnh u xơ nang,

một bệnh di truyền khiến phổi cô
rất nhạy cảm với sự nhiễm khuẩn.

Cô không tham gia thử nghiệm lâm sàng nào.

Tôi theo dõi cô ấy vì tôi biết từ bệnh án

rằng cô chưa bao giờ bị nhiễm khuẩn.

Mỗi tháng một lần, cô đến bệnh viện

để khạc ra một mẫu nước bọt
mà cô nhổ trong một cái cốc.

Mẫu này được chuyển đến phân tích vi khuẩn

tại phòng thí nghiệm trung tâm

để bác sĩ có thể xử lí nhanh chóng
nếu họ phát hiện ra sự nhiễm khuẩn.

Và việc đó cũng giúp tôi thử nghiệm
thiết bị của mình trên đó.

Hai tháng đầu thử nghiệm mẫu,
không có gì cả.

Nhưng vào tháng thứ ba,

tôi phát hiện
tiếng huyên thiên của vi khuẩn trong mẫu.

Vi khuẩn đang phối hợp
để phá hoại mô phổi của cô ấy.

Nhưng chẩn đoán truyền thống
không cho thấy bất kì vi khuẩn nào.

Tôi kiểm tra lại lần nữa tháng tiếp theo

và tôi thấy các cuộc giao tiếp của
vi khuẩn trở nên dữ dội hơn.

Dù thế, chẩn đoán truyền thống
vẫn không cho thấy gì.

Nghiên cứu của tôi kết thúc, nhưng
nửa năm sau, tôi theo dõi tình trạng cô ấy

để xem vi khuẩn
mà chỉ tôi phát hiện đã biến mất

mà không có sự can thiệp y học hay chưa.

Chúng chưa.

Nhưng giờ cô được chẩn đoán
bị nhiễm trùng nghiêm trọng

từ vi khuẩn gây chết người.

Đó chính là loại vi khuẩn công cụ của tôi
đã phát hiện lúc trước.

Và dù cho điều trị kháng sinh liều cao,

loại bỏ sự nhiễm trùng là bất khả thi.

Các bác sĩ dự đoán là cô sẽ
không sống được đến năm 30 tuổi.

Khi tôi xét nghiệm mẫu cho cô,

công cụ của tôi
đang trong giai đoạn khởi đầu.

Tôi còn không biết là
phương pháp của tôi có đúng không,

nên tôi thỏa thuận với các bác sĩ

không nói họ công cụ tôi phát hiện gì

để tránh phá hoại việc điều trị.

Vậy là khi tôi thấy những kết quả
không có tính xác thực,

tôi không dám tiết lộ

vì chữa bệnh cho bệnh nhân không có bệnh

cũng có ảnh hưởng tiêu cực đến bệnh nhân.

Nhưng giờ chúng tôi biết nhiều hơn

và có nhiều chàng trai và cô gái trẻ
còn có thể được cứu

vì rất đáng tiếc là trường hợp này
xảy ra rất nhiều.

Bệnh nhân bị nhiễm bệnh,

vi khuẩn không xuất hiện trên
xét nghiệm chẩn đoán truyền thống

và đột nhiên, bệnh phát triển trong
bệnh nhân với triệu chứng nghiêm trọng.

Và lúc đó thì mọi chuyện đã quá muộn.

Kết quả đáng ngạc nhiên
từ 62 bệnh nhân tôi theo dõi

là thiết bị của tôi phát hiện
giao tiếp của vi khuẩn

trong nửa số mẫu bệnh phẩm từ bệnh nhân

được chẩn đoán âm tính
bởi các phương pháp truyền thống.

Nói cách khác, nửa số bệnh nhân
về nhà và nghĩ rằng

họ không bị nhiễm bệnh,

dù họ đang mang theo
những vi khuẩn nguy hiểm.

Trong những bệnh nhân bị chẩn đoán nhầm,

vi khuẩn đang phối hợp cho
một cuộc tổng tấn công.

Chúng đang thầm thì to nhỏ với nhau.

Cái tôi gọi là "vi khuẩn thì thầm"

là vi khuẩn mà các phương pháp
truyền thống không thể chẩn đoán.

Cho đến giờ, chỉ có công cụ dịch
có thể phát hiện những vi khuẩn thầm thì.

Tôi tin là khoảng thời gian
lúc vi khuẩn còn đang thì thầm

là cơ hội cho
các liệu pháp điều trị nhắm đích.

Nếu cô gái được điều trị
trong khoảng thời gian cơ hội kia,

có khả năng sẽ giết được vi khuẩn

trong giai đoạn đầu,

trước khi sự nhiễm khuẩn
vượt ngoài kiểm soát.

Điều tôi đã trải qua với cô gái trẻ kia
khiến tôi quyết định làm mọi thứ có thể

để đưa công nghệ này vào các bệnh viện.

Cùng với các bác sĩ,

tôi sẵn sàng ứng dụng công cụ này vào y tế

để chẩn đoán sớm bệnh nhiễm khuẩn.

Dù không biết các bác sĩ
điều trị cho bệnh nhân thế nào

trong giai đoạn vi khuẩn thầm thì,

công cụ này có thể giúp bác sĩ
để tâm đến các bệnh nhân rủi ro.

nó có thể giúp bác sĩ biết
liệu pháp điều trị thành công hay không

và nó có thể giúp trả lời
những câu hỏi đơn giản:

Bệnh nhân có bị nhiễm khuẩn không?

Và tụi vi khuẩn đang trù tính gì?

Tụi vi khuẩn nói chuyện,

chúng mưu đồ

và chúng gửi nhau những thông điệp mật.

Nhưng chúng ta không chỉ có thể
phát hiện chúng thầm thì,

chúng ta còn có thể học mật ngữ của chúng

và tự trở thành những vi khuẩn thầm thì.

Và như vi khuẩn sẽ nói,

"3-oxo-C12-aniline." [Tôi xin hết]

(Cười)

(Vỗ tay)

Cảm ơn các bạn.