Một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Microbiome đã mô tả phương pháp ARG-PASS – một công cụ có khả năng phát hiện các gen kháng kháng sinh (ARGs) chưa từng được biết đến trước đây trong hệ vi sinh vật đường ruột người, dựa trên các đặc điểm bảo tồn của trình tự và cấu trúc protein.
Vấn đề kháng thuốc kháng sinh (AMR) vẫn là một trong những mối đe dọa hàng đầu đối với sức khỏe cộng đồng. Hệ vi sinh vật đường ruột người được xem là một kho chứa lớn các gen này, tuy nhiên, nhiều gen trong số đó rất khó phát hiện bằng các phương pháp truyền thống do mức độ tương đồng thấp với các ARG đã biết. Các tác giả của nghiên cứu đã tập trung vào những vùng protein quan trọng về mặt chức năng, nơi các đặc điểm cấu trúc then chốt được bảo tồn.
Công cụ ARG-PASS sử dụng phương pháp máy vector hỗ trợ một lớp và được huấn luyện dựa trên phân bố cặp của cấu trúc bậc một và bậc ba trong các vùng bảo tồn của protein được mã hóa bởi ARGs. Nó đã được áp dụng cho sáu chủng tham chiếu từ dự án Hệ vi sinh vật người (Human Microbiome Project) và đã chọn ra chín ứng cử viên để kiểm tra thực nghiệm. Tất cả chín gen này, khi biểu hiện trong E. coli, đều xác nhận hoạt tính chức năng và được phân loại vào các nhóm APH, dfr, β-lactamase lớp B và C, cũng như các protein liên kết penicillin.
Ngoài ra, phương pháp này còn được áp dụng trực tiếp vào cơ sở dữ liệu cấu trúc AlphaFold. Từ đó, gen phnP, thuộc loại metallo-β-lactamase, đã được xác định. Mặc dù gen này cho thấy mức độ tương đồng thấp với các β-lactamase đã biết, nhưng nó lại thể hiện hoạt tính kháng ampicillin phụ thuộc vào môi trường.
Trong số tất cả các gen được kiểm tra, 80% cung cấp khả năng kháng thuốc ở mức ngưỡng CLSI. Số còn lại được xếp vào loại "tiền kháng thuốc" – chúng có hoạt tính nhưng nồng độ ức chế tối thiểu vẫn chưa đạt đến mức có ý nghĩa lâm sàng.
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng các gen tiền kháng thuốc có nhiều khả năng tiến hóa thành các yếu tố quyết định kháng thuốc có ý nghĩa lâm sàng hoàn chỉnh trong tương lai. ARG-PASS cho phép phát hiện các ARGs độc đáo mà các phương pháp chỉ dựa trên sự tương đồng trình tự thường bỏ sót.
Theo các tác giả, cách tiếp cận này giúp nâng cao độ chính xác của việc giám sát tình trạng kháng thuốc và có thể góp phần vào việc sử dụng kháng sinh hợp lý hơn. Phương pháp này tích hợp thông tin về trình tự và cấu trúc, từ đó mở ra khả năng tiếp cận các yếu tố vi sinh vật ẩn giấu trước đây trong hệ vi sinh vật đường ruột.
