Với những tiến bộ gần đây trong khả năng phân tích và hiểu biết về hệ vi sinh vật đường ruột của con người, các nhà khoa học y tế đang có những hiểu biết đầy hứng khởi về cách mà hệ sinh thái vi sinh vật trong đường tiêu hóa ảnh hưởng đến sức khỏe con người—từ sức khỏe đường ruột cho đến hầu hết mọi khía cạnh của sức khỏe và sự phát triển toàn diện.
Những hiểu biết này hiện đang mở ra con đường cho các phương pháp điều trị mới, bao gồm các loại thuốc chính xác được thiết kế riêng cho cấu trúc vi sinh vật độc đáo của từng cá nhân, cùng với các dịch vụ và công nghệ xét nghiệm lâm sàng sẽ hữu ích cho cả nghiên cứu và chăm sóc lâm sàng.
Là người đồng sáng lập kiêm CEO của AMILI, là công ty đầu tiên tại Đông Nam Á chuyên về microbiome đường ruột chính xác, Bác sĩ Jeremy Lim đang dẫn đầu các nỗ lực mang nghiên cứu hệ vi sinh vật đến khu vực Châu Á — Thái Bình Dương và mở rộng khả năng tiếp cận các dịch vụ hệ vi sinh vật phù hợp với các nhóm dân số châu Á.
Lab Insights gần đây đã trò chuyện với Bác sĩ Lim để tìm hiểu thêm về cách ông bắt đầu nghiên cứu về hệ vi sinh vật và những kế hoạch đang chờ đón trong tương lai. Mặc dù công ty của ông và lĩnh vực khoa học hệ vi sinh vật còn khá mới mẻ, nhưng những xu hướng này có thể sẽ có những tác động ngày càng lớn đối với y học xét nghiệm trong những năm tới.
Từ một chuyên gia y tế cộng đồng đến người sáng lập khởi nghiệp
Trước khi sáng lập AMILI, Bác sĩ Jeremy Lim đã có một sự nghiệp lâu dài và đáng chú ý trong lĩnh vực y học và y tế cộng đồng. Mặc dù vậy, khái niệm về hệ vi sinh vật và những tác động của nó không thực sự xuất hiện trong tầm nhìn của ông cho đến thời gian gần đây.
Ông chia sẻ: “Vào năm năm trước, tôi không biết đến thuật ngữ “hệ vi sinh vật”, nhưng giờ đây đó là lĩnh vực thú vị nhất đối với tôi”. Vào khoảng năm 2019, Bác sĩ David Ong và Bác sĩ Jonathan Lee—các nhà đồng sáng lập của AMILI, khi đó đều đang công tác tại Bệnh viện Đại học Quốc gia Singapore (NUH)—đã chỉ ra với ông về tình trạng khoa học hệ vi sinh vật và những nghiên cứu nổi bật đang được thực hiện ở Bắc Mỹ và Châu Âu.
Bác sĩ Ong và Lee là một phần của đội ngũ tại NUH đã thực hiện ca cấy ghép hệ vi sinh vật đầu tiên ở khu vực vào năm 2014. Tuy nhiên, kể từ đó, tốc độ nghiên cứu và phát hiện về hệ vi sinh vật ở Singapore và Đông Nam Á vẫn còn khá khiêm tốn. Ba người cuối cùng đã thành lập AMILI để đưa công việc này đến Châu Á Thái Bình Dương.
Bác sĩ Lim hồi tưởng: “Chúng tôi nhận ra tầm quan trọng của các giải pháp địa phương và khu vực, và thấy rằng rất ít công việc đang được thực hiện, đặc biệt là ở khu vực châu Á đa dân tộc.” “Chúng tôi quyết định rằng, mặc dù là những giáo sư đại học “khoa học”, việc thành lập một doanh nghiệp khởi nghiệp là cách nhanh nhất và linh hoạt nhất để thay đổi điều này.”
Bên cạnh công việc tại AMILI, Bác sĩ Lim vẫn giữ chức vụ Giám đốc Viện Lãnh đạo về Chuyển đổi Sức khỏe Toàn cầu tại Trường Y tế Công cộng Saw Swee Hock, thuộc Đại học Quốc gia Singapore. Ông cũng viết bài và giảng bài thường xuyên về các chủ đề sức khỏe cộng đồng (xem bài thuyết trình nổi tiếng của ông về RED 2021 chủ đề Precision Public Health một ví dụ trong số nhiều sáng kiến mà ông đang dẫn dắt).
Tuy nhiên, khi AMILI ngày càng phát triển, ông đang tập trung nhiều hơn vào hệ vi sinh vật như một lĩnh vực then chốt mà ông dự định sẽ tạo ra ảnh hưởng mạnh mẽ.
Tại sao hệ vi sinh vật đường ruột lại quan trọng?
AMILI được thành lập dựa trên tiền đề rằng hệ vi sinh vật đường ruột của người—tập hợp các vi khuẩn, vi-rút và nấm cư trú trong ruột và các bộ phận khác của đường tiêu hóa—nắm giữ chìa khóa cho nhiều khía cạnh tiềm năng của sức khỏe con người.
Với sự ra đời và tính khả dụng ngày càng tăng của rRNA 16S của vi khuẩn và giải trình tự shotgun (sâu hơn và toàn diện hơn), nghiên cứu về hệ vi sinh vật đã bùng nổ trong những năm gần đây. Nghiên cứu đã cho thấy sự đa dạng đáng kinh ngạc của hệ vi sinh vật đường ruột ở mỗi cá nhân. Các ước tính cho thấy chúng ta chỉ chia sẻ 20—30% hệ vi sinh vật, trái ngược với 99,9% gen.
Nghiên cứu về hệ vi sinh vật cũng cho thấy hệ vi sinh vật ảnh hưởng mạnh mẽ đến sức khỏe như thế nào và có thể liên quan đến bệnh tật. Hệ vi sinh vật tác động đến quá trình trao đổi chất, chẳng hạn như dẫn đến sự hấp thụ đường huyết rất khác nhau giữa những cặp song sinh giống hệt nhau [1]. Hệ vi sinh vật điều chỉnh hệ thống nội tiết [2], hành vi [3] và hệ miễn dịch [4] và liên quan đến sự phát triển của bệnh thoái hóa thần kinh [5].
Do tác động này, các nhà nghiên cứu và bác sĩ lâm sàng ngày càng quan tâm đến việc sử dụng hệ vi sinh vật để điều chỉnh phương pháp điều trị [6,7]. Một nghiên cứu mang tính bước ngoặt vào năm 2013 cũng đã chứng minh lợi ích của việc truyền vi sinh vật trong phân (FMT) để điều trị nhiễm clostridium difficile tái phát [8]. Quá trình FMT, bao gồm việc chuyển phân người cho khỏe mạnh sang người có tình trạng này, dường như cũng có tiện ích cho nhiều tình trạng sức khỏe khác.
Lim lưu ý: “Hệ vi sinh vật đường ruột trở thành nơi rất tự nhiên để chúng ta bắt đầu tự hỏi làm thế nào để cá nhân hóa thực phẩm, thực phẩm bổ sung và thuốc để tối ưu hóa sức khỏe tốt”. Ông cho rằng trong tương lai gần, chúng ta có thể kết hợp được hệ vi sinh vật của người hiến tặng và người nhận, giống như cách chúng ta làm hiện nay đối với cấy ghép tế bào gốc và các thủ thuật khác.
Với sự hiểu biết ngày càng tăng, FMT thậm chí có thể dẫn đến những phương pháp điều trị đột phá cho các căn bệnh trước đây chưa được kiểm soát tốt. Ví dụ, Bác sĩ Lim và các đồng nghiệp đã công bố một nghiên cứu trường hợp nổi bật về một bệnh nhân mắc ADHD không còn triệu chứng sau FMT [9].
Hệ vi sinh vật đường ruột chính xác – do người châu Á thực hiện, dành cho người châu Á
AMILI đặt mục tiêu xây dựng một thư viện đầy đủ về hệ vi khuẩn đường ruột ở Châu Á, thúc đẩy nghiên cứu và mở rộng khả năng tiếp cận các phương pháp điều trị như FMT trong khu vực. Hiện tại, dịch vụ này đang cung cấp cho Singapore, Malaysia và Thái Lan và sẽ sớm triển khai tại Philippines, Việt Nam và Hồng Kông.
Vào tháng 7 năm 2022, công ty đã huy động được 10,5 triệu đô la trong vòng tài trợ Series A do nhà đầu tư khoa học đời sống và công nghệ Vulcan Capital (nay gọi là Cercano Management), một quỹ được thành lập bởi người đồng sáng lập Microsoft quá cố Paul Allen. Trong số các nhà đầu tư tham gia này có Emtek Group, Capital Code, Pureland Group, Blue7, Pruksa Group, TVM Capital Healthcare và công ty đầu tư SEEDS Capital của Enterprise Singapore [10,11]. Điều này đã thúc đẩy sự tăng trưởng của công ty. AMILI hiện có 30 nhân viên ở 4 quốc gia.
AMILI cũng đang hợp tác với Trung tâm Ung thư Quốc gia Singapore trong một nghiên cứu đoàn hệ lớn nhằm xác định các yếu tố dự báo ung thư gan bằng cách sử dụng phương pháp lấy mẫu vi sinh vật theo chiều dọc kết hợp với các thuật toán học máy [12]. Bác sĩ Lim hy vọng kết quả của nghiên cứu này sẽ giúp cộng đồng y khoa hiểu rõ hơn về hệ vi sinh vật đường ruột.
Tuy nhiên, việc mang những đổi mới này đến Châu Á và những quốc gia khác sẽ không phải là không có thách thức.
Trước hết, việc hiểu được hệ vi sinh vật đường ruột không phải là nhiệm vụ dễ dàng. Bao gồm khoảng 100 nghìn tỷ tế bào vi khuẩn, hệ vi sinh vật đường ruột cực kỳ đa dạng, vượt xa số lượng tế bào trong cơ thể người. Và với hơn 1000 loài chứa hàng triệu gen, nó làm lu mờ sự phức tạp của bộ gen con người.
Bác sĩ Lim cũng lưu ý rằng lĩnh vực này vẫn đang nỗ lực xác định chính xác điều gì tạo nên hệ vi sinh vật đường ruột khỏe mạnh. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng di truyền, chế độ ăn uống, môi trường, thói quen và thậm chí cả việc tiếp xúc với các yếu tố và hành vi xã hội đều có tác động đến cấu tạo của nó. Điều này làm tăng thêm sự phức tạp trong việc tìm hiểu.
Bác sĩ Lim cũng thừa nhận rằng sẽ mất thời gian để vi sinh vật học được công nhận rộng rãi trên lâm sàng, bao gồm cả việc bổ sung vào chương trình giảng dạy y khoa. Bệnh nhân có thể không muốn tham gia vào các phương pháp điều trị vi sinh vật học do sự kỳ thị xung quanh các chủ đề nhạy cảm như lấy mẫu phân và FMT. Kinh phí đầu tư cho các hoạt động nghiên cứu và thương mại, tuy được cải thiện nhiều trong những năm gần đây, vẫn còn hạn chế.
Ý nghĩa đối với phòng xét nghiệm hệ vi sinh vật lâm sàng
Tuy nhiên, theo thời gian, lĩnh vực này có thể sẽ được chấp nhận rộng rãi hơn ở Châu Á, đặc biệt nếu những tiến bộ trong nghiên cứu về hệ vi sinh vật mang lại nhiều phát hiện hơn dẫn đến các biện pháp can thiệp được xác nhận lâm sàng. Điều này sẽ mở ra cánh cửa cho các dịch vụ mới mà các phòng xét nghiệm lâm sàng có thể cung cấp.
Ví dụ, bệnh nhân được điều trị bằng thuốc lâu dài hoặc điều trị bằng nhiều loại thuốc, cuối cùng có thể có hồ sơ hệ vi sinh vật của họ thường xuyên được giải trình tự để xác định xem họ là những người đáp ứng tốt hay kém. Với nhiều phân tích hơn nữa, chúng ta có thể tối ưu hóa hoặc thậm chí dự đoán được phác đồ điều trị tốt nhất.
Mặc dù công nghệ giải trình tự đã được thương mại hóa tương đối, việc tách chiết nguyên liệu di truyền vi sinh từ các mẫu phân rất phức tạp và cần một quy trình tách chiết nghiêm ngặt. “Trong AMILI, chúng tôi đã thử nghiệm nhiều kỹ thuật chiết xuất và cuối cùng đã phát triển kỹ thuật riêng của mình, sau đó chúng tôi thử nghiệm để đánh giá hiệu suất giải trình tự.”
Ngoài ra còn có nhiều cơ hội đổi mới trong việc lấy và xử lý mẫu bên cạnh việc phân tích các trình tự. Bác sĩ Lim tin rằng cần phải có nhiều nghiên cứu hơn nữa để hoàn thiện quá trình này.
Bác sĩ Lim nói: “Gửi tất cả các phòng xét nghiệm, khi tham gia vào lĩnh vực hệ vi sinh vật, hãy chú ý đến quy trình chiết xuất.” “Nếu không, kết quả của bạn sẽ có trên toàn bộ bản đồ”.
Tài liệu tham khảo:
[1] Berry, S.E., Valdes, A.M., Drew, D.A. et al. Human postprandial responses to food and potential for precision nutrition. Nat Med 26, 964–973 (2020). doi.org/10.1038/s41591-020-0934-0 (https://www.forbes.com/sites/annahaines/2021/07/23/this-diet-is-changing-the-way-we-think-about-nutrition/?sh=3c2d0211312a)
[2] Williams CL, Garcia-Reyero N, Martyniuk CJ, Tubbs CW, Bisesi JH Jr. Regulation of endocrine systems by the microbiome: Perspectives from comparative animal models. Gen Comp Endocrinol. 2020 Jun 1;292:113437. doi: 10.1016/j.ygcen.2020.113437. Epub 2020 Feb 12. PMID: 32061639.
[3] Socała K, Doboszewska U, Szopa A, Serefko A, Włodarczyk M, Zielińska A, Poleszak E, Fichna J, Wlaź P. The role of microbiota-gut-brain axis in neuropsychiatric and neurological disorders. Pharmacol Res. 2021 Oct;172:105840. doi: 10.1016/j.phrs.2021.105840. Epub 2021 Aug 24. PMID: 34450312.
[4] Wastyk HC, Fragiadakis GK, Perelman D, Dahan D, Merrill BD, Yu FB, Topf M, Gonzalez CG, Van Treuren W, Han S, Robinson JL, Elias JE, Sonnenburg ED, Gardner CD, Sonnenburg JL. Gut-microbiota-targeted diets modulate human immune status. Cell. 2021 Aug 5;184(16):4137-4153.e14. doi: 10.1016/j.cell.2021.06.019. Epub 2021 Jul 12. PMID: 34256014; PMCID: PMC9020749.
[5] Fang P, Kazmi SA, Jameson KG, Hsiao EY. The Microbiome as a Modifier of Neurodegenerative Disease Risk. Cell Host Microbe. 2020 Aug 12;28(2):201-222. doi: 10.1016/j.chom.2020.06.008. PMID: 32791113; PMCID: PMC7430034.
[6] Lee JWJ, Plichta D, Hogstrom L, Borren NZ, Lau H, Gregory SM, Tan W, Khalili H, Clish C, Vlamakis H, Xavier RJ, Ananthakrishnan AN. Multi-omics reveal microbial determinants impacting responses to biologic therapies in inflammatory bowel disease. Cell Host Microbe. 2021 Aug 11;29(8):1294-1304.e4. doi: 10.1016/j.chom.2021.06.019. Epub 2021 Jul 22. PMID: 34297922; PMCID: PMC8366279.
[7] Javdan B, Lopez JG, Chankhamjon P, Lee YJ, Hull R, Wu Q, Wang X, Chatterjee S, Donia MS. Personalized Mapping of Drug Metabolism by the Human Gut Microbiome. Cell. 2020 Jun 25;181(7):1661-1679.e22. doi: 10.1016/j.cell.2020.05.001. Epub 2020 Jun 10. PMID: 32526207; PMCID: PMC8591631.
[8] Terveer EM, Vendrik KE, Ooijevaar RE, Lingen EV, Boeije-Koppenol E, Nood EV, Goorhuis A, Bauer MP, van Beurden YH, Dijkgraaf MG, Mulder CJ, Vandenbroucke-Grauls CM, Seegers JF, van Prehn J, Verspaget HW, Kuijper EJ, Keller JJ. Faecal microbiota transplantation for Clostridioides difficile infection: Four years’ experience of the Netherlands Donor Feces Bank. United European Gastroenterol J. 2020 Dec;8(10):1236-1247. doi: 10.1177/2050640620957765. Epub 2020 Sep 29. PMID: 32990503; PMCID: PMC7724536.
[9] Hooi SL, Dwiyanto J, Rasiti H, Toh KY, Wong RKM, Lee JWJ. A case report of improvement on ADHD symptoms after fecal microbiota transplantation with gut microbiome profiling pre- and post-procedure. Curr Med Res Opin. 2022 Nov;38(11):1977-1982. doi:10.1080/03007995.2022.2129232. Epub 2022 Oct 7. PMID: 36164761.
[10] https://www.amili.asia/media/
[11] https://www.mobihealthnews.com/news/asia/singaporean-gut-microbiome-firm-amili-brings-home-105m-series-funding
[12] https://www.nccs.com.sg/news/research/landmark-study-launched-to-detect-liver-cancer-early-in-singapore
