Tuy nhiên, do colibactin phân hủy rất nhanh nên việc cô lập và nghiên cứu nó gặp vô vàn khó khăn. Mới đây, các nhà khoa học tại Mỹ đã giải mã thành công chính xác cách thức độc tố này tấn công DNA, mở ra manh mối quan trọng cho cuộc chiến chống lại căn bệnh ung thư phổ biến này.
Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học danh tiếng Science, nhóm tác giả đã sử dụng các công cụ tiên tiến như khối phổ (MS) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) để quan sát độc tố ở cấp độ nguyên tử. Để khắc phục tính không ổn định của colibactin, họ đã nuôi cấy vi khuẩn sản sinh độc tố ngay cạnh các chuỗi DNA trong phòng thí nghiệm. Nhờ đó, colibactin có thể tấn công vật liệu di truyền ngay khoảnh khắc nó vừa được tạo ra.
Kết quả phân tích cho thấy độc tố này không tấn công ngẫu nhiên mà nhắm vào các trình tự DNA chứa nhiều bazơ adenine và thymine. Cơ chế gây hại của nó giống như một loại "keo dán" sinh học: nó tạo ra một cầu nối - được gọi là liên kết chéo giữa các sợi (ICL) - để dính chặt hai sợi của chuỗi xoắn kép DNA lại với nhau.
Sự phá hoại này xảy ra tại một vị trí cụ thể gọi là "rãnh nhỏ", nơi các khung xương của DNA nằm gần nhau nhất. Nguyên nhân là do lõi mang điện tích dương không ổn định của độc tố bị hút mạnh vào rãnh nhỏ mang điện tích âm của DNA, khớp với nhau hoàn hảo như chìa khóa và ổ khóa. Mối liên kết này bền vững đến mức ngăn cản tế bào đọc hoặc sao chép DNA một cách chính xác, dẫn đến các lỗi di truyền vĩnh viễn và cuối cùng khởi phát ung thư.
Khám phá này là một bước tiến quan trọng giúp khẳng định mối liên hệ trực tiếp giữa hệ vi sinh vật đường ruột và rủi ro ung thư. Việc hiểu rõ cấu trúc cầu nối và cơ chế tấn công của colibactin giải thích được tại sao các bác sĩ lại quan sát thấy những dạng đột biến DNA đặc trưng ở bệnh nhân ung thư đại trực tràng.
Dựa trên nền tảng này, y học có thể phát triển các công cụ chẩn đoán mới để sàng lọc những người có nguy cơ cao, cũng như thiết kế các loại thuốc hoặc điều chỉnh chế độ ăn uống nhằm vô hiệu hóa độc tố hoặc giảm thiểu lượng vi khuẩn có hại trong đường ruột.
