Lịch sử phát triển ngành Vi sinh vật Y học

1. Sự phát hiện vi sinh vật

Sự phát hiện vi sinh vật gắn liền với sự phát minh kính hiển vi.  Anton van Leeuwenhoek (1632 - 1723) người Hà Lan, là người đầu tiên ở thế kỷ XVII nhìn thấy vi sinh vật nhờ những kính hiển vi độ phóng đại 270 - 300 lần mà ông đã chế tạo (1676). Do sự hạn chế về độ phóng đại và độ phân giải của kính hiển vi cho nên những nghiên cứu hiển vi của cơ thể sống rất bị hạn chế và mãi đến đầu thế kỷ XIX chiếc kính hiển vi hoàn chỉnh đầu tiên mới ra đời và từ đó cho đến nay con người đã lần lượt sáng tạo ra hàng loạt các loại kính hiển vi quang học khác nhau thì nhiều sự kiện quan trọng mới được phát hiện.

2. Sự trưởng thành của vi sinh vật học

Trong thế kỷ XVII và suốt thế kỷ XVIII vi sinh vật học chỉ chú trọng về phần mô tả, tuy nhiên cũng có một số công trình xuất sắc như Spallanzani sử dụng môi trường nuôi cấy khử khuẩn bằng nhiệt, Edward Jenner phát minh vaccine đậu mùa, Zinke phát hiện tác nhân của bệnh dại ở trong nước bọt của chó bị dại.

   + Đại cương về Vi sinh y học:
- Vi sinh vật học (microbiology) là một môn khoa học nghiên cứu về sự sống của vi sinh vật (Từ tiếng Hylạp: mikros là nhỏ bé, bios là sự sống, logos là khoa học). Như vậy vi sinh vật bao gồm cả vi khuẩn, động vật nguyên sinh và vi nấm. Nhưng động vật nguyên sinh và vi nấm là những tế bào có màng nhân (Eukaryote) và được xếp vào môn học Ký sinh trùng.
- Vi khuẩn là những đơn bào không có màng nhân (Procaryote), vi khuẩn có đầy đủ tính chất của một sinh vật. Vi khuẩn quan sát được ở kính hiển vi quang học.
- Virus là hình thái vật chất sống đặc biệt không có cấu trúc tế bào, kích thước rất nhỏ, phải quan sát ở kính hiển vi điện tử mới nhìn thấy được. Genom chỉ có 1 trong 2 loại acid nucleic, hoặc là ADN, hoặc là ARN. Ký sinh bắt buộc trong tế bào cảm thụ.
- Rickettsia, chlamydia, mycoplasma là những vi sinh vật trung gian giữa vi khuẩn và virus. Kích thước nhỏ hơn vi khuẩn nhưng ký sinh bắt buộc vào tế bào cảm thụ.
+ Rickettsia có nhiều tính chất giống vi khuẩn: có cấu trúc tế bào, 2loại acid nucleic nhưng thiếu một số men hô hấp năng lượng). Chlamydia có những đặc điểm giống Rickettsia nhưng nhỏ hơn, khoảng 450nm. Mycoplasma giống Rickettsia nhưng không có vách nên cũng phải ký sinh bắt buộc vào nội bào.
- Vi sinh y học là môn học chuyên nghiên cứu về các vi sinh vật ảnh hưởng tới sức khoẻ con người, kể cả có lợi và có hại.

3. Lịch sử phát triển của ngành vi sinh vật

- Antoni van Loeuwenhoek (1632-1723) người Hà Lan đã phát minh ra kính hiển vi vào năm 1676. Khi đó, ông quan sát trong phân và nước có những sinh vật rất nhỏ. Việc tìm ra kính hiển vi là sự kiện quan trọng cho những nghiên cứu về vi khuẩn. Loeuwenhoek đã tìm ra cầu khuẩn, trực khuẩn và xoắn khuẩn.
Sau Loeuwenhoek, nhiều nhà khoa học đã tiếp tục nghiên cứu để có các loại kính hiển vi quang học hoàn thiện hơn. Ngày nay chúng ta đã có kính hiển vi điện tử có độ phóng đại lớn nhất.

Antoni van Loeuwenhoek

- Louis Pasteur (1822-1895), nhà Bác học người Pháp, ông có nhiều công lao đối với ngành vi sinh vật và được coi là người sáng lập ngành vi sinh vật và miễn dịch học. Đến thế kỷ XVII, có người vẫn cho rằng các sinh vật xuất hiện trên trái đất đều là tự sinh. Chính Pasteur là người đã đấu tranh chống lại thuyết này. Sau khi có kính hiển vi người ta nghiên cứu lấy một ít nước chiết xuất từ động vật hoặc thực vật để vào nơi ấm, sau một thời gian ngắn thấy xuất hiện nhiều vi sinh vật và cho rằng vi sinh vật đã tự sinh. Pasteur đã tiệt khuẩn nước chiết xuất và giữ rất lâu cũng không có vi sinh vật xuất hiện.
Sau đó, ông đã có nhiều nghiên cứu góp cho ngành vi sinh vật y học như:
- Năm 1854-1864: Chứng minh nhiều quá trình lên men là do vi sinh vật gây ra.
- Năm 1863: Chứng minh vi khuẩn là nguồn gốc của bệnh than.
- Năm 1877: Phát hiện phẩy khuẩn tả gây bệnh
- Năm 1880: Phát hiện tụ cầu gây bệnh
- Năm 1881, ông đã tìm ra vaccin phòng bệnh than.
- Năm 1885, ông đã thành công trong việc sản xuất vaccin phòng bệnh chó dại, mặc dù lúc đầu con người chưa phát hiện được virus. Ông đã chứng minh bệnh dại lây truyền qua vết cắn của chó dại và trong nước bọt chó dại có chứa mầm bệnh. Vì những đóng góp xuất sắc, L. Pasteur đã được xếp vào danh sách những nhà khoa học vĩ đại của loài người.

Louis Pasteur

- Robert Koch (1843- 1910) người Đức, một bác sỹ thú y đã có nhiều đóng góp lớn và được coi là một trong những người sáng lập ra Ngành vi sinh y học. Những nghiên cứu của ông là:
- Năm 1876 tìm ra vi khuẩn than (Bacillus anthracis)
- Năm 1878 phát hiện ra những vi khuẩn gây nhiễm khuẩn vết thương.
- Năm 1882, phân lập được vi khuẩn lao (Mycobacterium tuberculosis)
- Năm 1884, phân lập được vi khuẩn tả ( Vibriocholerae) - Năm 1890, tìm ra cách sử dụng phản ứng tuberculin và hiện tượng dị ứng lao.

- A.J.E. Yersin (1863-1943) người Thuỵ sĩ, học trò xuất sắc của L.Pasteur. Đóng góp lớn nhất của ông với ngành vi sinh vật là tìm ra trực khuẩn dịch hạch và dây chuyền dịch tễ bệnh dịch hạch ở Hồng Kông. Yersin là Hiệu trưởng đầu tiên của trường Đại học Y dược Hà Nội và mất ở Thành phố Nha trang Việt Nam.

- Edward Jenner (1749-1823), một bác sĩ thú y người Anh, người đã tìm ra vaccin phòng bệnh đậu mùa khi còn là một sinh viên thực tập ở trang trại chăn nuôi. Ông nhận thấy những người chăn nuôi trâu bò không bị mắc bệnh đậu mùa vì họ đã mắc bệnh đậu bò. Từ đó ông đã dùng vẩy đậu bò phòng bệnh đậu mùa.

- Dimitri Ivanopxki (1864- 1920) là một nhà thực vật người Nga. Ông là người đầu tiên phát hiện ra virus khi nghiên cứu trong nước lọc của lá cây thuốc lá bị đốm sau khi đã lọc hết vi khuẩn vẫn còn một loại mầm bệnh bé hơn vi khuẩn, nghiên cứu của ông đã đặt nền móng cho sự nghiên cứu về virus sau này. Sau phát hiện của ông, các nhà khoa học liên tiếp tìm ra virus gây bệnh ở người và động vật như virus gây lở mồm long móng ở trâu bò, virus sốt vàng, virus thuỷ đậu...

Người đầu tiên tìm ra virus ký sinh trên vi khuẩn là nhà sinh vật Anh F.W. Twort (1877-1950). Hai năm sau nhà vi khuẩn học Canada nghiên cứu thấy virus ký sinh trên vi khuẩn và gọi là thực khuẩn thể (phage hay bacteriophage, phage xuất phát từ chữ phageen, tiếng Hylạp nghĩa là ăn ).
- Năm 1929, nhà vi khuẩn học người Anh Alexandre Fleming (1881-1955) lần đầu tiên phát hiện ra tác dụng ức chế vi khuẩn của một chất được sinh ra từ nấm penicillium notatum và đặt tên là penicillin. Từ đó mở ra một tương lai mới trong việc điều chế kháng sinh điều trị các bệnh nhiễm khuẩn.
Cùng với sự phát triển chung của khoa học, còn rất nhiều những nhà khoa học đã có đóng góp rất lớn trong lĩnh vực vi sinh vật, góp phần phát hiện mầm bệnh, chẩn đoán bệnh, phòng bệnh và điều trị bệnh có kết quả như việc tìm ra hàng loạt vi khuẩn, virus gây bệnh, phương pháp khử trùng, kháng sinh, miễn dịch…

Đặc biệt, kỷ nguyên sinh học đang bắt đầu từ những năm cuối của thế kỷ XX, trong đó loài người đi vào bản chất của sự sống ở mức độ phân tử, dưới phân tử, thời kỳ tách chiết gen ở vi sinh vật và ứng dụng nó vào việc chữa bệnh.

Trong đó có kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction) do nhà khoa học người Mỹ: Kary Mullis phát minh vào năm 1985. Kỹ thuật PCR cho phép nhân bản số lượng lớn mẫu DNA từ một đoạn DNA chọn lọc, phục vụ cho khảo sát y học. PCR hiện  là kỹ thuật đạt độ nhạy và đặc hiệu cao nhất để phát hiện tác nhân vi sinh vật gây bệnh trực tiếp từ các bệnh phẩm.

Các ứng dụng của kỹ thuật PCR:

+ Chẩn đoán các tác nhân gây bệnh không thể nuôi cấy: Các tác nhân gây bệnh không thể nuôi cấy thường quy khiến các phương pháp xét nghiệm thông thường không thể thực hiện và cho kết quả. Khắc phục được nhược điểm đó, phương pháp PCR cho phép chẩn đoán các tác nhân gây bệnh một cách chính xác với độ nhạy, độ đặc hiệu cao trong thời gian ngắn vì không phải tiến hành nuôi cấy. Một số tác nhân như:  Virus viêm gan C, viêm gan B, Virus HIV, Herpes, EBV, Virus SARS, H5N1, CMV, Virus Dengue,…; vi khuẩn Chlamydia, Legionella, Treponema Pallidum, Mycoplasma,…. Các tác nhân khó nuôi cấy do số lượng trong bệnh phẩm ít hoặc đã điều trị kháng sinh trước đó cũng được ưu tiên thực hiện các xét nghiệm dựa trên phương pháp PCR.

+ Ứng dụng PCR trong các xét nghiệm sàng lọc phát hiện ung thư: Xét nghiệm này giúp sàng lọc một số loại ung thư nhờ phát hiện các gen, virus bất thường như ung thư cổ tử cung, u xơ thần kinh, ung thư đại tràng, u Lympho

+ Nghiên cứu về hệ kháng nguyên bạch cầu người: Hệ kháng nguyên bạch cầu người là phức hợp các mô chủ yếu được kiểm soát bởi gen của NST số 6. Nó có vai trò quan trọng trong việc mã hóa phân tử bề mặt tế bào chuyên biệt để sản sinh peptide kháng nguyên với thụ thể tế bào T. Xét nghiệm sinh học phân tử PCR cho phép con người tiếp cận nghiên cứu gần hơn về hoạt động của hệ này.

+ Phát hiện vi khuẩn kháng thuốc

Vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh là thực trạng đáng báo động với y học, nó sẽ gây hệ lụy sức khỏe rất lớn cho con người hiện tại và sau này. Tình trạng này khiến việc sử dụng kháng sinh để điều trị các bệnh truyền nhiễm gặp nhiều khó khăn, vi khuẩn cũng phát triển nhanh chóng, biến thể và lây lan khiến con người không thể kiểm soát.

Các chủng vi khuẩn kháng thuốc như S.aureus - MRSA, Carbapenemase,… được phát hiện hiệu quả bởi xét nghiệm dựa trên phương pháp này.