Vi sinh y học

**Vi sinh y học** (tiếng Anh: *Medical microbiology*) là một phân ngành lớn của vi sinh vật học được ứng dụng trong y học, đồng thời là lĩnh vực khoa học y tế tập trung vào phòng ngừa, chẩn đoán và điều trị các bệnh truyền nhiễm. Bên cạnh đó, lĩnh vực này còn nghiên cứu các ứng dụng lâm sàng khác nhau của vi sinh vật nhằm cải thiện sức khỏe. Có bốn loại vi sinh vật gây bệnh truyền nhiễm: vi khuẩn, nấm, ký sinh và virus, cùng một loại protein truyền nhiễm gọi là prion.

Nhà vi sinh y học nghiên cứu đặc điểm của mầm bệnh, đường lây truyền, cơ chế lây nhiễm và phát triển của chúng. Để đủ tiêu chuẩn học vấn trở thành nhà vi sinh lâm sàng/y học tại bệnh viện hoặc trung tâm nghiên cứu y tế, thông thường cần bằng Cử nhân, trong khi ở một số quốc gia yêu cầu bằng Thạc sĩ vi sinh vật học cùng với Tiến sĩ thuộc các ngành khoa học sự sống (hóa sinh, vi sinh, công nghệ sinh học, di truyền,...). Các nhà vi sinh y học thường đóng vai trò tư vấn cho bác sĩ lâm sàng, thực hiện định danh mầm bệnh và đề xuất phác đồ điều trị. Dựa trên thông tin này, các biện pháp trị liệu có thể được xây dựng. Các nhiệm vụ khác có thể bao gồm xác định các nguy cơ sức khỏe tiềm ẩn đối với cộng đồng, giám sát sự tiến hóa của các chủng vi sinh vật có khả năng độc lực cao hoặc kháng thuốc, giáo dục cộng đồng và hỗ trợ thiết kế các biện pháp y tế. Họ cũng có thể tham gia ngăn ngừa hoặc kiểm soát dịch bệnh và các đợt bùng phát. Không phải tất cả nhà vi sinh y học đều nghiên cứu về cơ chế bệnh sinh của vi sinh vật, một số nhà vi sinh y học nghiên cứu các loài không gây bệnh phổ biến để xác định liệu đặc tính của chúng có thể được ứng dụng trong phát triển kháng sinh hoặc các phương pháp điều trị khác hay không.

Dịch tễ học là ngành nghiên cứu mô hình, nguyên nhân và ảnh hưởng của các điều kiện sức khỏe và bệnh tật trong quần thể. Đây là một mảng quan trọng của vi sinh y học, mặc dù khía cạnh lâm sàng của lĩnh vực này chủ yếu tập trung vào sự hiện diện và phát triển của nhiễm trùng vi sinh ở từng cá nhân, tác động của chúng lên cơ thể con người và các phương pháp điều trị những nhiễm trùng đó. Theo góc độ này, toàn bộ lĩnh vực, với tư cách là một khoa học ứng dụng, về mặt khái niệm có thể được chia thành các chuyên ngành phụ thuộc học thuật và lâm sàng, mặc dù trên thực tế tồn tại một sự liên tục linh hoạt giữa **vi sinh y tế công cộng** (*public health microbiology*) và **vi sinh lâm sàng** (*clinical microbiology*), cũng như trình độ của các phòng xét nghiệm lâm sàng phụ thuộc vào những cải tiến không ngừng từ y học học thuật và các phòng nghiên cứu.

## Lịch sử ra đời

Năm 1676, Anton van Leeuwenhoek lần đầu tiên quan sát thấy vi khuẩn và các vi sinh vật khác bằng kính hiển vi một thấu kính do chính ông thiết kế.

Năm 1796, Edward Jenner phát triển phương pháp sử dụng virus đậu mùa bò (*cowpox*) để tiêm chủng thành công cho một đứa trẻ phòng bệnh đậu mùa. Nguyên lý này vẫn được ứng dụng để phát triển vắc-xin cho đến ngày nay.

Kế thừa thành tựu đó, vào năm 1857, Louis Pasteur cũng thiết kế các loại vắc-xin chống lại một số bệnh như than, tả gà và dại đồng thời phát minh ra phương pháp thanh trùng để bảo quản thực phẩm.

Năm 1867, Joseph Lister được xem là cha đẻ của phẫu thuật khử khuẩn (*antiseptic surgery*). Bằng cách khử trùng dụng cụ với acid carbolic pha loãng và dùng nó để làm sạch vết thương, tỷ lệ nhiễm trùng sau phẫu thuật đã giảm đáng kể, giúp ca mổ an toàn hơn cho bệnh nhân.

Trong khoảng thời gian từ 1876 đến 1884, Robert Koch đã cung cấp nhiều hiểu biết sâu sắc về các bệnh truyền nhiễm. Ông là một trong những nhà khoa học đầu tiên tập trung vào việc phân lập vi khuẩn ở dạng nuôi cấy thuần khiết. Điều này dẫn đến sự ra đời của thuyết mầm bệnh, khẳng định một loại vi sinh vật cụ thể là nguyên nhân gây ra một bệnh nhất định. Ông đã phát triển một loạt tiêu chí xung quanh lý thuyết này, được biết đến với tên gọi nguyên tắc Koch.

Một cột mốc lớn trong vi sinh y học là phương pháp nhuộm Gram. Năm 1884, Hans Christian Gram đã phát triển kỹ thuật nhuộm vi khuẩn để làm chúng hiện rõ và có thể phân biệt được dưới kính hiển vi. Kỹ thuật này ngày nay vẫn được sử dụng rộng rãi.

Năm 1910, Paul Ehrlich đã thử nghiệm nhiều hợp chất hóa học có nền tảng arsenic trên những con thỏ bị nhiễm giang mai. Sau đó Ehrlich phát hiện ra rằng arsphenamine có hiệu quả chống lại xoắn khuẩn giang mai. Arsphenamine sau đó được đưa vào sử dụng vào năm 1910 với tên gọi Salvarsan.

Năm 1929, Alexander Fleming phát triển một trong những chất kháng sinh được sử dụng phổ biến nhất cả ở thời điểm đó và hiện nay: penicillin.

Năm 1939, Gerhard Domagk phát hiện ra thuốc nhuộm đỏ Prontosil có khả năng bảo vệ chuột khỏi các chủng liên cầu khuẩn và tụ cầu khuẩn gây bệnh mà không gây độc tính. Domagk đã nhận giải Nobel Sinh lý học hoặc Y học cho khám phá ra thuốc sulfa này.

Giải trình tự DNA (một phương pháp được Walter Gilbert và Frederick Sanger phát triển vào năm 1977) đã tạo ra một sự thay đổi nhanh chóng trong việc phát triển vắc-xin, phương pháp điều trị và chẩn đoán y tế. Một số thành tựu trong số này bao gồm insulin tổng hợp được sản xuất vào năm 1979 bằng DNA tái tổ hợp và vắc-xin đầu tiên được tạo ra bằng kỹ thuật di truyền vào năm 1986 cho bệnh viêm gan B.

Năm 1995, một nhóm nghiên cứu tại Viện nghiên cứu hệ gen đã giải trình tự bộ gen vi khuẩn đầu tiên - *[[Haemophilus influenzae]]*. Một vài tháng sau đó, bộ gen sinh vật nhân thực đầu tiên đã được hoàn thành. Đây là những phát hiện vô giá cho các kỹ thuật chẩn đoán.

Năm 2007, một nhóm nghiên cứu tại công ty thực phẩm Đan Mạch Danisco đã xác định được chức năng của hệ thống CRIPR-Cas như một dạng miễn dịch thích ứng chống lại thể thực khuẩn. Hệ thống này sau đó nhanh chóng được phát hiện có khả năng hỗ trợ chỉnh sửa gen nhờ khả năng tạo ra các đứt gãy sợi kép. Một bệnh nhân mắc bệnh hồng cầu hình liềm đã trở thành người đầu tiên được điều trị một rối loạn di truyền bằng CRISPR vào tháng 7 năm 2019.

## Các bệnh truyền nhiễm thường được điều trị
Nhiễm khuẩn

* Viêm họng liên cầu khuẩn
* Bệnh chlamydia
* Thương hàn
* Lao

Nhiễm virus

* Virus rota
* Viêm gan C
* Nhiễm virus papilloma ở người (HPV)

Nhiễm ký sinh trùng

* Sốt rét
* Nhiễm *[[Giardia lamblia]]*
* Nhiễm *[[Toxoplasma gondii]]*

Nhiễm nấm

* Bệnh nấm Candida
* Bệnh nấm Histoplasmosis
* Gàu

Prion là các protein bị biến đổi cấu trúc, thường xuất hiện trong não bộ và khiến các protein bình thường khác cũng bị biến đổi theo. Chúng cực kỳ hiếm gặp, và sự tích tụ các protein này dẫn đến các biến chứng.

* Bệnh não thể xốp lây truyền (TSE)
* Bệnh Creutzfeldt-Jakob (CJD)
* Mất ngủ gây tử vong do di truyền

## Nguyên nhân và đường lây truyền của bệnh truyền nhiễm
Nhiễm trùng có thể do vi khuẩn, virus, nấm, prion và ký sinh trùng gây ra. Mầm bệnh có thể là ngoại sinh (thu nhận từ nguồn bên ngoài; môi trường, động vật hoặc người khác, ví dụ: cúm) oặc nội sinh (từ hệ vi sinh vật thường trú, ví dụ: nhiễm nấm Candida).

Vị trí mà vi sinh vật xâm nhập vào cơ thể được gọi là cửa ngõ xâm nhập. Các cửa ngõ này bao gồm đường hô hấp, đường tiêu hóa, đường sinh dục - tiết niệu, da, đường tiêm truyền, truyền máu, đường bẩm sinh, mắt và niêm mạc. Cửa ngõ xâm nhập của một vi sinh vật cụ thể thường phụ thuộc vào cách thức nó di chuyển từ môi trường sống tự nhiên đến vật chủ.

Có nhiều cách thức khác nhau để bệnh có thể lây truyền giữa các cá thể. Các con đường đó bao gồm:

* Tiếp xúc trực tiếp – Chạm vào vật chủ bị nhiễm bệnh, bao gồm cả quan hệ tình dục.
* Tiếp xúc gián tiếp – Chạm vào bề mặt bị ô nhiễm.
* Lây qua giọt bắn – Ho hoặc hắt hơi.
* Đường phân–miệng – Tiêu thụ thực phẩm hoặc nguồn nước bị ô nhiễm.
* Lây truyền qua không khí – Mầm bệnh mang theo các bào tử.
* Lây truyền qua vector – Một sinh vật không tự gây bệnh nhưng truyền nhiễm trùng bằng cách mang mầm bệnh từ vật chủ này sang vật chủ khác.
* Lây truyền qua vật trung gian – Một vật thể hoặc chất vô tri vô giác có khả năng mang mầm bệnh truyền nhiễm hoặc ký sinh trùng.
* Từ môi trường – Nhiễm trùng mắc phải tại bệnh viện

Giống như các mầm bệnh khác, virus sử dụng các con đường lây truyền này để xâm nhập vào cơ thể, nhưng chúng khác biệt ở chỗ bắt buộc phải vào được bên trong tế bào thực sự của vật chủ. Một khi virus đã xâm nhập được vào tế bào vật chủ, vật chất di truyền của virus (RNA hoặc DNA) phải được đưa vào tế bào. Quá trình sao chép giữa các loại virus rất đa dạng và phụ thuộc vào loại gen mà chúng sở hữu. Hầu hết virus DNA lắp ráp trong nhân tế bào, trong khi hầu hết virus RNA chỉ phát triển trong tế bào chất.

Cơ chế xâm nhiễm, nhân lên và tồn tại dai dẳng của virus trong các tế bào vật chủ là yếu tố then chốt cho sự sống sót của nó. Ví dụ, một số bệnh như sởi sử dụng chiến lược buộc phải lây lan sang một loạt vật chủ liên tiếp. Trong các dạng nhiễm virus này, bệnh thường bị hệ miễn dịch của cơ thể tự đẩy lùi, do đó virus buộc phải phát tán sang vật chủ mới trước khi bị tiêu diệt bởi đáp ứng miễn dịch hoặc khi vật chủ cũ chết đi. Ngược lại, một số tác nhân gây bệnh như virus bạch cầu ở mèo có khả năng chống lại các phản ứng miễn dịch, đạt được sự cư trú lâu dài trong một vật chủ cá thể, đồng thời vẫn giữ được khả năng lây lan sang các vật chủ tiếp theo.

Độc lực đề cập đến khả năng xâm nhập vật chủ và gây bệnh của một sinh vật. Các yếu tố độc lực là những phân tử giúp vi khuẩn bám dính và xâm nhập vào tế bào vật chủ. Các yếu tố này có thể được tiết ra, nằm trên màng tế bào, hoặc nằm bên trong tế bào vi khuẩn (dạng tế bào chất). Các yếu tố dạng tế bào chất giúp vi khuẩn thích nghi nhanh chóng các đặc điểm trao đổi chất, vật lý và cấu trúc của chúng. Các yếu tố gắn màng giúp vi khuẩn bám dính vào vật chủ và tránh bị hệ thống miễn dịch của vật chủ phát hiện. Các yếu tố được tiết ra hỗ trợ vi khuẩn vượt qua hàng rào phòng thủ miễn dịch bẩm sinh và thích ứng của cơ thể. Đối với các mối đe dọa ngoại bào, các yếu tố được tiết ra phối hợp với nhau để phá hủy tế bào vật chủ.

## Xét nghiệm chẩn đoán

Việc xác định tác nhân gây nhiễm đối với một bệnh lý nhẹ có thể đơn giản chỉ dựa vào biểu hiện lâm sàng, chẳng hạn như trong các bệnh về đường tiêu hóa và nhiễm trùng da. Để đưa ra phán đoán có căn cứ về vi sinh vật nào có thể gây bệnh, cần xem xét các yếu tố dịch tễ học; chẳng hạn như khả năng tiếp xúc của bệnh nhân với vi sinh vật bị nghi ngờ, cũng như sự hiện diện và mức độ phổ biến của một chủng vi sinh trong cộng đồng.

Chẩn đoán bệnh truyền nhiễm hầu như luôn được bắt đầu bằng việc khai thác bệnh sử của bệnh nhân và thực hiện khám thực thể. Các kỹ thuật định danh chi tiết hơn bao gồm nuôi cấy vi sinh, soi tươi, xét nghiệm sinh hóa và xét nghiệm kiểu gen (*genotyping*). Các kỹ thuật ít phổ biến hơn (như chụp X-quang, CAT, PET hoặc cộng hưởng từ) được sử dụng để tạo ra hình ảnh về các bất thường bên trong cơ thể do sự phát triển của tác nhân gây nhiễm trùng gây ra.

### Nuôi cấy vi sinh

Nuôi cấy vi sinh là phương pháp chính được sử dụng để phân lập tác nhân gây bệnh truyền nhiễm nhằm nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Các mẫu mô hoặc dịch được xét nghiệm để tìm sự hiện diện của một mầm bệnh cụ thể, được xác định thông qua sự phát triển của chúng trong môi trường chọn lọc hoặc môi trường phân biệt

Ba loại môi trường chính được sử dụng để xét nghiệm là:

* Nuôi cấy trên môi trường rắn: Một bề mặt rắn được tạo ra bằng hỗn hợp dinh dưỡng, muối và thạch agar. Một vi sinh vật đơn lẻ trên đĩa thạch agar sau đó có thể phát triển thành các khuẩn lạc (các dòng vô tính trong đó các tế bào giống hệt nhau) chứa hàng ngàn tế bào. Phương pháp này chủ yếu dùng để nuôi cấy vi khuẩn và nấm.
* Nuôi cấy trong môi trường lỏng: Tế bào được nuôi bên trong môi trường lỏng. Sự phát triển của vi sinh vật được xác định bằng thời gian cần thiết để dung dịch hình thành huyền phù keo. Kỹ thuật này được dùng để chẩn đoán ký sinh trùng và phát hiện vi khuẩn lao.
* Nuôi cấy tế bào: Các dòng tế bào người hoặc động vật được gây nhiễm với vi sinh vật cần nghiên cứu. Các nuôi cấy này sau đó được quan sát để xác định ảnh hưởng của vi sinh vật lên tế bào. Kỹ thuật này được sử dụng để định danh virus.

### Soi tươi
Các kỹ thuật nuôi cấy thường sử dụng quan sát dưới kính hiển vi để hỗ trợ định danh vi sinh vật. Các dụng cụ như kính hiển vi quang học ghép hình có thể được dùng để đánh giá các đặc điểm quan trọng của vi sinh vật. Việc này có thể được thực hiện ngay sau khi lấy mẫu từ bệnh nhân và được phối hợp với các kỹ thuật nhuộm hóa sinh, cho phép phân giải các đặc điểm tế bào. Kính hiển vi điện tử và kính hiển vi huỳnh quang cũng được sử dụng để quan sát vi sinh vật chi tiết hơn phục vụ nghiên cứu. Hai loại kính hiển vi điện tử chính là kính hiển vi điện tử quét và kính hiển vi điện tử truyền qua. Kính hiển vi điện tử truyền qua cho các electron đi xuyên qua một lát cắt mỏng của tế bào cần quan sát, sau đó hướng chúng lên một màn huỳnh quang. Phương pháp này hữu ích để quan sát bên trong tế bào và các cấu trúc bên trong, đặc biệt là thành tế bào và màng tế bào. Kính hiển vi điện tử quét đọc các electron phản xạ từ bề mặt tế bào. Một hình ảnh ba chiều sau đó được tạo ra, cho thấy kích thước và cấu trúc bề ngoài của tế bào. Cả hai kỹ thuật đều giúp cung cấp thông tin chi tiết hơn về cấu trúc của vi sinh vật, khiến chúng trở nên hữu dụng trong nhiều lĩnh vực y tế như chẩn đoán và sinh thiết nhiều bộ phận cơ thể, vệ sinh và virus học. Chúng cung cấp thông tin quan trọng về cấu trúc của mầm bệnh, giúp bác sĩ điều trị chúng với kiến thức sâu hơn.

### Xét nghiệm sinh hóa
Các xét nghiệm sinh hóa nhanh và tương đối đơn giản có thể được sử dụng để xác định tác nhân gây bệnh. Để định danh vi khuẩn, việc sử dụng đặc điểm chuyển hóa hoặc enzym là phổ biến do khả năng lên men carbohydrat theo kiểu đặc trưng cho chi và loài của chúng. Acid, rượu và khí thường được phát hiện trong các xét nghiệm này khi vi khuẩn được nuôi cấy trong môi trường rắn hoặc lỏng chọn lọc, như đã đề cập ở trên. Để thực hiện hàng loạt các xét nghiệm này, người ta sử dụng các máy tự động. Những máy này thực hiện đồng thời nhiều xét nghiệm sinh hóa, sử dụng các thẻ có nhiều giếng chứa các hóa chất khử nước khác nhau. Vi sinh vật cần nghiên cứu sẽ phản ứng với mỗi hóa chất một cách đặc thù, hỗ trợ cho việc định danh.

Các phương pháp huyết thanh học là những xét nghiệm phòng thí nghiệm có độ nhạy và độ đặc hiệu cao, thường cực kỳ nhanh chóng, được sử dụng để xác định các loại vi sinh vật khác nhau. Các xét nghiệm dựa trên khả năng kháng thể liên kết đặc hiệu với một kháng nguyên. Kháng nguyên (thường là một protein hoặc carbohydrate do tác nhân gây bệnh tạo ra) được kháng thể liên kết, cho phép loại xét nghiệm này được sử dụng cho cả những sinh vật không phải vi khuẩn. Sự liên kết này sau đó khởi động một chuỗi sự kiện có thể được quan sát một cách dễ dàng và rõ ràng, tùy thuộc vào loại xét nghiệm. Các kỹ thuật huyết thanh học phức tạp hơn được gọi là xét nghiệm miễn dịch (*immunoassay*). Sử dụng nguyên lý tương tự như mô tả trên, xét nghiệm miễn dịch có thể phát hiện hoặc định lượng kháng nguyên từ chính tác nhân gây bệnh hoặc từ các protein do vật chủ bị nhiễm tạo ra để đáp ứng với nhiễm trùng.

### Phản ứng chuỗi polymerase
Xét nghiệm phản ứng chuỗi polymerase (PCR) là kỹ thuật phân tử được sử dụng phổ biến nhất để phát hiện và nghiên cứu vi sinh vật. So với các phương pháp khác, việc giải trình tự và phân tích bằng PCR mang tính khẳng định, đáng tin cậy, chính xác và nhanh chóng. Ngày nay, PCR định lượng là kỹ thuật chính được sử dụng, vì phương pháp này cung cấp dữ liệu nhanh hơn so với xét nghiệm PCR tiêu chuẩn. Ví dụ, các kỹ thuật PCR truyền thống yêu cầu sử dụng điện di trên gel để quan sát các phân tử DNA đã được khuếch đại sau khi phản ứng kết thúc. PCR định lượng không cần bước này, vì hệ thống phát hiện sử dụng huỳnh quang và probe để phát hiện các phân tử DNA ngay trong khi chúng đang được khuếch đại. Bên cạnh đó, PCR định lượng còn loại bỏ nguy cơ nhiễm chéo có thể xảy ra trong các quy trình PCR tiêu chuẩn (do mang sản phẩm PCR từ phản ứng này sang phản ứng PCR tiếp theo). Một lợi thế khác của việc sử dụng PCR là để phát hiện và nghiên cứu vi sinh vật là các trình tự DNA của vi sinh vật hoặc chủng gây bệnh mới được phát hiện có thể được so sánh với những trình tự đã có trong cơ sở dữ liệu, điều này giúp tăng cường hiểu biết về vi sinh vật nào đang gây ra bệnh truyền nhiễm và từ đó xác định các phương pháp điều trị khả thi có thể được sử dụng. Kỹ thuật này hiện là tiêu chuẩn để phát hiện các bệnh nhiễm virus như AIDS và viêm gan.

## Điều trị
Một khi nhiễm trùng đã được chẩn đoán và xác định, các lựa chọn điều trị phù hợp phải được đánh giá bởi bác sĩ lâm sàng cùng với sự tư vấn của các nhà vi sinh y học. Một số bệnh nhiễm trùng có thể được hệ miễn dịch của cơ thể tự đối phó, nhưng những nhiễm trùng nghiêm trọng hơn thì được điều trị bằng các thuốc kháng vi sinh vật. Nhiễm khuẩn được điều trị bằng thuốc kháng sinh, trong khi nhiễm nấm và virus được điều trị lần lượt bằng thuốc kháng nấm và thuốc kháng virus. Một nhóm thuốc rộng được gọi là thuốc chống ký sinh trùng được sử dụng để điều trị các bệnh do ký sinh trùng.

Các nhà vi sinh y học thường đưa ra khuyến nghị điều trị cho bác sĩ điều trị dựa trên chủng vi sinh vật và mức độ kháng kháng sinh của nó, vị trí nhiễm trùng, độc tính tiềm tàng của thuốc kháng vi sinh và bất kỳ dị ứng thuốc nào mà bệnh nhân có.

Ngoài việc các thuốc đặc hiệu cho một loại vi sinh vật nhất định (vi khuẩn, nấm, v.v.), một số thuốc chỉ đặc hiệu cho một chi hoặc loài sinh vật cụ thể và sẽ không có tác dụng trên các sinh vật khác. Vì tính đặc hiệu này, các nhà vi sinh y học phải cân nhắc hiệu quả của các loại thuốc kháng vi sinh cụ thể khi đưa ra khuyến nghị. Hơn nữa, các chủng của một loài vi sinh vật có thể kháng lại một loại thuốc hoặc một nhóm thuốc nhất định, ngay cả khi thuốc đó thường có hiệu quả với loài đó. Những chủng này (được gọi là chủng kháng thuốc) là một mối quan ngại nghiêm trọng về sức khỏe cộng đồng, ngày càng trở nên quan trọng đối với ngành y tế khi tình trạng kháng kháng sinh lan rộng. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) vào năm 2014, kháng thuốc kháng vi sinh là một vấn đề ngày càng phức tạp, dẫn đến hàng triệu ca tử vong mỗi năm.

Việc thích nghi với thuốc kháng sinh đồng nghĩa với việc thuốc không còn khả năng tiêu diệt hoặc ngăn chặn sự phát triển của chúng. Các bệnh nhiễm khuẩn này có thể trở nên cực kỳ khó điều trị vì các lựa chọn để loại bỏ vi khuẩn đó giờ đây bị thu hẹp. Kháng kháng sinh có thể xuất phát từ việc sử dụng quá mức, msử dụng sai cách, kháng thuốc tự phát và kháng thuốc lây truyền. Sử dụng kháng sinh không được kê đơn sẽ tạo điều kiện cho các vi khuẩn kháng thuốc tự nhiên sống sót và trở thành "siêu vi khuẩn" (*superbug*). Sử dụng sai cách bao gồm quên uống một hoặc nhiều liều kháng sinh, ngừng điều trị quá sớm hoặc dùng thuốc của người khác. Các vi khuẩn đột biến ngày càng trở nên kháng thuốc.

Trong khi tình trạng kháng thuốc thường liên quan đến việc vi sinh vật vô hiệu hóa hóa học thuốc kháng sinh hoặc tế bào ngăn chặn cơ học sự hấp thu thuốc, một dạng kháng thuốc khác có thể phát sinh từ sự hình thành màng sinh học. Một số vi khuẩn có khả năng tạo màng sinh học bằng cách bám vào bề mặt các thiết bị cấy ghép như ống thông và bộ phận giả, đồng thời tạo ra một chất nền ngoại bào (*extracellular matrix*) để các tế bào khác bám vào. Điều này cung cấp cho chúng một môi trường ổn định, từ đó vi khuẩn có thể phân tán và lây nhiễm sang các bộ phận khác của vật chủ. Hơn nữa, chất nền ngoại bào và lớp tế bào vi khuẩn dày đặc bên ngoài có thể bảo vệ các tế bào vi khuẩn bên trong khỏi tác động của thuốc kháng sinh.

Liệu pháp phage là một kỹ thuật được phát hiện trước thời đại của kháng sinh, nhưng đã bị lãng quên khi kháng sinh trở nên thống trị. Ngày nay, nó đang được xem xét như một giải pháp tiềm năng cho tình trạng kháng kháng sinh ngày càng gia tăng. Thực khuẩn thể là những virus chỉ lây nhiễm vào vi khuẩn, có thể nhắm mục tiêu cụ thể vào vi khuẩn cần tiêu diệt và tiêm bộ gen của chúng vào. Quá trình này khiến vi khuẩn ngừng sản xuất của chính mình để tạo ra nhiều thể thực khuẩn hơn, và điều này tiếp diễn cho đến khi vi khuẩn tự vỡ ra (ly giải) và giải phóng các thể thực khuẩn vào môi trường xung quanh. Liệu pháp phage không tiêu diệt hệ vi sinh vật thường trú vì mang tính đặc hiệu, và có thể giúp ích cho những người bị dị ứng với kháng sinh. Một số nhược điểm là đây là một quy trình tốn thời gian vì cần xác định chính xác loài vi khuẩn đích. Nó cũng chưa có được khối lượng nghiên cứu đồ sộ chứng minh hiệu quả và độ an toàn như kháng sinh. Vi khuẩn cuối cùng cũng có thể trở nên kháng lại, thông qua các hệ thống như CRISPR/Cas9. Tuy nhiên, nhiều thử nghiệm lâm sàng đã cho thấy kết quả đầy hứa hẹn, chứng minh rằng liệu pháp này có khả năng giúp giải quyết vấn đề kháng kháng sinh. Nó cũng có thể được sử dụng kết hợp với kháng sinh để tạo ra hiệu quả cộng hưởng.

Vi sinh y học không chỉ là chẩn đoán và điều trị bệnh, nó còn bao gồm việc nghiên cứu các vi sinh vật có lợi. Các vi sinh vật đã được chứng minh là hữu ích trong việc chống lại bệnh truyền nhiễm và thúc đẩy sức khỏe. Các phương pháp điều trị có thể được phát triển từ vi sinh vật, như minh chứng qua việc Alexander Fleming phát hiện ra penicillin cũng như sự phát triển các loại kháng sinh mới từ chi vi khuẩn *[[Streptomyces]]* và nhiều loại khác. Không chỉ là nguồn cung cấp kháng sinh, một số vi sinh vật còn có thể đóng vai trò như probiotic, mang lại lợi ích sức khỏe cho vật chủ, chẳng hạn như cải thiện sức khỏe đường tiêu hóa hoặc ức chế mầm bệnh.

## Chú thích

## Liên kết ngoài