Để xác định được hoạt tính của một chất kháng sinh nào đó, các vi sinh vật được thử nghiệm khả năng sinh trưởng của chúng trên môi trường có bổ sung một lượng thuốc phù hợp. Vi khuẩn thường là đối tượng được thử nghiệm và những test thử độ nhạy thuốc thường được thử nghiệm trên các vi khuẩn gây bệnh phổ biến, dễ nuôi cấy. Các thử nghiệm trên mycoplasma, nấm, virus và một số vi sinh vật khác được thực hiện ở một số phòng thí nghiệm chuyên biệt. Các xét nghiệm di truyền phát hiện các đột biến liên quan tới tính kháng thuốc của virus cũng được thực hiện ở những phòng thí nghiệm riêng.
Độ nhạy của các chất kháng khuẩn thường được biểu thị dưới dạng nồng độ ức chế tối thiểu (minimum inhibitory concentration, MIC): nồng độ thấp nhất của một chất kháng khuẩn nào đó ngăn cản sự phát triển của sinh vật thử nghiệm khi nuôi cấy qua đêm. Nồng độ chất kháng khuẩn được pha loãng và bổ sung vào môi trường dinh dưỡng lỏng hoặc đặc theo dải nồng độ xác định, sau đó sinh vật thử nghiệm được bổ sung vào môi trường. Nếu sử dụng môi trường thạch, nhiều sinh vật thử nghiệm có thể được tiến hành nuôi cấy cùng lúc trên đĩa thạch. Việc chuẩn độ giá trị MIC trong môi trường pha loãng có lợi thế là giá trị nồng độ diệt khuẩn tối thiểu (minimum bactericidal concentration, MBC) có thể được tính toán bằng cách tiếp tục pha loãng nồng độ chất kháng sinh xuất hiện sự ức chế sinh trưởng và bổ sung vào môi trường nuôi cấy mới. Giá trị MBC thường là nồng độ thấp nhất của chất kháng sinh có khả năng làm giảm lượng tế bào nuôi cấy ban đầu xuống 1000 lần, ví dụ từ 105 cfu/mL xuống còn 102 cfu/mL hoặc thấp hơn. Để xác định tốc độ diệt khuẩn, số lượng tế bào sống trong môi trường nuôi cấy được xác định ở những khoảng thời gian xác định sau khi bổ sung những lượng chất kháng sinh nhất định.
Việc chuẩn độ chất kháng sinh khá phức tạp đối với việc đánh giá hoạt tính chất kháng sinh thông thường. Một phương pháp cải biến thông dụng hơn
thường được sử dụng là phương pháp kiểm tra khuếch tán đĩa thạch. Theo đó, người ta nuôi cấy một loại vi sinh vật thử nghiệm trong môi trường lỏng, các tế bào sau đó được thu lại bằng cách ly tâm và cấy trải đều trên bề mặt đĩa thạch dinh dưỡng phù hợp. Tiếp theo, các đĩa giấy chứa các chất kháng sinh có nồng độ xác định được đặt lên bề mặt đĩa thạch. Các chất kháng sinh sẽ khuếch tán từ các đĩa giấy ra môi trường xung quanh tạo ra một gradient nồng độ giảm dần từ tâm
76
đĩa giấy ra ngoài. Khi được ủ trong điều kiện nhiệt độ thích hợp, vi khuẩn sẽ mọc trên đĩa thạch trừ những vùng xung quanh loại chất kháng sinh vi khuẩn nhạy cảm. Đường kính vòng ức chế là một giá trị thô xác định mức độ nhạy của thuốc.
77
Chương 6. Di truyền vi khuẩn Những nội dung quan trọng
Các đặc điểm của một tế bào vi khuẩn được xác định bởi các thông tin được mã hóa trên các phân tử DNA sợi kép của nó và mối tương tác của nó với môi trường xung quanh. Trong hầu hết các trường hợp, hệ gene của vi khuẩn được lưu giữ trong một nhiễm sắc thể dạng vòng đơn, tuy nhiên một số loại vi khuẩn lại có thêm các yếu tố di truyền ngoài nhiễm sắc thể được gọi là các plasmid.
Plasmid cùng một số nhân tố di truyền vận động khác như thể thực khuẩn (bacteriophage), cấu trúc nhảy (transposon) và các cấu trúc chèn khác đã bổ sung thêm vào hệ gene của vi khuẩn nhiều đặc tính quan trọng. Các đặc tính này thường được mã hóa trên các đảo như đảo chứa các gene gây bệnh hoặc đảo chứa các gene kháng thuốc kháng sinh và có thể ảnh hưởng tới những vai trò y học của vi khuẩn.
Các yếu tố di truyền vận động được chuyển giữa các loài vi khuẩn có quan hệ họ hàng gần thông qua quá trình biến nạp, tải nạp và tiếp hợp.
Hệ gene vi khuẩn cũng dễ bị thay đổi thông qua quá trình đột biến, trong đó trình tự nucleotide ban đầu của một hoặc một số gene hoặc của các yếu tố điều hòa bị biến đổi. Do quá trình sinh sản của vi khuẩn tạo ra một lượng lớn các tế bào nên khả năng tạo thành và tồn tại của các đột biến có lợi, chẳng hạn như các đột biến giúp vi khuẩn có khả năng kháng thuốc kháng sinh, có ý nghĩa rất quan trọng.
Các dạng khác biệt về kiểu gene cần được phân biệt với các dạng khác biệt về kiểu hình vì những khác biệt về kiểu gene sẽ được di truyền còn khác biệt kiểu hình thì không. Những thay đổi trong quá trình biểu hiện gene hay những quá trình tái sắp xếp vật liệu di truyền dẫn tới thay đổi kiểu biểu hiện gene mà không làm thay đổi vật liệu di truyền của tế bào.
Hiểu biết về di truyền vi khuẩn cho phép chúng ta phát hiện, phân loại và nhận biết các đặc điểm khác biệt thông qua các phương pháp sinh học phân tử như phương pháp lai phân tử, phương pháp PCR hay phương pháp real time-PCR.
78