Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Các nhà nghiên cứu cuối cùng đã tìm ra được phương pháp sản xuất một hợp chất thực vật quý hiếm trong tự nhiên có khả năng chống ung thư.
 
Các nhà khoa học đã phát hiện quá trình phân tử mà thực vật sử dụng để tạo ra một hợp chất hiếm có tiềm năng chống ung thư. Ảnh: Shutterstock.

Các nhà nghiên cứu tại UBC Okanagan đã khám phá ra quy trình mà thực vật sử dụng để tạo ra mitraphylline, một hợp chất tự nhiên quý hiếm thu hút sự chú ý vì khả năng chống ung thư tiềm năng của nó.

Mitraphylline thuộc nhóm hợp chất thực vật đặc biệt gọi là alkaloid spirooxindole. Các phân tử này được biết đến nhờ cấu trúc vòng xoắn hiếm có và hoạt tính sinh học mạnh, bao gồm tác dụng kháng viêm và kháng khối u. Các nhà khoa học đã nghiên cứu trong nhiều năm nhưng vẫn chưa tìm được quy trình phân tử thực sự mà thực vật sử dụng để tạo ra hợp chất này.

Bước đột phá trong hóa học thực vật

Bí ẩn này bắt đầu được giải đáp vào năm 2023 khi nhóm nghiên cứu của TS. Thu-Thủy Đặng tại Khoa Khoa học Irving K. Barber, Đại học British Columbia Okanagan (UBC Okanagan), xác định được enzyme thực vật đầu tiên có khả có khả năng xoắn một phân tử thành hình xoắn ốc đặc trưng.

Tiếp nối phát hiện trước đó, nghiên cứu sinh tiến sĩ Nguyễn Tuấn Anh dẫn đầu thực hiện nghiên cứu mới, phát hiện hai enzyme quan trọng tham gia vào quá trình sinh tổng hợp mitraphylline. Một enzyme chịu trách nhiệm sắp xếp phân tử theo cấu trúc không gian ba chiều chính xác, trong khi enzyme còn lại xúc tác quá trình chuyển đổi thành mitraphylline hoàn chỉnh.

TS. Đặng, Chủ tịch Nghiên cứu về Công nghệ sinh học Sản phẩm Tự nhiên tại UBC Okanagan, cho biết: “Phát hiện này tương tự như việc tìm ra các mắt xích còn thiếu trong một dây chuyền lắp ráp. Nó giúp giải đáp câu hỏi tồn tại từ lâu về cách thức tự nhiên tạo ra các phân tử phức tạp này và cung cấp cho chúng ta một phương pháp mới để tái tạo quá trình đó.”

Vì sao mitraphylline có giá trị như vậy

Nhiều hợp chất tự nhiên có tiềm năng chỉ tồn tại với hàm lượng rất nhỏ trong thực vật, khiến việc tái tạo chúng trong phòng thí nghiệm trở nên khó khăn và tốn kém. Mitraphylline là một trong số đó. Hợp chất này chỉ tồn tại với lượng rất nhỏ trong các loài cây nhiệt đới như Mitragyna (kratom – Giam đẹp) và Uncaria (cat's claw – Câu đằng), đều thuộc họ Cà phê (Rubiaceae).

Việc xác định được các enzyme chịu trách nhiệm định hình và lắp ráp mitraphylline đã mở ra hướng tiếp cận rõ ràng hơn để sản xuất hợp chất này cùng các phân tử liên quan theo phương pháp bền vững hơn.

Nguyễn Tuấn Anh cho biết: “Với phát hiện này, chúng tôi có thể tiếp cận các hợp chất có giá trị dược học rất lớn thông qua hướng tiếp cận hóa học xanh. Đây là kết quả từ môi trường nghiên cứu tại UBC Okanagan, nơi giảng viên và sinh viên phối hợp chặt chẽ nhằm giải quyết các vấn đề mang tầm ảnh hưởng toàn cầu.”

Ông cũng chia sẻ thêm về trải nghiệm tham gia nghiên cứu: “Được góp phần phát hiện ra các enzyme tạo nên hợp chất spirooxindole là một trải nghiệm tuyệt vời. Sự hướng dẫn và hỗ trợ từ UBC Okanagan đã giúp điều này trở thành hiện thực, và tôi rất mong tiếp tục phát triển sự nghiệp nghiên cứu tại Canada.”

Hợp tác quốc tế thúc đẩy nghiên cứu

Dự án được thực hiện với sự hợp tác giữa phòng thí nghiệm của TS. Đặng tại UBC Okanagan và nhóm nghiên cứu của TS. Satya Nadakuduti tại Đại học Florida.

Nghiên cứu nhận được tài trợ từ Chương trình Hợp tác Quốc tế Alliance của Hội đồng Nghiên cứu Khoa học Tự nhiên và Kỹ thuật Canada, Quỹ Đổi mới Canada, Chương trình Học giả Nghiên cứu Y tế Michael Smith Health Research BC, cùng sự hỗ trợ bổ sung từ Viện Thực phẩm và Nông nghiệp Quốc gia thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ.

TS. Đặng cho biết: “Chúng tôi rất tự hào vì phát hiện này đến từ UBC Okanagan. Thực vật là những nhà hóa học tự nhiên tuyệt vời. Trong giai đoạn tiếp theo, chúng tôi sẽ tập trung ứng dụng các thành phần phân tử của chúng để tạo ra nhiều hợp chất điều trị hơn.”

Nguồn: : https://www.sciencedaily.com