Khoa học - Y dược

Nghiên cứu phân lập hợp chất có hoạt tính kháng sinh và kháng ung thư từ xạ khuẩn nội cộng sinh trên cây quế và cây màng tang (15/01/2019)

Hiện tượng kháng thuốc kháng sinh của vi sinh vật (VSV) gây bệnh và sự gia tăng các loại bệnh là mối quan tâm của cộng đồng. Vì vậy, việc nghiên cứu lựa chọn các tác nhân kháng khuẩn mới từ tự nhiên đang là ưu tiên hàng đầu của các nhà khoa học và các công ty dược phẩm trên thế giới. Nhiều nghiên cứu gần đây chứng minh thực vật là một nguồn tự nhiên quan trọng trong điều trị các bệnh truyền nhiễm do VSV và hỗ trợ điều trị ung thư. Theo Berdy (2005), khoảng 70% kháng sinh có nguồn gốc tự nhiên được sử dụng trong lâm sàng sinh tổng hợp từ xạ khuẩn. Sự đa dạng của xạ khuẩn nội sinh (XKNS) trong cơ thể thực vật là phong phú, hứa hẹn tiềm năng ứng dụng các hợp chất có hoạt tính sinh học do các chủng xạ khuẩn này sinh ra. Tuy nhiên, các nghiên cứu về XKNS trên thực vật vẫn còn rất hạn chế. Việc phân lập xạ khuẩn từ cây dược liệu hứa hẹn tiềm năng khai thác trong y học, nông nghiệp và các ngành công nghiệp khác, trong đó sàng lọc các hợp chất có hoạt tính kháng sinh và chống ung thư từ XKNS trên cây dược liệu là hướng nghiên cứu đầy triển vọng.

Nguồn tài nguyên cây thuốc ở Việt Nam ước tính khoảng 4.000 loài, trong đó 120 loài cây được sử dụng phổ biến trong các bài thuốc dân gian, đặc biệt là trong các cộng đồng dân tộc thiểu số ở miền núi phía Bắc (Báo cáo quốc gia về đa dạng sinh học năm 2011). Có thể nói, Việt Nam là một trong những nước có tài nguyên di truyền cây thuốc phong phú và đa dạng trên thế giới. Các cây thuốc đã được sử dụng từ rất lâu như là nguồn dược liệu trong các bài thuốc truyền thống, giá rẻ, hiệu quả và ít ảnh hưởng tới sức khỏe con người (Latika Brijwal, 2013). Bên cạnh đó, các loại cây này cũng mang lại nhiều đặc tính có lợi cho sức khỏe, là nguồn hợp chất kháng sinh tuyệt vời với thành phần đa dạng. Chính vì thế những nghiên cứu về hoạt tính kháng sinh và kháng ung thư từ các cây dược liệu và khai thác nguồn dược phẩm tự nhiên này đang là mối quan tâm của nhiều nhà khoa học.

Trước tình hình đó, Viện Hàn lâm KHCNVN đã giao nhiệm vụ: “Nghiên cứu phân lập hợp chất có hoạt tính kháng sinh và kháng ung thư từ xạ khuẩn nội cộng sinh trên cây quế (Cinnamomum cassia Presl) và cây màng tang (Litsea cubeba (Lour.) Pers.)”, Mã số đề tài: VAST04.07/16-17 cho Viện Công nghệ sinh học thực hiện từ 1/2016-6/2018. Đề tài thuộc Hướng đa dạng sinh học và các hoạt chất có hoạt tính sinh học, do PGS. TS. Phí Quyết Tiến làm chủ nhiệm.

Sau hơn 2 năm thực hiện đề tài đã thu được các kết quả sau:

• Phân lập được 216 chủng xạ khuẩn nội sinh trên cây quế thu thập tại Hòa Bình và Yên Bái, 143 chủng xạ khuẩn nội sinh trên cây màng tang thu thập tại Phú Thọ, Sóc Sơn (Hà Nội), Thanh Hóa. Đánh giá mức độ đa dạng sinh học các chủng xạ khuẩn phân lập được theo tỷ lệ phân lập xạ khuẩn dựa trên địa điểm lấy mẫu, đặc điểm hình thái, nhóm màu khuẩn ty khí sinh, môi trường phân lập, bộ phận cây (rễ, thân, lá).

 Xạ khuẩn nội sinh phân lập tại Hòa Bình sau 6 tuần nuôi trên các môi trường phân lập.

Đa dạng di truyền của 16 chủng xạ khuẩn nội sinh dựa trên phân tích đa hình sản phẩm phản ứng BOX-PCR. Giếng M: Thang DNA chuẩn (100 bp).

• Thử nghiệm khả năng kháng khuẩn của 359 chủng xạ khuẩn nội sinh sử dụng 09 chủng vi sinh vật kiểm định (Salmonella Typhimurium ATCC 14028, Escherichia coli ATCC 11105, Sarcina lutea ATCC 9341, Bacillus cereus ATCC 11778, Proteus vulgaris ATCC 49132, Pseudomonas auroginosa ATCC 9027, C. albicans ATCC 10231, Methicillin-resistant Staphylococcus epidermidis (MRSE) ATCC 35984, Enterobacter aerogenes ATCC 13048) tuyển chọn được 116 chủng xạ khuẩn có khả năng kháng ít nhất một trong chín chủng vi sinh vật kiểm định. Tổng số 116 chủng được khuếch đại gen mã hóa các enzym (polyketide synthase type I (PKS-I), polyketide synthase type II (PKS-II) và nonribosomal peptide synthetase (NRPS)) liên quan tới quá trình sinh tổng hợp kháng sinh và khả năng sinh thuộc nhóm anthracycline được sử dụng phổ biến trong điều trị ung thư.

•Thử khả năng ức chế ung thư của 27 chủng xạ khuẩn nội sinh có khả năng kháng khuẩn tốt nhất sử dụng 3 dòng tế bào ung thư ở người phổi A549, gan Hep3B và vú MCF7, cho thấy dịch kháng sinh của 14 chủng có khả năng ức chế tế bào ung thư phổi A549; 15 chủng ức chế tế bào ung thư gan Hep3B; 24 chủng ức chế tế bào ung thư vú MCF7 ở nồng độ sử dụng 100 µg/ml và 7 chủng ức chế với cả 3 dòng tế bào ung thư kể trên ở nồng độ 100 µg/ml. 

• Giải trình tự gen 16S rRNA của 78 chủng xạ khuẩn, kết quả cho thấy phân lập được ít đa dạng: phần lớn các chủng thuộc chi Streptomyces (68/78 chủng, chiếm 87,2%). Các chi Brevibacterium, Microbacterium, Nocardia, Achromobacter, Ochrobactrumchiếm tỉ lệ thấp. Tổng số 78 chủng xạ khuẩn nội sinh đã được đăng ký và có mã số truy cập GenBank (NCBI).

• Phân tích trình tự gen pks-I và pks-II của chủng S. angustmyceticus HBQ19 và dự đoán được 2 hợp chất: nystatin, actinorhodin. Từ hệ gen của chủng S. cavourensis YBQ59, dựa vào phần mềm antismash, đã dự đoán được 6 cụm gen tham gia vào quá trình sinh tổng hợp các chất có hoạt tính sinh học: bleomycin, yersiniabactin, bacteriocin, coelimycin, calyculin, naringenin.

• Xây dựng quy trình lên men 3 chủng xạ khuẩn nội sinh (YBQ59, YBQ75, MPT28) có khả năng sinh chất kháng sinh và kháng ung thư cao trong hệ thống lên men Bioflo 110 dung tích 10 lít.

 Một số chất có hoạt tính kháng sinh và kháng ung thư được phân lập từ chủng XKNS Streptomyces cavourensis YBQ59.

• Đã phân lập được 06 hợp chất sạch từ dịch lên men chủng xạ khuẩn S. cavourensis YBQ59 và 02 hợp chất từ chủng xạ khuẩn S. variabilis MPT28.

• Đã đánh giá tác dụng gây độc tế bào, 02 hợp chất 1-monolinolein và bafilomycin-D có khả năng kháng ung thư và kháng vi sinh vật kiểm định kháng kháng sinh Methicillin-resistant Staphylococcus epidermidis (MRSE) ATCC 35984 và Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) ATCC 33591.

Đề tài đã công bố 01 bài báo trên tạp chí thuộc danh mục SCI ; 06 bài tạp chí trong nước và 02 bài tại Hội thảo Quốc gia và đề tài hỗ trợ đào tạo 01 Nghiên cứu sinh đã bảo vệ luận án cấp cơ sở và 02 Thạc sĩ đã bảo vệ.

Đề tài đã được hội đồng nghiệm thu đánh giá kết quả đạt loại xuất sắc vào ngày 20/07/2018.

Nguồn: PGS. TS. Phí Quyết Tiến - Viện Công nghệ sinh học
Xử lý tin: Minh Tâm

Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam