ĐÁNH GIÁ ĐỘC TÍNH GENE CỦA MỘT SỐ DỊCH CHIẾT VI KHUẨN LAM TRÊN DÒNG TẾ BÀO CHO

Đánh giá độc tính gene là cần thiết để đánh giá khả năng, mức độ gây tổn thương lên vật liệu di truyền của các hóa chất được quan tâm đối với con người và quần thể sinh vật. Nghiên cứu về độc tính gene là các thử nghiệm đánh giá trên các mô hình in vitro và in vivo để xác định chất được quan tâm có gây tổn thương vật liệu di truyền một cách trực tiếp hay gián tiếp bằng các cơ chế khác nhau. Độc tính di truyền thường là điểm cuối trong quá trình đánh giá tính an toàn của một chất mục tiêu [38]. Những thay đổi di truyền có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Các biến đổi trên dòng tế bào soma có thể dẫn đến các bệnh nguy hiểm như bệnh tim mạch, ung thư, rối loạn hệ miễn dịch, bệnh thần kinh. Các tế bào sinh dục bị biến đổi có thể gây hậu quả nghiêm trọng cho thế hệ sau dẫn đến các bệnh bẩm sinh. Vì vậy, việc đánh giá được khả năng gây đột biến là vô cùng quan trọng.

Việt Nam là một quốc gia nhiệt đới ẩm gió mùa với hệ thống sinh vật phong phú với đa dạng các chủng vi khuẩn lam. Một số công trình nghiên cứu hiện nay đã hướng tới ứng dụng các hợp chất thứ sinh được sản xuất từ vi khuẩn lam để tìm kiếm thuốc điều trị ung thư. Để thực hiện mục tiêu này, thử nghiệm đánh giá tính an toàn các hợp chất đó trên các mô hình là một bước thiết yếu. Hiện nay, các thí nghiệm đánh giá an toàn không còn chỉ giới hạn trong độc tính gây tử vong mà đã mở rộng sang cả độc tính gene. Trong nghiên cứu “Đánh giá độc tính gene của một số dịch chiết vi khuẩn lam trên dòng tế bào CHO”, các thử nghiệm được tiến hành nhằm hoàn thiện quy trình đánh giá độc tính gene HPRT trên dòng tế bào CHO. Sau đó, quy trình đánh giá đột biến gene được ứng dụng để đánh giá khả năng gây đột biến gene của các dịch chiết từ hai chủng vi khuẩn lam Scytonema bilaspurense NK13 và Neowestiellopsis persica QT1321.

Thành phần của dịch chiết vi khuẩn lam rất phức tạp và thay đổi tùy thuộc vào chủng vi khuẩn, điều kiện nuôi cấy và phương pháp chiết xuất. Điều này gây khó khăn cho việc xác định các hợp chất gây độc và đánh giá chính xác mức độ độc tính gene. Các hợp chất thứ sinh được tổng hợp từ vi khuẩn lam có thể là nguồn nguyên liệu dồi dào thay thế cho các hợp chất hóa học đang được sử dụng hiện nay [3]. Việt Nam là một quốc gia nhiệt đới ẩm gió mùa với hệ thống sinh vật phong phú với đa dạng các chủng vi khuẩn lam. Một số công trình nghiên cứu hiện nay đã hướng tới ứng dụng các hợp chất thứ sinh được sản xuất từ vi khuẩn lam để tìm kiếm thuốc điều trị ung thư.

Các dòng tế bào khác nhau có độ nhạy cảm khác nhau đối với các tác nhân gây độc tính gene. Việc lựa chọn dòng tế bào phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác và tin cậy của kết quả đánh giá. Trong nghiên cứu “Đánh giá độc tính gene của một số dịch chiết vi khuẩn lam trên dòng tế bào CHO”, các thử nghiệm được tiến hành nhằm hoàn thiện quy trình đánh giá độc tính gene HPRT trên dòng tế bào CHO. Sau đó, quy trình đánh giá đột biến gene được ứng dụng để đánh giá khả năng gây đột biến gene của các dịch chiết từ hai chủng vi khuẩn lam Scytonema bilaspurense NK13 và Neowestiellopsis persica QT1321. Đây là hai chủng vi khuẩn lam được phân lập từ mẫu đất ruộng ở Việt Nam và đã được chứng minh có tác dụng ức chế dòng tế bào ung thư HeLa.

Việc tối ưu hóa các điều kiện nuôi cấy cho dòng tế bào CHO là rất quan trọng để đảm bảo tế bào sinh trưởng và phát triển khỏe mạnh, từ đó cho kết quả đánh giá độc tính gene chính xác. Xác định thời gian nhân đôi của tế bào giúp xác định thời điểm thích hợp để tiến hành các thử nghiệm. Thử nghiệm có ưu điểm là nhanh chóng, chi phí thấp và dễ thực hiện. Tuy nhiên, Salmonella typhimurium là sinh vật nhân sơ nên không phải là mô hình phù hợp cho các đánh giá, nhận định liên quan tới cơ thể người. Do đó, thử nghiệm thường được sử dụng trong sàng lọc ban đầu về độc tính gene hoặc khả năng gây ra đột biến.

Khả năng tạo cụm của tế bào có thể ảnh hưởng đến kết quả đánh giá độc tính gene. Do đó, cần kiểm tra và đánh giá ảnh hưởng của yếu tố này. Sử dụng các chất chuẩn như EMS và 6-TG giúp kiểm tra độ nhạy của dòng tế bào CHO đối với các tác nhân gây đột biến. Tùy vào từng nhóm chất và mục đích đánh giá độc tính di truyền, các nhóm nghiên cứu sẽ sử dụng các công cụ và đối tượng đánh giá phù hợp. Sau khi sửa đổi qua các giai đoạn, các nhà khoa học đã đưa ra 21 hướng dẫn theo OECD sử dụng trong đánh giá độc tính gene.

Dịch chiết NK13_TS được đánh giá về khả năng gây độc tế bào trên dòng tế bào CHO. Kết quả cho thấy mối quan hệ giữa nồng độ dịch chiết và tỷ lệ tế bào sống sót. Xác định các chỉ số IC10 và IC20 giúp xác định nồng độ phù hợp cho các thử nghiệm đánh giá độc tính gene tiếp theo. Trong thử nghiệm, sau khi được phơi nhiễm với các hóa chất cần đánh giá, các tế bào được ủ trong agarose trên một lam kính và được ly giải để giải phóng các vùng nhân có chứa các vòng DNA siêu xoắn liên kết với ma trận hạt nhân (nuclear matrix). Điện di ở độ pH cao cho kết quả có cấu trúc giống sao chổi được quan sát bằng kính hiển vi huỳnh quang.

So sánh độc tính tế bào của dịch chiết QT1321_EtOAc và QT1321_MeOH giúp hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của các dung môi chiết xuất khác nhau đến độc tính của các hợp chất trong vi khuẩn lam. Các chỉ số IC10 và IC20 được xác định cho cả hai dịch chiết. Các vòng có điểm đứt sẽ mất độ siêu xoắn và bị kéo dài về phía cực dương [54]. Cường độ của đuôi sao chổi so với đầu phản ánh số lượng DNA bị đứt gãy. Tín hiệu DNA di chuyển càng mạnh thì vật chất di truyền bị tổn thương càng nhiều.

Hiệu suất cấy tế bào (PE) là một chỉ số quan trọng trong thử nghiệm đột biến gene. Nó cho biết khả năng của tế bào sống sót và phát triển thành các khuẩn lạc trong điều kiện chọn lọc. Thử nghiệm có ưu điểm là nhanh chóng, chi phí thấp và dễ thực hiện. Tuy nhiên, Salmonella typhimurium là sinh vật nhân sơ nên không phải là mô hình phù hợp cho các đánh giá, nhận định liên quan tới cơ thể người. Do đó, thử nghiệm thường được sử dụng trong sàng lọc ban đầu về độc tính gene hoặc khả năng gây ra đột biến.

Đánh giá tỷ lệ tần số tế bào đột biến sau khi tiếp xúc với ba dịch chiết vi khuẩn lam giúp xác định khả năng gây ra đột biến gene HPRT của các dịch chiết này. Kết quả này cung cấp thông tin quan trọng về tính an toàn của các dịch chiết và tiềm năng ứng dụng của chúng. Kết quả là các vi khuẩn đột biến tăng sinh và hình thành các khuẩn lạc [6], [40].1: Kết quả thử nghiệm Ames A: Đĩa đối chứng, B: Đĩa tế bào phơi nhiễm với chất gây đột biến [15]. Để đánh giá khả năng bị đột biến của Salmonella typhimurium gây ra do hóa chất thử nghiệm hay không, vi khuẩn được nuôi trên đĩa thạch có bổ sung hóa chất cần đánh giá độc tính gene và một lượng nhỏ histidine để chúng có thể phát triển trong thời gian đầu và có khả năng biến đổi.

Việc xác định các hợp chất cụ thể gây độc tính gene trong dịch chiết vi khuẩn lam là rất quan trọng để hiểu rõ hơn về cơ chế tác động của chúng và phát triển các biện pháp giảm thiểu rủi ro. Cần có các phương pháp phân tích hóa học và sinh học phù hợp để xác định và đánh giá độc tính của từng hợp chất.Hằng năm, khoảng 2000 nghiên cứu có từ khóa độc tính gene (geneotoxic) được công bố trên Trung tâm thông tin Công nghệ sinh học quốc gia Hoa Kỳ (NCBI). Từ đó, chúng ta có thể nhận thấy việc đánh giá độc tính gene ngày càng được sử dụng rộng rãi và thường quy cũng như sự cần thiết của việc đánh giá độc tính trong các đề tài nghiên cứu.

Nghiên cứu cơ chế tác động độc tính gene của các hợp chất từ vi khuẩn lam giúp hiểu rõ hơn về cách chúng gây ra các thay đổi di truyền. Thông tin này có thể được sử dụng để phát triển các phương pháp điều trị hoặc phòng ngừa các tác động độc hại. Tùy vào từng nhóm chất và mục đích đánh giá độc tính di truyền, các nhóm nghiên cứu sẽ sử dụng các công cụ và đối tượng đánh giá phù hợp. Sau khi sửa đổi qua các giai đoạn, các nhà khoa học đã đưa ra 21 hướng dẫn theo OECD sử dụng trong đánh giá độc tính gene.