Nghiên cứu phân lập, chuyển hóa và tác dụng sinh học của steroid từ sao biển Acanthaster planci

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Giới thiệu chung về sao biển (Asteroidea)

1.2. Các nghiên cứu về lớp chất steroid phân cực từ các loài sao biển

1.2.1. Cyclic steroid glycoside

1.2.2. Hoạt tính sinh học của các hợp chất steroid phân cực từ sao biển

1.2.2.1. Hoạt tính gây độc tế bào, chống ung thư

1.2.2.2. Hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm và kháng virus

1.2.2.3. Hoạt tính điều hòa miễn dịch

1.3. Tổng quan về đối tượng nghiên cứu

1.3.1. Đặc điểm sinh học và phân bố của loài sao biển Acanthaster planci

1.3.2. Tình hình nghiên cứu thành phần hóa học loài sao biển Acanthaster planci trên thế giới

1.3.2.1. Steroid tự do (sterol và polyhydroxysteroid)

1.3.2.2. Các hợp chất khác

1.3.3. Tình hình nghiên cứu hoạt tính sinh học loài sao biển Acanthaster planci

1.3.3.1. Hoạt tính tán huyết

1.3.3.2. Hoạt tính gây độc tế bào

1.3.3.3. Tình hình nghiên cứu loài sao biển Acanthaster planci tại Việt Nam

2. CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng nghiên cứu

2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Phương pháp phân lập các hợp chất

2.2.2. Phương pháp xác định cấu trúc

2.2.3. Các phương pháp đánh giá hoạt tính

2.2.3.1. Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào

2.2.3.2. Phương pháp thử nghiệm khả năng ức chế hình thành khối u trên thạch mềm

2.2.3.3. Phương pháp thử nghiệm hoạt tính ức chế sự di căn của tế bào ung thư biểu mô tuyến vú bằng xét nghiệm chữa lành vết thương (wound-healing assay)

3. CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM

3.1. Phân lập các hợp chất từ loài sao biển Acanthaster planci

3.2. Hằng số vật lý và các dữ kiện phổ của các chất phân lập được

3.3. Hợp chất Planciside A (AP1) (Hợp chất mới)

3.4. Hợp chất Planciside B (AP2) (Hợp chất mới)

3.5. Hợp chất Planciside C (AP3) (Hợp chất mới)

3.6. Hợp chất Planciside D (AP4)

3.7. Hợp chất AP11: Acanthaglycoside G (Hợp chất mới)

3.8. Hợp chất AP12: Pentareguloside G

3.9. Hợp chất AP13: Acanthaglycoside A

3.10. Hợp chất AP14: Maculatoside

3.11. Hợp chất AP5: 3-O-sulfothornasterol A

3.12. Hợp chất AP6: 5α-ergost-7-en-3β-ol

3.13. Hợp chất AP7: Cholesterol

3.14. Hợp chất AP8: Astaxanthin

3.15. Hợp chất AP9: Thymine

3.16. Hợp chất AP10: Uracil

3.17. Tổng hợp các dẫn xuất của cholesterol

4. CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. Nghiên cứu thành phần hóa học loài sao biển Acanthaster planci

4.1.1. Hợp chất AP1: Planciside A (Hợp chất mới)

4.1.2. Hợp chất AP2: Planciside B (Hợp chất mới)

4.1.3. Hợp chất AP3: Planciside C (Hợp chất mới)

4.1.4. Hợp chất AP4: Planciside D

4.1.5. Hợp chất AP11: Acanthaglycoside G (Hợp chất mới)

4.1.6. Hợp chất AP12: Pentareguloside G

4.1.7. Hợp chất AP13: Acanthaglycoside A

4.1.8. Hợp chất AP14: Maculatoside

4.1.9. Hợp chất AP5: 3-O-sulfothornasterol A

4.1.10. Hợp chất AP6: 5α-ergost-7-ene-3β-ol

4.1.11. Hợp chất AP7: Cholesterol

4.1.12. Hợp chất AP8: Astaxanthin

4.1.13. Hợp chất AP9: Thymine

4.1.14. Hợp chất AP10: Uracil

4.1.15. Chuyển hóa hóa học của cholesterol

4.1.16. Chuyển hóa các dẫn xuất polyhydroxysteroid

4.2. Kết quả thử nghiệm hoạt tính sinh học

4.2.1. Hoạt tính của các hợp chất steroid glycoside phân lập từ sao biển Acanthaster planci

4.2.2. Hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất cholesterol

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về Nghiên cứu tác dụng sinh học của steroid từ sao biển Acanthaster planci

Luận án tiến sĩ này tập trung vào nghiên cứu sinh học biển, cụ thể là nghiên cứu tác dụng sinh học của steroid chiết xuất từ sao biển Acanthaster planci (sao biển gai độc, Crown-of-thorns starfish). Nghiên cứu bao gồm phân lập hợp chất, xác định cấu trúc hóa học, và đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất steroid. Đây là một phần quan trọng của nghiên cứu dược phẩm biển, tìm kiếm các kháng sinh từ thiên nhiên hoặc thuốc chống ung thư tiềm năng. Việt Nam có nguồn tài nguyên biển phong phú, nghiên cứu được phảm biển này đóng góp vào việc khai thác nguồn tài nguyên này một cách hiệu quả và bền vững. Mục tiêu chính là đóng góp vào lĩnh vực cơng nghệ sinh học biển và bảo tồn sinh vật biển. Phân tích dữ liệu sinh học và mô hình thống kê sẽ được sử dụng để phân tích kết quả. Luận án cũng đề cập đến các vấn đề về tác động môi trường, đảm bảo tính bền vững của nghiên cứu.

1.1 Acanthaster planci và tầm quan trọng của nghiên cứu

Sao biển Acanthaster planci (Crown-of-thorns starfish) là một loài sao biển gai độc gây ảnh hưởng đáng kể đến hệ sinh thái rạn san hô. Nghiên cứu sinh học biển về loài này rất cần thiết để hiểu rõ hơn về sinh học và vai trò của nó trong hệ sinh thái. Luận án tập trung vào hợp chất steroid từ loài này, một lĩnh vực còn nhiều tiềm năng chưa được khai thác. Hoạt chất sao biển có thể chứa các hợp chất steroid với tính chất hóa học steroid độc đáo. Việc phân lập hợp chất và định lượng steroid từ Acanthaster planci sẽ giúp làm sáng tỏ tác dụng sinh học của chúng. Nghiên cứu dược phẩm biển nhằm tìm kiếm các thuốc từ sao biển có độc tính steroid thấp nhưng có hoạt tính sinh học cao. Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc tìm kiếm các nguồn kháng sinh từ thiên nhiên mới và hiệu quả. Thử nghiệm in vitro và thử nghiệm in vivo sẽ được sử dụng để đánh giá tác dụng sinh học phân tử.

1.2 Phương pháp nghiên cứu và phân tích

Luận án sử dụng các phương pháp hiện đại trong nghiên cứu hóa học các hợp chất thiên nhiên. Phân lập các hợp chất từ sao biển Acanthaster planci được tiến hành bằng các kỹ thuật sắc ký hiện đại như sắc ký cột (CC), sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) và sắc ký bản mỏng (TLC). Xác định cấu trúc các hợp chất steroid được thực hiện bằng các kỹ thuật phổ học tiên tiến như phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR), phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon (13C-NMR), và phổ khối (MS). Phổ phân tích bao gồm COSY, HMBC, NOESY, và ROESY. Phân tích dữ liệu sinh học được thực hiện để đánh giá tác dụng sinh học của các hợp chất. Mô hình thống kê được sử dụng để phân tích kết quả một cách khách quan. Nghiên cứu cũng bao gồm tổng hợp các dẫn xuất từ cholesterol, một steroid phổ biến, để so sánh và hiểu rõ hơn về cơ chế tác dụng sinh học.

II. Kết quả và thảo luận

Phần này trình bày kết quả phân lập và xác định cấu trúc của các hợp chất steroid từ Acanthaster planci. Các hợp chất steroid mới được tìm thấy sẽ được mô tả chi tiết, bao gồm cấu trúc hóa học và tính chất hóa học steroid. Hoạt tính sinh học của các hợp chất được đánh giá thông qua các thử nghiệm in vitro, như hoạt tính gây độc tế bào, hoạt tính chống ung thư, hoạt tính kháng khuẩn, và hoạt tính chống oxy hóa. Phân tích dữ liệu sinh học sẽ được thực hiện để xác định mối liên hệ giữa cấu trúc hóa học và tác dụng sinh học. Kết quả được trình bày bằng bảng biểu, đồ thị, và hình ảnh. Thử nghiệm in vivo sẽ được xem xét nếu có đủ điều kiện.

2.1 Phân lập và xác định cấu trúc các hợp chất steroid

Các kỹ thuật sắc ký hiện đại đã được sử dụng để phân lập các hợp chất từ chiết xuất thô của sao biển Acanthaster planci. Phân lập hợp chất thành công dẫn đến việc xác định được một số hợp chất steroid mới. Cấu trúc hóa học của các hợp chất này được xác định dựa trên các dữ liệu phổ học, bao gồm 1H-NMR, 13C-NMR, và MS. Dữ liệu này được so sánh với các hợp chất đã được biết đến trong các tài liệu tham khảo. Phân tích dữ liệu giúp xác định tính chất hóa học steroid của các hợp chất mới này. Các hợp chất steroid được xác định bao gồm steroid tự do (sterol và polyhydroxysteroid) và hợp chất steroid glycoside. Phân loại hợp chất theo nhóm chức năng và cấu trúc được trình bày chi tiết.

2.2 Đánh giá hoạt tính sinh học

Hoạt tính sinh học của các hợp chất steroid được phân lập được đánh giá thông qua nhiều phương pháp thử nghiệm in vitro. Hoạt tính gây độc tế bào được đánh giá trên nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau. Hoạt tính kháng khuẩn và hoạt tính kháng nấm cũng được thử nghiệm. Khả năng chống oxy hóa cũng được xem xét. Kết quả được thể hiện bằng IC50 và ED50. Phân tích dữ liệu sinh học giúp đánh giá hiệu quả của các hợp chất trên từng dòng tế bào và loại hoạt tính. Mối tương quan giữa cấu trúc hóa học và tác dụng sinh học được thảo luận. Kết quả nghiên cứu này có tiềm năng ứng dụng trong việc phát triển các thuốc chống ung thư hoặc thuốc chống viêm mới.

III. Kết luận và kiến nghị

Phần này tóm tắt các kết quả chính của luận án. Các hợp chất steroid mới được phân lập từ sao biển Acanthaster planci được mô tả. Hoạt tính sinh học của các hợp chất này được đánh giá. Giá trị khoa học và tiềm năng ứng dụng của nghiên cứu được thảo luận. Các kiến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo được đưa ra. Nghiên cứu này đóng góp vào việc hiểu biết về sinh học biển, đặc biệt là về sinh học phân tử của sao biển Acanthaster planci. Nghiên cứu cũng mở ra hướng đi mới cho việc tìm kiếm và phát triển các thuốc từ thiên nhiên.

3.1 Kết luận

Luận án đã thành công trong việc phân lập và xác định cấu trúc của một số hợp chất steroid mới từ sao biển Acanthaster planci. Các kết quả phân tích dữ liệu sinh học cho thấy một số hợp chất có hoạt tính sinh học đáng kể, bao gồm hoạt tính gây độc tế bào, hoạt tính chống ung thư, và hoạt tính chống oxy hóa. Nghiên cứu này mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực dược phẩm biển và công nghệ sinh học biển. Việc tìm thấy các hợp chất steroid mới có hoạt tính sinh học cao đóng góp vào việc tìm kiếm các nguồn kháng sinh từ thiên nhiên mới.

3.2 Kiến nghị

Cần tiến hành nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tác dụng sinh học của các hợp chất steroid được phân lập. Thử nghiệm in vivo cần được thực hiện để xác nhận kết quả thử nghiệm in vitro. Nên nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất steroid từ các hợp chất steroid để tối ưu hóa hoạt tính sinh học và giảm thiểu độc tính steroid. Bảo tồn sinh vật biển cần được ưu tiên để đảm bảo nguồn nguyên liệu cho các nghiên cứu tiếp theo. Nên mở rộng nghiên cứu lên các loài sao biển khác để tìm kiếm các hoạt chất sao biển mới.

Luận án tiến sĩ: Phân lập, chuyển hóa và đánh giá tác dụng sinh học của steroid từ sao biển Acanthaster planci