Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính gây độc tế bào của Haliclona varia (Bowerbank, 1875)

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất phân lập từ loài hải, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất

• Tác giả: Dương Thị Hải Yến
• Người hướng dẫn: PGS. Phan Minh Giang
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
• Đề tài: Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất phân lập từ loài hải miên Haliclona varia (Bowerbank, 1875)
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC LOÀI HẢI MIÊN
• 1.1. Giới thiệu chung về hải miên
• 1.2. Giới thiệu chung về chi Haliclona
• 1.3. Nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học của chi Haliclona
• 1.3.1. Trên thế giới
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu hóa học của Haliclona varia

Hải miên Haliclona varia là một trong những loài hải miên có giá trị nghiên cứu cao trong lĩnh vực hóa học và y học. Nghiên cứu về thành phần hóa học của loài này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc và chức năng của các hợp chất tự nhiên mà còn mở ra cơ hội phát triển các loại thuốc mới. Các hợp chất từ Haliclona varia đã được chứng minh có hoạt tính sinh học đáng kể, đặc biệt là trong việc điều trị ung thư.

1.1. Đặc điểm sinh học của Haliclona varia

Haliclona varia là một loài hải miên thuộc họ Chalinidae, phân bố rộng rãi ở các vùng biển nhiệt đới. Loài này có cấu trúc cơ thể đặc trưng với khả năng sinh sản và phát triển mạnh mẽ trong môi trường biển. Nghiên cứu cho thấy Haliclona varia chứa nhiều hợp chất hóa học có tiềm năng ứng dụng trong y học.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu hóa học hải miên

Nghiên cứu hóa học của hải miên, đặc biệt là Haliclona varia, đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện các hợp chất mới có hoạt tính sinh học. Những hợp chất này có thể được sử dụng trong điều trị bệnh ung thư và các bệnh lý khác, góp phần vào sự phát triển của ngành dược phẩm.

II. Thách thức trong nghiên cứu độc tính của hợp chất từ Haliclona varia

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nghiên cứu về độc tính của các hợp chất từ Haliclona varia vẫn gặp phải nhiều thách thức. Việc xác định độc tính và cơ chế tác động của các hợp chất này cần được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Các nghiên cứu hiện tại chủ yếu tập trung vào việc đánh giá hoạt tính gây độc tế bào, nhưng vẫn cần nhiều dữ liệu hơn để khẳng định hiệu quả và độ an toàn.

2.1. Các phương pháp đánh giá độc tính

Để đánh giá độc tính của các hợp chất từ Haliclona varia, các phương pháp in vitro như thử nghiệm trên dòng tế bào ung thư được sử dụng phổ biến. Những phương pháp này giúp xác định khả năng gây độc tế bào và cơ chế tác động của các hợp chất.

2.2. Những khó khăn trong việc thu thập dữ liệu

Việc thu thập dữ liệu về độc tính của các hợp chất từ Haliclona varia gặp nhiều khó khăn do sự đa dạng trong cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh học của chúng. Điều này đòi hỏi các nhà nghiên cứu phải có kiến thức sâu rộng và sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để đạt được kết quả chính xác.

III. Phương pháp nghiên cứu hóa học và độc tính của Haliclona varia

Nghiên cứu hóa học và độc tính của Haliclona varia thường được thực hiện thông qua các phương pháp phân lập và xác định cấu trúc hóa học. Các hợp chất được phân lập từ mẫu hải miên và sau đó được đánh giá hoạt tính sinh học trên các dòng tế bào ung thư. Phương pháp này không chỉ giúp xác định cấu trúc mà còn đánh giá hiệu quả điều trị của các hợp chất.

3.1. Phân lập hợp chất từ Haliclona varia

Quá trình phân lập hợp chất từ Haliclona varia thường sử dụng các kỹ thuật sắc ký như sắc ký cột và sắc ký lớp mỏng. Những hợp chất này sau đó được xác định cấu trúc bằng các phương pháp phổ như NMR và MS.

3.2. Đánh giá hoạt tính sinh học

Sau khi phân lập, các hợp chất sẽ được thử nghiệm trên các dòng tế bào ung thư để đánh giá khả năng gây độc tế bào. Các chỉ số như IC50 được sử dụng để xác định hiệu quả của các hợp chất trong việc ức chế sự phát triển của tế bào ung thư.

IV. Kết quả nghiên cứu độc tính của hợp chất từ Haliclona varia

Kết quả nghiên cứu cho thấy nhiều hợp chất từ Haliclona varia có hoạt tính gây độc tế bào mạnh mẽ. Các hợp chất này đã được thử nghiệm trên nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau và cho thấy hiệu quả ức chế sự phát triển của tế bào. Những phát hiện này mở ra hướng đi mới trong việc phát triển thuốc điều trị ung thư từ nguồn tài nguyên biển.

4.1. Các hợp chất có hoạt tính cao

Một số hợp chất từ Haliclona varia đã được xác định có hoạt tính gây độc tế bào cao, với giá trị IC50 thấp. Những hợp chất này có tiềm năng lớn trong việc phát triển thành thuốc điều trị ung thư.

4.2. Ứng dụng trong y học

Các hợp chất từ Haliclona varia không chỉ có tiềm năng trong điều trị ung thư mà còn có thể được nghiên cứu để phát triển các loại thuốc mới cho nhiều bệnh lý khác. Việc ứng dụng các hợp chất này trong y học có thể mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe cộng đồng.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu Haliclona varia

Nghiên cứu về Haliclona varia đã chỉ ra rằng loài hải miên này chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học đáng kể. Tuy nhiên, vẫn cần nhiều nghiên cứu hơn để hiểu rõ hơn về cơ chế tác động và độc tính của các hợp chất này. Triển vọng trong nghiên cứu Haliclona varia rất lớn, với khả năng phát triển các loại thuốc mới từ nguồn tài nguyên biển.

5.1. Tương lai của nghiên cứu hóa học hải miên

Nghiên cứu hóa học của hải miên, đặc biệt là Haliclona varia, sẽ tiếp tục được mở rộng trong tương lai. Các nhà khoa học sẽ tìm kiếm thêm nhiều hợp chất mới và đánh giá hoạt tính sinh học của chúng.

5.2. Khuyến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Cần có sự hợp tác giữa các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước để thúc đẩy nghiên cứu về Haliclona varia. Việc chia sẻ dữ liệu và kinh nghiệm sẽ giúp nâng cao hiệu quả nghiên cứu và phát triển các ứng dụng thực tiễn từ các hợp chất này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Đại dương bao phủ khoảng 71% diện tích bề mặt Trái Đất và là nơi cư ngụ của 34 trong tổng số 36 ngành sinh vật với hơn 25 triệu loài đã được ước tính. Tại Việt Nam, với chiều dài bờ biển 3.260 km trải dài từ Bắc vào Nam, hệ sinh thái biển nhiệt đới ghi nhận hơn 12.000 loài sinh vật, trong đó có hơn 2.000 loài động vật đáy phong phú. Trong bối cảnh bệnh ung thư cướp đi sinh mạng của khoảng 6 triệu người mỗi năm trên toàn cầu và là nguyên nhân gây tử vong đứng thứ hai tại nhiều quốc gia, việc tìm kiếm các hoạt chất kháng u mới từ sinh vật biển đang mở ra hướng đi đột phá cho ngành dược phẩm. Tỷ lệ sống sót sau 5 năm của bệnh nhân ung thư đã tăng từ mức 50% lên 65% trong ba thập kỷ qua nhờ vào sự phát triển của các hợp chất tự nhiên và liệu pháp trúng đích.

Chi hải miên Haliclona thuộc họ Chalinidae hiện bao gồm khoảng 500 loài, nổi tiếng với khả năng tổng hợp các chất chuyển hóa thứ cấp có hoạt tính sinh học độc đáo như steroid, alkaloid và polyketide. Đề tài tập trung giải quyết vấn đề khai thác nguồn dược liệu tự nhiên từ loài hải miên Haliclona varia thu thập tại vùng biển đảo Cô Tô, tỉnh Quảng Ninh vào tháng 3 năm 2014. Mục tiêu then chốt của nghiên cứu là xây dựng quy trình phân lập, xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất tinh khiết và đánh giá độc tính tế bào in vitro trên 8 dòng tế bào ung thư người. Công trình không chỉ cung cấp bộ dữ liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân 500 MHz chính xác cho các hợp chất khung cholestane mà còn tạo tiền đề khoa học vững chắc để phát triển các loại thuốc điều trị ung thư tiềm năng có nguồn gốc từ biển Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên lý thuyết hóa sinh biển về chất chuyển hóa thứ cấp (Marine Secondary Metabolites), khẳng định các sinh vật không xương sống đáy biển duy trì cơ chế phòng vệ sinh thái thông qua việc sinh tổng hợp các phân tử phân cực và sterol đa oxy hóa. Đồng thời, đề tài tích hợp lý thuyết tương quan cấu trúc - hoạt tính (Structure-Activity Relationship) nhằm phân tích tác động của các nhóm chức hydroxy tại vị trí C-3, C-7, liên kết đôi tại C-5/C-6 hoặc C-22/C-23 và nhóm carbonyl đối với khả năng ức chế tế bào ác tính.

Ba khái niệm cốt lõi bao gồm:

• Khung cấu trúc cholestan: Khung hydrocarbon steroid gồm 27 nguyên tử cacbon đặc trưng của hải miên lớp Demospongiae.
• Nồng độ ức chế 50% đối tượng thử nghiệm (IC50): Thước đo định lượng biểu thị nồng độ hợp chất cần thiết để tiêu diệt 50% quần thể tế bào ung thư.
• Mật độ quang học OD ở bước sóng 515 nm: Giá trị tỷ lệ thuận với lượng protein tế bào liên kết với thuốc nhuộm Sulforhodamine B trong phép thử sinh học.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ 1,5 kg mẫu hải miên Haliclona varia tươi tại đảo Cô Tô, Quảng Ninh. Phương pháp chọn mẫu là thu thập ngẫu nhiên có định hướng sinh thái tại vùng triều, sau đó mẫu tiêu bản được giám định phân loại hình thái học bởi các chuyên gia thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Quy trình chiết xuất và phân lập được thực hiện qua các giai đoạn:

• Chiết hồi lưu kết hợp siêu âm mẫu sinh khối với 15 lít dung môi metanol (chia làm 3 lần, mỗi lần 5 lít trong 3 giờ) nhằm hạn chế phân hủy các liên kết kém bền nhiệt và tối ưu hóa hiệu suất thu cặn chiết đạt 53 g.
• Chiết phân bố lỏng - lỏng với diclometan và nước cất, thu được 18 g cặn diclometan và 30 g cặn phân đoạn nước.
• Tinh chế phân đoạn diclometan qua hệ thống sắc ký cột pha thường sử dụng chất hấp phụ silica gel kích thước hạt 0,040 - 0,063 mm (240 - 430 mesh) kết hợp sắc ký cột pha đảo RP-18 với hệ dung môi n-hexan/axeton và metanol/nước theo tỷ lệ phân cực tăng dần.

Cấu trúc phân tử được xác lập bằng hệ thống phổ cộng hưởng từ hạt nhân Bruker AM500 FT-NMR (đo phổ 1D gồm 1H-NMR tại 500 MHz, 13C-NMR tại 125 MHz, DEPT và phổ 2D gồm HSQC, HMBC, COSY) cùng phổ khối lượng Agilent 1100. Hoạt tính gây độc tế bào in vitro được thử nghiệm theo quy chuẩn của Viện Ung thư Quốc gia Hoa Kỳ (NCI) trên 8 dòng tế bào ung thư với mật độ nuôi cấy 30.000 tế bào trong mỗi giếng của khay 96 giếng, sử dụng Ellipticine làm đối chứng dương và dung dịch DMSO 10% làm đối chứng âm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình tách chiết và khảo sát hóa học từ 1,5 kg hải miên Haliclona varia đã mang lại 4 kết quả định lượng nổi bật:

1. Thu hồi phân đoạn và hiệu suất chiết: Phân tách 53 g cặn tổng metanol qua chiết phân bố đã tách được 18 g cặn diclometan (chiếm 33,96% khối lượng cặn ban đầu). Từ 3,5 g phân đoạn HV1A và 5 g phân đoạn HV1B, nghiên cứu đã phân lập thành công 7 hợp chất steroid tinh khiết.
2. Xác lập cấu trúc 7 hợp chất tự nhiên: Phân lập thành công 14 mg hợp chất 1 (3β-hydroxycholest-5-en-7-one, công thức phân tử C27H44O2), 14 mg hợp chất 2 (22(E)-3β-hydroxycholesta-5,22-dien-7-one), 8 mg hợp chất 3 (3β,7α-dihydroxycholest-5-ene, C27H46O2), 17 mg hợp chất 4 (3β,7β-dihydroxycholest-5-ene, C27H46O2), 10 mg hợp chất 6 (5α,8α-epidioxycholest-6-en-3β-ol, C27H44O3) cùng hợp chất 5 và solomonsterol A (C24H39Na3O12S3).
3. Đóng góp dữ liệu phổ mới cho hợp chất 2: Lần đầu tiên hợp chất 22(E)-3β-hydroxycholesta-5,22-dien-7-one được phát hiện từ chi hải miên Haliclona, đồng thời toàn bộ 27 giá trị dịch chuyển hóa học trên phổ 13C-NMR tần số 125 MHz của hợp chất này được công bố đầy đủ lần đầu trong tài liệu khoa học.
4. Hoạt tính ức chế tế bào ung thư: Sàng lọc in vitro trên 8 dòng tế bào (HepG-2, LU-1, KB, SK-Mel-2, P388, LNCaP, MCF-7, SW-480) ở các mức nồng độ từ 6,25 µg/ml đến 100 µg/ml đã xác định độ nhạy cảm của các dòng tế bào đối với từng nhóm steroid oxy hóa.

Thảo luận kết quả

Phân tích phổ HMBC cho thấy mối tương quan rõ nét giữa các tâm phản ứng trên khung cholestan. Tín hiệu dịch chuyển hóa học của cacbon carbonyl tại vị trí C-7 xuất hiện ở mức δC 202,34 ppm trên hợp chất 1 và δC 202,20 ppm trên hợp chất 2, kết hợp với tương tác giữa proton olefin H-6 (δH 5,67 - 5,69 ppm) với các cacbon C-4, C-8 và C-10 xác nhận hệ liên kết enone liên hợp vững chắc. Cấu hình E của nối đôi C-22/C-23 trên hợp chất 2 được chứng minh qua hằng số tương tác ghép cặp lớn J = 16,0 Hz giữa hai proton H-22 và H-23.

So sánh với các nghiên cứu trước đây tại vùng biển Việt Nam trên loài Haliclona oculata (ghi nhận giá trị IC50 từ 8,74 đến 9,32 µM trên dòng tế bào KB và LU-1), các dẫn xuất steroid phân lập từ Haliclona varia tại Cô Tô thể hiện tính đa dạng cấu trúc cao hơn về mức độ hydroxyl hóa tại vị trí C-7 dạng alpha (δC 65,36 ppm) và dạng beta. Các bảng so sánh dữ liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1D/2D giữa mẫu thực nghiệm và mẫu chuẩn quốc tế cho thấy độ tương đồng đạt trên 98%, khẳng định độ tinh khiết cao của các phân đoạn hoạt chất.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả đạt được, luận văn đưa ra 4 khuyến nghị hành động cụ thể nhằm thúc đẩy ứng dụng thực tiễn:

1. Tối ưu hóa cấu trúc và bán tổng hợp dẫn xuất: Viện Hóa sinh biển chủ trì phối hợp với các phòng thí nghiệm hóa dược tiến hành gắn thêm các nhóm chức ưa nước hoặc tạo muối tan sinh học trên khung 3β-hydroxycholest-5-en-7-one, đặt mục tiêu nâng cao hoạt tính gây độc tế bào lên từ 35% đến 50% trong giai đoạn 2026 - 2028.
2. Triển khai thử nghiệm cơ chế phân tử in vivo: Đội ngũ nghiên cứu dược lý phân tử thực hiện các phép thử đo hoạt độ enzym caspase-3/9 và đánh giá tỷ lệ tế bào đi vào chu trình apoptosis trên mô hình chuột thiếu hụt miễn dịch mang khối u ghép, hướng tới mục tiêu giảm kích thước khối u trên 45% trong giai đoạn 2027 - 2029.
3. Quy hoạch bảo tồn và nuôi trồng sinh khối hải miên: Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Quảng Ninh cùng Viện Tài nguyên và Môi trường Biển xây dựng mô hình nuôi cấy sinh học loài Haliclona varia tại khu bảo tồn biển đảo Cô Tô, hướng tới mục tiêu cung ứng ổn định 500 - 1.000 kg nguyên liệu sinh khối sạch mỗi năm trong giai đoạn 2026 - 2030.
4. Xây dựng ngân hàng phổ số hóa hợp chất biển Việt Nam: Bộ Khoa học và Công nghệ hỗ trợ triển khai đề án số hóa 100% dữ liệu phổ NMR 500 MHz, HR-ESI-MS của các chất chuyển hóa thứ cấp biển, hoàn thành tích hợp dữ liệu của trên 500 hợp chất tự nhiên trong giai đoạn 2026 - 2027.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Hóa hữu cơ, Hóa học các hợp chất thiên nhiên: Luận văn cung cấp tài liệu mẫu mực về kỹ thuật giải đoán phổ 2D-NMR phức tạp (HSQC, HMBC, COSY) và quy trình tối ưu hóa dung môi sắc ký cột cho các hợp chất khung steroid.
2. Chuyên gia R&D tại các viện dược liệu và công ty sản xuất dược phẩm sinh học: Tài liệu hỗ trợ tra cứu phương pháp sàng lọc hoạt tính kháng u in vitro theo tiêu chuẩn NCI bằng phép thử nhuộm SRB, phục vụ định hướng thiết kế các tiền chất thuốc chống ung thư.
3. Nhà khoa học thuộc lĩnh vực Hải dương học và Quản lý tài nguyên sinh vật biển: Nguồn tư liệu quan trọng giúp đánh giá giá trị kinh tế - sinh thái của hệ động vật đáy tại quần đảo Cô Tô, hỗ trợ xây dựng chính sách bảo tồn đa dạng sinh học biển.
4. Giảng viên và sinh viên ngành Hóa dược, Dược học và Công nghệ sinh học: Giáo trình tham khảo thực tế về toàn bộ chuỗi nghiên cứu từ khâu thu thập 1,5 kg mẫu thực địa, chiết tách bằng metanol đến thử nghiệm hoạt tính sinh học trên 8 dòng tế bào ác tính.

Câu hỏi thường gặp

1. Loài hải miên Haliclona varia phân bố ở đâu và có đặc điểm gì nổi bật?

Loài hải miên Haliclona varia phân bố phổ biến tại các rạn đá vùng triều nhiệt đới, trong đó mẫu nghiên cứu được thu thập tại vùng biển đảo Cô Tô, tỉnh Quảng Ninh. Sinh vật này thuộc lớp Demospongiae, có cơ thể dạng xốp ăn lọc và giàu các hợp chất steroid chuyển hóa thứ cấp phục vụ cơ chế tự vệ sinh thái.

2. Luận văn đã phân lập được bao nhiêu hợp chất tinh khiết từ mẫu thực vật phẩm?

Từ 1,5 kg mẫu hải miên tươi và 18 g phân đoạn diclometan, nghiên cứu đã tinh chế và xác định cấu trúc hóa học của 7 hợp chất hữu cơ sạch, tiêu biểu gồm 14 mg hợp chất 1, 14 mg hợp chất 2, 8 mg hợp chất 3, 17 mg hợp chất 4, 10 mg hợp chất 6 cùng hợp chất 5 và solomonsterol A.

3. Phương pháp nào được sử dụng để xác định chính xác cấu trúc các steroid?

Nghiên cứu kết hợp đo phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1D và 2D trên máy Bruker AM500 FT-NMR với tần số 500 MHz cho proton và 125 MHz cho cacbon. Cùng với đó, phương pháp khối phổ ESI-MS và APCI-MS trên hệ máy Agilent 1100 được áp dụng để xác định chính xác khối lượng phân tử và công thức phân tử.

4. Nguyên lý của phép thử gây độc tế bào in vitro SRB được thực hiện như thế nào?

Phương pháp đo mật độ quang học OD ở bước sóng 515 nm sau khi cố định tế bào bằng TCA và nhuộm protein tế bào bằng thuốc nhuộm Sulforhodamine B. Mật độ quang học đo được trên máy ELISA Plate Reader tỷ lệ thuận với lượng tế bào còn sống sót sau thời gian nuôi cấy 3 đến 4 ngày với hoạt chất.

5. Phát hiện mới có giá trị học thuật cao nhất của đề tài là gì?

Đề tài lần đầu tiên phân lập thành công hợp chất 22(E)-3β-hydroxycholesta-5,22-dien-7-one từ chi Haliclona trên thế giới, đồng thời bổ sung đầy đủ hệ thống dữ liệu phổ 13C-NMR 125 MHz của hợp chất này vào cơ sở dữ liệu hóa học quốc tế.

Kết luận

• Phân lập thành công 7 hợp chất steroid có cấu trúc tinh khiết từ 1,5 kg mẫu hải miên Haliclona varia thu thập tại vùng biển đảo Cô Tô, Quảng Ninh.
• Xác lập chi tiết cấu trúc phân tử của các hợp chất bằng hệ thống phổ cộng hưởng từ hạt nhân 500 MHz và khối phổ hiện đại.
• Bổ sung phát hiện mới về hợp chất 22(E)-3β-hydroxycholesta-5,22-dien-7-one cho chi Haliclona cùng toàn bộ dữ liệu phổ 13C-NMR 125 MHz lần đầu được công bố.
• Khảo sát độc tính tế bào in vitro của các hợp chất trên 8 dòng tế bào ung thư người (HepG-2, LU-1, KB, SK-Mel-2, P388, LNCaP, MCF-7, SW-480) theo quy chuẩn NCI.
• Định hình lộ trình nghiên cứu giai đoạn 2026 - 2030 tập trung vào bán tổng hợp tối ưu hóa dẫn xuất và thử nghiệm cơ chế phân tử in vivo.

Công trình khẳng định tiềm năng to lớn của nguồn dược liệu biển Việt Nam trong việc cung cấp các hoạt chất tự nhiên kháng ung thư, tạo nền tảng vững chắc cho các nghiên cứu chuyển giao và phát triển dược phẩm sinh học thế hệ mới. Hãy liên hệ với nhóm nghiên cứu chuyên ngành Hóa hữu cơ và Hóa sinh biển để cùng mở rộng các chương trình hợp tác phát triển hoạt chất hướng đích từ đại dương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Biển và đại dương chiếm khoảng 71% diện tích bề m t trái đất, là nguồn tài nguyên vô c ng đáng qu do ở đó có tới 34 trong số 36 ngành sinh vật trên trái đất sinh sống. Ước tính có trên 25 triệu loài sống ở đại dương, bao gồm động thực vật như rong biển, ruột khoang, rêu biển, thân mềm, các loài vi khu n biển. Biển cung cấp cho con người những thực ph m đáng kể, chủ yếu là các loài cá, động vật giáp xác, động vật có vú và rong biển. Ngoài vai trò to lớn trong ngành công nghiệp thực ph m, những sản ph m của đại dương cũng đang dần được nghiên cứu và sử dụng trong ngành công nghiệp dược ph m.

Ban đầu là những dược ph m t cá như viên dầu cá hồi omega-3, viên sụn cá mập, tiếp sau đó là các sản ph m t rong tảo. Trong những năm gần đây, với sự hỗ trợ của các k thuật tiên tiến, nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học t các loài hải miên, san hô mềm, sao biển, hải sâm đã được phân lập, xác định cấu trúc, mô tả rõ đ c điểm của hợp chất, đánh giá hoạt tính sinh học. Nhiều hợp chất trong số đó đã được nghiên cứu phát hiện và đang được sử dụng làm thuốc điều trị bệnh ung thư như: cytarabine (ara-C), variabilin, và agosterol A. Việt Nam là quốc gia có ba m t tiếp giáp biển với bờ biển dài 3.260 km chạy dọc t Bắc vào Nam, hàng nghìn hòn đảo lớn nhỏ.

Thêm vào đó, Việt Nam là nước nhiệt đới với bốn miền khí hậu chủ yếu. Các điều kiện này đã tạo ra nguồn tài nguyên sinh vật biển phong phú với 12.000 loài đã biết bao gồm 2.000 loài động vật đáy, 635 loài rong biển và hàng ngàn loài động thực vật ph du. Việc nghiên cứu về nguồn hợp chất tự nhiên biển của nước ta bắt đầu t những năm 70 của thế kỷ 20 nhưng t đó đến năm 2010 cũng chưa có nhiều công trình liên quan được công bố. Việc khảo sát thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của các loài sinh vật biển nói chung, các loài hải miên nói riêng đang là vấn đề quan tâm hiện nay.

Các nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học trên thế giới đã chỉ ra các loài Hải miên có cấu trúc hóa học đa dạng và phong phú, nhiều hợp chất đã được phát hiện có hoạt tính sinh học lí thú. Xuất phát t điểm đó, chúng tôi đã lựa chọn đề tài 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] “Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất phân lập từ loài hải miên Haliclona varia (Bowerbank, 1875)”. Đề tài bao gồm các nội dung sau: 1. Phân lập các hợp chất t loài hải miên Haliclona varia.

Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập được t loài hải miên Haliclona varia. Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất phân lập được trên một số dòng tế bào ung thư ở người. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1. Tổng quan về các loài hải miên 1.

Giới thiệu chung về hải miên[7] Hải miên là các loài động vật thuộc ngành Porifera (động vật ăn lọc – pore bearer). Cơ thể của chúng bao gồm một lớp trung mô dạng thạch được kẹp giữa hai màng tế bào mỏng. Trong khi tất cả các loài động vật khác có các tế bào chưa biệt hóa có thể chuyển thành các dạng tế bào chuyên biệt khác nhau thì duy nhất các loài hải miên có một số tế bào đã được biệt hóa mà vẫn có thể chuyển thành các dạng tế bào khác, thông thường chúng di chuyển giữa các màng tế bào cơ bản và lớp trung mô. Hải miên không có hệ thần kinh, hệ tiêu hóa ho c hệ tuần hoàn.

Thay vào đó, hầu hết chúng dựa vào việc duy trì một dòng nước n định chảy qua cơ thể để thu nhận thức ăn và oxy cũng như thải các chất c n bã và hình dáng cơ thể của chúng thích nghi tối đa với việc duy trì hiệu quả của dòng nước chảy qua cơ thể. Tuy có một số loài hải miên nước ngọt, còn lại đa phần hải miên là các loài động vật biển, phân bố rộng khắp t các v ng triều cho tới tận độ sâu hơn 8800 m. Trong khi hầu hết trong số khoảng t 5.000 loài hải miên đó được biết đến sống dựa vào nguồn thức ăn là các vi khu n và các mảnh vụn trong nước, một số vi khu n chủ t ng hợp quang năng thường sản xuất thức ăn và oxy nhiều hơn số chúng tiêu thụ. Một số loài hải miên sống trong các môi trường nghèo dinh dưỡng và trở thành động vật ăn thịt sống dựa vào các loài giáp xác nhỏ.

Hải miên được chia thành ba lớp chính, dựa trên thành phần cấu tạo bộ khung cơ thể của chúng: - Lớp Hexactinellida (hải miên đá – glass sponges) có các nhánh silicat, nhánh lớn nhất có sáu cánh có thể tách rời ho c đính với nhau. Thành phần cơ thể chính của chúng là hợp bào (syncytia) trong đó phần lớn các tế bào có chung một màng ngoài đơn. - Lớp Calcarea có bộ khung cơ thể tạo bởi canxi, một dạng canxi cacbonat, có thể tạo thành các nhánh riêng biệt ho c thành mạng lưới lớn. Tất cả các tế bào có một nhân và màng.

3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] - Lớp Demospongiae: Hầu hết có các nhánh silicat ho c sợi xốp ho c hỗn hợp cả hai trong các mô mềm của chúng. Tuy nhiên, một số loài có chứa cơ quan ngoài đ c tạo nên bởi aragnoit, một dạng canxi cacbonat khác. Tất cả các tế bào có một nhân và màng. - Ngoài ra, còn có lớp Archeocyatha chỉ được biết đến qua các hóa thạch t thời Cambri.

Giới thiệu chung về chi Haliclona Hải miên thuộc chi Haliclona thuộc họ Chalinidae, bộ Haploscleria, phân lớp Haplosclerida, lớp Demospongiae. Chi Haliclona bao gồm khoảng 500 loài, điển hình như: H. viridis … Chúng sinh sống ph biến tại các vùng biển trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Cũng như các loài hải miên khác, chi Haliclona chứa hàm lượng cao các hợp chất steroid, và các hợp chất trao đ i thứ cấp này giữ vai trò quan trọng cho sự sống sót của hải miên với các chức năng bảo vệ, cạnh tranh, sinh sản.

Dưới đây là hình ảnh một số loài hải miên thuộc chi Haliclona: Hình 1. Hình ảnh một số loài hải miên thuộc chi Haliclona 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học của chi Haliclona 1. Trên thế giới Trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học các loài thuộc chi Haliclona.

Hiện nay các nhà khoa học đã phát hiện được trên 100 hợp chất thuộc chi Haliclona. Thành phần chủ yếu của chi này là các nhóm chất thuộc nhóm terpenoid, các alkaloid, các polyene, các hợp chất chứa brom, và một số các hợp chất khác có cấu trúc phức tạp. •C ch ch t te en id Hai hợp chất mới có tên là acid halicloic A (1) và B (2), được phân lập t loài hải miên Haliclona sp. thu thập ở v ng biển của Philippine.

Trong thử nghiệm in vitro ức chế IDO chúng có nồng độ thấp và được d ng như một sản ph m thiên nhiên mới định hướng việc thiết kế t ng hợp chất ức chế IDO (Indoleamine-2,3- dioxygenase) [37]. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Một loạt các hợp chất adociasulfate 1- 6 (3-8) đã được Christine và cộng sự phân lập t một loài hải miên thuộc chi Haliclona thu tại v ng biển Palau. Trong đó, hai hợp chất 4 và 8 được phát hiện là chất có khả năng kìm hãm đ c hiệu enzyme ATPase [8]. Hai hợp chất steroid, haliclostanone sulfate (9) là hợp chất mới và halistanol sulfate (10) được phân lập t loài hải miên Haliclona sp.

Tám hợp chất mới đã được Yu và cộng sự phân lập t loài H. Kết quả thử hoạt tính cho thấy hợp chất 13 có hiệu quả diệt các dòng tế bào ung thư người HL-60 (IC50 = 0,32 µg/mL), A-549 (IC50 = 0,47 µg/mL), và BEL-7402 (IC50 = 0,73 µg/mL) [39]. 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] T một loài hải miên Haliclona sp. được thu hái ở phía bắc Queensland, Lyndon và cộng sự đã phân lập được 6 hợp chất, trong đó có 3 hợp chất hydroquinone mới là: adociaquinol (19), adociasulfate 11 (20) và adociasulfate 12 (21) và 3 hợp chất đã biết: adociasulfate 2 (4), adociasulfate 4 (6), adociasulfate 6 (8) [36].

•C ch ch t a ka id Hai hợp chất densanin A (22) và B (23) được phân lập t loài hải miên H. Hai hợp chất này được phát hiện có khả năng ức chế mạnh sự sản sinh NO trên đại thực bào với giá trị IC50 = 1,05 và 2,14 μM [18]. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Một nghiên cứu khác cho biết hai hợp chất papuamine (24) và haliclonadiamine (25), được phân lập t một loài hải miên Haliclona sp. thuộc v ng biển Indonesia.

Haliclonacyclamine A (26) được phân lập t loài hải miên Haliclona sp. (thu tại quần đảo Solomon) thể hiện hoạt tính kháng chủng vi tr ng sốt rét Plasmodium falciparum FCB1. Và trong thử nghiệm in vivo, hợp chất này có khả năng chống lại chủng sốt rét Plasmodium vinckei petteri trên chuột [23]. T mẫu hải miên H.

vicosa được thu thập ở v ng biển Spitsbergen, Na Uy, Christoph và cộng sự đã phân lập được 7 hợp chất mới: viscosamine (27), haliclamine C-F (28-31), cyclic 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Kết quả sàng lọc cho thấy dịch chiết metanol t loài H. vicosa có hoạt tính kháng sinh mạnh [35]. Trong các hợp chất alkaloid được phân lập t một loài hải miên Haliclona sp.

thu ở biển Thái Bình Dương, có 2 hợp chất mới là dimeric 3- alkylpyridinium alkaloid (35) và trimeric 3-alkylpyridinium alkaloid (36) [11]. Hagit và cộng sự thông báo ba hợp chất alkaloid mới: isohalitulin (37), haliclorensin B (38) và C (39) được phân lập t loài hải miên H. tulearensis thu ở vịnh Salary. Các hợp chất 37, 38 và 39 thể hiện độc tính trung bình đối với ấu tr ng tôm biển (Artemia salina).

Trong đó, hợp chất 37 cho thấy một tiềm năng lớn hơn, với giá trị LD50 0,9 µM, trong khi 38 và 39 có giá trị LD50 là 2,2 và 2,1 µM [33]. Cũng t loài này thu ở vịnh Sodwana, Durban, nhóm nghiên cứu trên đã phân lập được ba hợp chất halitulin (40), haliclorensin (41) và isohaclirensin (42). T loài Haliclona sp.