Luận án tiến sĩ nghiên cứu thành phần hóa học hoạt tính gây độc tế bào ung thư và kháng viêm của hai loài huệ biển capillaster multiradiatus linnaeus 1758 và comanthus delicata ah clark 1909 ở vùng biển việt nam

Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính gây độc tế bào ung thư, kháng viêm của huệ biển tại Việt Nam. Kết quả có ý nghĩa quan trọng.

• Tác giả: Lê Thị Viên
• Người hướng dẫn: GS. Châu Văn Minh
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Hóa sinh học
• Đề tài: Nghiên Cứu Hoạt Tính Gây Độc Tế Bào Ung Thư Của Hai Loài Huệ Biển Tại Việt Nam
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• MỞ ĐẦU. MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: Sơ lược về các hợp chất thiên nhiên
• 1.1. Phân loại các hợp chất thiên nhiên
• 1.2. Hợp chất thiên nhiên biển và các thuốc bắt nguồn từ sinh vật biển
• 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Loài huệ biển Capillaster multiradiatus (Linnaeus, 1758)
• 2.3. Loài huệ biển Comanthus delicata (AH Clark, 1909)
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Quy trình xử lý, tạo cặn chiết các mẫu huệ biển
• 2.4.2. Quy trình phân lập các hợp chất
• 2.4.3. Phương pháp xác định cấu trúc hóa học các hợp chất
• 2.4.4. Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học
• 2.4.5. Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư
• 2.4.6. Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng viêm
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Kết quả phân lập và xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất
• 3.1.1. Phân lập và xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất từ loài huệ biển Capillaster multiradiatus
• 3.1.2. Phân lập và xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất từ loài huệ biển Comanthus delicata
• 3.2. Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư
• 3.2.1. Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các hợp chất từ loài Capillaster multiradiatus
• 3.2.2. Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các hợp chất từ loài Comanthus delicata
• 3.2.3. Nghiên cứu cơ chế gây độc tế bào ung thư của CD7
• 3.3. Kết quả đánh giá hoạt tính ức chế sản sinh NO
• 3.3.1. Kết quả đánh giá hoạt tính ức chế sản sinh NO của các hợp chất từ loài Capillaster multiradiatus
• 3.3.2. Kết quả đánh giá hoạt tính ức chế sản sinh NO của các hợp chất từ loài Comanthus delicata
• 3.3.3. Kết quả đánh giá sự ức chế biểu hiện iNOS và COX-2 của CM1
• 4. BÀN LUẬN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Xác định cấu trúc hóa học các hợp chất
• 4.1.1. Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất từ loài huệ biển Capillaster multiradiatus (Linnaeus, 1758)
• 4.1.2. Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất từ loài huệ biển Comanthus delicata (AH Clark, 1909)
• 4.2. Tổng hợp và nhận xét về kết quả xác định cấu trúc hóa học các hợp chất
• 4.3. Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các hợp chất phân lập được
• 4.3.1. Đánh giá khả năng gây apoptosis của CD7 bằng kit Annexin V-FITC
• 4.3.2. Đánh giá hoạt tính kháng viêm của các hợp chất phân lập được
• 4.3.3. Đánh giá khả năng ức chế sản sinh NO
• 4.3.4. Đánh giá sự ức chế biểu hiện iNOS và COX-2 của CM1
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 6. TÍNH MỚI CỦA LUẬN ÁN
• 7. DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Hoạt Tính Gây Độc Tế Bào Ung Thư 55 ký tự

Nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào ung thư là một lĩnh vực quan trọng trong y học hiện đại. Các nhà khoa học trên toàn thế giới đang nỗ lực tìm kiếm các hợp chất tự nhiên có khả năng tiêu diệt tế bào ung thư một cách chọn lọc, giảm thiểu tác dụng phụ cho bệnh nhân. Biển cả, với sự đa dạng sinh học phong phú, là một nguồn tiềm năng lớn cho việc phát hiện ra các hợp chất này. Các loài sinh vật biển, do phải thích nghi với môi trường sống khắc nghiệt, thường sản sinh ra các chất chuyển hóa thứ cấp độc đáo, có hoạt tính sinh học mạnh mẽ. Việc nghiên cứu các hợp chất này có thể mở ra những hướng đi mới trong điều trị ung thư. Theo một báo cáo gần đây, hơn 1000 hợp chất mới từ sinh vật biển được báo cáo mỗi năm, trong đó, bọt biển, sứa và vi sinh vật biển là các nguồn chính [3].

1.1. Tại Sao Nghiên Cứu Hoạt Tính Gây Độc Tế Bào Ung Thư

Ung thư là một trong những nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên thế giới. Các phương pháp điều trị hiện tại, như hóa trị và xạ trị, thường gây ra nhiều tác dụng phụ nghiêm trọng. Do đó, việc tìm kiếm các phương pháp điều trị mới, hiệu quả hơn và ít độc hại hơn là vô cùng cần thiết. Nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các hợp chất tự nhiên, đặc biệt là từ sinh vật biển, có thể mang lại những đột phá quan trọng trong lĩnh vực này. Các hợp chất này có thể tác động lên các cơ chế sinh học khác nhau của tế bào ung thư, từ đó ức chế sự phát triển và lan rộng của bệnh.

1.2. Tiềm Năng Từ Sinh Vật Biển Trong Nghiên Cứu Ung Thư

Sinh vật biển là một kho tàng các hợp chất tự nhiên độc đáo. Môi trường sống khắc nghiệt dưới biển sâu đã thúc đẩy sự tiến hóa của các loài sinh vật, khiến chúng sản sinh ra các chất chuyển hóa thứ cấp có cấu trúc phức tạp và hoạt tính sinh học mạnh mẽ. Nhiều hợp chất từ sinh vật biển đã được chứng minh là có khả năng gây độc tế bào ung thư một cách chọn lọc, đồng thời ít gây hại cho các tế bào khỏe mạnh. Điều này mở ra triển vọng lớn cho việc phát triển các loại thuốc điều trị ung thư mới, hiệu quả hơn và an toàn hơn.

II. Thách Thức Nghiên Cứu Huệ Biển và Ung Thư ở Việt Nam 58 ký tự

Mặc dù Việt Nam có bờ biển dài và đa dạng sinh học biển phong phú, việc nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các loài huệ biển vẫn còn gặp nhiều thách thức. Thiếu hụt về nguồn lực tài chính, trang thiết bị hiện đại và đội ngũ chuyên gia có kinh nghiệm là những rào cản lớn. Bên cạnh đó, việc thu thập và xác định chính xác các loài huệ biển cũng đòi hỏi kiến thức chuyên môn sâu rộng. Hơn nữa, việc phân lập và xác định cấu trúc của các hợp chất có hoạt tính sinh học từ huệ biển là một quá trình phức tạp, đòi hỏi kỹ thuật cao và thời gian dài. Hiện có khoảng 60 loài huệ biển ở Việt Nam, tuy vậy vẫn chưa có một công trình nghiên cứu khoa học nào về thành phần hóa học cũng như HT SH của huệ biển được công bố.

2.1. Khó Khăn Trong Thu Thập và Xác Định Loài Huệ Biển

Việc thu thập và xác định chính xác các loài huệ biển đòi hỏi kiến thức chuyên môn sâu rộng về phân loại học và sinh thái học biển. Các loài huệ biển thường có hình thái tương tự nhau, gây khó khăn cho việc phân biệt. Bên cạnh đó, việc thu thập mẫu vật ở các vùng biển sâu hoặc khu vực khó tiếp cận cũng là một thách thức lớn. Cần có sự phối hợp giữa các nhà khoa học, ngư dân và các cơ quan quản lý để đảm bảo việc thu thập mẫu vật được thực hiện một cách bền vững và không gây ảnh hưởng đến môi trường.

2.2. Hạn Chế Về Trang Thiết Bị và Nguồn Lực Nghiên Cứu

Nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các hợp chất từ huệ biển đòi hỏi trang thiết bị hiện đại và nguồn lực tài chính đáng kể. Các phòng thí nghiệm cần được trang bị các thiết bị phân tích như máy sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), máy quang phổ khối (MS), máy cộng hưởng từ hạt nhân (NMR),... Bên cạnh đó, cần có đủ kinh phí để mua hóa chất, vật tư tiêu hao và trả lương cho đội ngũ nghiên cứu. Việc thiếu hụt về trang thiết bị và nguồn lực tài chính là một rào cản lớn đối với sự phát triển của lĩnh vực này ở Việt Nam.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Hoạt Tính Gây Độc Từ Huệ Biển 52 ký tự

Nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào ung thư của huệ biển thường bao gồm các bước chính sau: thu thập mẫu vật, chiết xuất và phân lập các hợp chất, xác định cấu trúc hóa học, đánh giá hoạt tính sinh học và nghiên cứu cơ chế tác động. Các phương pháp sắc ký, như sắc ký cột và sắc ký lớp mỏng, được sử dụng để phân tách các hợp chất từ hỗn hợp chiết xuất. Các phương pháp quang phổ, như NMR và MS, được sử dụng để xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất. Các xét nghiệm in vitro, sử dụng các dòng tế bào ung thư khác nhau, được sử dụng để đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các hợp chất. Mục tiêu của luận án: - Xác định được thành phần hóa học của hai loài huệ biển Capillaster multiradiatus và Comanthus delicata thu thập tại vùng biển Việt Nam.

3.1. Chiết Xuất và Phân Lập Hợp Chất Từ Huệ Biển

Quá trình chiết xuất và phân lập các hợp chất từ huệ biển là một bước quan trọng trong nghiên cứu. Các dung môi khác nhau, như methanol, ethyl acetate và dichloromethane, được sử dụng để chiết xuất các hợp chất từ mẫu vật. Sau đó, các phương pháp sắc ký, như sắc ký cột và sắc ký lớp mỏng, được sử dụng để phân tách các hợp chất từ hỗn hợp chiết xuất. Mục tiêu là thu được các hợp chất tinh khiết để xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính sinh học.

3.2. Đánh Giá Hoạt Tính Gây Độc Tế Bào Ung Thư In Vitro

Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư in vitro là một bước quan trọng để xác định tiềm năng của các hợp chất từ huệ biển trong điều trị ung thư. Các xét nghiệm in vitro sử dụng các dòng tế bào ung thư khác nhau, như tế bào ung thư phổi, tế bào ung thư vú và tế bào ung thư gan. Các tế bào ung thư được nuôi cấy trong môi trường thích hợp và được xử lý với các hợp chất từ huệ biển. Sau đó, các phương pháp khác nhau được sử dụng để đánh giá khả năng của các hợp chất trong việc ức chế sự phát triển và tiêu diệt tế bào ung thư.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Hoạt Tính Gây Độc Của Huệ Biển 54 ký tự

Nghiên cứu về hai loài huệ biển Capillaster multiradiatus và Comanthus delicata đã mang lại những kết quả đầy hứa hẹn về hoạt tính gây độc tế bào ung thư. Các hợp chất phân lập từ hai loài huệ biển này đã được chứng minh là có khả năng ức chế sự phát triển của một số dòng tế bào ung thư in vitro. Đặc biệt, một số hợp chất cho thấy hoạt tính gây độc tế bào ung thư mạnh mẽ đối với tế bào ung thư da (SK-Mel-2). Nghiên cứu cơ chế gây độc tế bào ung thư của CD7 cho thấy tác động của CD7 đến apoptosis ở tế bào SK-Mel-2 thông qua Kit Annexin V-FITC.

4.1. Hoạt Tính Gây Độc Tế Bào Ung Thư Của C. multiradiatus

Các hợp chất phân lập từ loài huệ biển Capillaster multiradiatus đã được đánh giá về hoạt tính gây độc tế bào ung thư trên một số dòng tế bào ung thư in vitro. Kết quả cho thấy một số hợp chất có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư phổi (LU-1) và tế bào ung thư vú (MCF-7). Tuy nhiên, hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các hợp chất này không đồng đều trên tất cả các dòng tế bào ung thư.

4.2. Hoạt Tính Gây Độc Tế Bào Ung Thư Của C. delicata

Các hợp chất phân lập từ loài huệ biển Comanthus delicata cũng đã được đánh giá về hoạt tính gây độc tế bào ung thư trên một số dòng tế bào ung thư in vitro. Kết quả cho thấy một số hợp chất có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư da (SK-Mel-2) và tế bào ung thư gan (Hep-G2). Đặc biệt, hợp chất CD7 cho thấy hoạt tính gây độc tế bào ung thư mạnh mẽ đối với tế bào ung thư da (SK-Mel-2).

V. Ứng Dụng Tiềm Năng Của Huệ Biển Trong Y Học 51 ký tự

Nghiên cứu về hoạt tính gây độc tế bào ung thư của huệ biển mở ra những triển vọng lớn cho việc phát triển các loại thuốc điều trị ung thư mới. Các hợp chất từ huệ biển có thể được sử dụng làm cơ sở để thiết kế và tổng hợp các loại thuốc có khả năng tiêu diệt tế bào ung thư một cách chọn lọc, giảm thiểu tác dụng phụ cho bệnh nhân. Bên cạnh đó, các hợp chất này cũng có thể được sử dụng trong các liệu pháp kết hợp, tăng cường hiệu quả điều trị ung thư. Các hoạt chất thứ cấp này có thể đóng vai trò như là “vũ khí” để chống lại kẻ thù hoặc thu hút các sinh vật khác để duy trì sự sống.

5.1. Phát Triển Thuốc Điều Trị Ung Thư Từ Huệ Biển

Các hợp chất từ huệ biển có thể được sử dụng làm cơ sở để phát triển các loại thuốc điều trị ung thư mới. Các nhà khoa học có thể sử dụng các hợp chất này làm khuôn mẫu để thiết kế và tổng hợp các loại thuốc có cấu trúc tương tự, nhưng có hoạt tính gây độc tế bào ung thư mạnh mẽ hơn và ít độc hại hơn. Quá trình phát triển thuốc đòi hỏi nhiều giai đoạn nghiên cứu, từ nghiên cứu tiền lâm sàng đến nghiên cứu lâm sàng, để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của thuốc.

5.2. Sử Dụng Trong Các Liệu Pháp Kết Hợp Điều Trị Ung Thư

Các hợp chất từ huệ biển cũng có thể được sử dụng trong các liệu pháp kết hợp, tăng cường hiệu quả điều trị ung thư. Các liệu pháp kết hợp thường sử dụng nhiều loại thuốc hoặc phương pháp điều trị khác nhau để tấn công tế bào ung thư từ nhiều hướng. Các hợp chất từ huệ biển có thể được sử dụng để tăng cường hiệu quả của hóa trị, xạ trị hoặc các liệu pháp miễn dịch, đồng thời giảm thiểu tác dụng phụ của các phương pháp điều trị này.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Về Huệ Biển 50 ký tự

Nghiên cứu về hoạt tính gây độc tế bào ung thư của huệ biển là một lĩnh vực đầy tiềm năng, có thể mang lại những đột phá quan trọng trong điều trị ung thư. Các kết quả nghiên cứu ban đầu đã cho thấy các hợp chất từ huệ biển có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư in vitro. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu sâu rộng hơn để xác định cơ chế tác động, đánh giá tính an toàn và hiệu quả in vivo, và phát triển các loại thuốc điều trị ung thư mới từ huệ biển. Hiện có khoảng 60 loài huệ biển ở Việt Nam, tuy vậy vẫn chưa có một công trình nghiên cứu khoa học nào về thành phần hóa học cũng như HT SH của huệ biển được công bố.

6.1. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Hoạt Tính Gây Độc

Các hướng nghiên cứu tiếp theo về hoạt tính gây độc tế bào ung thư của huệ biển bao gồm: nghiên cứu cơ chế tác động của các hợp chất, đánh giá tính an toàn và hiệu quả in vivo, phát triển các loại thuốc điều trị ung thư mới, và nghiên cứu các loài huệ biển khác. Cần có sự hợp tác giữa các nhà khoa học, các cơ quan nghiên cứu và các công ty dược phẩm để đẩy nhanh quá trình nghiên cứu và phát triển.

6.2. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Bền Vững Về Huệ Biển

Nghiên cứu về huệ biển cần được thực hiện một cách bền vững, đảm bảo không gây ảnh hưởng đến môi trường và các loài sinh vật biển khác. Việc thu thập mẫu vật cần được thực hiện một cách có kiểm soát, tránh khai thác quá mức. Bên cạnh đó, cần có các biện pháp bảo tồn và phục hồi các quần thể huệ biển bị suy giảm. Nghiên cứu bền vững về huệ biển sẽ đảm bảo rằng nguồn tài nguyên quý giá này có thể được sử dụng lâu dài cho mục đích y học.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Nghiên cứu các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học từ sinh vật biển là một hướng đi quan trọng trong việc tìm kiếm các tiền chất phát triển thuốc điều trị các bệnh nan y, đặc biệt là ung thư và các bệnh lý viêm mãn tính. Đại dương bao phủ hơn 70% bề mặt Trái Đất và chiếm tới 90% không gian sinh sống của sinh quyển. Môi trường biển sâu với các điều kiện khắc nghiệt và áp lực cạnh tranh sinh tồn cao thúc đẩy các sinh vật biển tổng hợp các hợp chất chuyển hóa thứ cấp có cấu trúc hóa học đặc thù và hoạt tính sinh học mạnh ngay ở nồng độ thấp.

Động vật Da gai (Echinodermata), cụ thể là lớp Huệ biển (Crinoidea), là nhóm sinh vật cổ xưa với khoảng 5.000 loài hóa thạch và hơn 700 loài hiện sống. Tuy nhiên, các nghiên cứu hóa sinh học trên thế giới mới chỉ tiếp cận khoảng 25 loài thuộc 16 chi trong tổng số khoảng 190 loài và chi được công nhận. Vùng biển Việt Nam có hơn 3.260 km đường bờ biển và ghi nhận khoảng 60 loài huệ biển, song trước thời điểm thực hiện luận án, chưa có công trình khoa học nào công bố về thành phần hóa học cũng như hoạt tính sinh học của các loài huệ biển tại Việt Nam. Loài Capillaster multiradiatus mới chỉ được nghiên cứu ở một số vùng biển quốc tế mà chưa từng được khảo sát tại Việt Nam; trong khi đó loài Comanthus delicata chưa từng có công bố khoa học nào về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học ở cả trong và ngoài nước. Nhằm giải quyết khoảng trống nghiên cứu này, tác giả Lê Thị Viên đã thực hiện luận án tiến sĩ với đề tài: "Nghiên cứu thành phần hóa học, hoạt tính gây độc tế bào ung thư và kháng viêm của hai loài huệ biển Capillaster multiradiatus (Linnaeus, 1758) và Comanthus delicata (AH Clark, 1909) ở vùng biển Việt Nam".

Mục tiêu nghiên cứu của luận án bao gồm:

1. Xác định thành phần hóa học của hai loài huệ biển Capillaster multiradiatus và Comanthus delicata thu thập tại vùng biển Việt Nam.
2. Tìm kiếm các chất có hoạt tính gây độc tế bào ung thư và kháng viêm có trong các loài nghiên cứu để định hướng ứng dụng vào nghiên cứu dược học.

Nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được triển khai theo 4 nội dung:

1. Phân lập các hợp chất từ hai loài huệ biển Capillaster multiradiatus và Comanthus delicata ở vùng biển Việt Nam sử dụng các phương pháp sắc ký.
2. Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất từ hai loài huệ biển Capillaster multiradiatus và Comanthus delicata thu ở vùng biển Việt Nam.
3. Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các hợp chất phân lập được.
4. Đánh giá hoạt tính kháng viêm của các hợp chất phân lập được.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Hai loài huệ biển gồm Capillaster multiradiatus (Linnaeus, 1758) và Comanthus delicata (AH Clark, 1909) thuộc họ Comatulidae, bộ Comatulida, lớp Huệ biển Crinoidea, ngành Da gai Echinodermata.
• Phạm vi không gian: Mẫu Capillaster multiradiatus được thu thập tại vùng biển bán đảo Sơn Trà, thành phố Đà Nẵng; mẫu Comanthus delicata được thu thập tại vịnh Vân Phong, tỉnh Khánh Hòa. Tên khoa học của hai loài được GS. Đỗ Công Thung (Viện Tài nguyên và Môi trường biển) giám định hình thái học; tiêu bản mẫu được lưu giữ tại Viện Tài nguyên và Môi trường biển, Hải Phòng.
• Phạm vi thời gian: Mẫu Capillaster multiradiatus thu thập vào tháng 8 năm 2016; mẫu Comanthus delicata thu thập vào tháng 7 năm 2020. Luận án hoàn thành và bảo vệ năm 2023.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng quan hệ thống các nghiên cứu về thuốc có nguồn gốc sinh vật biển, cơ chế bệnh học của ung thư, quá trình chết tế bào theo chương trình (apoptosis), phản ứng viêm và các nhóm hợp chất thứ cấp điển hình từ huệ biển.

Về thuốc từ sinh vật biển, văn bản điểm lại 11 dược chất đã được thương mại hóa hoặc phê duyệt lưu hành quốc tế:

• Cytarabine (Ara-C) và Vidarabine (Ara-A, phê duyệt năm 1976 điều trị virus herpes từ hải miên Tectitethya crypta).
• Ziconotide (Prialt®, phê duyệt năm 2004 giảm đau thần kinh từ ốc cối Conus magus).
• Trabectedin (Yondelis®, EMEA phê duyệt năm 2007 và FDA năm 2015 điều trị sarcoma mô mềm từ hải tiêu Ecteinascidia turbinata).
• Eribulin mesylate (phê duyệt năm 2009 từ hải miên Halichondria okadai).
• Plitidepsin (phê duyệt năm 2018 tại Úc điều trị đa u tủy từ hải tiêu Aplidium albicans).
• Các liên hợp thuốc - kháng thể (ADC) dẫn xuất từ dolastatin 10 của thân mềm Dolabella auricularia: Brentuximab vedotin (phê duyệt năm 2018), Polatuzumab vedotin (phê duyệt năm 2019), Enfortumab vedotin-ejfv (phê duyệt năm 2019), và Belantamab mafodotin (phê duyệt năm 2020).

Về các hợp chất hóa học và hoạt tính sinh học từ lớp Huệ biển (Crinoidea), tác giả tổng hợp ba nhóm chất chính:

1. Nhóm sắc tố quinone và anthraquinone: Các công trình nền tảng của Rideout và Sutherland (1960–1980); ptilometric acid (1) và dẫn xuất naphthoquinone (2) từ Tropiometra afra macrodiscus và Oxycomanthus japonicus (2002); proisocrinin A–F (4–9) từ loài huệ biển sâu Proisocrinus ruberrimus (Wolkenstein và cộng sự, 2009); rhodoptilometrin (10), 1,6,8-trihydroxy-3-propyl-9,10-anthraquinone (11) từ Colobometra perspinosa (Wright và cộng sự) có hoạt tính gây độc tế bào ung thư vú MCF-7, tế bào thần kinh SF-268 và tế bào phổi H460; (+)-rhodoptilometrin (12) và các dẫn xuất (13–14) từ Himerometra magnipinna (2014) có tác dụng ức chế protein tiền viêm iNOS; các chất (15–18) từ Comatula rotalaria (2013); 1′-deoxyrhodoptilometrin (19) và (S)-(-)-rhodoptilometrin (20) từ Comanthus sp. (2017) ức chế IGF1-receptor kinase, focal adhesion kinase và EGF receptor kinase; hypalocrinins A–E (21–25) từ Hypalocrinus naresianus (2019).
2. Nhóm naphthopyrone (dạng mạch thẳng linear và dạng góc angular): Sutherland (1971) phân lập comaparvin 8-O-sulfate (26), 6-methoxycomaparvin 8-O-sulfate (27), 6-methoxycomaparvin-5-methyl ether sulfate (28) từ Comanthus parvicirrus timorensis; Francesconi phân lập comantherin (29), neocomantherin (30), comaparvin (31) từ Comantheria briareus; phân lập dẫn xuất benzochromenone dimer (33, 34) từ Comantheria rotula (2007) ức chế nhân tố HIF-1; phân lập 6-methoxycomaparvin (35) và 6-methoxycomaparvin 5-methyl ether (36) từ Comanthus parvicirrus (2008) ức chế NF-κB do TNF gây ra; 10-methoxyrubrofusarin (37) và các dẫn xuất (38–42) từ Capillaster multiradiatus và C. parvicirrus (2010) ức chế protein kháng thuốc ABCG2; comaparvin (31) từ Comanthus bennetti (2015) ức chế iNOS và mRNA iNOS trong đại thực bào kích thích bởi LPS; hợp chất naphthopyrone góc mới (43) từ Colobometra perspinosa (2021) ức chế 83,74% iNOS ở 10 µM.
3. Nhóm bisanthrone và phenanthroperylene quinone: crinemodin bisanthrone (44), crinemodin-rhodoptilometrin bisanthrone (45), rhodoptilometrin bisanthrone (46) từ Lamprometra palmata gyges và Himerometra magnipinna; gymnochrome A–D (47–50), isogymnochrome D (51) từ Gymnocrinus richeri.

Vị trí của luận án: Luận án định vị là công trình đầu tiên tại Việt Nam phân lập, xác định cấu trúc và sàng lọc hoạt tính sinh học từ hai loài huệ biển Capillaster multiradiatus và Comanthus delicata, đồng thời là công trình đầu tiên trên thế giới công bố thành phần hóa học và tác dụng sinh học của loài Comanthus delicata.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết

Luận án dựa trên các cơ sở lý thuyết hóa sinh học và sinh học phân tử sau:

• Lý thuyết về quá trình chuyển hóa thứ cấp ở sinh vật biển: Các chất chuyển hóa thứ cấp (vòng thơm, quinone, naphthopyrone, terpenoid...) là sản phẩm thích nghi sinh thái nhằm tự vệ và cạnh tranh sinh tồn trong môi trường biển.
• Lý thuyết về quá trình chết tế bào theo chương trình (Apoptosis): Cơ chế tế bào tự hủy có kiểm soát nhằm duy trì cân bằng nội mô. Quá trình này diễn ra qua hai con đường chính: (1) Con đường ngoại bào (thông qua các thụ thể màng TNFR-1, Fas/CD95, TRAIL, tạo phức hợp DISC hoạt hóa caspase-8 rồi dẫn tới caspase-3); (2) Con đường nội bào (thông qua ty thể, sự thay đổi tính thấm màng MNP, giải phóng Cytochrome c, protein BAX, BID, BAK, tạo phức hợp apoptosome với Apaf-1 để hoạt hóa caspase-9, từ đó hoạt hóa enzym thực thi caspase-3). Sự phosphoryl hóa protein và đứt gãy DNA, co đặc nhiễm sắc chất là dấu hiệu đặc trưng của apoptosis.
• Lý thuyết về cơ chế phản ứng viêm và các đích phân tử: Viêm là đáp ứng miễn dịch điều hòa bởi các cytokine (IL-6, IL-12, TNF-α) và yếu tố phiên mã NF-κB. Hai enzyme đích then chốt được nghiên cứu gồm:
  • Inducible Nitric-Oxide Synthase (iNOS, NOS-2): Enzyme cảm ứng không phụ thuộc nồng độ ion canxi nội bào, liên kết calmodulin tổng hợp lượng lớn gốc tự do Nitric oxide (NO) kéo dài từ L-arginin và O2 khi tế bào đại thực bào bị kích thích bởi lipopolysaccharide (LPS).
  • Cyclooxygenase-2 (COX-2): Enzyme cảm ứng xúc tác chuyển đổi acid arachidonic thành prostaglandin PGH2 (tiền chất của các prostaglandin gây viêm), khuếch đại tín hiệu viêm mô.

Chỉ tiêu so sánh	nNOS (NOS-1)	iNOS (NOS-2)	eNOS (NOS-3)
Tên khoa học	Neuronal NOS	Inducible NOS	Endothelial NOS
Phân bố tế bào	Neuron thần kinh	Đại thực bào, tế bào miễn dịch (đáp ứng LPS/cytokine)	Tế bào nội mô mạch máu
Vị trí gen	Nhiễm sắc thể 12 (29 exon)	Nhiễm sắc thể 17 (26 exon)	Nhiễm sắc thể 7 (26 exon)
Đặc tính biểu hiện	Enzym cấu trúc (constitutive)	Enzym cảm ứng (inducible)	Enzym cấu trúc (constitutive)
Sự phụ thuộc Canxi	Phụ thuộc nồng độ $Ca^{2+}$	Không phụ thuộc nồng độ $Ca^{2+}$	Phụ thuộc nồng độ $Ca^{2+}$
Chức năng chính	Dẫn truyền thần kinh, học tập	Miễn dịch, sinh lý bệnh của quá trình viêm	Giãn mạch, huyết áp, chống xơ vữa

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Phương pháp phân lập và hóa lý:

• Xử lý mẫu và chiết tách: Mẫu huệ biển đông khô, nghiền nhỏ, ngâm chiết siêu âm với metanol (3 lần), cô quay chân không thu cặn chiết tổng. Phân bố lỏng - lỏng cặn metanol phân tán trong nước lần lượt với n-hexan và diclometan (DCM). Phần lớp nước của mẫu C. delicata được hấp phụ trên cột Diaion HP-20, rửa giải bằng hệ dung môi metanol/nước với tỷ lệ phân cực giảm dần (0%, 25%, 50%, 75%, 100% MeOH).
• Phương pháp sắc ký: Sắc ký lớp mỏng (TLC) trên bản mỏng silicagel pha thường DC-Alufolien 60 F254 và pha đảo RP18 F254S (Merck), hiện màu bằng đèn UV (254 nm, 365 nm) và dung dịch H2SO4 10% hơ nóng; Sắc ký cột (CC) pha thường (silica gel cỡ hạt 240–430 mesh), pha đảo (ODS-A, 12 nm, S-150 µm, YMC Nhật Bản), rây phân tử Sephadex LH-20, Diaion HP-20 (Sigma); Sắc ký lỏng trung áp (MPLC) trên hệ máy Biotage Isolera One; Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) bán điều chế trên hệ thống Agilent 1260 Infinity II sử dụng cột Cosmosil 5C18-MS-II (kích thước 250 × 20 mm và 250 × 4.6 mm, 5 µm).
• Xác định cấu trúc hóa học:
  • Phổ khối lượng phân giải cao (HR-ESI-MS): Đo trên thiết bị Agilent 6530 Accurate Mass Q-TOF LC-MS (từ trường siêu dẫn 4,7 Tesla, chế độ ion hóa ESI).
  • Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR 1D và 2D): Đo trên máy Bruker AM500 FT-NMR (tần số proton 500 MHz), sử dụng chuẩn nội Tetramethylsilane (TMS), đo các phổ 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT, COSY, HSQC, HMBC, NOESY trong các dung môi DMSO-d6, Pyridine-d5, CD3OD-d4.
  • Phổ lưỡng sắc tròn (CD): Đo trên máy Chirascan CD spectrometer (Applied Photophysics Ltd., Anh Quốc).

Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học:

• Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư: Thử nghiệm trên 7 dòng tế bào ung thư người gồm Hep-G2 (ung thư biểu mô gan), HL-60 (ung thư máu promyelocytic leukemia), KB (ung thư biểu mô biểu bì), LnCaP (ung thư tuyến tiền liệt), LU-1 (ung thư phổi), MCF-7 (ung thư vú), SK-Mel-2 (ung thư da/melanoma) bằng phương pháp SRB (Sulforhodamine B) hoặc MTT, xác định nồng độ ức chế 50% (IC50).
• Đánh giá cơ chế gây apoptosis của hợp chất CD7: Thử nghiệm nhuộm kép tế bào ung thư SK-Mel-2 bằng kit Annexin V-FITC / Propidium Iodide (PI) để xác định tỷ lệ tế bào sống, tế bào chết theo chương trình giai đoạn sớm, giai đoạn muộn và tế bào hoại tử; đánh giá sự kích thích sản sinh enzyme caspase-3.
• Đánh giá hoạt tính kháng viêm:
  • Đo hoạt tính ức chế sản sinh NO trên dòng tế bào đại thực bào RAW264.7 được kích thích bằng Lipopolysaccharide (LPS), đo nồng độ nitrite tích tụ bằng phản ứng Griess.
  • Đánh giá sự biểu hiện của protein iNOS và COX-2: Sử dụng kỹ thuật Western blot trên tế bào RAW264.7 được kích thích bởi LPS dưới tác động của hợp chất CM1 ở các nồng độ 1 µM, 3 µM và 10 µM (đối chứng nội protein β-actin).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Sơ lược về các hợp chất thiên nhiên

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về các hợp chất thiên nhiên, phân loại hợp chất chuyển hóa sơ cấp và thứ cấp; tổng quan các dẫn xuất hóa dược biển đã trở thành thuốc thương phẩm (Ara-C, Trabectedin, Ziconotide, Eribulin mesylate, Plitidepsin, Brentuximab vedotin...). Chương này phân tích chi tiết cơ chế bệnh sinh của ung thư, các phương pháp điều trị tại chỗ và toàn thân, bản chất con đường chết tế bào apoptosis nội bào và ngoại bào, các thành tố caspase trung tâm (caspase-3, caspase-8, caspase-9).

Chương 1 cũng trình bày cơ chế của phản ứng viêm, vai trò của yếu tố sao mã NF-κB, các cytokine tiền viêm (IL-6, IL-12, TNF-α), và đặc biệt là cơ chế sinh NO thông qua enzyme cảm ứng iNOS cùng cơ chế tạo prostaglandin qua enzyme cảm ứng COX-2. Cuối cùng, chương 1 mô tả cấu tạo sinh học của lớp Huệ biển (dạng cuống bám và dạng bơi tự do, cấu trúc đĩa lưng, các nhánh tay phân nhánh bội số của 5, hệ gai cirri, hệ tuần hoàn cơ quan xốp, hệ thần kinh dưới biểu mô, cơ quan sinh sản phân tính) và phân tích lịch sử các nghiên cứu hóa sinh trên các nhóm chất quinone, anthraquinone, naphthopyrone và bisanthrone từ huệ biển.

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết nguồn gốc nguyên liệu và toàn bộ quy trình thực nghiệm:

• Mẫu huệ biển Capillaster multiradiatus: Khối lượng khô 1,5 kg (thu tại Sơn Trà, Đà Nẵng). Chiết metanol siêu âm thu được 100 g cặn tổng; phân bố lỏng - lỏng thu được 25 g cặn hexan và 20 g cặn diclometan. Cặn diclometan (20 g) được phân tách qua MPLC pha thường (hệ dung môi Hexan/Axeton 50/1 đến 1/1) thu được 7 phân đoạn D1–D7. Phân đoạn D4 (1,5 g) tiếp tục sắc ký qua cột YMC (metanol/nước 1/1), phân đoạn D4D (600 mg) sắc ký qua YMC (axeton/nước 1,5/1) và tinh chế HPLC (ACN/nước 60/40) để thu được 8 hợp chất sạch ký hiệu từ CM1 đến CM8.
• Mẫu huệ biển Comanthus delicata: Khối lượng khô 2,0 kg (thu tại Vân Phong, Khánh Hòa). Chiết metanol siêu âm thu được 250 g cặn tổng; phân bố lỏng - lỏng thu được 100,5 g cặn hexan, 50 g cặn diclometan và lớp nước.
  • Cặn diclometan (50 g) được phân đoạn bằng MPLC (Hexan/Axeton và DCM/MeOH) thành 8 phân đoạn D1–D8. Các phân đoạn D3 (2,7 g), D4 (5,3 g), D5 (10 g) được phân tách qua các cột silica gel pha thường, cột YMC pha đảo và hệ thống HPLC bán điều chế (cột Cosmosil 5C18-MS-II, pha động ACN/nước 58/42) thu được các hợp chất CD1 đến CD14.
  • Lớp nước được xử lý qua cột Diaion HP-20 (rửa giải gradient nước - metanol) thu các phân đoạn W1–W5. Phân đoạn W4 (5,1 g) và W5 (10 g) tiếp tục phân tách qua MPLC, cột YMC (MeOH/nước, axeton/nước) và HPLC (ACN/nước 30/70) thu được các hợp chất CD15 đến CD23.
• Toàn bộ thông số thiết bị đo phổ HR-ESI-MS (Q-TOF, 4,7 Tesla), máy đo phổ NMR (Bruker 500 MHz), máy phổ CD (Chirascan) và các quy trình thử nghiệm sinh học in vitro (SRB/MTT, Annexin V-FITC, caspase-3, Griess, Western blot) được chuẩn hóa chi tiết.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm đạt được của luận án:

1. Kết quả phân lập và xác định cấu trúc:
   • Từ loài Capillaster multiradiatus, phân lập và xác định cấu trúc của 8 hợp chất (CM1–CM8): CM1 (21 mg), CM2 (14 mg), CM3 (4 mg), CM4 (1,7 mg), CM5 (2,3 mg), CM6 (4 mg), CM7 (2 mg), CM8 (2,1 mg).
   • Từ loài Comanthus delicata, phân lập và xác định cấu trúc của 23 hợp chất (CD1–CD23): CD1 (7 mg), CD2 (3,5 mg), CD3 (7 mg), CD4 (3,5 mg), CD5 (5 mg), CD6 (5,5 mg), CD7 (10,5 mg), CD8 (6 mg), CD9 (6,5 mg), CD10 (15 mg), CD11 (4,5 mg), CD12 (2,8 mg), CD13 (9 mg), CD14 (8 mg), CD15 (5 mg), CD16 (4,5 mg), CD17 (3 mg), CD18 (1,5 mg), CD19 (2,8 mg), CD20 (10 mg), CD21 (8 mg), CD22 (3,8 mg), CD23 (2,2 mg).
   • Xác định được 2 hợp chất mới hoàn toàn trong tự nhiên là CD1 và CD2.
2. Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư:
   • Đánh giá hoạt tính của các hợp chất từ C. multiradiatus (CM1–CM8) và C. delicata (CD1–CD23) trên các dòng tế bào ung thư người (Hep-G2, HL-60, KB, LnCaP, LU-1, MCF-7, SK-Mel-2).
   • Hợp chất CD7 thể hiện hoạt tính gây độc tế bào rõ rệt trên dòng tế bào ung thư da SK-Mel-2.
3. Kết quả nghiên cứu cơ chế apoptosis của CD7:
   • Thử nghiệm bằng kit Annexin V-FITC/PI trên dòng tế bào SK-Mel-2 cho thấy CD7 gây tăng tỷ lệ tế bào chết theo chương trình (early apoptosis và late apoptosis) phụ thuộc vào liều lượng xử lý.
   • Thử nghiệm enzym chứng minh CD7 có khả năng kích thích sự gia tăng biểu hiện của caspase-3 trong tế bào SK-Mel-2.
4. Kết quả đánh giá hoạt tính kháng viêm và ức chế protein gây viêm:
   • Đánh giá khả năng ức chế sản sinh NO trên tế bào RAW264.7 được kích thích bởi LPS đối với các hợp chất phân lập.
   • Thử nghiệm Western blot đối với hợp chất CM1 ở các nồng độ 1 µM, 3 µM và 10 µM cho thấy CM1 ức chế mạnh sự biểu hiện của cả hai protein tiền viêm iNOS và COX-2 theo mức độ phụ thuộc nồng độ.

Chương 4: Bàn luận kết quả nghiên cứu

Chương 4 tập trung biện luận chuyên sâu về cấu trúc hóa học và mối liên quan cấu trúc - hoạt tính:

• Biện luận phổ xác định cấu trúc: Tác giả phân tích chi tiết dữ liệu phổ 1D-NMR (1H, 13C, DEPT) và 2D-NMR (COSY, HSQC, HMBC, NOESY), kết hợp phổ khối lượng phân giải cao HR-ESI-MS và phổ lưỡng sắc tròn (CD) của các chất đại diện: CM1, CM2, CM8, CD1, CD2, CD3, CD4, CD5, CD15, CD16, CD17, CD18, CD19, CD20, CD21, CD22. Cấu trúc của hai hợp chất mới CD1 và CD2 được chứng minh chi tiết qua các tương tác HMBC then chốt và phổ CD xác định cấu hình lập thể.
• Bàn luận về hoạt tính gây độc tế bào ung thư: Phân tích phổ hoạt tính của khung cấu trúc anthraquinone và naphthopyrone đối với các dòng tế bào ung thư. Đánh giá cơ chế gây chết tế bào SK-Mel-2 của CD7 thông qua kích hoạt caspase-3 và dịch chuyển phosphatidylserine ra màng ngoài tế bào.
• Bàn luận về hoạt tính kháng viêm: Đánh giá cơ chế ức chế sản sinh NO. Phân tích tác động của CM1 lên con đường biểu hiện của iNOS và COX-2, khẳng định CM1 có tiềm năng phát triển thành chất kháng viêm do tác động đồng thời lên cả hai enzyme gây viêm quan trọng.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt khoa học và thực tiễn

Theo công bố của luận án, công trình có các điểm mới cốt lõi sau:

1. Về đối tượng nghiên cứu: Đây là công trình đầu tiên nghiên cứu toàn diện về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của hai loài huệ biển Capillaster multiradiatus và Comanthus delicata thu thập tại vùng biển Việt Nam. Đồng thời, đây là công trình đầu tiên trên thế giới nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loài Comanthus delicata.
2. Về thành phần hóa học: Đã phân lập và xác định cấu trúc hóa học của 31 hợp chất sạch, bao gồm 8 hợp chất từ loài Capillaster multiradiatus (CM1–CM8) và 23 hợp chất từ loài Comanthus delicata (CD1–CD23). Trong đó, đã phát hiện và xác định cấu trúc của 2 hợp chất mới hoàn toàn là CD1 và CD2.
3. Về hoạt tính sinh học và cơ chế tác dụng:
   • Cung cấp dữ liệu sàng lọc hoạt tính gây độc tế bào ung thư của 31 hợp chất trên 7 dòng tế bào ung thư người (Hep-G2, HL-60, KB, LnCaP, LU-1, MCF-7, SK-Mel-2).
   • Chứng minh hợp chất CD7 có khả năng gây chết tế bào ung thư da SK-Mel-2 theo con đường apoptosis thông qua việc kích thích sản sinh enzyme caspase-3 và làm tăng tỷ lệ tế bào gắn Annexin V-FITC.
   • Sàng lọc hoạt tính ức chế sản sinh NO trên mô hình tế bào đại thực bào RAW264.7 kích thích bởi LPS.
   • Chứng minh hợp chất CM1 ức chế mạnh sự biểu hiện của cả hai protein tiền viêm iNOS và COX-2 ở mức nồng độ 1 µM, 3 µM và 10 µM trên mô hình tế bào đại thực bào RAW264.7.

Mẫu huệ biển	Địa điểm thu mẫu	Khối lượng khô	Số hợp chất phân lập	Ký hiệu hợp chất	Hợp chất mới	Hoạt tính tiêu biểu ghi nhận
Capillaster multiradiatus	Bán đảo Sơn Trà, Đà Nẵng (8/2016)	1,5 kg	08 hợp chất	CM1 đến CM8	Không	CM1 ức chế sản sinh NO, ức chế biểu hiện protein iNOS và COX-2 (1–10 µM)
Comanthus delicata	Vịnh Vân Phong, Khánh Hòa (7/2020)	2,0 kg	23 hợp chất	CD1 đến CD23	02 hợp chất (CD1, CD2)	CD7 gây độc tế bào ung thư da SK-Mel-2, kích hoạt caspase-3 và apoptosis

Kiến nghị và đề xuất của luận án

• Tiếp tục mở rộng nghiên cứu thành phần hóa học đối với các phân đoạn chiết còn lại của hai loài huệ biển trên.
• Tiến hành thử nghiệm sâu hơn về hoạt tính sinh học in vivo trên mô hình động vật đối với các hợp chất có hoạt tính kháng viêm và gây độc tế bào ung thư tiềm năng như CM1 và CD7.
• Tiếp tục khảo sát, thu thập và nghiên cứu hóa sinh học trên các loài huệ biển khác hiện diện tại các vùng biển của Việt Nam nhằm xây dựng bộ dữ liệu đầy đủ về nguồn tài nguyên dược liệu biển.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Mẫu sinh vật nghiên cứu mới chỉ được thu thập tại hai địa điểm đơn lẻ (Sơn Trà - Đà Nẵng và Vân Phong - Khánh Hòa) vào một thời điểm nhất định, chưa phản ánh được sự biến động về thành phần hóa sinh theo mùa hoặc theo các vùng sinh thái biển khác nhau.
• Các thử nghiệm hoạt tính sinh học mới dừng lại ở quy mô in vitro trên các dòng tế bào nuôi cấy, chưa tiến hành đánh giá dược động học và độc tính trên mô hình động vật sống (in vivo).
• Cơ chế phân tử chuyên sâu của hợp chất mới CD1 và CD2 chưa được khảo sát toàn diện do giới hạn về hàm lượng phân lập.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Nghiên cứu bán tổng hợp hoặc biến đổi cấu trúc hóa học của các hoạt chất chính nhằm nâng cao hoạt tính sinh học và độ tan.
• Khảo sát chi tiết hơn cơ chế truyền tín hiệu qua các thụ thể và con đường tín hiệu nội bào của các hợp chất tiềm năng.
• Mở rộng phạm vi khảo sát hóa thực vật học sang các họ huệ biển khác ở vùng biển sâu Việt Nam.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị ứng dụng và học thuật cụ thể cho các đối tượng:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên các chuyên ngành Hóa sinh học, Hóa học các hợp chất thiên nhiên, Hóa dược và Dược lý sinh học: Có thể sử dụng luận án làm tài liệu tham khảo chuẩn mực về quy trình chiết tách phân đoạn mẫu sinh vật biển, kỹ thuật chạy cột MPLC, HPLC và phương pháp giải mã cấu trúc bằng tổ hợp phổ NMR 1D/2D, HR-ESI-MS và phổ CD.
• Giảng viên và nghiên cứu viên tại các viện nghiên cứu biển, trường đại học y - dược: Tham khảo dữ liệu về phổ cộng hưởng từ hạt nhân của các nhóm sắc tố quinone, anthraquinone và naphthopyrone từ động vật Da gai; các mô hình thử nghiệm hoạt tính kháng viêm qua ức chế NO, Western blot đánh giá iNOS/COX-2 và kit phát hiện apoptosis.
• Các nhà hoạch định chính sách và cơ quan quản lý tài nguyên biển: Bổ sung cơ sở dữ liệu khoa học về giá trị sinh học của nguồn lợi sinh vật biển Việt Nam, phục vụ công tác quy hoạch, bảo tồn và định hướng khai thác bền vững dược liệu biển.

Phần có giá trị tham khảo cao nhất trong văn bản là hệ thống bảng số liệu phổ NMR chi tiết của các hợp chất CM1, CM2, CM8, CD1–CD5, CD15–CD19 và sơ đồ quy trình phân lập các phân đoạn cặn diclometan và cặn nước qua các hệ sắc ký MPLC/HPLC.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án đã phát hiện bao nhiêu hợp chất mới và từ loài huệ biển nào?
Luận án đã phân lập và xác định cấu trúc của 02 hợp chất mới hoàn toàn trong tự nhiên, ký hiệu là CD1 và CD2. Cả hai hợp chất mới này đều được phân lập từ mẫu huệ biển Comanthus delicata (AH Clark, 1909) thu thập tại vịnh Vân Phong, tỉnh Khánh Hòa.

2. Hợp chất CD7 thể hiện cơ chế tác dụng như thế nào trên dòng tế bào ung thư da SK-Mel-2?
Hợp chất CD7 thể hiện hoạt tính gây độc tế bào trên dòng ung thư da người SK-Mel-2 thông qua cơ chế kích hoạt con đường chết tế bào theo chương trình (apoptosis). Phân tích bằng kit Annexin V-FITC/PI cho thấy CD7 làm tăng tỷ lệ tế bào đi vào giai đoạn chết theo chương trình phụ thuộc vào nồng độ, đồng thời thử nghiệm sinh hóa chứng minh CD7 kích thích sự gia tăng biểu hiện của enzyme thực thi apoptosis caspase-3 trong tế bào.

3. Hoạt tính kháng viêm của hợp chất CM1 từ loài Capillaster multiradiatus được chứng minh qua những chỉ số nào?
Hoạt tính kháng viêm của hợp chất CM1 được chứng minh qua hai chỉ tiêu: (1) Ức chế sự sản sinh gốc tự do Nitric oxide (NO) trên dòng tế bào đại thực bào RAW264.7 được kích thích bởi LPS; (2) Kỹ thuật Western blot chứng minh CM1 ở các nồng độ 1 µM, 3 µM và 10 µM làm giảm rõ rệt mức độ biểu hiện của cả hai protein tiền viêm chủ chốt là iNOS và COX-2 trên tế bào RAW264.7 được kích thích bởi LPS.

4. Luận án đã sử dụng những hệ thống thiết bị phân tích hiện đại nào để xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất?
Luận án sử dụng các hệ thống thiết bị phân tích gồm: máy sắc ký lỏng trung áp Biotage Isolera One; máy sắc ký lỏng hiệu năng cao Agilent 1260 Infinity II (cột Cosmosil 5C18-MS-II); máy phổ khối lượng phân giải cao Agilent 6530 Accurate Mass Q-TOF LC-MS (từ trường siêu dẫn 4,7 Tesla); máy cộng hưởng từ hạt nhân Bruker AM500 FT-NMR (500 MHz); và máy đo phổ lưỡng sắc tròn Chirascan CD spectrometer.

5. Tổng số hợp chất phân lập được trong toàn bộ luận án là bao nhiêu?
Tổng cộng luận án đã phân lập và xác định cấu trúc hóa học của 31 hợp chất hữu cơ sạch, trong đó có 8 hợp chất từ loài Capillaster multiradiatus (ký hiệu từ CM1 đến CM8) và 23 hợp chất từ loài Comanthus delicata (ký hiệu từ CD1 đến CD23).

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Lê Thị Viên là công trình thực nghiệm toàn diện về hóa sinh học các hợp chất thiên nhiên từ hai loài huệ biển Capillaster multiradiatus và Comanthus delicata tại vùng biển Việt Nam. Luận án đã phân lập và làm sáng tỏ cấu trúc hóa học của 31 hợp chất, trong đó phát hiện 2 hợp chất mới (CD1 và CD2) từ loài Comanthus delicata. Nghiên cứu đã chứng minh hoạt tính gây độc tế bào ung thư theo cơ chế apoptosis qua caspase-3 của hợp chất CD7 trên dòng tế bào SK-Mel-2, đồng thời xác định cơ chế kháng viêm của hợp chất CM1 thông qua ức chế sản sinh NO và ức chế đồng thời sự biểu hiện của hai protein iNOS và COX-2. Các kết quả đạt được cung cấp dữ liệu khoa học có giá trị cao cho việc nghiên cứu phát triển các hợp chất tiềm năng làm thuốc từ tài nguyên sinh vật biển Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. Sơ lược về các hợp chất thiên nhiên 1. Phân loại các hợp chất thiên nhiên Hợp chất thiên nhiên (HCTN) là các chất hữu cơ từ động thực vật và vi sinh vật bắt nguồn chủ yếu từ sự chuyển hóa thứ cấp, theo nghĩa rộng hơn cũng từ sự chuyển hóa sơ cấp của chúng. Dựa vào đặc điểm về nguồn gốc có thể phân biệt hai nhóm HCTN – các chất chuyển hóa sơ cấp và các chất chuyển hóa thứ cấp [2].

Trong cơ thể sống, các hợp chất hóa học được tổng hợp và thoái biến nhờ một loạt các phản ứng, mỗi phản ứng được xúc tác bởi một enzym. Các quá trình này được gọi chung là sự chuyển hóa, bao gồm sự đồng hóa và sự dị hóa. Tất cả các sinh vật đều có các con đường chuyển hóa tương tự nhau, theo đó chúng tổng hợp và sử dụng một số loại chất hóa học thiết yếu như đường, amino acid, các nucleotid và các polyme bắt nguồn từ chúng (polysaccharid, protein, lipid, ARN, ADN…). Đó là sự chuyển hóa sơ cấp, các hợp chất thiết yếu cho sự sống sót và khỏe mạnh của sinh vật này là các chất chuyển hóa sơ cấp [2].

Ngoài ra, phần lớn sinh vật còn sử dụng các con đường chuyển hóa khác để sản xuất ra các hợp chất thường không có tính hữu dụng rõ ràng, chúng là các chất chuyển hóa thứ cấp, và các con đường tổng hợp và sử dụng chất này tạo thành sự chuyển hóa thứ cấp. Thuộc vào nhóm các chất chuyển hóa thứ cấp này là các hợp chất vòng thơm, terpen, steroid, alkaloid và các chất kháng sinh. Con đường chuyển hóa thứ cấp là một sản phẩm của bản chất di truyền của sinh vật như con đường chuyển hóa sơ cấp. Nếu như các chất chuyển hóa sơ cấp là những chất cơ bản và xuất hiện ở tất cả các sinh vật từ vi sinh vật đến động thực vật thì các chất chuyển hóa thứ cấp chỉ được tìm thấy ở các nhóm sinh vật nhất định hoặc thậm chí ở một số ít loài.

Không có ranh giới rõ ràng phân chia giữa các chất chuyển hóa sơ cấp và các chất chuyển hóa thứ cấp. Các đường phổ biến glucose, fructose, mannose được xếp vào nhóm các chất chuyển hóa sơ cấp, trong khi các đường hiếm như chalcose, streptose, mycaminose được phát hiện là thành phần của các chất kháng sinh lại xếp vào nhóm các chất chuyển hóa thứ cấp. Ngoài ra hai loại chuyển hóa này lại có mối 4 liên hệ với nhau. Sự chuyển hóa sơ cấp cung cấp một số lớn các phân tử nhỏ dùng làm nguyên liệu đầu cho tất cả các con đường chuyển hóa thứ cấp quan trọng.

Hợp chất thiên nhiên biển và các thuốc bắt nguồn từ sinh vật biển Biển được biết đến như một nguồn dồi dào của các hợp chất hữu cơ phong phú. Điều kiện sống dưới biển sâu khắc nghiệt là tiền đề để tạo ra các chất có CTHH đa dạng và chưa từng được phát hiện ở các nguồn HCTN trên cạn. Đặc biệt, môi trường sống cạnh tranh khắc nghiệt dưới đại dương là yếu tố quan trọng kích thích các loài sinh vật biển tổng hợp các hoạt chất thứ cấp để tự bảo vệ và sinh sống trong cuộc đấu tranh sinh tồn giữa các loài. Các hoạt chất thứ cấp này có thể đóng vai trò như là “vũ khí” để chống lại kẻ thù hoặc thu hút các sinh vật khác để duy trì sự sống.

Chính vì thế, các hoạt chất thứ cấp này thường có tác động trực tiếp lên cơ thể sống. Ngoài ra, các hoạt chất thường phải là những CTHH có HT SH mạnh ngay cả ở nồng độ thấp do bị pha loãng trong môi trường nước biển. Do vậy, các HCTN biển luôn được xem là nguồn các hợp chất có sự độc đáo về cấu trúc và HT SH quý giá. Kể từ năm 2008, hơn 1000 hợp chất mới từ sinh vật biển được báo cáo mỗi năm, trong đó, bọt biển, sứa và vi sinh vật biển là các nguồn chính [3].

Dựa vào báo cáo và đánh giá số liệu, các nhà khoa học dự đoán rằng các hợp chất bắt nguồn từ biển có tỷ lệ tăng khoảng 10% mỗi năm [4]. Các HCTN biển đã được công bố là có nhiều HT SH như chống ung thư, kháng virus, kháng khuẩn và kháng viêm [5], [6], [7]. Cho tới nay đã có 11 hợp chất bắt nguồn từ các loài sinh vật biển được phát triển thành công thành thuốc thương mại, với phần lớn được dùng để điều trị ung thư. Hợp chất này là một nucleoside được tìm thấy từ loài hải miên Tectitethya crypta vùng biển Caribe [9].

Vidarabine (arabinofuranosyladenine, ara-A) là hợp chất tương tự nucleoside bắt nguồn từ hải miên đã được FDA chấp thuận như một loại thuốc kháng vi rút vào năm 1976 để điều trị các bệnh nhiễm trùng do herpes và varicella vi rút zoster. Tuy nhiên, Vidarabine đã bị ngừng sản xuất ở Mỹ và châu Âu kể từ tháng 6 năm 2001. 5 Thuốc giảm đau Ziconotide (Prialt®) được tổng hợp từ một peptit ω- conotoxin MVIIA tìm thấy ở loài ốc nón Conus magus sống ở biển nhiệt đới. Năm 2004, Ziconotide được FDA chỉ định để điều trị các cơn đau mãn tính nghiêm trọng do tổn thương tủy sống [10], [11].

Trabectedin (Yondelis®) là một tetrahydroisoquinoline alkaloid bắt nguồn từ loài hải tiêu Ecteinascidia turbinata vùng Caribe được Cơ quan đánh giá Dược phẩm Châu Âu (EMEA) phê duyệt vào năm 2007 để điều trị u mô mềm và điều trị ung thư buồng trứng vào năm 2009. Hợp chất này cũng được FDA phê duyệt năm 2015 như một loại thuốc chống ung thư [12], [13]. Eribulin mesylate là một dẫn xuất của macrolide halichondrin B từ hải miên Halichondria okadai của Nhật Bản. Thuốc này được FDA phê duyệt để điều trị ung thư vú di căn và liposarcoma vào năm 2009 [14].

Plitidepsin được phân lập từ loài hải tiêu Aplidium albicans đã được chứng minh là ức chế sự hoạt động của eEF1A2 (eukaryotic Elongation Factor 1 A2) – một protein biểu hiện quá mức trong các khối u ở người và có đặc tính gây ung thư, làm tăng sinh tế bào khối u trong khi ức chế quá trình apoptosis [15]. Cơ quan Quản lý Dược phẩm Úc đã phê duyệt việc kết hợp plitidepsin với dexamethasone để điều trị bệnh nhân đa u tủy vào năm 2018 [16]. Ba thuốc điều trị ung thư khác bắt nguồn từ biển là brentuximab vedotin, polatuzumab vedotin và enfortumab vedotin-ejfv là các liên hợp thuốc kháng thể (ADC: antibody-drug conjugate) của chất GĐTB chống phân bào monomethyl auristatin E (MMAE) - một dẫn xuất của dolastatin 10 nhận được từ động vật thân mềm Dolabella auricularia. Bretuximab vedotin là chất kết hợp giữa kháng thể đặc hiệu CD30 và MMAE được FDA công nhận vào tháng 11 năm 2018 để điều trị ung thư hạch tế bào T lớn và ung thư hạch Hodgkin [17], [18].

Polatuzumab vedotin là một ADC chứa một kháng thể đơn dòng đặc hiệu CD79b (thành phần thụ thể tế bào B) gắn với MMAE thông qua một liên kết có thể phân cắt. Sau khi liên kết với CD79b trên bề mặt tế bào B, Polatuzumab vedotin được xâm nhập vào bên trong, liên kết bị phân cắt và giải phóng MMAE vào trong tế bào ức chế sự phân chia và gây ra apoptosis. Thuốc này đã được sự chấp thuận của FDA vào tháng 6 năm 2019 để điều trị ung thư hạch tế bào B lớn [19]. 6 Vào tháng 12 năm 2019, FDA đã phê duyệt cho enfortumab vedotin-ejfv là một ADC gồm kháng thể đơn dòng của người (AGS-22) đặc hiệu Nectin-4 được kết hợp với MMAE dùng điều trị cho bệnh nhân ung thư biểu mô di căn [20].

Thuốc được FDA công nhận năm 2020 để điều trị ung thư phổi tế bào nhỏ di căn [22]. Một ADC khác là Belantamab mafodotin (BlenrepTM) gồm monomethyl auristatin F (một trong những dẫn xuất của MMAE) được liên kết với kháng thể đặc hiệu BCMA (kháng nguyên trưởng thành tế bào B), thuốc được phê duyệt vào tháng 8 năm 2020 ở Hoa Kỳ dùng điều trị bệnh đa u tủy [23]. Ngoài ra, 22 hợp chất khác từ các sinh vật biển đang trong thời gian thử nghiệm lâm sàng I, II và III để phát triển thuốc [7]. Như vậy có thể thấy sinh vật biển là nguồn các hợp chất có HT SH quý giá và tiềm năng để nghiên cứu và phát triển nhiều loại thuốc trong tương lai để chữa trị nhiều bệnh trong đó ung thư và viêm là những căn bệnh đang rất phổ biến ở các nước.

Giới thiệu chung về ung thư 1. Ung thư và các phương pháp điều trị ung thư Ngày nay mặc dù y học đã có nhiều tiến bộ vượt bậc tuy nhiên căn bệnh ung thư hàng năm vẫn cướp đi sinh mạng của hàng triệu người trên thế giới. Ung thư hiện là nguyên nhân dẫn đến tử vong đứng thứ hai sau bệnh tim mạch. Đây là một nhóm bệnh liên quan đến phân chia tế bào, trong đó có một số tế bào vượt khỏi kiểm soát, sự biệt hóa sinh lý và tiếp tục nhân số lượng lên.

Chúng có thể xâm lấn, phá hoại các tổ chức xung quanh, di căn đến phát triển tiếp ở nhiều các cơ quan khác nhau để tạo nên khối u mới và gây tử vong do các biến chứng và rối loạn chức năng cơ thể [24]. Người ta biết được có đến hơn 200 loại ung thư khác nhau trên cơ thể người. Nguyên nhân gây ung thư có thể là do các tác nhân bên trong gồm yếu tố di truyền, yếu tố nội tiết tố hay các nguyên nhân bên ngoài bao gồm tác nhân vật lý, tác nhân hóa học hay các tác nhân sinh học. Theo các nghiên cứu dịch tễ học, trên 80% tác nhân sinh ung thư bắt nguồn từ môi trường sống và tỷ lệ rất nhỏ chỉ 1/10.000 ca ung thư có thể tự khỏi.

Có thể ở những cơ thể cá biệt, hệ thống miễn dịch tự điều chỉnh, 7 tiêu diệt được các TB UT sau khi đã phát sinh. Nhưng cơ bản, ung thư nếu không điều trị sẽ sớm dẫn tới tử vong. Hiện nay điều trị ung thư có nhiều phương pháp nhưng chủ yếu được chia làm hai nhóm: Phương pháp điều trị hệ thống và phương pháp điều trị tại chỗ [25], [26], [27]. Phương pháp điều trị tại chỗ Đây là phương pháp tác động trực tiếp lên khối u của người bệnh theo hai cách: phẫu thuật cắt bỏ khối u hoặc sử dụng chùm tia có năng lượng cao tác động vào khối u giúp tiêu diệt, hạn chế sự phát triển của TB UT (Xạ trị).

Phương pháp này vẫn là phương pháp chủ yếu và cơ bản nhất trong điều trị ung thư nhưng thường chỉ thực hiện với những người bệnh phát hiện sớm, TB UT chưa di căn.