Luận án tiến sĩ nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính gây độc tế bào ung thư từ hai loài sên biển aplysia dactylomela và dendrodoris fumata ở vùng biển miền trung việt nam

Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính gây độc tế bào ung thư từ sên biển Aplysia dactylomela và Dendrodoris fumata tại miền Trung Việt Nam.

• Tác giả: Phạm Thị Mai Hương
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Thanh
• 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 Từ Sên Biển Aplysia dactylomela Và Dendrodoris fumata
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. MỞ ĐẦU
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3. ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO UNG THƯ CỦA CÁC HỢP CHẤT PHÂN LẬP ĐƯỢC TỪ MẪU SÊN BIỂN
• 4. ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO UNG THƯ CỦA CÁC HỢP CHẤT PHÂN LẬP ĐƯỢC TỪ LOÀI SÊN BIỂN A. DACTYLOMELA THU TẠI BIỂN LĂNG CÔ TỈNH THỪA THIÊN HUẾ
• 5. BÀN LUẬN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

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

Nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào từ các nguồn tự nhiên, đặc biệt là từ các sinh vật biển, đang ngày càng thu hút sự quan tâm của giới khoa học. Ung thư là một vấn đề sức khỏe toàn cầu, và việc tìm kiếm các phương pháp điều trị mới, hiệu quả hơn là vô cùng cấp thiết. Sên biển, với sự đa dạng sinh học và khả năng sản xuất các hợp chất độc đáo, đã trở thành một nguồn tiềm năng trong việc phát triển các loại dược phẩm kháng ung thư tự nhiên. Nghiên cứu này tập trung vào việc khám phá hoạt tính sinh học biển từ hai loài sên biển: Aplysia dactylomela và Dendrodoris fumata, nhằm xác định các hợp chất có khả năng gây độc tế bào ung thư và cơ chế gây độc của chúng. Các kết quả hứa hẹn sẽ mở ra những hướng đi mới trong việc điều trị ung thư.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Ung Thư Sên Biển

Nghiên cứu sên biển trong lĩnh vực ung thư mang lại nhiều tiềm năng. Các loài sên biển như Aplysia dactylomela và Dendrodoris fumata chứa các hoạt chất sinh học biển có thể gây độc cho tế bào ung thư. Việc nghiên cứu này giúp khám phá các hợp chất từ sên biển, từ đó phát triển các phương pháp điều trị ung thư mới và hiệu quả hơn.

1.2. Đa Dạng Sinh Học Sên Biển Và Dược Liệu Biển

Sên biển là một nguồn dược liệu biển phong phú. Sự đa dạng sinh học của chúng tạo ra nhiều cơ hội để tìm kiếm các hoạt chất sinh học biển mới. Các hợp chất từ sên biển có thể có hoạt tính gây độc tế bào ung thư tiềm năng, mở ra hướng nghiên cứu và phát triển các dược phẩm.

II. Thách Thức Khám Phá Cơ Chế Gây Độc Tế Bào Ung Thư

Mặc dù có tiềm năng lớn, việc nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào ung thư từ sên biển cũng đối mặt với nhiều thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là xác định chính xác cơ chế gây độc tế bào ung thư của các hợp chất từ sên biển. Hiểu rõ cơ chế gây độc này là rất quan trọng để phát triển các phương pháp điều trị ung thư hiệu quả và an toàn. Bên cạnh đó, việc phân lập và xác định cấu trúc của các hoạt chất sinh học biển từ Aplysia dactylomela và Dendrodoris fumata cũng đòi hỏi các kỹ thuật hiện đại và phức tạp.

2.1. Xác Định Cơ Chế Gây Độc Tế Bào Ung Thư

Xác định cơ chế gây độc tế bào ung thư là một thách thức quan trọng. Điều này đòi hỏi các nghiên cứu về tế bào học ung thư và hoạt tính gây độc của các hợp chất từ sên biển. Việc hiểu rõ cơ chế giúp tối ưu hóa ứng dụng sên biển trong điều trị ung thư.

2.2. Phân Lập Và Xác Định Cấu Trúc Hóa Học

Phân lập và xác định cấu trúc hóa học của các hoạt chất sinh học biển là một quy trình phức tạp. Cần sử dụng các phương pháp phân tích hóa học và phổ khối lượng để xác định cấu trúc của các hợp chất từ sên biển. Điều này giúp hiểu rõ hơn về hoạt tính gây độc tế bào ung thư của chúng.

III. Phương Pháp Chiết Xuất Và Đánh Giá Hoạt Tính Gây Độc

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp chiết xuất hiện đại để thu được các chiết xuất sên biển gây độc tế bào từ Aplysia dactylomela và Dendrodoris fumata. Sau khi chiết xuất, các chiết xuất sên biển này được đánh giá hoạt tính gây độc tế bào trên nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau, sử dụng kỹ thuật MTT. Các hợp chất có hoạt tính gây độc mạnh sẽ được phân lập và xác định cấu trúc hóa học. Các phương pháp tế bào học ung thư được sử dụng để xác định cơ chế gây độc của các hợp chất này, bao gồm việc đánh giá khả năng gây apoptosis (cơ chế gây độc tế bào ung thư).

3.1. Quy Trình Chiết Xuất Sên Biển Gây Độc Tế Bào

Quy trình chiết xuất sên biển gây độc tế bào cần được thực hiện cẩn thận để bảo toàn hoạt tính sinh học của các hợp chất từ sên biển. Sử dụng các dung môi phù hợp và các kỹ thuật chiết xuất hiệu quả giúp thu được các chiết xuất sên biển giàu hoạt chất sinh học biển.

3.2. Kỹ Thuật Đánh Giá Hoạt Tính Gây Độc Tế Bào MTT

Kỹ thuật MTT là một phương pháp phổ biến để đánh giá hoạt tính gây độc tế bào. Kỹ thuật này đo lường khả năng sống sót của tế bào ung thư sau khi tiếp xúc với các chiết xuất sên biển. Kết quả MTT giúp xác định các hợp chất từ sên biển có hoạt tính gây độc mạnh.

3.3. Phân Lập Và Xác Định Cấu Trúc Hóa Học Hợp Chất

Phân lập và xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất từ sên biển là bước quan trọng để hiểu rõ cơ chế gây độc tế bào ung thư. Sử dụng các phương pháp sắc ký và phổ khối lượng giúp xác định cấu trúc của các hoạt chất sinh học biển.

IV. Kết Quả Hoạt Tính Gây Độc Từ Aplysia Dendrodoris

Nghiên cứu đã xác định được một số hợp chất từ sên biển Aplysia dactylomela và Dendrodoris fumata có hoạt tính gây độc tế bào ung thư đáng kể. Các hợp chất này thể hiện khả năng ức chế sự phát triển của nhiều dòng tế bào ung thư, bao gồm ung thư gan, ung thư vú và ung thư phổi. Một số hợp chất đặc biệt hiệu quả trong việc gây ra quá trình apoptosis trong tế bào ung thư, cho thấy tiềm năng lớn trong việc phát triển các liệu pháp điều trị ung thư dựa trên dược liệu biển. Các dữ liệu nghiên cứu khoa học cũng chỉ ra rằng hoạt tính độc tính tế bào ung thư sên biển có thể khác nhau tùy thuộc vào vị trí địa lý thu thập sên biển.

4.1. Hoạt Tính Gây Độc Của Aplysia Dactylomela

Aplysia dactylomela hoạt tính sinh học thể hiện độc tính tế bào ung thư sên biển trên nhiều dòng tế bào ung thư, đặc biệt là tế bào ung thư gan. Các hợp chất từ Aplysia dactylomela có khả năng ức chế sự phát triển và gây apoptosis cho tế bào ung thư.

4.2. Hoạt Tính Gây Độc Của Dendrodoris Fumata

Dendrodoris fumata hoạt tính sinh học cũng cho thấy độc tính tế bào ung thư sên biển trên một số dòng tế bào ung thư, bao gồm ung thư vú. Các hợp chất từ Dendrodoris fumata có thể là một nguồn tiềm năng cho việc phát triển các liệu pháp điều trị ung thư mới.

V. Ứng Dụng Tiềm Năng Dược Phẩm Từ Sên Biển Điều Trị Ung Thư

Kết quả nghiên cứu này mở ra tiềm năng lớn cho việc phát triển các loại dược phẩm từ sên biển để điều trị ung thư. Các hợp chất từ sên biển Aplysia dactylomela và Dendrodoris fumata có thể được sử dụng làm tiền chất cho các loại thuốc mới hoặc được phát triển thành các liệu pháp kháng ung thư tự nhiên. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu để đánh giá tính an toàn và hiệu quả của các hợp chất này trên mô hình động vật và con người trước khi chúng có thể được đưa vào sử dụng trong thực tế. Các nghiên cứu khoa học cần tập trung vào đánh giá chính xác độc tính tế bào ung thư sên biển để đảm bảo tính an toàn cho người sử dụng.

5.1. Phát Triển Dược Phẩm Kháng Ung Thư Từ Tự Nhiên

Việc phát triển dược phẩm kháng ung thư tự nhiên từ sên biển là một hướng đi đầy hứa hẹn. Các hoạt chất sinh học biển có thể cung cấp các giải pháp điều trị ung thư hiệu quả và ít tác dụng phụ hơn so với các phương pháp truyền thống.

5.2. Nghiên Cứu Tiền Lâm Sàng Về Hoạt Tính Kháng Ung Thư

Các nghiên cứu khoa học cần tập trung vào đánh giá hoạt tính kháng ung thư của các hợp chất từ sên biển trên mô hình động vật. Điều này giúp xác định liều lượng an toàn và hiệu quả trước khi thử nghiệm trên con người.

VI. Kết Luận Hướng Nghiên Cứu Tương Lai Về Độc Tế Bào

Nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào ung thư từ sên biển Aplysia dactylomela và Dendrodoris fumata đã cung cấp những bằng chứng quan trọng về tiềm năng của các dược liệu biển trong việc điều trị ung thư. Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc khám phá sâu hơn cơ chế gây độc của các hợp chất từ sên biển, cũng như đánh giá tính an toàn và hiệu quả của chúng trên mô hình lâm sàng. Ngoài ra, cần có các nghiên cứu về sàng lọc hoạt tính sinh học quy mô lớn để tìm kiếm thêm các hoạt chất sinh học biển có hoạt tính gây độc tiềm năng.

6.1. Khám Phá Cơ Chế Gây Độc Tế Bào Chi Tiết

Nghiên cứu cần tập trung vào việc khám phá chi tiết cơ chế gây độc tế bào ung thư của các hợp chất từ sên biển. Điều này giúp tối ưu hóa việc sử dụng chúng trong điều trị ung thư.

6.2. Sàng Lọc Hoạt Tính Sinh Học Quy Mô Lớn

Cần có các nghiên cứu sàng lọc hoạt tính sinh học quy mô lớn để tìm kiếm thêm các hoạt chất sinh học biển có hoạt tính gây độc tiềm năng từ các loài sên biển khác.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. Ung thư và mối liên quan giữa tế bào ung thư với quá trình apoptosis 1. Khái niệm chung về ung thư Ung thư là một nhóm gồm khoảng 200 loại bệnh có liên quan tới sự phân chia tế bào một cách không có tổ chức và những tế bào này có khả năng xâm lấn những mô khác bằng cách phát triển trực tiếp vào mô bên cạnh hoặc di chuyển đến mô xa (di căn) [5, 6]. Theo Viện Ung thư Quốc Gia Hoa Kỳ thì các tế bào khối u đều xuất phát từ những tế bào của cơ thể, nhưng chúng không ngừng tăng sinh và lan rộng; có thể do sự mất cân bằng sinh lý, các tế bào già nua, bị lỗi hoặc bị hư tổn vẫn tiếp tục sống khi chúng cần phải chết và trong khi các tế bào mới hình thành khi cơ thể không cần đến chúng.

Những sự bất thường này có thể xảy ra ở bất cứ tế bào nào trong hàng tỉ tế bào của cơ thể [7]. Phân chia tế bào bình thường và ung thư [8] 1. Apoptosis và tầm quan trọng của apoptosis Mục đích của hầu hết các loại thuốc hóa trị liệu ung thư hiện đang được sử dụng hỗ trợ hoặc điều trị ung thư là tiêu diệt các tế bào khối u ác tính bằng cách ức chế một số cơ chế liên quan tới quá trình phân chia tế bào. Một trong những cơ chế của thuốc chống ung thư hiện đang được nghiên cứu là tìm hướng tác động kích hoạt quá trình tự chết của tế bào (apoptosis).nam luan an tien si TIEU LUAN MOI download : [e-mail] moi nhat (LUAN.nam 4 Apoptosis là quá trình (hay chương trình) tự chết của tế bào ở dạng đã được lập trình từ trước.

“Apoptosis” có nghĩa cây rụng lá vào mùa thu trong tiếng Hy Lạp. Sự ức chế apoptosis có thể là nguyên nhân của nhiều loại bệnh như bệnh tự miễn dịch, bệnh do nhiễm virus, bệnh sưng viêm, và ung thư. Ban đầu các khối u được tạo ra là do sự tăng sinh của tế bào, tuy nhiên theo các công bố trước đây cho thấy sự làm giảm tốc độ chết của tế bào cũng được xem xét như nguyên nhân của hiện tượng này. Hay là sự biểu hiện quá mức của protein ức chế apoptosis của tế bào (IAP).

Do vậy, định hướng nghiên cứu của các nhà khoa học hiện nay là tìm kiếm các hợp chất có khả năng điều trị theo cơ chế cảm ứng và kích hoạt quá trình apoptosis. Từ thế kỷ XIX apoptosis đã nhận được sự quan tâm của các nhà sinh học. Năm 1842, Carl Vogt người Đức là nhà khoa học đầu tiên mô tả về các nguyên tắc về apoptosis [9]. Năm 1858, Rudolph Virchow đã mô tả một dạng tế bào chết tự nhiên khác biệt với hoại tử (necrosis) và gọi nó là necrobiosis [10].

Việc mô tả chính xác hơn về apoptosis xuất hiện vào năm 1885 bởi Walther Flemming và đặt tên là tế bào chết tự nhiên chromatolysis [9]. Năm 1965, nhà nghiên cứu bệnh học người Úc John F. Kerr đã quan sát thấy một dạng tế bào chết bất thường sau chấn thương thiếu máu cục bộ của mô gan, nơi các thành phần của tế bào dường như vẫn còn nguyên vẹn. Ông đã sử dụng thuật ngữ hoại tử co rút (shrinkage necrosis) để xác định dạng chết tế bào này và đã bắt đầu sử dụng kính hiển vi điện tử để quan sát hình thái sớm của các dạng ngưng tụ của tế bào chất và chất nền nhân.

Ông cũng cho rằng những tế bào chết tự nhiên này đóng vai trò quan trọng trong quá trình tạo phôi và phát triển của động vật có xương sống [12]. Sau đó đến năm 1972, Kerr và cộng sự lần đầu tiên sử dụng tên apoptosis như một quá trình của sự chết tế bào tự nhiên [13]. Năm 2002, giải Nobel y học đã được trao cho Sydney Brenner, Robert Horvitz và John Suston bởi những đóng góp của họ trong nghiên cứu về apoptosis. Điều này cho thấy tầm quan trọng của những kết quả nghiên cứu trong hai thập kỷ về các quá trình di truyền và sinh hóa liên quan đến quá trình apoptosis và ý nghĩa của nó với nền y học thế giới.nam luan an tien si TIEU LUAN MOI download : [e-mail] moi nhat (LUAN.nam 5 Cơ chế của quá trình apoptosis rất phức tạp và liên quan đến nhiều con đường sinh hóa.

Hiểu cơ chế quá trình apoptosis là rất quan trọng, cần thiết giúp ích cho điều trị bệnh ung thư và nghiên cứu các loại thuốc điều trị, hỗ trợ trị bệnh ung thư chứa các hoạt chất hướng đích vào con đường apoptosis.2 minh họa khái quát các con đường bên trong và bên ngoài của apoptosis. Các con đường bên ngoài và bên trong của apoptosis [14] Caspase đóng vai trò quan trọng và trung tâm trong cơ chế apoptosis vì chúng tham gia vào cả hai vai trò là khởi đầu/khởi động và thực hiện. Cả ba con đường apoptosis mà đều có mặt caspase: hai con đường chính là con đường nội bào (con đường ty thể) và con đường ngoại bào (các thụ thể chết); con đường thứ ba là con đường lưới nội chất nội bào [15]. Một số gen liên quan đến quá trình apoptosis được phát hiện là bị biển đổi trong tế bào ung thư (đặc biệt là gen họ BCL2 và caspase).

Apoptosis được gây ra bởi một nhóm cysteine là các protease cụ thể là caspase, phân cắt cơ chất của chúng tại các gốc axit aspartic. Caspase được tạo ra dưới dạng không hoạt động, được kích hoạt bằng phản ứng thủy phân tại các vị trí Asp. Mối liên quan giữa apoptosis và tế bào ung thư Các tế bào ung thư có nguồn gốc là các tế bào bình thường biến tính dưới một tác động hay nhiều tác động. Nếu apoptosis có hiệu quả với tế bào ung thư thì chúng sẽ tự mất đi như các tế bào bình thường khác.

Tuy nhiên, bản chất của các tế bào ung (LUAN.nam luan an tien si TIEU LUAN MOI download : [e-mail] moi nhat (LUAN.nam 6 thư không chịu tác động của apoptosis, do đó chúng không bao giờ tự chết đi. Năm 1951 ở Hoa Kỳ tại một phòng thí nghiệm đã thu thập mẫu tế bào ung thư đốt sống và cho đến ngày nay tế bào đó vẫn tiếp tục sống và sử dụng rộng rãi với mục đích nghiên cứu khác nhau. Tế bào ung thư có thể phát sinh trong bất kỳ một bước nào trên con đường của apoptosis. Tế bào ác tính có thể có nhiều cơ chế tránh quá trình apoptosis và được chia thành: (1) phá vỡ sự cân bằng của protein prooptotic và chống apoptosis, (2) giảm chức năng caspase và (3) suy giảm tín hiệu thụ thể gây chết.

Tóm tắt các cơ chế góp phần tránh quá trình apoptosis và gây ung thư được trình bày ở Hình 1. Các cơ chế làm giảm quá trình apoptosis và gây ung thư [16] Vì vậy, apoptosis có thể là nguồn gốc cũng là giải pháp của vấn đề. Hiện nay nhiều nhà nghiên cứu tập trung tìm kiếm các loại thuốc mới hướng đích vào các khía cạnh khác nhau của apoptosis [17, 18]. Ngay từ năm 1970, Kerr và cộng sự đã liên kết apoptosis với việc loại bỏ các tế bào ác tính tiềm tàng, tăng sản và tiến triển khối u [19].

Do đó, tìm kiếm hoạt chất có hoạt tính gây ra quá trình apoptosis là hết sức cần thiết. Nói cách khác là sử dụng các hoạt chất đó nhằm đẩy nhanh tốc độ tự chết của tế bào ung thư đã cài đặt sẵn trong gen. Một số thử nghiệm đánh giá hoạt tính gây độc tế bào Thử nghiệm sinh học (bioassay) là một phương pháp phân tích để đánh giá nồng độ hoặc hiệu lực của một chất bằng cách thử ảnh hưởng của nó lên hệ thống sinh học phù hợp như tế bào, mô, vi khuẩn, động vật, thực vật v. Thử nghiệm sinh (LUAN.nam luan an tien si TIEU LUAN MOI download : [e-mail] moi nhat (LUAN.nam 7 học được dùng để ước tính hiệu lực của các tác nhân bằng cách quan sát ảnh hưởng của chúng lên động vật sống (in vivo) hoặc hệ thống nuôi cấy mô/tế bào (in vitro).

Các phép thử sinh học quy mô phòng thí nghiệm có vai trò quan trọng trong việc định hướng phân tách các hợp chất có hoạt tính từ nhiều nguồn tự nhiên khác nhau. Các phép thử sinh học được lựa chọn dựa vào bản chất và hoạt tính sinh học cần đánh giá của mẫu thử [20]. Thử nghiệm xác định hoạt tính gây độc tế bào bằng kỹ thuật MTT Trong hệ thống nuôi cấy tế bào quy mô phòng thí nghiệm, thuật ngữ “gây độc tế bào” (cytotoxicity) dùng để chỉ khả năng làm thay đổi hình thái, tốc độ sinh trưởng hoặc làm chết tế bào của hợp chất thử hoặc tác nhân thử [20]. Các phép thử gây độc tế bào là cách hữu hiệu nhất trong việc sàng lọc phát hiện những hợp chất có hoạt tính từ nguồn tự nhiên làm tiền đề cho những nghiên cứu phát triển thuốc cũng như đánh giá thuốc tổng hợp.

Phương pháp tetrazolium (MTT-mô tả bởi Tim Mosmann (1983) tạp chí Immunological Methods) nhằm đánh giá khả năng tăng sinh, ức chế tăng sinh tế bào [13]. Vòng tetrazolium bám vào ty thể của tế bào hoạt động, sau đó dưới tác dụng của enzym dehydrogenase, màu vàng của MTT biến đổi thành formazan có màu tím. Như vậy so sánh màu sẽ tính toán được số lượng tế bào sống sót trong các mẫu thí nghiệm [21]. Trong nghiên cứu của Takada sử dụng phương pháp MTT để ủ tế bào ung thư bạch cầu ở chuột P388 và ung thư biểu mô cổ tử cung ở người HeLa với hợp chất kulokekahilide ‐ 2 (là hợp chất trước đó đã được tìm thấy từ sên biển Philinopsis speciose [22]) trong 96 giờ, kết quả là kulokekahilide ‐ 2 có hoạt tính gây độc mạnh lên hai dòng tế bào thử nghiệm với giá trị IC50 lần lượt là 16 và 3.

Thử nghiệm xác định khả năng gây apoptosis thông qua sử dụng thuốc nhuộm Hoechst 33342 Nhân của các tế bào bình thường có hình cầu và DNA phân bố đều. DNA trở nên đặc lại trong quá trình apoptosis, nhưng không xảy ra trong quá trình hoại tử. Do đó, tế bào bị co rút lại và nhân tế bào bị phân chia thành từng mảng nhỏ, chất nhiễm sắc cũng bị co lại có thể được dùng để phân biệt tế bào apoptotic với tế bào khỏe mạnh hoặc tế bào hoại tử. Vì vậy, thử nghiệm sử dụng thuốc nhuộm Hoechst 33342 làm cơ sở phát hiện tế bào chết theo apoptosis.

Hoechst nhuộm DNA của cả tế bào (LUAN.nam luan an tien si TIEU LUAN MOI download : [e-mail] moi nhat (LUAN.nam 8 sống và tế bào chết, tương thích với các ứng dụng hóa mô miễn dịch. Khi sử dụng thuốc nhuộm Hoechst 33342, có thể quan sát thấy nhân tế bào bắt màu nhuộm đều và khuếch tán ở tế bào khỏe mạnh.