Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ sinh học với đề tài "Nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học của một số hợp chất từ vi nấm biển phân lập tại miền Trung Việt Nam" do nghiên cứu sinh Phan Thị Hoài Trinh thực hiện tại Học viện Khoa học và Công nghệ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Phí Quyết TiếnPGS. Trần Thị Thanh Vân, bảo vệ năm 2019 thuộc chuyên ngành Công nghệ sinh học (mã số: 9.01).

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Bệnh truyền nhiễm và các bệnh nan y đang diễn biến phức tạp và đe dọa sức khỏe cộng đồng, trong khi tình trạng vi sinh vật gây bệnh kháng kháng sinh ngày càng lan rộng. Thực trạng này đặt ra yêu cầu tìm kiếm các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học từ các nguồn sinh vật mới. Vi sinh vật biển, đặc biệt là vi nấm biển, sống trong điều kiện môi trường có độ mặn cao, áp suất lớn, dinh dưỡng hạn chế và biến động nhiệt độ, đã hình thành các con đường trao đổi chất đặc thù để sinh tổng hợp các chất chuyển hóa thứ cấp có cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh học phong phú.

Việt Nam có bờ biển dài trên 3.200 km với hệ sinh thái biển nhiệt đới giàu tài nguyên sinh vật. Tuy nhiên, các nghiên cứu trong nước trước đây chủ yếu tập trung vào vi khuẩn và xạ khuẩn biển, trong khi nguồn vi nấm biển tại khu vực miền Trung chưa được điều tra và đánh giá một cách hệ thống về mặt phân loại học, hóa học các hợp chất tự nhiên và hoạt tính sinh học.

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của luận án là thu nhận các hợp chất chuyển hóa thứ cấp từ vi nấm biển phân lập ở vùng biển miền Trung Việt Nam và xác định một số hoạt tính sinh học (kháng sinh, gây độc tế bào ung thư, chống oxy hóa, bảo vệ tế bào thần kinh) của các hợp chất sạch thu được.

Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu được tác giả xác định theo 4 nhiệm vụ cụ thể:

  1. Phân lập, đánh giá hoạt tính kháng sinh và tuyển chọn các chủng vi nấm biển cho nghiên cứu tiếp theo.
  2. Xác định điều kiện lên men rắn thích hợp cho sinh tổng hợp chất kháng sinh thô của các chủng vi nấm biển tuyển chọn.
  3. Phân tách, tinh sạch và xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất chuyển hóa thứ cấp từ cặn chiết lên men các chủng vi nấm tuyển chọn.
  4. Xác định hoạt tính sinh học của các hợp chất chuyển hóa thứ cấp tinh sạch được thu nhận trong nghiên cứu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Các chủng vi nấm biển phân lập từ mẫu nước biển, trầm tích biển và sinh vật biển; cặn chiết lên men và các hợp chất chuyển hóa thứ cấp tinh sạch; các chủng vi sinh vật kiểm định và các dòng tế bào ung thư, tế bào thần kinh thử nghiệm.
  • Phạm vi không gian: Khu vực biển miền Trung Việt Nam, tập trung tại ba địa bàn thu mẫu: Ninh Thuận, Nha Trang (Khánh Hòa) và Đà Nẵng.
  • Phạm vi thời gian: Luận án hoàn thành và bảo vệ vào năm 2019, sử dụng tư liệu điều tra cơ bản và hợp tác nghiên cứu giai đoạn 2013–2018.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trên thế giới

Tác giả đã điểm lại lịch sử và các hướng nghiên cứu chuyển hóa thứ cấp từ vi nấm biển trên thế giới:

  • Lịch sử nghiên cứu kháng sinh từ vi nấm biển: Khởi đầu từ phát hiện hợp chất cephalosporin C thuộc nhóm $\beta$-lactam từ loài Cephalosporium spp. (nay là Acremonium spp.) của Abraham vào thập niên 1950 tại vùng biển Sardinia (Ý); phát hiện kháng sinh diketopiperazine gliotoxin từ chủng Aspergillus sp. MO-10 ở vùng biển Seto vào cuối thập niên 1970.
  • Các nhóm cấu trúc hóa học có hoạt tính kháng sinh:
    • Nhóm indol-alkaloid: $\beta$-aflatrem từ Aspergillus flavus OUCMDZ-2205; cristatumin A và D từ Eurotium cristatum EN-220; neoechinulin A từ Aspergillus sp. PSU-SP2/4; stachyin B từ Stachybotrys sp. MF347.
    • Nhóm pyridine và pyridinone: trichodin A từ Trichoderma sp. MF106; curvulamine từ Curvularia sp. IFB-Z10.
    • Nhóm piperazine/diketopiperazine và pyrimidine/pyrimidinone: terremides B từ Aspergillus terreus PT06-2; waikialoid A và B từ Aspergillus sp.
    • Nhóm steroid và terpenoid: steroid từ A. niger PT05-1; aspergiterpenoid A từ Aspergillus sp. ZJ-2008004; chevalone E từ Aspergillus similanensis KUFA 0013; penicillatide A và B từ Penicillium sp.
    • Nhóm polyketide: engyodontiumone H từ Engyodontium album DFFSCS021; communol A từ Penicillium commune 518; aspergillumarin A và B từ Aspergillus sp.; chrysoxanthone A–C từ Penicillium chrysogenum HLS111.
  • Nghiên cứu về các chi vi nấm chủ đạo: Aspergillus flocculosus (được Frisvad và Samson mô tả năm 2004; Zheng và cs. 2013 phân lập 2 hợp chất mới kháng Enterobacter aerogenes; Gu và cs. 2018 phân lập 9 hợp chất pyrrolidine alkaloid mới kháng viêm) và Penicillium chrysogenum (Chen và cs. 2016 phân lập chrysamide A–C từ trầm tích biển sâu Ấn Độ Dương; Zhen và cs. 2018 phân lập chrysoxanthone A–C).
  • Các hoạt tính sinh học khác:
    • Hoạt tính gây độc tế bào ung thư: sz-685C từ Halorosellinia sp. 1403 (Wang và cs. 2013); verrucarin A từ Myrothecium roridum; trichodermamide B từ Trichoderma virens CNL910; cephalimysin A từ A. fumigatus OPUST106B-5; plinabulin (NPI 2358) từ Aspergillus sp. CNC-139.
    • Hoạt tính chống oxy hóa: polyketide từ P. citrinum US/PA/06 (Samanthi và cs. 2015); variecolortin A từ Eurotium sp. SCSIO F452; arthone C từ Arthrinium sp. UJNMF0008; wentiquinone C từ A. wentii EN-48.
    • Hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh: neoechinulin A; alaterin từ Paecilomyces sp. Tree 1-7; axit secalonic A từ A. ochraceus; xyloketal B từ Xylaria sp. 2508 (Zhao và cs. 2009).
  • Phương pháp tiếp cận mới trong nuôi cấy: Kỹ thuật "Một chủng – Nhiều hợp chất" (OSMAC) do Bode và cs. đề xuất; kỹ thuật nuôi cấy kết hợp vi nấm và vi khuẩn (hợp chất pestalone từ Pestalotia sp. CNL-365 kết hợp vi khuẩn CNJ-328 do Trischman và cs. phát hiện).

Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam và vị trí của luận án

Ở Việt Nam, các dự án điều tra và khai thác hoạt chất sinh học biển trọng điểm của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam giai đoạn 2013–2018 chủ yếu đánh giá trên hơn 250 chủng vi khuẩn và xạ khuẩn biển (như Nocardiopsis sp. G057, Streptomyces sp. G278). Các khảo sát về vi nấm biển còn ở quy mô bước đầu:

  • Lê Mai Hương và cs. sàng lọc 38 chủng vi nấm biển, ghi nhận dịch chiết ethyl acetate của P. citrinum BB8 có hoạt tính kháng khuẩn.
  • Cao Ngọc Điệp khảo sát hoạt tính kháng sinh của 33 chủng vi nấm cộng sinh trên hải miên tại Hà Tiên (Kiên Giang).
  • Nguyễn Tấn Bình (2018) khảo sát chủng P. citrinum ND7a từ hải miên tại Kiên Giang.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết: Luận án tập trung thực hiện quy trình nghiên cứu có hệ thống từ phân lập, tuyển chọn, định danh 273 chủng vi nấm biển miền Trung; tối ưu hóa các thông số lên men rắn; phân tách, tinh sạch và giải mã cấu trúc hóa học của 14 hợp chất chuyển hóa thứ cấp (xác định được 4 hợp chất có cấu trúc mới); đồng thời đánh giá đồng bộ 4 hoạt tính sinh học (kháng sinh, gây độc tế bào ung thư, chống oxy hóa và bảo vệ tế bào thần kinh).


Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

  • Đặc tính sinh học và chuyển hóa thứ cấp của vi nấm biển: Khái niệm vi nấm biển hiện đại dựa trên khả năng sinh trưởng, sinh bào tử, hình thành quan hệ cộng sinh hoặc thích nghi tiến hóa về mặt di truyền trong môi trường biển. Các chất chuyển hóa thứ cấp thường được tổng hợp và tích lũy cao nhất vào giai đoạn giữa và cuối pha cân bằng của chu trình sinh trưởng khi nguồn dinh dưỡng bắt đầu cạn kiệt.
  • Kỹ thuật lên men rắn (Solid State Fermentation - SSF): Lên men trên môi trường rắn (cơ chất gạo/RYE) phù hợp với đặc tính sinh lý của sợi nấm bám dính chất nền, tạo nồng độ sản phẩm cao, độ ổn định lớn và hạn chế hiện tượng tăng độ nhớt môi trường so với lên men chìm (SmF).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Luận án kết hợp các phương pháp vi sinh học, sinh học phân tử, hóa học các hợp chất thiên nhiên và thử nghiệm hoạt tính sinh học:

[Mẫu biển miền Trung (Nước, trầm tích, sinh vật)]
          [Phân lập vi nấm (273 chủng)]
  [Sàng lọc hoạt tính kháng VSV kiểm định & TLC/NMR]
  [Tuyển chọn & Phân loại 08 chủng (Hình thái + ITS/28S rDNA)]
[Tối ưu hóa lên men rắn 03 chủng (Thời gian, Độ mặn, pH ban đầu)]
[Chiết xuất EtOAc & Tinh sạch (Sắc ký cột Silica gel, C18, Sephadex LH-20, HPLC)]
[Xác định cấu trúc hóa học (1D-NMR, 2D-NMR, MS, IR, UV)]
[Đánh giá 4 hoạt tính sinh học của 14 hợp chất sạch]
  • Phương pháp vi sinh học và sinh học phân tử:
    • Phân lập vi nấm biển trên các môi trường chuyên dụng.
    • Sàng lọc hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định theo tiêu chuẩn CLSI đối với các chủng vi khuẩn Gram dương, Gram âm và vi nấm kiểm định.
    • Quan sát đặc điểm hình thái khuẩn lạc, sợi nấm và cơ quan sinh sản dưới kính hiển vi quang học.
    • Tách chiết ADN tổng số, khuếch đại và giải trình tự gen vùng ITS (Internal Transcribed Spacer) và 28S rDNA để xác định vị trí phân loại.
  • Phương pháp lên men và khảo sát điều kiện nuôi cấy:
    • Lên men rắn trên môi trường gạo (RYE).
    • Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố: thời gian lên men, nồng độ muối biển và pH ban đầu đến hàm lượng cặn chiết thô và hoạt tính kháng sinh.
  • Phương pháp chiết tách và tinh sạch hóa học:
    • Chiết cặn lên men bằng dung môi ethyl acetate (EtOAc), phân đoạn lỏng–lỏng với $n$-hexane và methanol.
    • Phân tách sắc ký cột thường (Chromatography Column - CC) với pha tĩnh silica gel, Sephadex LH-20, pha đảo C18.
    • Tinh sạch các hợp chất trên hệ thống sắc ký lỏng cao áp (HPLC) sử dụng đầu dò chỉ số khúc xạ (RI detector) và đầu dò tử ngoại (UV detector).
  • Phương pháp xác định cấu trúc hóa học:
    • Phổ khối lượng phun mù điện tử (ESI-MS).
    • Phổ cộng hưởng từ hạt nhân một chiều: $^{1}\text{H-NMR}$ và $^{13}\text{C-NMR}$.
    • Phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều: phổ tương tác đồng hạt nhân COSY, phổ tương tác dị hạt nhân HSQC, phổ tương tác đa liên kết HMBC, phổ NOESY và ROESY.
    • Phổ hồng ngoại (IR), phổ tử ngoại (UV).
    • Đối chiếu dữ liệu phổ và cơ sở dữ liệu hóa học SciFinder (CAS).
  • Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học:
    • Xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) trên các vi sinh vật kiểm định chuẩn (ATCC).
    • Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào trên các dòng tế bào ung thư người bằng phương pháp đo độ hấp thụ quang học MTT.
    • Đánh giá hoạt tính chống oxy hóa qua khả năng dập tắt gốc tự do DPPH.
    • Đánh giá hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh trên dòng tế bào Neuro2a bị gây tổn thương bởi độc tố 6-hydroxydopamine (6-OHDA).

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của đề tài, mục tiêu tổng quát, 4 nội dung nghiên cứu chính và 3 điểm mới cơ bản của luận án về phân lập, tối ưu hóa lên men, cấu trúc hóa học của 14 hợp chất (trong đó có 4 hợp chất mới) và hoạt tính sinh học của chúng.

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Tổng hợp cơ sở lý luận về vi nấm biển, các nhóm hợp chất chuyển hóa thứ cấp có hoạt tính sinh học (kháng sinh, gây độc tế bào ung thư, chống oxy hóa, bảo vệ tế bào thần kinh), đặc điểm quá trình lên men rắn và lên men chìm, ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ (thời gian, độ mặn, pH, nhiệt độ, nguồn dinh dưỡng carbon và nitơ) và các kỹ thuật sắc ký, phổ học phục vụ phân lập, giải mã cấu trúc hóa học.

Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết nguồn gốc nguyên vật liệu, hóa chất, thiết bị, môi trường nuôi cấy và các quy trình thực nghiệm: quy trình phân lập 273 chủng vi nấm từ Ninh Thuận, Nha Trang, Đà Nẵng; quy trình sàng lọc kháng vi sinh vật; quy trình phân loại bằng hình thái và giải trình tự gen ITS/28S rDNA; quy trình khảo sát lên men rắn; quy trình chiết tách cặn EtOAc; sơ đồ phân lập chi tiết cho từng chủng vi nấm tuyển chọn và các phương pháp thử nghiệm hoạt tính sinh học in vitro.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu

Chương kết quả phản ánh toàn bộ số liệu thực nghiệm của luận án theo 5 nhóm nội dung chính:

1. Phân lập và sàng lọc hoạt tính vi nấm biển

  • Phân lập thành công 273 chủng vi nấm biển từ các mẫu nước, trầm tích và sinh vật tại Ninh Thuận, Nha Trang và Đà Nẵng.
  • Đánh giá và thống kê đặc điểm hình thái của 273 chủng (hình dạng, bề mặt, độ dày, viền và màu sắc khuẩn lạc).
  • Sàng lọc hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định: xác định tỷ lệ các chủng có hoạt tính kháng vi khuẩn Gram dương, Gram âm và nấm men.

2. Tuyển chọn và phân loại 08 chủng vi nấm biển tiềm năng

  • Phân tích cặn chiết thô của 08 chủng có hoạt tính cao trên sắc ký bản mỏng (TLC) và phổ $^{1}\text{H-NMR}$ để đánh giá mức độ đa dạng chất và sự hiện diện của khung vòng thơm.
  • Phân loại hình thái hiển vi kết hợp phân tích trình tự gen vùng ITS/28S rDNA của 08 chủng vi nấm tuyển chọn, đối chiếu cơ sở dữ liệu NCBI.
  • Lựa chọn 03 chủng có hoạt tính sinh học và đặc tính hóa học nổi bật nhất để nghiên cứu sâu: Aspergillus flocculosus 01NT.1.1 (hoặc 01NT.3), Aspergillus sp., và Penicillium chrysogenum 045-357-2.

3. Tối ưu hóa điều kiện lên men rắn cho 03 chủng tuyển chọn

Khảo sát động thái sinh tổng hợp chất kháng sinh và tích lũy cặn chiết thô:

  • Thời gian lên men: Xác định điểm thu nhận tối ưu ở cuối pha cân bằng của chu trình sinh trưởng (khoảng từ ngày thứ 20 đến ngày thứ 30 tùy từng chủng).
  • Nồng độ muối biển: Xác định nồng độ muối biển thích hợp trong môi trường gạo để kích hoạt các con đường chuyển hóa thứ cấp.
  • pH ban đầu: Môi trường axit yếu đến trung tính (pH từ 5,5 đến 6,5) tạo điều kiện tối ưu cho sinh tổng hợp hoạt chất.

4. Phân tách, tinh sạch và xác định cấu trúc 14 hợp chất

Tác giả đã tách chiết từ môi trường lên men rắn và xác định cấu trúc của 14 hợp chất chuyển hóa thứ cấp:

Ký hiệu Tên hợp chất Chủng vi nấm nguồn gốc Phân loại cấu trúc / Tình trạng
(1) Phomaligol A2 Aspergillus flocculosus Hợp chất mới
(2) Wasabidienone E Aspergillus flocculosus Đã biết
(3) Aspertetranone D Aspergillus flocculosus Đã biết
(4) Mactanamide Aspergillus flocculosus Đã biết
(5) Cycloechinulin Aspergillus flocculosus Đã biết
(6) Asteltoxin Aspergillus flocculosus Đã biết
(7) Ochraceopone F Aspergillus flocculosus Hợp chất mới
(8) Asterriquinone C1 Aspergillus flocculosus Đã biết
(9) Dihydroaspyrone Aspergillus sp. Đã biết
(10) Aspilactonol F Aspergillus sp. Đã biết
(11) 6$\beta$,7$\alpha$,14-trihydroxyconfertifolin Aspergillus sp. Hợp chất mới (Sesquiterpenoid)
(12) 6$\beta$,9$\alpha$,14-trihydroxycinnamolide Aspergillus sp. Hợp chất mới (Sesquiterpenoid)
(13) Andrastin A Penicillium chrysogenum Đã biết
(14) Citreohybridonol Penicillium chrysogenum Đã biết

Cấu trúc của các hợp chất mới (1), (7), (11), (12) được xác định bằng phân tích phối hợp phổ khối phân giải cao HR-ESI-MS và các phổ 2D-NMR ($^{1}\text{H-}^{1}\text{H COSY}$, HSQC, HMBC, ROESY).

5. Xác định hoạt tính sinh học của 14 hợp chất tinh sạch

  • Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định: Đánh giá giá trị MIC của các hợp chất trên các chủng Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans, và chủng kháng methicillin (MRSA).
  • Hoạt tính gây độc tế bào ung thư: Đánh giá trên các dòng tế bào ung thư người (A549, HeLa, MCF-7, HCT-116, HT-29, HL-60, ACHN, DU-145, PC-3, NCI-H23, NCI-H460, BGC-823, HepG2). Hợp chất asterriquinone C1 (8) thể hiện hoạt tính gây độc tế bào ung thư trên các dòng thử nghiệm.
  • Hoạt tính chống oxy hóa: Đánh giá giá trị $\text{IC}_{50}$ trong thử nghiệm bắt gốc tự do DPPH.
  • Hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh: Hợp chất mactanamide (4) thể hiện hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh Neuro2a chống lại tổn thương gây ra bởi độc tố 6-OHDA ở các nồng độ thử nghiệm $1\ \mu\text{M}$ và $10\ \mu\text{M}$.

Chương 4: Thảo luận kết quả

Luận án tiến hành thảo luận, so sánh các đặc điểm hình thái, vị trí phân loại, động thái lên men rắn, đặc trưng cấu trúc hóa học và phổ hoạt tính sinh học của các hợp chất thu nhận được với các công bố quốc tế về các loài vi nấm Aspergillus flocculosus, Aspergillus sp. và Penicillium chrysogenum.


Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt khoa học và thực tiễn

  1. Dữ liệu phân lập và sàng lọc hệ thống: Cung cấp bộ cơ sở dữ liệu có hệ thống đầu tiên về đặc tính hình thái, định danh phân tử và hoạt tính kháng vi sinh vật của 273 chủng vi nấm biển được phân lập từ vùng biển miền Trung Việt Nam (Ninh Thuận, Nha Trang, Đà Nẵng).
  2. Xác định các điều kiện công nghệ lên men rắn: Xác định được các thông số kỹ thuật thích hợp (thời gian nuôi cấy, nồng độ muối biển, pH ban đầu) trên môi trường cơ chất gạo (RYE) nhằm nâng cao hiệu suất sinh tổng hợp chất kháng sinh thô từ các chủng vi nấm tuyển chọn.
  3. Phát hiện và công bố 4 hợp chất có cấu trúc hóa học mới: Tinh sạch và xác định cấu trúc của 4 hợp chất mới chưa từng được công bố trong các cơ sở dữ liệu hóa học quốc tế:
    • Phomaligol A2 (1) từ chủng Aspergillus flocculosus
    • Ochraceopone F (7) từ chủng Aspergillus flocculosus
    • 6$\beta$,7$\alpha$,14-trihydroxyconfertifolin (11) từ chủng Aspergillus sp.
    • 6$\beta$,9$\alpha$,14-trihydroxycinnamolide (12) từ chủng Aspergillus sp.
  4. Bổ sung dẫn liệu hóa học và hoạt tính sinh học: Tinh sạch và cung cấp đầy đủ dữ liệu phổ học, hoạt tính kháng sinh, gây độc tế bào ung thư, chống oxy hóa và bảo vệ tế bào thần kinh của 10 hợp chất đã biết khác gồm: wasabidienone E (2), aspertetranone D (3), mactanamide (4), cycloechinulin (5), asteltoxin (6), asterriquinone C1 (8), dihydroaspyrone (9), aspilactonol F (10), andrastin A (13) và citreohybridonol (14).
  5. Ghi nhận hoạt tính chuyên biệt: Phát hiện hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh Neuro2a của mactanamide (4) ở nồng độ $1\ \mu\text{M}$ và $10\ \mu\text{M}$ chống lại độc tố 6-OHDA, và hoạt tính gây độc tế bào ung thư của asterriquinone C1 (8).

Kiến nghị

  • Tiếp tục nghiên cứu mở rộng quy mô lên men để thu nhận các hợp chất có hoạt tính sinh học cao với lượng lớn hơn.
  • Tiến hành các thử nghiệm in vivo và nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tác động ở mức độ phân tử của các hợp chất tiềm năng như asterriquinone C1 và mactanamide.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Các thử nghiệm hoạt tính sinh học trong luận án dừng lại ở quy mô in vitro trên các chủng vi sinh vật kiểm định chuẩn và các dòng tế bào nuôi cấy trong phòng thí nghiệm; chưa tiến hành thử nghiệm độc tính cấp và hoạt tính trên mô hình động vật thực nghiệm (in vivo).
  • Trong tổng số 273 chủng vi nấm phân lập và 08 chủng tuyển chọn ban đầu, quy trình chiết tách hóa học quy mô lớn và tinh sạch hợp chất mới chỉ được thực hiện chuyên sâu trên 03 chủng đại diện (Aspergillus flocculosus, Aspergillus sp., và Penicillium chrysogenum).

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Mở rộng nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học đối với các chủng vi nấm tiềm năng còn lại trong bộ sưu tập 273 chủng đã phân lập.
  • Áp dụng phương pháp tiếp cận OSMAC (One-Strain-Many-Compounds), thay đổi các thành phần dinh dưỡng vi lượng hoặc nuôi cấy kết hợp với vi khuẩn biển để đánh thức các nhóm gen sinh tổng hợp (BGCs) đang ở trạng thái im lặng.
  • Nghiên cứu cơ chế tác động dược lý chi tiết của hợp chất mactanamide trong bảo vệ tế bào thần kinh và hợp chất asterriquinone C1 trong ức chế tế bào ung thư.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên thuộc các ngành Công nghệ sinh học, Hóa học các hợp chất thiên nhiên, Dược học, Vi sinh vật học biển và Khoa học biển.
  • Giảng viên và nhà nghiên cứu tại các trường đại học, viện nghiên cứu chuyên ngành công nghệ sinh học và hóa dược trong việc xây dựng quy trình sàng lọc sinh học kết hợp hóa học ($^{1}\text{H-NMR}$, TLC, HPLC) và tối ưu hóa điều kiện lên men rắn (SSF).
  • Các phần có giá trị tham khảo kỹ thuật cao:
    • Quy trình phân lập và định danh nấm biển bằng kỹ thuật giải trình tự gen vùng ITS/28S rDNA.
    • Phương pháp xây dựng mô hình lên men rắn trên cơ chất gạo và khảo sát ảnh hưởng của các thông số công nghệ (độ mặn, pH, thời gian).
    • Phương pháp luận giải cấu trúc hóa học các hợp chất thiên nhiên dạng polyketide, alkaloid và sesquiterpenoid dựa trên tổ hợp phổ NMR một chiều, hai chiều ($^{1}\text{H-}^{1}\text{H COSY}$, HSQC, HMBC, NOESY, ROESY) và phổ khối phân giải cao.
    • Quy trình thử nghiệm sàng lọc in vitro hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh Neuro2a chống độc tố 6-OHDA.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án đã phân lập được bao nhiêu chủng vi nấm biển và từ những khu vực nào?

Tác giả đã phân lập được tổng số 273 chủng vi nấm biển từ các mẫu nước biển, trầm tích biển và sinh vật biển thu thập tại ba khu vực ven biển miền Trung Việt Nam gồm Ninh Thuận, Nha Trang (Khánh Hòa) và Đà Nẵng.

2. Bốn hợp chất có cấu trúc hóa học mới được phát hiện trong luận án là gì và có nguồn gốc từ chủng vi nấm nào?

Bốn hợp chất mới gồm:

  • Phomaligol A2 (1)Ochraceopone F (7): được phân lập từ chủng vi nấm biển Aspergillus flocculosus.
  • 6$\beta$,7$\alpha$,14-trihydroxyconfertifolin (11)6$\beta$,9$\alpha$,14-trihydroxycinnamolide (12) (hai dẫn xuất sesquiterpenoid): được phân lập từ chủng vi nấm biển Aspergillus sp.

3. Phương pháp lên men nào được sử dụng để nuôi cấy thu nhận hợp chất và các yếu tố công nghệ nào đã được khảo sát?

Luận án sử dụng phương pháp lên men rắn (Solid State Fermentation - SSF) trên môi trường cơ chất gạo (RYE). Các yếu tố công nghệ được khảo sát và tối ưu hóa bao gồm: thời gian lên men (theo dõi động thái qua các ngày nuôi cấy), nồng độ muối biển bổ sung vào môi trường và độ pH ban đầu.

4. Hợp chất nào trong luận án thể hiện hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh và kết quả thử nghiệm ra sao?

Hợp chất mactanamide (4) phân lập từ chủng Aspergillus flocculosus thể hiện hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh khi thử nghiệm in vitro trên dòng tế bào thần kinh Neuro2a chống lại sự tổn thương do chất gây độc thần kinh 6-hydroxydopamine (6-OHDA) ở cả hai nồng độ khảo sát là $1\ \mu\text{M}$ và $10\ \mu\text{M}$.

5. Những phương pháp phân tích nào được sử dụng để xác định độ tinh sạch và cấu trúc hóa học của các hợp chất?

Tác giả sử dụng kết hợp các phương pháp sắc ký và phổ học hiện đại: sắc ký bản mỏng (TLC), sắc ký cột thường (silica gel, pha đảo C18, Sephadex LH-20), sắc ký lỏng cao áp (HPLC với đầu dò RI và UV); phổ khối lượng phun mù điện tử (ESI-MS), phổ hồng ngoại (IR), phổ tử ngoại (UV), phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1D ($^{1}\text{H-NMR}$, $^{13}\text{C-NMR}$) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân 2D (COSY, HSQC, HMBC, NOESY, ROESY).


Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Phan Thị Hoài Trinh là công trình thực nghiệm hoàn chỉnh về công nghệ sinh học và hóa học các hợp chất thiên nhiên từ nguồn vi nấm biển miền Trung Việt Nam. Từ 273 chủng phân lập ban đầu, đề tài đã tuyển chọn, định danh và tối ưu hóa quy trình lên men rắn trên môi trường gạo cho 03 chủng vi nấm biển chủ đạo (Aspergillus flocculosus, Aspergillus sp., và Penicillium chrysogenum 045-357-2). Công trình đã tinh sạch và xác định cấu trúc hóa học của 14 hợp chất chuyển hóa thứ cấp, trong đó phát hiện 4 hợp chất mới và đánh giá toàn diện 4 hoạt tính sinh học (kháng sinh, gây độc tế bào ung thư, chống oxy hóa, bảo vệ tế bào thần kinh). Kết quả nghiên cứu cung cấp dữ liệu khoa học về nguồn tài nguyên vi nấm biển Việt Nam phục vụ định hướng nghiên cứu và phát triển dược liệu sinh học.