Nghiên Cứu Tách Chiết Hoạt Chất Sinh Học Và Phân Tích Bộ Gen Của Chủng Xạ Khuẩn Streptomyces sp.4

• Tác giả: Ngô Hoàng Nhật Linh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thành Chung
• Trường học: Đại học Mở Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học
• Đề tài: Tách Chiết Hoạt Chất Sinh Học Từ Streptomyces sp.4
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1. Giới thiệu chung về xạ khuẩn
• 1.2. Xạ khuẩn Streptomyces sp.
• 1.3. Hoạt chất tự nhiên
• 1.3.1. Giới thiệu chung về hoạt chất tự nhiên
• 1.3.2. Quá trình sinh tổng hợp hoạt chất thứ cấp ở vi sinh vật
• 1.4. Kháng sinh
• 1.4.1. Giới thiệu chung về kháng sinh
• 1.4.2. Sự hình thành kháng sinh ở xạ khuẩn
• 1.5. Các nghiên cứu về kháng sinh từ xạ khuẩn
• 1.6. Giải trình tự genome
• 1.6.1. Giới thiệu chung về giải trình tự genome
• 1.6.2. Giải trình tự genome bằng hệ thống Pacbio RS II
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu nghiên cứu
• 2.2. Môi trường nuôi cấy các chủng vi sinh vật
• 2.3. Hoá chất và thiết bị nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp nuôi cấy vi sinh vật
• 2.4.2. Xác định các điều kiện lên men thích hợp để sinh tổng hợp hợp chất kháng khuẩn
• 2.4.3. Lựa chọn môi trường lên men sinh tổng hợp hoạt chất sinh học
• 2.4.4. Xác định ảnh hưởng của điều kiện môi trường
• 2.4.5. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm sinh học
• 2.4.6. Nghiên cứu đặc điểm hình thái của chủng xạ khuẩn
• 2.4.7. Nghiên cứu đặc điểm sinh lý, sinh hoá của chủng xạ khuẩn
• 2.4.8. Phương pháp chiết hoạt chất sinh học
• 2.4.9. Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn
• 2.4.10. Giải trình tự genome PacBio RS II
• 2.4.11. Phương pháp phân tích trình tự hệ gen
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đặc điểm sinh học của chủng xạ khuẩn Streptomyces sp.
• 3.1.1. Đặc điểm hình thái
• 3.1.2. Đặc điểm sinh lý, sinh hoá
• 3.2. Lựa chọn được môi trường và điều kiện lên men thích hợp để sinh tổng hợp hoạt chất sinh học từ chủng xạ khuẩn Streptomyces sp.
• 3.3. Xác định môi trường lên men tối ưu để sinh tổng hợp hoạt chất sinh học từ chủng xạ khuẩn Streptomyces sp.
• 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy đối với sự tăng trưởng của xạ khuẩn Streptomyces sp.
• 3.5. Ảnh hưởng pH môi trường đối với quá trình sinh tổng hợp hoạt chất sinh học
• 3.6. Hoạt tính kháng khuẩn của hoạt chất sinh học chiết tách được từ chủng xạ khuẩn Streptomyces sp.
• 3.7. Phân tích trình tự genome của chủng Streptomyces sp.
• 3.7.1. Trình tự 16S rDNA
• 3.7.2. Phân tích bộ gen và con đường sinh tổng hợp hợp chất bậc 2 của chủng Streptomyces sp.
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Tách Chiết Hoạt Chất Sinh Học Từ Streptomyces sp

Nghiên cứu về tách chiết hoạt chất sinh học từ Streptomyces sp.4 đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học. Streptomyces là một nhóm vi sinh vật nổi bật trong việc sản xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học. Việc tách chiết các hoạt chất này không chỉ giúp phát hiện ra những loại kháng sinh mới mà còn mở ra cơ hội cho việc phát triển các loại thuốc điều trị hiệu quả hơn.

1.1. Giới thiệu về Streptomyces và hoạt chất sinh học

Streptomyces là một chi vi khuẩn có khả năng sản xuất nhiều loại hoạt chất sinh học khác nhau. Chúng được biết đến với khả năng tạo ra các kháng sinh và các hợp chất có giá trị trong y học. Việc nghiên cứu hoạt chất sinh học từ Streptomyces không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế sinh tổng hợp mà còn mở ra hướng đi mới trong phát triển thuốc.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu tách chiết

Nghiên cứu tách chiết hoạt chất từ Streptomyces sp.4 có ý nghĩa quan trọng trong việc phát hiện các hợp chất mới. Những hợp chất này có thể có tác dụng kháng khuẩn mạnh mẽ, giúp giải quyết vấn đề kháng thuốc hiện nay. Việc tách chiết và phân tích các hoạt chất này sẽ cung cấp thông tin quý giá cho ngành dược phẩm.

II. Vấn đề và Thách thức Trong Nghiên Cứu Hoạt Chất Sinh Học

Mặc dù có nhiều tiềm năng, việc nghiên cứu và tách chiết hoạt chất sinh học từ Streptomyces vẫn gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như sự đa dạng của các chủng vi sinh vật và điều kiện nuôi cấy không đồng nhất có thể ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu.

2.1. Khó khăn trong việc nuôi cấy Streptomyces

Việc nuôi cấy Streptomyces đòi hỏi điều kiện môi trường đặc biệt. Các yếu tố như pH, nhiệt độ và thành phần dinh dưỡng đều có thể ảnh hưởng đến khả năng sinh tổng hợp hoạt chất. Do đó, việc tối ưu hóa các điều kiện này là rất cần thiết.

2.2. Thách thức trong việc tách chiết hoạt chất

Quá trình tách chiết hoạt chất sinh học từ Streptomyces thường gặp khó khăn do sự tương tác phức tạp giữa các hợp chất. Việc lựa chọn phương pháp tách chiết phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo thu được hoạt chất có độ tinh khiết cao.

III. Phương Pháp Tách Chiết Hoạt Chất Sinh Học Từ Streptomyces sp

Để tách chiết hoạt chất sinh học từ Streptomyces sp.4, nhiều phương pháp khác nhau đã được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm chiết xuất bằng dung môi, sắc ký và điện di. Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng.

3.1. Phương pháp chiết xuất bằng dung môi

Chiết xuất bằng dung môi là một trong những phương pháp phổ biến nhất để tách chiết hoạt chất sinh học. Phương pháp này cho phép thu được các hợp chất có hoạt tính sinh học từ Streptomyces một cách hiệu quả.

3.2. Sắc ký trong tách chiết hoạt chất

Sắc ký là một phương pháp quan trọng trong việc phân tách và tinh chế các hợp chất. Phương pháp này giúp tách biệt các hoạt chất sinh học từ hỗn hợp phức tạp, đảm bảo độ tinh khiết cao cho các mẫu nghiên cứu.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Hoạt Chất Sinh Học Từ Streptomyces sp

Các hoạt chất sinh học tách chiết từ Streptomyces sp.4 có nhiều ứng dụng thực tiễn trong y học và nông nghiệp. Những hoạt chất này không chỉ có khả năng kháng khuẩn mà còn có thể được sử dụng trong điều trị các bệnh lý khác nhau.

4.1. Ứng dụng trong y học

Hoạt chất sinh học từ Streptomyces đã được sử dụng để phát triển nhiều loại thuốc kháng sinh. Những hợp chất này có thể giúp điều trị hiệu quả các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn gây ra.

4.2. Ứng dụng trong nông nghiệp

Ngoài y học, các hoạt chất sinh học từ Streptomyces cũng có thể được ứng dụng trong nông nghiệp. Chúng có khả năng kháng lại các loại nấm và vi khuẩn gây hại cho cây trồng, giúp bảo vệ mùa màng.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Nghiên Cứu Hoạt Chất Sinh Học

Nghiên cứu về tách chiết hoạt chất sinh học từ Streptomyces sp.4 mở ra nhiều triển vọng cho ngành dược phẩm và nông nghiệp. Việc phát hiện và phát triển các hoạt chất mới từ vi sinh vật này có thể giúp giải quyết vấn đề kháng thuốc hiện nay.

5.1. Tương lai của nghiên cứu hoạt chất sinh học

Tương lai của nghiên cứu hoạt chất sinh học từ Streptomyces rất hứa hẹn. Các công nghệ mới trong giải trình tự gen và phân tích sinh học có thể giúp phát hiện ra nhiều hợp chất mới có giá trị.

5.2. Khuyến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các điều kiện nuôi cấy và phương pháp tách chiết để tối ưu hóa quy trình sản xuất hoạt chất sinh học từ Streptomyces sp.4. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả và chất lượng của các sản phẩm thu được.

Tổng quan nghiên cứu

Xạ khuẩn, đặc biệt là chi Streptomyces, được biết đến là nguồn phong phú các hoạt chất sinh học có giá trị cao trong y học và công nghiệp dược phẩm. Theo ước tính, chỉ có khoảng 1% tổng số chủng xạ khuẩn được nghiên cứu, trong khi chúng chiếm hơn 95% tổng số xạ khuẩn phân lập từ đất. Streptomyces đóng góp khoảng 61% các hoạt chất sinh học có nguồn gốc vi sinh vật, trong đó có nhiều kháng sinh quan trọng như streptomycin, actinomycin. Tuy nhiên, do sự lạm dụng kháng sinh, nhiều vi khuẩn gây bệnh đã phát triển khả năng kháng thuốc, đòi hỏi nghiên cứu và phát triển các kháng sinh mới có hiệu quả cao hơn.

Luận văn tập trung nghiên cứu chủng xạ khuẩn Streptomyces sp.4 được phân lập từ đất tại huyện Quốc Oai, Hà Nội, nhằm tách chiết hoạt chất sinh học và phân tích bộ gen để hiểu rõ tiềm năng sinh tổng hợp các hợp chất sinh học có hoạt tính kháng khuẩn. Mục tiêu cụ thể gồm tách chiết và kiểm tra hoạt tính kháng khuẩn của các hoạt chất từ chủng này, đồng thời giải trình tự và phân tích bộ gen để xác định các cụm gen mã hóa hợp chất sinh học.

Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 02 đến tháng 08 năm 2023 tại Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Mở Hà Nội. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các kháng sinh mới, góp phần giải quyết vấn đề kháng thuốc hiện nay, đồng thời mở rộng hiểu biết về đa dạng sinh học và tiềm năng ứng dụng của xạ khuẩn trong công nghệ sinh học.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết về hoạt chất sinh học và chuyển hóa thứ cấp: Hoạt chất sinh học là các hợp chất được vi sinh vật tổng hợp trong quá trình trao đổi chất thứ cấp, có tác dụng sinh học đặc hiệu như kháng khuẩn, kháng nấm, chống ung thư. Xạ khuẩn Streptomyces có khả năng sinh tổng hợp đa dạng các hợp chất này thông qua các cụm gen PKS (Polyketide synthase) và NRPS (Non-Ribosomal Peptide Synthetase).

• Mô hình sinh tổng hợp hoạt chất thứ cấp: Quá trình sinh tổng hợp được điều hòa chặt chẽ, bao gồm các giai đoạn tổng hợp khung xương chính, glycosyl hóa và các bước sửa đổi sau tổng hợp như methyl hóa, hydroxyl hóa. Ví dụ, con đường sinh tổng hợp Doxorubicin gồm ba giai đoạn chính: hình thành ε-rhodomycinone, tổng hợp TDP-L-daunosamine và glycosyl hóa.

• Lý thuyết giải trình tự genome thế hệ thứ ba (PacBio RS II): Công nghệ SMRT (Single Molecule Real-Time) cho phép giải trình tự các phân tử ADN đơn lẻ với độ dài đọc lớn (>20 kb), độ chính xác cao (>99,999%) và phát hiện các sửa đổi biểu sinh. Phương pháp này giúp phát hiện các cụm gen mã hóa hợp chất sinh học chưa được biểu hiện trong điều kiện nuôi cấy thông thường.

Các khái niệm chính bao gồm: hoạt chất sinh học, chuyển hóa thứ cấp, cụm gen PKS/NRPS, giải trình tự genome, hoạt tính kháng khuẩn.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Chủng xạ khuẩn Streptomyces sp.4 phân lập từ đất huyện Quốc Oai, Hà Nội. Vi sinh vật kiểm định gồm các chủng Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Kocuria rhizophila, Escherichia coli, Salmonella enterica.

• Phương pháp nuôi cấy: Chủng được nuôi trên nhiều môi trường khác nhau (ISP1-ISP6, R2YE, BFM1, MT1, MT2) để khảo sát đặc điểm hình thái, sinh lý và sinh tổng hợp hoạt chất sinh học. Nuôi cấy lắc ở 28°C, 150 rpm trong 3-7 ngày.

• Tách chiết hoạt chất sinh học: Sử dụng dung môi ethyl acetate chiết từ dịch nuôi cấy, sau đó cô quay chân không và hòa tan trong methanol để thu dịch chiết thô.

• Xác định hoạt tính kháng khuẩn: Phương pháp đục lỗ thạch và khoanh giấy lọc được áp dụng để đo vòng kháng khuẩn trên các vi sinh vật kiểm định. Đường kính vòng kháng khuẩn được đo chính xác với thước kẹp Panmer.

• Giải trình tự genome: Sử dụng công nghệ PacBio RS II để giải trình tự bộ gen của chủng Streptomyces sp.4. Phân tích trình tự 16S rDNA để xác định phân loại và so sánh với các chủng khác bằng phần mềm BLAST, Clustal Omega và xây dựng cây phát sinh loài bằng FastME.

• Phân tích dữ liệu: So sánh hoạt tính kháng khuẩn trên các môi trường và điều kiện nuôi cấy khác nhau (nhiệt độ, pH). Phân tích bộ gen để xác định các cụm gen mã hóa hợp chất sinh học thứ cấp.

• Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 02 đến tháng 08 năm 2023, bao gồm các giai đoạn nuôi cấy, tách chiết, thử hoạt tính, giải trình tự và phân tích dữ liệu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đặc điểm sinh học của chủng Streptomyces sp.4: Chủng phát triển tốt trên các môi trường ISP1-ISP6, R2YE, NDYE với màu sắc khuẩn ty khí sinh đa dạng (trắng, xám nâu, nâu đen). Chủng không hình thành sắc tố melanin hay sắc tố tan. Khả năng đồng hóa các nguồn carbon như glucose, sucrose, tinh bột tan và các nguồn nitrogen như tryptone, peptone, (NH4)2SO4 được xác định rõ ràng.

2. Môi trường lên men tối ưu: Trong 5 môi trường thử nghiệm, môi trường BFM1 cho hoạt tính kháng khuẩn cao nhất với vòng kháng khuẩn lên đến 30 mm đối với Staphylococcus aureus CCARM 3090, vượt trội hơn so với R2YE (28 mm) và MT2 (26 mm). Môi trường ISP2 không tạo vòng kháng khuẩn.

3. Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH: Nhiệt độ 28°C là điều kiện tối ưu cho sinh tổng hợp hoạt chất sinh học với vòng kháng khuẩn đạt 29 mm (S. aureus) và 23 mm (B. subtilis). pH tối ưu là 7, với vòng kháng khuẩn đạt 28 mm (Kocuria rhizophila) và 25 mm (B. subtilis). pH thấp (4) không cho hoạt tính kháng khuẩn.

4. Hoạt tính kháng khuẩn của hoạt chất chiết tách: Hoạt chất sinh học thu được từ Streptomyces sp.4 thể hiện khả năng ức chế nhiều vi sinh vật kiểm định, bao gồm E. coli, Kocuria rhizophila, Salmonella enterica, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus và Enterococcus faecalis. Đường kính vòng kháng khuẩn dao động từ 12 đến 18 mm, cho thấy hoạt tính kháng khuẩn rõ rệt.

5. Phân tích bộ gen và trình tự 16S rDNA: DNA tổng số được tách thành công với kích thước trên 10 Kb. Kết quả giải trình tự 16S rDNA cho thấy chủng Streptomyces sp.4 có độ tương đồng cao với các chủng Streptomyces khác, xác nhận vị trí phân loại. Phân tích bộ gen bằng công nghệ PacBio RS II cho thấy sự hiện diện của nhiều cụm gen mã hóa các hợp chất chuyển hóa thứ cấp, mở ra tiềm năng phát hiện các hoạt chất mới chưa biểu hiện trong điều kiện nuôi cấy thông thường.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu khẳng định tiềm năng sinh tổng hợp hoạt chất sinh học của chủng Streptomyces sp.4 phân lập từ đất tại Quốc Oai, Hà Nội. Việc lựa chọn môi trường BFM1 và điều kiện nuôi cấy tối ưu (28°C, pH 7) giúp tăng cường sản xuất các hợp chất có hoạt tính kháng khuẩn mạnh, phù hợp với mục tiêu phát triển kháng sinh mới.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, hoạt tính kháng khuẩn của chủng này tương đương hoặc vượt trội so với nhiều chủng Streptomyces đã được báo cáo, đặc biệt trong khả năng ức chế các vi khuẩn Gram (+) và Gram (- có khả năng kháng thuốc cao như E. coli và S. aureus. Việc giải trình tự bộ gen bằng công nghệ PacBio RS II cung cấp dữ liệu toàn diện về các cụm gen sinh tổng hợp, giúp khai thác các con đường trao đổi chất thứ cấp tiềm ẩn, từ đó mở rộng phạm vi tìm kiếm các hoạt chất mới.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh đường kính vòng kháng khuẩn trên các môi trường và điều kiện pH, nhiệt độ khác nhau, cũng như bảng phân loại các cụm gen sinh tổng hợp được phát hiện trong bộ gen. Những phát hiện này góp phần quan trọng vào việc phát triển các phương pháp nuôi cấy và khai thác hoạt chất sinh học từ xạ khuẩn, đồng thời hỗ trợ nghiên cứu ứng dụng trong dược phẩm và y học.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa quy trình nuôi cấy: Áp dụng môi trường BFM1 với điều kiện nhiệt độ 28°C và pH 7 để tăng hiệu suất sinh tổng hợp hoạt chất sinh học. Thời gian nuôi cấy nên duy trì 5-7 ngày để đạt hoạt tính kháng khuẩn tối đa. Chủ thể thực hiện: các phòng thí nghiệm nghiên cứu và sản xuất dược phẩm.

2. Phát triển quy trình chiết tách và tinh chế hoạt chất: Nâng cao hiệu quả chiết tách bằng dung môi ethyl acetate và các phương pháp tinh chế tiếp theo để thu được hoạt chất có độ tinh khiết cao, phục vụ cho nghiên cứu sâu và ứng dụng thực tiễn. Chủ thể thực hiện: các trung tâm nghiên cứu công nghệ sinh học.

3. Khai thác bộ gen để phát hiện hoạt chất mới: Sử dụng dữ liệu giải trình tự genome để kích hoạt các cụm gen sinh tổng hợp chưa biểu hiện trong điều kiện nuôi cấy thông thường, qua đó phát hiện và phát triển các hợp chất sinh học mới có tiềm năng kháng sinh. Chủ thể thực hiện: các nhóm nghiên cứu sinh học phân tử và công nghệ gen.

4. Ứng dụng trong phát triển thuốc kháng sinh mới: Dựa trên hoạt tính kháng khuẩn đã xác định, tiến hành thử nghiệm tiền lâm sàng và lâm sàng để phát triển các sản phẩm thuốc kháng sinh mới, đặc biệt nhắm vào các vi khuẩn đa kháng thuốc. Chủ thể thực hiện: các công ty dược phẩm và viện nghiên cứu y sinh.

5. Mở rộng nghiên cứu đa dạng sinh học xạ khuẩn: Tiếp tục phân lập và nghiên cứu các chủng xạ khuẩn từ các vùng đất khác nhau để khai thác nguồn tài nguyên sinh học phong phú, góp phần đa dạng hóa nguồn hoạt chất sinh học. Chủ thể thực hiện: các tổ chức nghiên cứu môi trường và sinh học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu công nghệ sinh học và vi sinh vật: Luận văn cung cấp dữ liệu chi tiết về đặc điểm sinh học, sinh lý và bộ gen của chủng Streptomyces sp.4, hỗ trợ nghiên cứu phát triển hoạt chất sinh học mới.

2. Chuyên gia phát triển thuốc kháng sinh: Thông tin về hoạt tính kháng khuẩn và quy trình tách chiết hoạt chất giúp các chuyên gia thiết kế quy trình sản xuất và thử nghiệm thuốc mới hiệu quả.

3. Sinh viên và học viên cao học ngành công nghệ sinh học, dược học: Tài liệu tham khảo quý giá về phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật giải trình tự genome và phân tích dữ liệu trong lĩnh vực sinh học phân tử.

4. Doanh nghiệp công nghệ sinh học và dược phẩm: Cơ sở khoa học để phát triển sản phẩm mới, nâng cao hiệu quả sản xuất và ứng dụng các hợp chất sinh học từ xạ khuẩn trong công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao chọn chủng Streptomyces sp.4 để nghiên cứu?
   Chủng này được phân lập từ đất tại Quốc Oai, Hà Nội, có khả năng ức chế nhiều vi sinh vật kiểm định Gram (+) và Gram (-), thể hiện tiềm năng sinh tổng hợp hoạt chất sinh học đa dạng và hiệu quả kháng khuẩn cao.

2. Phương pháp giải trình tự genome PacBio RS II có ưu điểm gì?
   Công nghệ này cho phép đọc trình tự ADN dài (>20 kb), độ chính xác cao (>99,999%), không cần khuếch đại PCR, giúp phát hiện các cụm gen sinh tổng hợp chưa biểu hiện trong điều kiện nuôi cấy thông thường, rất phù hợp cho nghiên cứu bộ gen phức tạp của Streptomyces.

3. Hoạt tính kháng khuẩn của hoạt chất chiết tách được đánh giá như thế nào?
   Hoạt tính được xác định bằng phương pháp khoanh giấy lọc và đục lỗ thạch, đo đường kính vòng kháng khuẩn trên các vi sinh vật kiểm định. Vòng kháng khuẩn >15 mm được xem là hoạt tính mạnh.

4. Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến sinh tổng hợp hoạt chất sinh học ra sao?
   Nhiệt độ 28°C và pH 7 là điều kiện tối ưu cho chủng Streptomyces sp.4 sinh tổng hợp hoạt chất với hoạt tính kháng khuẩn cao nhất. pH thấp hoặc nhiệt độ quá cao/thấp làm giảm hiệu quả sản xuất.

5. Làm thế nào để khai thác các cụm gen sinh tổng hợp chưa biểu hiện?
   Có thể sử dụng kỹ thuật kích hoạt gen (gene activation) hoặc điều chỉnh điều kiện nuôi cấy để biểu hiện các cụm gen tiềm ẩn, từ đó phát hiện các hợp chất sinh học mới chưa được biết đến.

Kết luận

• Chủng Streptomyces sp.4 phân lập từ đất Quốc Oai có đặc điểm sinh học và sinh lý phù hợp, đồng hóa đa dạng nguồn carbon và nitrogen, không sinh sắc tố melanin.
• Môi trường BFM1, nhiệt độ 28°C và pH 7 là điều kiện tối ưu để sinh tổng hợp hoạt chất sinh học với hoạt tính kháng khuẩn mạnh mẽ.
• Hoạt chất chiết tách từ chủng này có khả năng ức chế nhiều vi sinh vật gây bệnh, bao gồm các chủng đa kháng thuốc như E. coli và S. aureus.
• Giải trình tự genome bằng công nghệ PacBio RS II cung cấp dữ liệu toàn diện về các cụm gen sinh tổng hợp, mở ra cơ hội phát hiện các hoạt chất mới.
• Nghiên cứu đặt nền tảng cho các bước tiếp theo trong phát triển thuốc kháng sinh mới và ứng dụng công nghệ gen trong khai thác tài nguyên vi sinh vật.

Hành động tiếp theo: Tiếp tục tối ưu hóa quy trình nuôi cấy và chiết tách, triển khai nghiên cứu kích hoạt gen để khai thác các hợp chất tiềm năng, đồng thời tiến hành thử nghiệm tiền lâm sàng cho các hoạt chất đã được xác định. Các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ sinh học được khuyến khích hợp tác để phát triển ứng dụng thực tiễn từ kết quả này.