## Tổng quan nghiên cứu

Ung thư là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong trên toàn cầu, với khoảng 18,1 triệu ca mắc mới và 9,6 triệu ca tử vong vào năm 2018. Ở Việt Nam, tỷ lệ mắc ung thư cũng thuộc nhóm cao trên thế giới, với khoảng 315 người tử vong mỗi ngày do ung thư, trong đó ung thư vú chiếm tỷ lệ mắc 15% và tỷ lệ tử vong lên đến 35%. Phương pháp điều trị ung thư hiện nay chủ yếu dựa vào hóa trị, xạ trị và phẫu thuật, tuy nhiên các liệu pháp mới như sử dụng hoạt chất sinh học từ vi sinh vật đang được quan tâm nghiên cứu nhằm tăng hiệu quả và giảm tác dụng phụ. Protein azurin, một protein oxy hóa khử được tiết ra bởi vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa, đã được chứng minh có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư mà không gây hại cho tế bào bình thường. Nghiên cứu này tập trung vào việc nhân dòng và phân tích trình tự gen mã hóa protein azurin từ một số chủng P. aeruginosa nhằm phát triển protein azurin tái tổ hợp ứng dụng trong điều trị ung thư vú. Thời gian nghiên cứu từ tháng 8/2019 đến tháng 10/2020 tại phòng thí nghiệm Khoa Công nghệ Sinh học, Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên. Mục tiêu chính là tuyển chọn chủng P. aeruginosa mang gen azurin, tách dòng gen và phân tích trình tự gen mã hóa protein azurin, góp phần mở rộng hiểu biết về tiềm năng ứng dụng azurin trong điều trị ung thư.

## 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 protein azurin và cơ chế chống ung thư:** Azurin là protein oxy hóa khử trọng lượng phân tử thấp (14 kDa), có khả năng tạo phức với protein ức chế khối u p53, ổn định p53 và kích hoạt quá trình apoptosis tế bào ung thư. Azurin còn ức chế sự phát triển tế bào ung thư qua con đường tín hiệu EphB2 và ngăn chặn hình thành mạch máu thông qua ức chế VEGFA.

- **Mô hình nhân dòng gen và biểu hiện protein tái tổ hợp:** Sử dụng kỹ thuật PCR để phân lập gen azurin từ chủng P. aeruginosa, gắn vào vector pTZ57R/T, biến nạp vào E. coli DH10b để nhân dòng và biểu hiện protein tái tổ hợp.

- **Khái niệm chính:** Gen azurin, protein azurin, apoptosis, p53, vector tái tổ hợp, PCR, trình tự gen, Pseudomonas aeruginosa.

### Phương pháp nghiên cứu

- **Nguồn dữ liệu:** Chủng P. aeruginosa VTCC-B-657 từ Viện Vi sinh vật và Công nghệ sinh học, Đại học Quốc gia Hà Nội và chủng QN1 phân lập từ bệnh nhân tại Bệnh viện Đa khoa tỉnh Quảng Ninh.

- **Phương pháp phân tích:** Nuôi cấy vi khuẩn trong môi trường LB, tách chiết DNA tổng số, phân lập gen azurin bằng PCR với cặp mồi đặc hiệu, gắn gen vào vector pTZ57R/T, biến nạp vào E. coli DH10b, chọn dòng trên môi trường có ampicillin, tách plasmid tái tổ hợp, kiểm tra bằng điện di gel agarose, cắt kiểm tra bằng enzyme giới hạn HindIII và XbaI, giải trình tự gen bằng phương pháp Sanger sử dụng ddNTP đánh dấu huỳnh quang, phân tích trình tự bằng phần mềm Bioedit và Blast.

- **Cỡ mẫu:** Hai chủng P. aeruginosa được chọn để phân lập và phân tích gen azurin.

- **Timeline:** Nghiên cứu thực hiện từ 20/08/2019 đến 15/10/2020.

## Kết quả nghiên cứu và thảo luận

### Những phát hiện chính

- **Tách chiết DNA:** DNA tổng số tách chiết từ hai chủng P. aeruginosa có kích thước lớn hơn 10 kb, đảm bảo chất lượng cho các bước tiếp theo.

- **Phân lập gen azurin:** Sản phẩm PCR đặc hiệu với kích thước khoảng 447 bp được khuếch đại từ cả hai chủng VTCC-B-657 và QN1, phù hợp với kích thước lý thuyết.

- **Gắn gen vào vector và chọn dòng:** Plasmid tái tổ hợp chứa gen azurin được xác nhận qua điện di và cắt enzyme giới hạn, cho thấy thành công trong việc nhân dòng gen.

- **Phân tích trình tự gen:** Trình tự gen azurin của chủng VTCC-B-657 và QN1 dài 447 bp, tương đồng lần lượt 99,6% và 99,9% so với gen azurin chuẩn trên GenBank. Trình tự amino acid suy diễn có 148 amino acid, tương đồng 99,3% và 100% so với trình tự chuẩn. Sự khác biệt amino acid duy nhất ở vị trí 89 (D→H) giữa hai chủng có thể ảnh hưởng đến cấu trúc và hoạt tính sinh học của protein.

### Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy gen azurin từ các chủng P. aeruginosa tại Việt Nam có trình tự tương đồng cao với các chủng trên thế giới, khẳng định tính bảo tồn của gen này. Sự khác biệt amino acid tại vị trí 89 có thể tạo ra biến thể protein azurin với đặc tính sinh học khác nhau, mở ra hướng nghiên cứu sâu hơn về tác dụng chống ung thư. Việc nhân dòng thành công gen azurin và xác nhận trình tự là bước quan trọng để phát triển protein azurin tái tổ hợp ứng dụng trong điều trị ung thư vú. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả phù hợp với các báo cáo về kích thước gen và trình tự amino acid, đồng thời bổ sung dữ liệu về chủng P. aeruginosa tại Việt Nam. Dữ liệu có thể được trình bày qua bảng so sánh trình tự nucleotide và amino acid, biểu đồ tỉ lệ nucleotide và sơ đồ cấu trúc protein azurin.

## Đề xuất và khuyến nghị

- **Phát triển hệ biểu hiện protein azurin tái tổ hợp:** Tiến hành biểu hiện gen azurin trong hệ E. coli để sản xuất protein tái tổ hợp với mục tiêu tăng năng suất và chất lượng protein trong vòng 12 tháng.

- **Tinh sạch và đánh giá hoạt tính sinh học:** Thực hiện tinh sạch protein azurin tái tổ hợp và thử nghiệm hoạt tính ức chế tế bào ung thư vú trên mô hình tế bào và động vật trong 18 tháng tiếp theo.

- **Nghiên cứu tác động biến thể amino acid:** Khảo sát ảnh hưởng của sự thay đổi amino acid vị trí 89 đến cấu trúc và chức năng của protein azurin nhằm tối ưu hóa hiệu quả điều trị.

- **Xây dựng quy trình sản xuất và ứng dụng lâm sàng:** Phát triển quy trình sản xuất protein azurin quy mô lớn và nghiên cứu tiền lâm sàng để chuẩn bị cho các thử nghiệm lâm sàng trong tương lai.

- **Chủ thể thực hiện:** Các nhóm nghiên cứu công nghệ sinh học, các viện nghiên cứu ung thư và các cơ sở y tế chuyên sâu.

## Đối tượng nên tham khảo luận văn

- **Nhà nghiên cứu công nghệ sinh học:** Nắm bắt kỹ thuật nhân dòng gen, biểu hiện protein tái tổ hợp và ứng dụng trong điều trị ung thư.

- **Bác sĩ và chuyên gia ung thư:** Hiểu rõ cơ chế tác động của protein azurin và tiềm năng ứng dụng trong liệu pháp điều trị ung thư vú.

- **Sinh viên và học viên cao học:** Tham khảo phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật phân tích gen và protein trong lĩnh vực sinh học ứng dụng.

- **Doanh nghiệp dược phẩm sinh học:** Tìm hiểu cơ sở khoa học để phát triển sản phẩm thuốc sinh học mới dựa trên protein azurin.

## Câu hỏi thường gặp

1. **Protein azurin là gì và có tác dụng gì trong điều trị ung thư?**  
Azurin là protein oxy hóa khử của vi khuẩn P. aeruginosa, có khả năng ổn định protein ức chế khối u p53, kích hoạt apoptosis và ức chế sự phát triển của tế bào ung thư mà không gây hại cho tế bào bình thường.

2. **Phương pháp nhân dòng gen azurin được thực hiện như thế nào?**  
Gen azurin được phân lập bằng PCR, gắn vào vector pTZ57R/T, biến nạp vào E. coli DH10b để nhân dòng, sau đó tách plasmid tái tổ hợp và xác định trình tự gen bằng phương pháp Sanger.

3. **Sự khác biệt amino acid ở vị trí 89 có ý nghĩa gì?**  
Sự thay đổi từ Aspartic (D) sang Histidine (H) có thể ảnh hưởng đến cấu trúc và hoạt tính sinh học của protein azurin, mở ra hướng nghiên cứu về tác động của biến thể này đến hiệu quả điều trị.

4. **Tại sao chọn Pseudomonas aeruginosa làm nguồn gen azurin?**  
P. aeruginosa là vi khuẩn tiết ra protein azurin với hoạt tính chống ung thư đã được chứng minh, đồng thời gen azurin của nó có tính bảo tồn cao và dễ dàng nhân dòng trong hệ vi sinh vật.

5. **Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu này là gì?**  
Nghiên cứu mở đường cho việc sản xuất protein azurin tái tổ hợp dùng trong điều trị ung thư vú, góp phần phát triển liệu pháp sinh học mới an toàn và hiệu quả hơn.

## Kết luận

- Đã tuyển chọn và nhân dòng thành công gen azurin từ hai chủng P. aeruginosa VTCC-B-657 và QN1.  
- Trình tự gen azurin có độ tương đồng cao với các chủng chuẩn trên thế giới, khẳng định tính bảo tồn của gen.  
- Phát hiện sự khác biệt amino acid vị trí 89 có thể ảnh hưởng đến hoạt tính protein azurin.  
- Nghiên cứu tạo nền tảng cho phát triển protein azurin tái tổ hợp ứng dụng trong điều trị ung thư vú.  
- Đề xuất tiếp tục nghiên cứu biểu hiện protein, tinh sạch và đánh giá hoạt tính sinh học trong các mô hình tế bào và động vật.

**Hành động tiếp theo:** Triển khai biểu hiện protein azurin tái tổ hợp và thử nghiệm hoạt tính ức chế tế bào ung thư trong vòng 1-2 năm tới để tiến gần hơn đến ứng dụng lâm sàng.

**Kêu gọi:** Các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp sinh học hợp tác phát triển sản phẩm dựa trên protein azurin nhằm nâng cao hiệu quả điều trị ung thư tại Việt Nam.