Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật phân tích hình ảnh huỳnh quang tế bào trong sàng lọc một số hơp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật phân tích hình ảnh huỳnh quang tế bào để sàng lọc hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Xuân Thành
• Người hướng dẫn: TS. Đỗ Hữu Nghị
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật phân tích hình ảnh huỳnh quang tế bào trong sàng lọc hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tầm quan trọng và ý nghĩa của vấn đề cần nghiên cứu
• 1.2. Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu
• 1.2.1. Tổng quan về ung thư
• 1.2.2. Ung thư cổ tử cung
• 1.2.3. Sàng lọc các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học
• 1.2.4. Hoạt tính điều hòa chu kỳ tế bào (cell cycle)
• 1.2.5. Hoạt tính điều hòa yếu tố nhân kappa B (NF-κB)
• 1.2.6. Sàng lọc hoạt tính chống ung thư dựa trên phân tích hình ảnh huỳnh quang tế bào và đích phân tử
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.2.1. Thu thập mẫu, sàng lọc hoạt tính sơ bộ và nghiên cứu tối ưu kỹ thuật huỳnh quang tế bào
• 2.2.2. Nghiên cứu thử nghiệm tác dụng của chất thử và phân tích các tín hiệu huỳnh quang đặc trưng
• 2.2.3. Nghiên cứu phát hiện chuyển vị của yếu tố nhân NF-κB
• 2.2.4. Dòng tế bào
• 2.2.5. Mẫu thử nghiệm
• 2.2.6. Môi trường nuôi cấy tế bào
• 2.2.7. Hóa chất và thiết bị
• 2.2.8. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.8.1. Nuôi cấy và hoạt hóa tế bào
• 2.2.8.2. Đánh giá hoạt tính ức chế sự tăng sinh tế bào – phương pháp MTT
• 2.2.8.3. Kích hoạt yếu tố NF-κB
• 2.2.8.4. Cố định tế bào
• 2.2.8.5. Nhuộm huỳnh quang tế bào và đích phân tử
• 2.2.8.6. Thu nhận và phân tích hình ảnh huỳnh quang tế bào trên hệ Olympus scanR
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Sàng lọc hoạt tính ức chế tăng sinh tế bào ung thư
• 3.2. Đánh giá hoạt tính chống ung thư đích phân tử NF-κB trên dòng tế bào HeLa
• 3.3. Kích thích chuyển vị NF-κB
• 3.4. Thu nhận hình ảnh huỳnh quang
• 3.5. Thiết lập thông số phân tích hình ảnh
• 3.6. Phân tích hình ảnh chuyển vị NF-κB
• 3.7. Thử nghiệm hoạt tính ức chế chuyển vị NF-κB trên tế bào HeLa
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật phân tích hình ảnh huỳnh quang tế bào trong sàng lọc hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học là một lĩnh vực đang thu hút sự quan tâm lớn trong cộng đồng khoa học. Hợp chất thiên nhiên từ thực vật và động vật đã được chứng minh có nhiều hoạt tính sinh học có lợi, đặc biệt trong việc phát triển các loại thuốc chống ung thư. Việc áp dụng kỹ thuật huỳnh quang trong phân tích tế bào giúp phát hiện và đánh giá hiệu quả của các hợp chất này một cách chính xác và nhanh chóng. Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin về hoạt tính sinh học của các hợp chất mà còn mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các phương pháp sàng lọc hiệu quả.

II. Tầm quan trọng của kỹ thuật phân tích hình ảnh huỳnh quang

Kỹ thuật phân tích hình ảnh huỳnh quang tế bào cho phép quan sát và phân tích các tín hiệu sinh học trong tế bào một cách chi tiết. Huỳnh quang tế bào giúp xác định sự chuyển vị của các protein quan trọng như yếu tố nhân kappa B (NF-κB), từ đó đánh giá được hoạt tính sinh học của các hợp chất thiên nhiên. Việc sử dụng kỹ thuật huỳnh quang trong nghiên cứu giúp tiết kiệm thời gian và chi phí, đồng thời cung cấp dữ liệu phong phú cho các nhà nghiên cứu. Kỹ thuật này đã được áp dụng thành công trong nhiều nghiên cứu trước đây, chứng minh tính khả thi và hiệu quả của nó trong việc sàng lọc các hợp chất có hoạt tính sinh học.

III. Sàng lọc hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học

Sàng lọc các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học là một bước quan trọng trong nghiên cứu phát triển thuốc. Các hợp chất này thường được chiết xuất từ thực vật, động vật hoặc vi sinh vật và có thể có tác dụng chống ung thư, kháng viêm, hoặc kháng khuẩn. Việc áp dụng kỹ thuật phân tích hình ảnh giúp xác định nhanh chóng và chính xác hoạt tính sinh học của các hợp chất này. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nhiều hợp chất thiên nhiên có khả năng ức chế sự tăng sinh của tế bào ung thư, mở ra cơ hội cho việc phát triển các liệu pháp điều trị mới. Các phương pháp sàng lọc hiện đại như sàng lọc hiệu năng cao (HTS) đã được áp dụng để tối ưu hóa quy trình này.

IV. Đánh giá hoạt tính sinh học của hợp chất

Đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất thiên nhiên là một phần không thể thiếu trong nghiên cứu. Các phương pháp như phân tích hình ảnh tế bào và kỹ thuật huỳnh quang cho phép theo dõi sự thay đổi trong tế bào khi tiếp xúc với các hợp chất. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng kỹ thuật phân tích hình ảnh giúp phát hiện sự chuyển vị của NF-κB, một yếu tố quan trọng trong quá trình điều hòa tế bào. Điều này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế tác động của các hợp chất mà còn cung cấp thông tin quý giá cho việc phát triển các liệu pháp điều trị mới.

V. Kết luận và triển vọng

Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật phân tích hình ảnh huỳnh quang tế bào trong sàng lọc hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học đã mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực nghiên cứu và phát triển thuốc. Việc áp dụng các công nghệ hiện đại giúp nâng cao hiệu quả sàng lọc và đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất. Tương lai, nghiên cứu này có thể được mở rộng để khám phá thêm nhiều hợp chất mới từ nguồn tài nguyên thiên nhiên, góp phần vào việc phát triển các liệu pháp điều trị hiệu quả hơn cho bệnh ung thư và các bệnh lý khác.

Nội dung chính

## Tổng quan nghiên cứu

Ung thư là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên thế giới, với khoảng 9,6 triệu người tử vong và hơn 18 triệu người mắc mới trong năm 2018. Tại Việt Nam, dự báo đến năm 2020 sẽ có khoảng 200.000 ca ung thư mới và 100.000 ca tử vong mỗi năm. Trong đó, ung thư cổ tử cung (UTCTC) là một trong những loại ung thư phổ biến nhất ở nữ giới, với tỷ lệ mắc và tử vong ngày càng tăng. Nguồn hợp chất thiên nhiên, đặc biệt từ thực vật và sinh vật biển, được xem là nguồn dược liệu quý giá trong nghiên cứu phát triển thuốc chống ung thư. Tuy nhiên, việc phát hiện và khai thác các hợp chất có hoạt tính sinh học một cách hiệu quả vẫn là thách thức lớn.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là ứng dụng kỹ thuật phân tích hình ảnh huỳnh quang tế bào trong sàng lọc các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính chống ung thư, tập trung vào đích phân tử yếu tố nhân NF-κB trên dòng tế bào ung thư cổ tử cung HeLa. Nghiên cứu được thực hiện tại phòng Sinh học thực nghiệm, Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam trong năm 2019. Kết quả nghiên cứu góp phần phát triển phương pháp sàng lọc hiệu năng cao, tiết kiệm thời gian và chi phí, đồng thời nâng cao độ chính xác trong đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất thiên nhiên.

## Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

### Khung lý thuyết áp dụng

- **Lý thuyết về ung thư và chu kỳ tế bào:** Ung thư là bệnh lý do tế bào phân chia không kiểm soát, trong đó chu kỳ tế bào và các điểm kiểm soát (G1/S, G2/M) đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa sự tăng sinh tế bào.
- **Yếu tố nhân kappa B (NF-κB):** Là yếu tố phiên mã điều hòa các gen liên quan đến viêm, miễn dịch và sự sống sót của tế bào. NF-κB được kích hoạt qua quá trình phosphoryl hóa và phân hủy protein ức chế IκB, dẫn đến chuyển vị vào nhân và kích hoạt biểu hiện gen.
- **Kỹ thuật phân tích hình ảnh huỳnh quang tế bào:** Sử dụng kính hiển vi huỳnh quang tự động để thu nhận và phân tích hình ảnh tế bào, cho phép đánh giá sự chuyển vị NF-κB và các thay đổi sinh lý tế bào một cách chính xác và hiệu quả.
- **Phương pháp sàng lọc hiệu năng cao (HTS):** Ứng dụng trong phát hiện các hợp chất có hoạt tính sinh học dựa trên phân tích hình ảnh tế bào và tín hiệu huỳnh quang.

### Phương pháp nghiên cứu

- **Nguồn dữ liệu:** Sử dụng dòng tế bào ung thư cổ tử cung HeLa, các mẫu cao chiết và chất tinh sạch từ hợp chất thiên nhiên được cung cấp bởi các viện nghiên cứu trong nước.
- **Phương pháp phân tích:** 
  - Đánh giá hoạt tính ức chế tăng sinh tế bào bằng phương pháp MTT với cỡ mẫu 30 mẫu thử nghiệm.
  - Kích hoạt NF-κB bằng cytokine IL-1 và TNFα, sau đó cố định tế bào bằng paraformaldehyde.
  - Nhuộm huỳnh quang với kháng thể anti-p65 NF-κB và DAPI để đánh dấu nhân tế bào.
  - Thu nhận hình ảnh tự động bằng hệ thống kính hiển vi huỳnh quang Olympus scanR với các vật kính 20x, 40x, 60x.
  - Phân tích hình ảnh bằng phần mềm scanR Analysis ver 2, xác định sự chuyển vị NF-κB dựa trên tỷ lệ cường độ huỳnh quang trong nhân và tế bào chất.
- **Timeline nghiên cứu:** Thực hiện trong năm 2019 tại Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

## Kết quả nghiên cứu và thảo luận

### Những phát hiện chính

- **Hoạt tính ức chế tăng sinh tế bào:** Trong 30 mẫu hợp chất thiên nhiên được sàng lọc, 5 mẫu (SHTN-Zer4, MurA, Inoxim, DH, MH) thể hiện hoạt tính ức chế tế bào HeLa với giá trị IC50 từ 11,5 µg/mL đến 93,1 µg/mL. Mẫu SHTN-Zer4 có hoạt tính mạnh nhất với IC50 là 11,5 µg/mL.
- **Kích thích chuyển vị NF-κB:** Cytokine IL-1 và TNFα kích thích chuyển vị NF-κB hiệu quả ở nồng độ 7-10 ng/mL, với tỷ lệ cường độ huỳnh quang trong nhân tăng rõ rệt so với tế bào chất.
- **Phân tích hình ảnh huỳnh quang:** Hình ảnh thu nhận rõ nét, cho phép phân tích chính xác sự chuyển vị NF-κB bằng phần mềm scanR Analysis. Thông số phân tích được tối ưu với Selectivity 0.45 và kích thước đối tượng tối đa 100.
- **Hiệu suất sàng lọc:** Hệ số Z’ được xác định trên 0,5 cho thấy phương pháp có độ tin cậy cao trong sàng lọc hiệu năng cao.

### Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy kỹ thuật phân tích hình ảnh huỳnh quang tế bào là công cụ hiệu quả trong sàng lọc các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính chống ung thư, đặc biệt là đánh giá tác động lên yếu tố nhân NF-κB. Hoạt tính ức chế tăng sinh tế bào của các mẫu thử phù hợp với khả năng ức chế chuyển vị NF-κB, cho thấy cơ chế tác động có thể liên quan đến việc điều hòa tín hiệu NF-κB. So với các phương pháp truyền thống như EMSA hay Western blot, kỹ thuật này cung cấp dữ liệu phân tích nội bào chi tiết và khả năng xử lý số lượng mẫu lớn, tiết kiệm thời gian và chi phí. Kết quả phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về ứng dụng kỹ thuật huỳnh quang trong sàng lọc thuốc chống ung thư, đồng thời mở ra hướng phát triển các phương pháp sàng lọc trong nước với chi phí hợp lý và độ chính xác cao.

## Đề xuất và khuyến nghị

- **Phát triển quy trình sàng lọc tự động:** Áp dụng rộng rãi kỹ thuật phân tích hình ảnh huỳnh quang tế bào trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu dược liệu để tăng hiệu quả và độ chính xác.
- **Mở rộng nghiên cứu hợp chất thiên nhiên:** Tăng cường thu thập và sàng lọc các hợp chất từ nguồn thực vật và sinh vật biển phong phú tại Việt Nam nhằm khai thác tiềm năng dược liệu chống ung thư.
- **Đào tạo nhân lực chuyên sâu:** Tổ chức các khóa đào tạo về kỹ thuật huỳnh quang và phân tích hình ảnh cho cán bộ nghiên cứu nhằm nâng cao năng lực ứng dụng công nghệ hiện đại.
- **Hợp tác quốc tế:** Tăng cường hợp tác với các viện nghiên cứu nước ngoài để cập nhật công nghệ và phương pháp sàng lọc tiên tiến, đồng thời mở rộng phạm vi nghiên cứu đa ngành.
- **Thời gian thực hiện:** Các giải pháp trên nên được triển khai trong vòng 3-5 năm tới, với sự phối hợp của các viện nghiên cứu, trường đại học và doanh nghiệp dược phẩm.

## Đối tượng nên tham khảo luận văn

- **Nhà nghiên cứu công nghệ sinh học và dược học:** Nắm bắt phương pháp sàng lọc hiệu năng cao và kỹ thuật phân tích hình ảnh huỳnh quang tế bào để ứng dụng trong nghiên cứu phát triển thuốc.
- **Giảng viên và sinh viên ngành công nghệ sinh học:** Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo về kỹ thuật phân tích tế bào và ứng dụng trong nghiên cứu ung thư.
- **Doanh nghiệp dược phẩm và công nghệ sinh học:** Áp dụng kết quả nghiên cứu để phát triển quy trình sàng lọc hợp chất thiên nhiên, nâng cao hiệu quả nghiên cứu và phát triển sản phẩm.
- **Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách y tế:** Tham khảo để xây dựng chính sách hỗ trợ nghiên cứu và phát triển dược liệu thiên nhiên, góp phần nâng cao chất lượng chăm sóc sức khỏe cộng đồng.

## Câu hỏi thường gặp

1. **Kỹ thuật phân tích hình ảnh huỳnh quang tế bào là gì?**  
Là phương pháp sử dụng kính hiển vi huỳnh quang tự động để thu nhận và phân tích hình ảnh tế bào, giúp đánh giá các tín hiệu sinh học như chuyển vị protein nội bào, thay đổi cấu trúc tế bào một cách chính xác và nhanh chóng.

2. **Tại sao chọn dòng tế bào HeLa để nghiên cứu?**  
HeLa là dòng tế bào ung thư cổ tử cung phổ biến, dễ nuôi cấy và có đặc tính sinh học ổn định, phù hợp cho các nghiên cứu sàng lọc hoạt tính chống ung thư và đánh giá tác động lên yếu tố NF-κB.

3. **Ý nghĩa của yếu tố nhân NF-κB trong ung thư?**  
NF-κB điều hòa các gen liên quan đến viêm và tăng sinh tế bào. Hoạt động bất thường của NF-κB góp phần vào sự phát triển và tiến triển của nhiều loại ung thư, do đó là mục tiêu quan trọng trong nghiên cứu và phát triển thuốc chống ung thư.

4. **Phương pháp MTT đánh giá hoạt tính ức chế tế bào như thế nào?**  
Phương pháp MTT dựa trên khả năng chuyển hóa tetrazolium thành formazan của tế bào sống, đo mật độ quang để xác định tỷ lệ sống sót tế bào, từ đó đánh giá hiệu quả ức chế tăng sinh của các hợp chất thử nghiệm.

5. **Lợi ích của kỹ thuật phân tích hình ảnh huỳnh quang so với phương pháp truyền thống?**  
Kỹ thuật này cung cấp dữ liệu chi tiết về phân bố và chuyển vị protein trong tế bào, cho phép phân tích số lượng lớn mẫu nhanh chóng, giảm chi phí và tăng độ chính xác so với các phương pháp như Western blot hay EMSA.

## Kết luận

- Kỹ thuật phân tích hình ảnh huỳnh quang tế bào là công cụ hiệu quả trong sàng lọc các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính chống ung thư, đặc biệt trên đích phân tử NF-κB.  
- Năm mẫu hợp chất thiên nhiên đã được xác định có hoạt tính ức chế tế bào HeLa với IC50 từ 11,5 đến 93,1 µg/mL, trong đó SHTN-Zer4 có hoạt tính mạnh nhất.  
- Phương pháp thu nhận và phân tích hình ảnh tự động bằng hệ thống Olympus scanR cho kết quả tin cậy với hệ số Z’ > 0,5.  
- Nghiên cứu góp phần phát triển quy trình sàng lọc hiệu năng cao phù hợp với điều kiện trong nước, tiết kiệm chi phí và thời gian.  
- Đề xuất mở rộng ứng dụng kỹ thuật này trong nghiên cứu dược liệu và phát triển thuốc chống ung thư trong 3-5 năm tới.

Khuyến khích các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp áp dụng kỹ thuật phân tích hình ảnh huỳnh quang trong sàng lọc hợp chất thiên nhiên để thúc đẩy phát triển dược phẩm chống ung thư hiệu quả và bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.Tầm quan trọng và ý nghĩa của vấn đề cần nghiên cứu Ung thư là nguyên nhân gây chết hàng đầu ở các nước có nền kinh tế phát triển và thứ hai ở các nước đang phát triển. Gánh nặng ung thư ở các nước đang phát triển tăng lên do hậu quả của lối sống không lành mạnh như hút thuốc lá, uống rượu bia, ít vận động hay ô nhiễm thực phẩm và môi trường. Chúng ta đã biết thực phẩm lành mạnh đóng vai trò quan trọng trong phòng và điều trị bệnh mãn tính không lây trong đó có ung thư. Chính vì vậy, hiện nay các nhà khoa học không ngừng nghiên cứu tìm ra các hợp chất có hoạt tính sinh học, đặc biệt các hợp chất thiên nhiên có nguồn gốc thực vật, góp phần tích cực hỗ trợ điều trị bệnh ung thư.

Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm và mưa nhiều nên có một thảm thực vật vô cùng phong phú và đa dạng. Với nguồn thực vật phong phú không chỉ cung cấp dinh dưỡng cho con người mà còn là những phương thuốc chữa bệnh hết sức quý giá bao gồm thuốc chống ung thư nói riêng và các bệnh khác nói chung. Bởi vậy, nghiên cứu tìm ra các hợp chất từ nguồn dược liệu thiên nhiên có sẵn ở nước ta để hỗ trợ điều trị ung thư đã và đang được nhiều nhà khoa học và thầy thuốc đầu tư tập trung nghiên cứu trong nhiều năm nay [1]. Trong khoa học đã khám phá và sử dụng được nhiều hợp chất thiên nhiên (HCTN) có hoạt tính sinh học quý từ động, thực vật và vi sinh vật.

Tuy nhiên, thế giới sinh vật rất phong phú và đa dạng, vẫn còn nhiều loài sinh vật chưa được nghiên cứu khai thác, đặc biệt là các sinh vật ở biển sâu [3]. Do vậy, nguồn HCTN (sinh vật biển và đất liền) luôn chiếm được sự quan tâm lớn trong nghiên cứu phát triển dược phẩm mới có ích cho con người từ xa xưa tới nay. Việc sàng lọc các hoạt chất tự nhiên có hoạt tính sinh học để xác định các chất tiềm năng là vấn đề cần quan tâm đầu tiên trong quá trình nghiên cứu phát triển thuốc. Trong đó, lĩnh vực mà các HCTN và bán tổng hợp vẫn giữ vai trò quan trọng là trong khai thác các thuốc chống ung thư.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn 2 Công nghệ ghi hình ảnh tế bào (TB) sử dụng kính hiển vi huỳnh quang tự động được phát triển nhằm truy xuất được các kết quả phân tích kiểu hình cho các mục đích khác nhau và có thể phát triển quy mô sàng lọc trong khi giảm thiểu được các bước thực nghiệm ngày nay đang được các nhà khoa học quan tâm và được nhiều phòng thí nghiệm trong điểm quốc gia đầu tư bài bản và hiện đại. Bằng việc sử dụng các marker huỳnh quang tương thích sinh học có thể quan sát các ảnh hưởng lên chức năng sinh lý và thay đổi về kiểu hình TB từ đó đưa ra các chẩn đoán về phương thức tác động của chất thử dựa vào “dấu vân tay sinh học” (fingerprint). Đó thường là các quá trình đóng vai trò then chốt trong chu trình sống và phân chia của TB. Thật vậy, kỹ thuật phân tích hình ảnh hiển vi huỳnh quang TB có thể được ứng dụng trong phân tích các tín hiệu TB (yếu tố NF-KB, Wnd/fzd, akt, glucocorticoid receptor,…), sinh lý TB (sự tăng sinh TB, phosphoryl hóa, ty thể, chu kỳ TB, chuyển vị nội bào, quá trình chết theo chương trình của TB - apoptosis), đánh giá độc tính in vitro của thuốc/chất thử, sinh lý bệnh (miễn dịch, tim mạch, các bệnh truyền nhiễm,…) và đánh giá chức năng giúp các nhà hóa học, các nhà dược học đánh giá chính xác hơn về hiệu quả của chất thử do đó tiết kiệm thời gian, kinh phí cho các thử nghiệm tiếp theo trên động vật (in vivo) đồng thời cung cấp các thông tin về tác dụng dược lý của chất thử.

Đề tài luận văn được thực hiện tại phòng Sinh học thực nghiệm (Viện Hóa học các HCTN) – là đơn vị đầu tiên được trang bị hệ thống sàng lọc phân tích nội hàm cao trên thiết bị hiển vi huỳnh quang Olympus scan’R (Heidelberg, CHLB Đức) sử dụng cho mục đích sàng lọc, đánh giá các chất hoạt tính sinh học. Do vậy, đề tài này xuất phát từ yêu cầu và tính cấp thiết của việc phát triển các phương pháp thử nghiệm hoạt tính sinh học đạt trình độ tiên tiến, có độ chính xác cao, mặt khác nội dung thực hiện của đề tài này bao gồm sàng lọc, phân tích hoạt tính chống ung thư của một số mẫu hợp chất thiên nhiên ứng dụng kỹ thuật sàng lọc/phân tích hình ảnh huỳnh quang TB. Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu 1. Tổng quan về ung thư Ung thư là một thuật ngữ được sử dụng cho các bệnh mà các tế bào bất thường phân chia không kiểm soát và các thể xâm nhập vào các mô khác.

Các TB ung thư có thể lan tới các bộ phận khác của cơ thể thông qua hệ thống máu và hạch bạch huyết. Có hơn 100 loại ung thư khác nhau đã được biết đến trong y văn thế giới, hầu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn 3 hết chúng được đặt tên dựa vào mô hoặc cơ quan mà chúng gây bệnh [11]. Mỗi loại ung thư đều trải qua nhiều giai đoạn thứ tự thời gian: giai đoạn khởi phát, giai đoạn tăng trưởng và thúc đẩy, giai đoạn lan tràn, giai đoạn tiến triển – xâm lấn - di căn. Từ một tế bào, qua quá trình khởi phát dẫn đến những biến đổi mà không thể khồi phục kết quả là hình thành ung thư.

Nếu không có sự sửa chữa hoặc có nhưng không kết quả thì cuối cùng ung thư sẽ có biểu hiện trên lâm sàng và dẫn đến tử vong. Các giai đoạn tiến triển bệnh ung thư Ngày nay, ung thư đã trở thành một mối đe dọa cho sức khỏe cộng đồng và đang thu hút sự chú ý trên toàn thế giới. Nguyên nhân ung thư có thể gây ra theo một trong ba yếu tố, đó là: chế độ ăn uống không lành mạnh, yếu tố di truyền và các yếu tố môi trường. Người ta ước tính khoảng 95% các loại ung thư là do lối sống và có thể mất khoảng 20 - 30 năm để phát triển thành ung thư.

Con người hiện tại đang phải đối mặt với tỷ lệ ung thư và tử vong do ung thư ngày càng tăng [20]. Trong năm 2018, đã có khoảng 9,6 triệu người tử vong và hơn 18 triệu người bị ảnh hưởng trực tiếp bởi các loại ung thư khác nhau trên quy mô thế giới theo số liệu GLOBOCAN toàn cầu gần đây nhất của cơ cơ quan nghiên cứu Ung thư Quốc tế [28]. Các số liệu thống kê cho thấy đàn ông thường bị ung thư phổi, gan, ruột kết, trực tràng và ung thư tuyến tiền liệt, trong khi phụ nữ thường bị ung thư vú, ruột già, trực tràng và ung thư dạ dày [6]. Tại Việt Nam, Bộ Y tế dự báo rằng thế kỷ 21 sẽ là thế kỷ ung thư, bệnh tim mạch và các bệnh không lây nhiễm khác do quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa, cộng thêm các di chứng của chiến tranh vẫn tồn tại và đe dọa đến sức khỏe con người mỗi ngày [7].

Theo thống kê của một số bệnh viện ung bướu ở Hà Nội, Hồ Chí Minh và một số tỉnh khác trong năm 2008, có khoảng 100.000 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn 4 người mắc phải các loại ung thư khác nhau và trên 73% bệnh nhân (khoảng 70.000 bệnh nhân) tử vong cao nhất trên thế giới và con số này có xu hướng tăng trong tương lai gần. Dự báo đến năm 2020 sẽ có khoảng 200.000 ca ung thư mới và 100.000 ca tử vong mỗi năm tại Việt Nam [31]. Những bệnh ung thư phổ biến nhất thế giới Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.2: Tỷ lệ mắc bệnh mới và tỷ lệ chết do các bệnh ung thư trên toàn thế giới năm 2018 cả hai giới. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn 6 Ung thư là một bệnh di truyền vì hầu hết các loại ung thư phát sinh từ sự thay đổi (đột biến) trong ADN (deoxyribonucleic acid) của TB bình thường.

Ung thư bắt đầu gây tổn hại tới một hoặc nhiều gen trong một TB đơn lẻ. Tổn thương này làm cho các TB tăng sinh không kiểm soát được và tạo ra những TB bất thường. Ở giai đoạn này, nếu hệ thống miễn dịch của cơ thể không tiêu diệt hay sửa chữa những TB bất thường này, thì chúng sẽ phát triển và cuối cùng chuyển thành TB ung thư. Các đặc tính của TB ung thư là chúng phân chia nhanh hơn các TB bình thường và hình thành khối u ác tính, những khối u này sẽ xâm nhập các mô khỏe mạnh.

Quá trình của một TB bình thường trở thành khối ung thư thường mất nhiều năm để phát triển.3: Sự phát triển của các tế bào ung thư Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn 7 Trong nghiên cứu in vitro cũng đã phân lập được hơn 200 dòng tế bào ung thư ở người và ngày càng được các phòng thí nghiệm trên thế giới quan tâm ứng dụng cho việc sàng lọc để tìm kiếm các thuốc tiềm năng chống ung thư trong tương lai. Trong đó có thể kể đến hai dòng ung thư phổ biến là dòng tế bào ung thư gan người (HepG2) và dòng tế bào ung thư cổ tử cung ở người (HeLa). Ngày nay, việc nghiên cứu sàng lọc để tìm kiếm các hoạt chất chống lại ung thư đã và đang được quan tâm hàng đầu từ các nhà khoa học theo hướng ức chế biểu hiện hoạt tính của một enzyme tham gia vào quá trình phát triển và di căn khối u, hoặc ức chế sự hình thành mạch và sự xâm nhập của các khối u nguyên phát ở mức độ tế bào, do đó có thể được sử dụng để ức chế sự di căn của khối mô ung thư. Ung thư cổ tử cung Ung thư cổ tử cung (UTCTC) là ung thư hình thành trong mô cổ tử cung (CTC) được gây ra bởi việc nhiễm virus sinh nhú ở người (HPV).

Hầu hết các trường hợp UTCTC đều bắt đầu trong vùng chuyển tiếp giữa cổ trong và cổ ngoài, các TB vùng chuyển tiếp bị tổn thương, nhiễm HPV và biến đổi dẫn dần, phát triển thành các tổn thương tiền ung thư rồi UTCTC.