Nghiên cứu về enzyme Streptokinase và ứng dụng trong y học

I. Tổng Quan Về Enzyme Streptokinase Khám Phá Tiềm Năng Y Học

Trong xã hội hiện đại, bệnh tim mạch đang là nguyên nhân gây tử vong số một trên thế giới. Một trong những nguyên nhân chính dẫn đến các bệnh tim mạch là do chứng tắc nghẽn mạch máu. Để hạn chế thấp nhất tỷ lệ tử vong và các biến chứng do bệnh tim mạch gây ra, các nhà khoa học đi theo hướng phòng ngừa và xử lý các huyết khối hình thành trong mạch. Trên thị trường hiện nay có một số thuốc đặc trị tắc nghẽn mạch máu như Durakinase, Streptase, Alteplase, Tenecteplase. Tuy nhiên, đây hầu hết là các sản phẩm của nước ngoài với giá thành rất đắt. Nghiên cứu so sánh không thấy sự khác biệt về ưu thế của các loại thuốc trên [21]. Sự khác biệt lớn nhất là giá cả, thuốc có bản chất r-tPA có giá gấp gần 10 lần Streptokinase. Do đó, Streptokinase thường được sử dụng hơn ở các nước đang phát triển.

1.1. Lịch Sử Phát Triển và Nghiên Cứu Về Streptokinase

Năm 1933, Tillet và Garner đã tình cờ khám phá ra khả năng phân hủy huyết khối của Streptokinase. Ở Việt Nam chưa có nhiều công trình nghiên cứu về các thuốc tan huyết. Đề tài KC10 (2009-2010) có thể coi là công trình nghiên cứu cấp nhà nước đầu tiên về lĩnh vực này. Trong đề tài này các nhà nghiên cứu đã nhân dòng, biểu hiện và tinh sạch thành công Streptokinase. Streptokinase được biểu hiện cả ở dạng có tín hiệu và không có tín hiệu (mSK), trong đó mSK với hoạt tính cao hơn. Streptokinase tái tổ hợp bước đầu được thử nghiệm trên đối tượng thỏ thí nghiệm cho kết quả tốt.

1.2. Cấu Trúc và Cơ Chế Hoạt Động Của Enzyme Streptokinase

Streptokinase tự nhiên gồm 440 amino acid, trong đó 26 amino acid đầu N là peptide tín hiệu sẽ bị cắt bỏ trong quá trình tiết protein ra ngoài môi trường. Protein trưởng thành có 414 amino acid, không có cầu nối disulfide. Phân tử Streptokinase trưởng thành là một chuỗi đơn, khối lượng phân tử khoảng 47 kDa với điểm đẳng điện tại 4,7 và pH tối ưu là 7,3-7,6 [38]. Cấu trúc không gian Streptokinase được chia thành 3 vùng: vùng α (từ amino acid 1 đến 150), vùng β (từ amino acid 151 đến 287) và vùng γ (từ amino acid 288 đến 414) [39].

II. Thách Thức Trong Điều Trị Bệnh Tim Mạch Vai Trò Streptokinase

Để hạn chế thấp nhất tỷ lệ tử vong và các biến chứng của chứng tắc nghẽn mạch máu thì thời gian xử lý huyết khối trong mạch là một yếu tố vô cùng quan trọng. Thuốc tan huyết khối dạng tiêm được sử dụng rộng rãi hơn. Tuy nhiên, thuốc dạng tiêm đòi hỏi phải có độ tinh khiết cao, trong khi các enzyme tái tổ hợp thông thường thường dung hợp đuôi 6xHistidine (6xHis) để thuận tiện cho quá trình tinh sạch và việc dung hợp đuôi 6xHis được xem là có thể gây tác dụng phụ cho con người. Trên cơ sở đó, trong khuôn khổ đề tài KC10 “Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm enzyme tái tổ hợp Streptokinase và yếu tố hoạt hóa plasminogen mô (tPA) sử dụng trong điều trị” chúng tôi thực hiện đề tài luận văn “Nhân dòng, biểu hiện và tinh sạch Streptokinase tái tổ hợp trong E. coli” với dạng Streptokinase tái tổ hợp không dung hợp đuôi 6xHistidine để tiến tới sản xuất dược phẩm sinh học điều trị chứng tắc nghẽn mạch máu, có ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn cao.

2.1. Giới Hạn Của Các Phương Pháp Điều Trị Hiện Tại

Trước đây, điều trị tắc nghẽn mạch máu thường tập trung vào việc kìm hãm sự tạo thành fibrin. Các thuốc kháng đông có bản chất hóa học thường được sử dụng là heparin và coumarin. Đầu những năm 1950, Aspirin được sử dụng trong việc ngăn ngừa nhồi máu cơ tim [14], tuy nhiên vai trò của nó trong việc điều trị cấp tính không được chứng minh. Các thuốc Atropine, Papaverine và Nitroglycerine cũng thường xuyên được sử dụng để ngăn ngừa hoặc làm giảm co thắt mạch vành [42]. Như vậy, cho đến những năm 1950, các phương pháp điều trị chỉ là làm giảm nhẹ chứ không phải điều trị. Do đó bệnh tắc nghẽn mạch vẫn là nguyên nhân gây tử vong lớn ở người cao tuổi.

2.2. Ưu Điểm Của Streptokinase So Với Các Thuốc Khác

Hiện nay, khi nhận ra sự phân giải fibrin có thể được thực hiện trong cơ thể sống bằng quá trình chuyển hóa plasminogen không hoạt động thành plasmin hoạt động, người ta hướng đến phương pháp điều trị mới là sử dụng các chất hoạt hóa plasminogen. Các nghiên cứu lâm sàng chỉ ra rằng cách tốt nhất để hòa tan khối huyết là tiêm trực tiếp vào tĩnh mạch một enzyme có khả năng hoạt hóa plasminogen thành plasmin.

III. Phương Pháp Sản Xuất Streptokinase Tái Tổ Hợp Quy Trình

Để sản xuất Streptokinase tái tổ hợp, các nhà khoa học đã tiến hành nhân dòng, biểu hiện và tinh sạch enzyme này trong vi khuẩn E. coli. Quá trình này bao gồm việc đưa gen mã hóa Streptokinase vào plasmid, sau đó chuyển plasmid vào E. coli để biểu hiện protein. Protein Streptokinase sau đó được tinh sạch bằng các phương pháp sắc ký khác nhau để đạt được độ tinh khiết cần thiết cho ứng dụng y học. Việc sản xuất Streptokinase tái tổ hợp giúp giảm chi phí và tăng khả năng cung cấp enzyme này cho điều trị bệnh tim mạch.

3.1. Nhân Dòng và Biểu Hiện Gen Streptokinase Trong E. Coli

Quá trình nhân dòng và biểu hiện gen Streptokinase trong E. coli là bước quan trọng để sản xuất enzyme này với số lượng lớn. Các nhà khoa học sử dụng các kỹ thuật di truyền để đưa gen mã hóa Streptokinase vào plasmid, sau đó chuyển plasmid vào E. coli để biểu hiện protein. Việc lựa chọn chủng E. coli phù hợp và tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy là yếu tố quan trọng để đạt được hiệu suất biểu hiện cao.

3.2. Tinh Sạch Streptokinase Tái Tổ Hợp Các Phương Pháp

Sau khi biểu hiện, Streptokinase tái tổ hợp cần được tinh sạch để loại bỏ các tạp chất và đạt được độ tinh khiết cần thiết cho ứng dụng y học. Các phương pháp sắc ký khác nhau, như sắc ký ái lực, sắc ký trao đổi ion và sắc ký lọc gel, được sử dụng để tinh sạch Streptokinase. Việc lựa chọn phương pháp tinh sạch phù hợp phụ thuộc vào đặc tính của protein và yêu cầu về độ tinh khiết.

3.3. Loại Bỏ Đuôi 6xHistidine Để Giảm Tác Dụng Phụ

Trong quá trình sản xuất Streptokinase tái tổ hợp, việc loại bỏ đuôi 6xHistidine là cần thiết để giảm tác dụng phụ cho con người. Các nhà khoa học đã phát triển các phương pháp để loại bỏ đuôi 6xHistidine sau khi tinh sạch Streptokinase, giúp tăng tính an toàn của enzyme này khi sử dụng trong điều trị bệnh tim mạch.

IV. Ứng Dụng Của Streptokinase Trong Điều Trị Bệnh Tim Mạch

Streptokinase được sử dụng rộng rãi trong điều trị các bệnh tim mạch do tắc nghẽn mạch máu, như nhồi máu cơ tim, tắc mạch phổi và huyết khối tĩnh mạch sâu. Enzyme này có tác dụng tiêu sợi huyết, giúp làm tan các cục máu đông và khôi phục lưu thông máu. Streptokinase thường được sử dụng trong cấp cứu tim mạch để giảm thiểu tổn thương cơ tim và cải thiện tiên lượng cho bệnh nhân.

4.1. Streptokinase và Điều Trị Nhồi Máu Cơ Tim Cấp Tính

Streptokinase là một trong những thuốc tiêu sợi huyết đầu tiên được sử dụng trong điều trị nhồi máu cơ tim cấp tính. Enzyme này giúp làm tan các cục máu đông gây tắc nghẽn mạch vành, khôi phục lưu thông máu và giảm thiểu tổn thương cơ tim. Việc sử dụng Streptokinase trong vòng vài giờ đầu sau khi xuất hiện triệu chứng nhồi máu cơ tim có thể cải thiện đáng kể tiên lượng cho bệnh nhân.

4.2. Streptokinase và Điều Trị Tắc Mạch Phổi

Streptokinase cũng được sử dụng trong điều trị tắc mạch phổi, một tình trạng nguy hiểm do cục máu đông gây tắc nghẽn mạch máu phổi. Enzyme này giúp làm tan các cục máu đông và khôi phục lưu thông máu, giảm áp lực lên tim và cải thiện chức năng hô hấp.

4.3. Streptokinase và Điều Trị Huyết Khối Tĩnh Mạch Sâu

Streptokinase có thể được sử dụng trong điều trị huyết khối tĩnh mạch sâu, một tình trạng do cục máu đông hình thành trong tĩnh mạch sâu, thường ở chân. Enzyme này giúp làm tan các cục máu đông và ngăn ngừa các biến chứng, như tắc mạch phổi và hội chứng hậu huyết khối.

V. Tác Dụng Phụ và Chống Chỉ Định Của Streptokinase Lưu Ý

Mặc dù Streptokinase là một thuốc hiệu quả trong điều trị các bệnh tim mạch do tắc nghẽn mạch máu, nhưng enzyme này cũng có thể gây ra một số tác dụng phụ, như chảy máu, dị ứng và hạ huyết áp. Streptokinase có một số chống chỉ định, như tiền sử chảy máu não, phẫu thuật lớn gần đây và dị ứng với Streptokinase. Việc sử dụng Streptokinase cần được cân nhắc kỹ lưỡng và theo dõi chặt chẽ bởi các chuyên gia y tế.

5.1. Các Tác Dụng Phụ Thường Gặp Của Streptokinase

Các tác dụng phụ thường gặp của Streptokinase bao gồm chảy máu, dị ứng và hạ huyết áp. Chảy máu có thể xảy ra ở nhiều vị trí khác nhau, như đường tiêu hóa, đường tiết niệu và não. Dị ứng có thể biểu hiện từ phát ban nhẹ đến sốc phản vệ nghiêm trọng. Hạ huyết áp có thể gây chóng mặt, ngất xỉu và thậm chí tử vong.

5.2. Các Chống Chỉ Định Quan Trọng Của Streptokinase

Streptokinase có một số chống chỉ định quan trọng, bao gồm tiền sử chảy máu não, phẫu thuật lớn gần đây và dị ứng với Streptokinase. Việc sử dụng Streptokinase trong các trường hợp này có thể gây ra các biến chứng nghiêm trọng và thậm chí tử vong.

5.3. Tương Tác Thuốc Cần Lưu Ý Khi Sử Dụng Streptokinase

Streptokinase có thể tương tác với một số thuốc khác, như thuốc kháng đông và thuốc chống kết tập tiểu cầu. Việc sử dụng Streptokinase cùng với các thuốc này có thể làm tăng nguy cơ chảy máu. Bệnh nhân cần thông báo cho bác sĩ về tất cả các thuốc đang sử dụng trước khi bắt đầu điều trị bằng Streptokinase.

VI. Tương Lai Của Streptokinase Nghiên Cứu và Phát Triển Mới

Mặc dù Streptokinase đã được sử dụng trong nhiều năm, nhưng các nhà khoa học vẫn tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp mới để cải thiện hiệu quả và giảm tác dụng phụ của enzyme này. Các nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc phát triển các dạng Streptokinase tái tổ hợp mới với độ tinh khiết cao hơn và khả năng dung nạp tốt hơn. Ngoài ra, các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu các phương pháp mới để sử dụng Streptokinase trong điều trị các bệnh tim mạch khác, như suy tim và bệnh mạch máu ngoại biên.

6.1. Nghiên Cứu Về Streptokinase Tái Tổ Hợp Thế Hệ Mới

Các nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc phát triển các dạng Streptokinase tái tổ hợp mới với độ tinh khiết cao hơn và khả năng dung nạp tốt hơn. Các dạng Streptokinase này có thể có ít tác dụng phụ hơn và hiệu quả điều trị cao hơn so với Streptokinase truyền thống.

6.2. Ứng Dụng Tiềm Năng Của Streptokinase Trong Các Bệnh Khác

Các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu các phương pháp mới để sử dụng Streptokinase trong điều trị các bệnh tim mạch khác, như suy tim và bệnh mạch máu ngoại biên. Streptokinase có thể có tác dụng cải thiện lưu thông máu và giảm tổn thương mô trong các bệnh này.

6.3. Vai Trò Của Điều Dưỡng và Dược Sĩ Trong Điều Trị Streptokinase

Điều dưỡng và dược sĩ đóng vai trò quan trọng trong việc điều trị bằng Streptokinase. Điều dưỡng có trách nhiệm theo dõi chặt chẽ bệnh nhân để phát hiện sớm các tác dụng phụ và báo cáo cho bác sĩ. Dược sĩ có trách nhiệm cung cấp thông tin chính xác về thuốc cho bệnh nhân và đảm bảo rằng bệnh nhân sử dụng thuốc đúng cách.

Nghiên cứu về enzyme Streptokinase và ứng dụng trong y học

MỞ ĐẦU

1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Quá trình đông máu

1.2. Bệnh tắc nghẽn máu

1.3. Streptokinase (SK)

2. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

2.1. Thiết kế plasmid biểu hiện mSK

2.2. Biểu hiện streptokinase nônhis

2.3. Tính sạch streptokinase nônhis

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO