CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Nghiên cứu các hợp chất thiên nhiên 1. Vai trò hợp chất thiên nhiên trong quá trình nghiên cứu và phát triển thuốc hiện đại Hợp chất thiên nhiên (hay hợp chất tự nhiên, natural products) là các chất hóa học có nguồn gốc từ thiên nhiên hoặc được chiết xuất từ các mô của động vật, thực vật trên cạn; sinh vật biển; vi khuẩn lên men; vi sinh vật [35].
Hầu hết các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học là các chất chuyển hóa thứ cấp có cấu trúc rất phức tạp. Điều này làm chúng có tính ưu trội hơn vì chúng là các hợp chất cực kỳ mới. Thực vật được cấu thành bởi một hệ thống lớn và đa dạng các chất hóa học, chúng có thể cung cấp những hợp chất với cấu trúc có độ phức tạp cao mà không thể tổng hợp được trong các phòng thí nghiệm. Những phân tử nhỏ này cung cấp nguồn hoặc là tiền chất cho phần lớn các hoạt chất được FDA chấp thuận và hiện đang là một trong những nguồn cảm hứng chính cho việc nghiên cứu và phát hiện thuốc mới.
Có nhiều chất dẫn đường có nguồn gốc từ thực vật [46] (ví dụ morphin, cocain, digitalis, quinin, tubocurarin, nicotin, muscarin…). Một số đóng vai trò trực tiếp là những loại thuốc hữu ích (ví dụ morphin và quinin), và một số khác là cơ sở cho tổng hợp các hoạt chất làm thuốc (ví dụ như thuốc gây mê cục bộ phát triển từ cocain). Gần đây trong lâm sàng, một số loại thuốc mới đã được phân lập từ thực vật bao gồm thuốc chống ung thư paclitaxel (Taxol) từ cây thủy tùng, và thuốc chống sốt rét artemisinin từ câu thanh hao hoa vàng. Nhiều thực vật bậc cao chứa các chất chuyển hóa mới có tính kháng khuẩn và kháng virus [33].
Ở những nước phát triển, các ca lâm sàng có dử dụng hóa trị liệu thường dùng các thuốc đã được sản xuất bằng hóa tổng hợp in vitro; nhưng taxol và vincristin là ngoại lệ [42], chúng là các chất chuyển hóa có cấu trúc phức tạp, rất khó tổng hợp trong ống nghiệm. Nhiều loại thuốc tổng hợp và bán tổng hợp gây ra các phản ứng phụ nghiêm trọng, nhất là các thuốc dùng điều trị cho bệnh nhân ung thư với các tác dụng phụ biểu hiện trên da một cách rất nghiêm trọng. Các chất chuyển hóa được phát hiện trong một số loài thực vật có thể tránh tác dụng phụ của thuốc tổng hợp vì chúng đã từng tích tụ trong các tế bào sống [36]. Việc khám phá và phân lập nhiều hợp chất dược liệu từ các nguồn tự nhiên một phần là do các đặc tính đã biết của các sinh vật chứa các chất này.
Một trong những hợp chất tinh khiết được phân lập đầu tiên trong lịch sử y học là morphin vào khoảng năm 1804 bởi Friedrich Serturner từ thuốc phiện [49]. Vào thời điểm đó, thuốc phiện được gọi là thuốc gây nghiện, mặc dù nó đã được sử dụng nhiều trong điều trị giảm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com đau vào thời Trung cổ. Thuốc kháng sốt rét, quinin đã được Pelletier và Caventou phân lập từ cây vỏ cây cinchona vào năm 1820 [47]. Loại vỏ cây này đã được sử dụng để điều trị sốt rét từ những năm 1600 và cũng là một phần của y học cổ truyền Nam Mỹ để điều trị bệnh sốt.
Sự gia tăng tính kháng thuốc đối với quinin và dẫn chất của nó dẫn đến nhu cầu về thuốc sốt rét thay thế và ta có artemisinin được phân lập từ cây thanh hao hoa vàng [44]. Một thuốc giảm đau tự nhiên khác, và là một trong những loại thuốc được sử dụng rộng rãi nhất mọi thời đại [51], là axit acetylsalicylic, được đăng ký dưới tên "Aspirin" [23]. Tiền thân của nó là axit salicylic từ vỏ cây liễu, lá của cây này được người Ai Cập cổ đại sử dụng với tác dụng giảm đau và chống viêm. Sự khám phá ngẫu nhiên penicillin vào năm 1928 đã đánh dấu một mốc quan trọng cho nền Y học hiện đại.
Alexander Fleming đã nghiên cứu và quan sát được vi khuẩn Staphylococcus không thể phát triển xung quanh một khu vực nhỏ xung quanh khuôn của chi Penicillium [6]. Fleming đã thử nghiệm ảnh hưởng này lên các vi sinh vật khác nhau và suy luận rằng nó có tính kháng khuẩn. Y học cổ truyền Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), định nghĩa Y học cổ truyền bao gồm các kỹ năng, kiến thức và thực hành được sử dụng trong chăm sóc sức khoẻ dựa trên kinh nghiệm hoặc tín ngưỡng của các nền văn hoá khác nhau [52]. Từ ngàn năm xưa, sự hình thành và phát triển các nền văn minh cổ đại phụ thuộc rất nhiều vào hệ thực vật và động vật bản địa.
Họ đã thử nghiệm với nhiều quả mọng, lá, rễ, các bộ phận động vật hoặc khoáng chất để tìm ra những thứ có lợi cho họ. Do đó, nhiều thuốc thô đã được quan sát bởi các thầy lang tại địa phương hoặc thầy pháp sư và được sử dụng để chữa bệnh. Mặc dù một số chế phẩm có thể gây nguy hiểm nhưng các phương pháp chữa bệnh truyền thống đã thu được những hiệu quả đáng kể, và thực tế hầu hết các loại thuốc tây cho đến những năm 1920 được phát triển theo cách này [26]. Nền Y học cổ truyền phương Đông đã trải qua hàng nghìn năm hình thành và phát triển, dù là cách thức hay phương tiện khác nhau nhưng sự kết hợp của nền Y học cổ truyền với Y học hiện đại đã đem lại nhiều hiệu quả cao trong công tác chăm sóc sức khỏe con người [37].
Các tài liệu của Y học Trung Quốc về phản ứng của artemisia đối với bệnh sốt rét cũng là nguồn gốc của artemisinin chống sốt rét ngày nay [40]. Các đặc tính trị liệu của cây thuốc phiện (hoạt chất gốc - morphin) đã được biết đến ở Ai Cập cổ đại. Các nền văn hoá Aztec và Maya của Mesoamerica đã sử dụng chiết xuất từ nhiều loại cây bụi bao gồm gốc rễ ipecacuanha (hoạt chất emetin), cây coca (hoạt chất cocain) và vỏ cây cinchona (hoạt chất quinin). LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trên thế giới, nhu cầu về các lựa chọn chăm sóc sức khoẻ theo YHCT đã tăng lên trong những năm gần đây với xu hướng quay về với thiên nhiên của con người hiện nay [13].
Ở nhiều vùng nông thôn, người dân không có điều kiện được hưởng những chăm sóc y tế hiện đại, YHCT lại đóng vai trò quan trọng trong công tác chăm sóc và bảo vệ sức khỏe cho con người nơi đây [37]. Y học cổ truyền cũng được coi là một phần của một số nền văn hoá. Nền Y học cổ truyền Việt Nam Từ xa xưa các lý luận triết học duy vật cổ đại (thuyết âm dương, ngũ hành.) đã được các nhà y học cổ phương Đông vận dụng vào y học trong mọi lĩnh vực từ phòng bệnh đến chẩn trị, bào chế thuốc men, làm phong phú thêm cho kho tàng lý luận của y học cổ truyền. Đặc biệt dưới thời nhà Trần, trong lúc triều đình và giới quan lại quyền quý sính dùng thuốc Bắc thì thầy thuốc Tuệ Tĩnh với tinh thần độc lập tự chủ đã đề xướng lên quan điểm “Nam dược trị Nam nhân” qua tác phẩm Nam dược thần hiệu (được bổ sung và in lại năm 1761).
Tuy nhiên, phải đến thời Hậu Lê, thì toàn bộ những lý luận, học thuật của Trung Quốc và Việt Nam mới được tổng kết ở mức độ uyên thâm nhất qua tác phẩm Hải Thượng Y Tôn Tâm lĩnh của Lê Hữu Trác (1720 - 1791). Ngoài tác phẩm kinh điển vĩ đại của Hải Thượng Lãn ông Lê Hữu Trác còn có thêm: Nam Dược của Nguyễn Hoành (Tây Sơn) giới thiệu 500 dược thảo và 130 dược liệu từ khoáng vật và động vật. Trong thế kỷ 20 các vị danh y Việt Nam cũng đã biên soạn trên 200 tập sách có giá trị về Đông y bằng tiếng Quốc ngữ. Ngày nay dược liệu nói chung và thuốc YHCT nói riêng đã có trong danh mục thuốc thiết yếu.
Tiềm năng nguồn dược liệu Viêt Nam Theo kết thống kê của Viện Dược liệu, tính đến năm 2017 đã ghi nhận được 5.117 loài thực vật và nấm lớn, 52 loài tảo biển, 408 loài động vật và 75 loài khoáng vật có công dụng làm thuốc. Trong số đó, có khoảng 70 loài có tiềm năng khai thác với tổng trữ lượng khoảng 18.000 tấn/năm như diếp cá (5.000 tấn), cẩu tích (1.500 tấn), lạc tiên (1.500 tấn), rau đắng đất (1.500 tấn)…Đặc biệt, Việt Nam sở hữu nhiều loài dược liệu quý, hiếm, đặc hữu như: Sâm Ngọc Linh, Ba kích, Châu thụ, Ngân đằng… Kết quả này cho thấy nguồn dược liệu ở nước ta rất phong phú. Con số này còn có thể sẽ tăng thêm, nếu đi sâu điều tra cụ thể hơn một số nhóm động – thực vật tiềm năng, mà trong đó số loài Tảo, Rêu, Nấm và Côn trùng làm thuốc mới được thống kê còn quá ít. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chiến lược quốc gia phát triển ngành dược đến năm 2020 đã đặt mục tiêu phấn đấu sản xuất được 20% nhu cầu nguyên liệu cho sản xuất thuốc trong nước; thuốc sản xuất trong nước chiếm 80% tổng giá trị thuốc tiêu thụ trong năm, trong đó thuốc từ dược liệu chiếm 30%.
Tổng quan về quá trình nghiên cứu phát triển thuốc mới Con đường phát triển thuốc là một con đường rất dài và gặp nhiều khó khăn, tốn kém. Tỷ lệ thành công thấp, rủi ro cao và chi phí ngày càng nhiều là những điều chúng ta thường nghe thấy khi đề cập đến quá trình nghiên cứu và phát triển thuốc trong thời gian gần đây. Quá trình phát triển đó thể hiện qua biểu đồ dưới đây: Hình 1.1: Quá trình nghiên cứu và phát triển thuốc mới Toàn bộ giai đoạn chiếm thời gian khoảng 15 – 25 năm, từ khoảng 10.000 hoạt chất tiềm năng ở bước 1 đến duy nhất 1 thuốc ở bước 4, và chi phí khoảng 2 tới 3 tỷ USD. Chi phí này bao gồm cả các thử nghiệm thất bại trong quá trình nghiên cứu.
Do vậy, số lượng thuốc mới trên thị trường ngày càng giảm sút. Đối với các thuốc được cấp phép bởi FDA cứ 10 thuốc thì chỉ có khoảng 2 thuốc có khả năng bù đắp lại được chi phí nghiên cứu ban đầu. Theo hướng này, các ngành công nghiệp dược toàn cầu đã sử dụng phương pháp mới trợ giúp bởi máy tính để tối ưu hóa quá trình này. Các phương pháp trợ giúp bởi máy tính được ứng dụng vào nhiều khâu của quá trình nghiên cứu và phát triển thuốc, từ khâu tìm kiếm các hợp chất hóa học có LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.