Men thúc đẩy khả năng phát hiện thành phần dược chất trong cây

Các nhà nghiên cứu Cornell đã khai thác sức mạnh của một phương pháp mới để nhận diện những enzyme chính trong cây kratom, một loài thực vật học Thiến thảo.

Họ đã sử dụng phương pháp mới để nhận diện những enzyme chính trong cây kratom, một loài thực vật học Thiến thảo.

Aspirin, morphine và một số liệu pháp hóa trị liệu là những ví dụ về thuốc được khai thác từ những hợp chất thiên nhiên từ thực vật. Việc hiểu về cách một cái cây tạo ra nhiều hợp chất thông thường bắt đầu với việc phân tích bộ phiên mã thực vật để nhận diện hàng trăm gene có tiềm năng mã hóa các enzyme hoạt động cùng nhau trong “phân xưởng sản xuất”. Mỗi gene sau đó mang các đặc điểm sinh hóa bằng việc sử dụng các chất cơ bản cụ thể và các điều kiện phản ứng – một công việc mất nhiều công sức và tốn kém kinh phí.

Một phương pháp sàng lọc dựa trên nấm men đã được công bố trên tạp chí Angewandte Chemie đã nắm bắt được các tương tác protein-protein giữa các enzyme thực vật ¹. Phương pháp này được kết hợp với những phương pháp sàng lọc khác để chọn ra được điểm tốt nhất mà các gene cuối cùng phản hồi về việc một cái cây sinh tổng hợp các dược chất như thế nào.

“Các phương pháp truyền thống là đi tìm các nhóm protein tồn tại trong cây cối nhưng phương pháp của chúng tôi bổ sung cho nó bằng việc nhìn vào các nhóm nào tập hợp lại thành cụm về mặt vật lý và đóng vai trò như thế nào với nhau”, Sijin Li, một trợ lý giáo sư kỹ thuật hóa học và sinh học phân tử dẫn dắt nghiên cứu này, cho biết. “Những nhóm protein đó là những loại đóng vai trò phản hồi dạng chất mà chúng tôi muốn tách chiết cho dược phẩm”.

Một khi gene ứng viên được dự đoán bằng việc sử dụng hệ phiên mã của cây, nấm men bánh – cùng loại với thứ chúng ta làm lên men bia và ủ bột làm bánh mì – được thiết kế với các gene bên trong để xem loại gene nào tạo ra các protein thường tương tác với nhau. Và kết quả là, số lượng gene cần được sàng lọc về mặt sinh hóa đã được giảm đi đáng kể.

“Phương pháp này vốn không được sử dụng để khám phá và loại trừ một nút thắt cổ chai lớn cho sàng lọc hiệu suất cao”, Li nói. “Nó rẻ hơn và an toàn hơn là sử dụng các chất nền hóa học và lại đem đến hiệu quả cao và chính xác không ngờ”.

Li và nhóm nghiên cứu của mình đã chứng minh phương pháp dựa trên nấm men của mình bằng việc sử dụng lá cây kratom. Kratom là cây nhiệt đới bản địa ở vùng Đông Nam Á và dẫu chưa được nghiên cứu nhiều, vẫn thu hút sự chú ý của cộng đồng nghiên cứu bởi tiềm năng dược chất của nó, theo nhận xét của Li.

“Nó tạo ra một hợp chất là mitragynine, vốn được một số người gọi là chất giảm đau nghiện thế hệ mới bởi hiệu ứng giảm đau mà không làm cho suy hô hấp nguy hiểm”, Li nói và cho biết thêm là Cơ quan Thực phẩm và thuốc Mỹ đã cảnh báo việc sử dụng kratom và không chấp nhận bất kỳ loại thuốc nào chứa thành phần của cây này. “Việc tạo ra mitragynine nguyên chất có thể làm giảm đi nguy cơ rủi ro liên quan đến toàn bộ chất nền kratom để cuối cùng có được một điều trị an toàn hơn”.

Phương pháp dựa trên nấm men dẫn đến việc nhận diện được sáu enzyme kratom từ 20 ứng viên được dự đoán bằng sàng lọc gene để tạo ra mitragynine hoặc các hóa chất đích khác. Thử nghiệm sinh hóa tiếp theo chứng tỏ không enzyme nào trong số 14 ứng viên đã bị loại là các enzyme chức năng, trong khi cả bốn trong sáu enzyme đã được xác định bằng phương pháp nấm men đều có chức năng cần thiết. Li nói, độ chính xác của phương pháp này mở ra cánh cửa cho nhiều quá trình khám phá hiệu quả hơn và tiếp tục nghiên cứu về cây kratom.

“Để thử nghiệm lâm sàng, hóa chất đã được tinh lọc từ cây hoặc tổng hợp bằng phương pháp hóa học, vốn rất đắt đỏ”, Li nói. “Với việc sử dụng phương pháp nấm men, chúng tôi có thể sản xuất được mitragynine và các chất khác hiệu quả về mặt kinh tế hơn, điều đó sẽ dẫn chúng tôi đến với những loại thuốc mới”.

Anh Hiền tổng hợp

Nguồn: https://phys.org/news/2023-10-yeast-discovery-medicinal-compounds.html

https://news.cornell.edu/stories/2023/10/yeast-speeds-discovery-medicinal-compounds-plants

—————————————————

1.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202307995