Độc tố của hải quỳ sống trong ống có tiềm năng dược lý

Các nhà nghiên cứu tại Brazil và Hoa Kỳ đã hoàn thành tập bản đồ đầu tiên để xác định các độc tố do hải quỳ sống trong ống (tên một loài hải quỳ), hoặc cerianthids, một họ động vật biển cùng họ (Cnidaria) như hải quỳ, sứa và san hô tiết ra. Phân tích cho thấy các chất độc có thể tác động lên hệ thần kinh, hệ tim mạch và thành tế bào, cùng các chức năng khác, mở đường cho việc khám phá ra các loại thuốc mới.

Sérgio Stampar, giáo sư tại Trường Khoa học và Văn thư thuộc trường Đại học Bang São Paulo (FCL-UNESP) tại Assis, Brazil và là điều tra viên chính của chương trình nghiên cứu cho biết: “Hải quỳ ống và hải quỳ được xếp vào cùng một họ trong một thời gian dài, nhưng từ năm 2014, nhóm của chúng tôi đã chứng minh rằng, ngoài giải phẫu bên ngoài, chúng rất khác nhau. Chúng khác nhau về hành vi, vòng đời và các đặc điểm khác. Chúng tôi cho rằng các độc tố mà chúng tiết ra chắc chắn cũng khác nhau”. Báo cáo nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Dược liệu Biển.

FAPESP hỗ trợ nghiên cứu thông qua tài trợ cho ba dự án (15/24408-4, 19/03552-0 và 17/50028-0), thực hiện với sự hợp tác của các nhà khoa học liên kết với trường Đại học Kansas, trường Đại học Bắc Carolina tại Charlotte và trường Cao đẳng miền Nam Florida.

Các nhà nghiên cứu đã lấy mẫu xúc tu của động vật và chiết xuất ARN, sau đó họ giải trình tự. Họ sử dụng phần mềm tin sinh học để phân loại hầu hết những gì đã được phiên mã, họ xếp chúng vào các họ độc tố. Phân tích cho thấy 525 gen có liên quan đến các chất này.

Các chất độc thuộc họ độc tố này cũng được tìm thấy trong sứa, loài có nọc độc cháy bỏng người và thậm chí có thể gây tử vong. Ngoài ra, vì xúc tu của hải quỳ là một phần trong hệ tiêu hóa của chúng, các nhà nghiên cứu hy vọng ​​sẽ tìm thấy các hợp chất tương tự ở cả hai nhóm.

Tuy nhiên, sử dụng các chất nhiều hơn trong quá trình tiêu hóa, hải quỳ ống tiết ra độc tố thần kinh và các chất khác ảnh hưởng đến máu và phá hủy thành tế bào, vì đặc trưng sử dụng chất độc để giết con mồi và tự bảo vệ chống lại kẻ thù.

Stampar nói: “Thật kỳ lạ, không có báo cáo nào về các vụ tai nạn liên quan đến các loài vật này. Một vài lần tôi đã xử lý chúng mà không cần sử dụng găng tay và chưa bao giờ bị đốt. Chúng tôi vẫn không hiểu vì sao kho vũ khí độc hại của chúng không ảnh hưởng đến con người”.

Đa dạng độc tố

Nghiên cứu phát hiện Isarachnanthus nocturnus, một loài được tìm thấy tại Brazil tiết ra chất độc tương tự như của sứa hộp Úc (Chironex fleckeri), nọc độc của chúng có thể gây chết người và tạo thành các lỗ chân lông trong thành tế bào. Nhóm của Stampar gần đây đã giải trình tự bộ gen ty thể của I. nocturnus, bộ gen lớn nhất trong số các loài động vật này được giải trình tự cho đến nay (đ ể biết thêm thông tin, xin mời truy cập: agencia.fapesp.br/30727).

Chứng minh về sự đa dạng của độc tố trong các loài này là ở giai đoạn ấu trùng của chúng, kéo dài khoảng bốn tháng, lâu hơn nhiều so với các loài hải quỳ ống khác, chúng trôi dạt trong hai hoặc ba ngày trong cột nước trước khi lắng xuống đáy biển. Giống như san hô, hải quỳ ống và hải quỳ dành phần lớn cuộc sống gắn bó với đáy đại dương. I. nocturnus có thể phát triển khả năng phòng thủ hiệu quả hơn các loài khác vì nó tương tác rất nhiều với những kẻ săn mồi.

I. nocturnus và Ceriantheomorphe brasiliensis là các loài tại Brazil duy nhất được đưa vào chương trình nghiên cứu này, nghiên cứu cũng phân tích loài hải quỳ ống Đại Tây Dương Pachycerianthus borealis được tìm thấy ở Bắc Mỹ, loài hải quỳ ống dải Pachycerianthus maua được tìm thấy ở Biển Đỏ, Vịnh Aden và Tanzania.

Độc tố cầm máu và xuất huyết đa dạng nhất trong cả bốn loài. Nghiên cứu phát hiện một trong các độc tố cùng họ với chất độc do loài bò sát có nọc độc tiết ra và giống với nọc độc của rồng Komodo (Varanus komodoensis), loài dùng độc tố đó để giết động vật có vú lớn hơn.

Nghiên cứu mở ra tiềm năng sử dụng các chất độc làm thay đổi tuần hoàn trong các loại thuốc điều trị các bệnh về tim mạch. Ví dụ như sử dụng rộng rãi Captopril có nguồn gốc từ nọc độc của loài viper jararaca (Bothrops jararaca) để điều trị huyết áp cao.

Chẳng hạn các nhà nghiên cứu cũng tìm thấy độc tố miễn dịch bẩm sinh và chất ức chế protease, thuộc họ này được sử dụng trong các loại thuốc kháng vi-rút, chống HIV.

“Điều quan trọng cần nhớ là các sinh vật biển đã tồn tại lâu hơn con người rất nhiều và có kho vũ khí hóa học phức tạp hơn nhiều”, Stampar nói. “Khi tiến hóa, chúng đã tinh chỉnh khả năng phòng thủ chống vi-rút, vi khuẩn và thậm chí cả khối u. Tách chiết các chất này có thể rất hữu ích đối với chúng ta".

Karina Alves de Toledo, giáo sư khác tại FCL-UNESP đang thử nghiệm trên các tế bào ung thư vú một trong những độc tố mà các nhà nghiên cứu xác định. Kết quả ban đầu đầy hứa hẹn và cho thấy hợp chất này có thể tiêu diệt các tế bào ung thư mà không gây tổn hại các tế bào khỏe mạnh.

Nghiên cứu đa dạng sinh học biển về các phân tử hiện là một trong những ngành hứa hẹn nhất của công nghệ sinh học. Dự đoán thị trường toàn cầu cho các sản phẩm như vậy sẽ có giá trị 6,4 tỷ USD vào năm 2025.

Redemsivir, một loại thuốc kháng vi-rút được sử dụng để chống lại bệnh Ebola và gần đây đã được phê duyệt để điều trị cho bệnh nhân COVID-19 tại Hoa Kỳ, ví dụ dược liệu được làm từ một chất có trong bọt biển; một đợt điều trị hoàn chỉnh có thể có giá từ 2.000 USD đến 3.000 USD tại Mỹ.

Mô tả bốn loài mới

Trong một chương trình nghiên cứu khác đã đăng trên Tạp chí Records của Viện Bảo tàng Úc. Stampar và các cộng tác viên có trụ sở tại Úc và New Zealand đã mô tả ba loài hải quỳ mới được tìm thấy trong khu vực và loài thứ tư được tìm thấy ở Nam Cực. Các nhà khoa học đã biết đến loài thứ hai, Pachycerianthus antarcticus, là loài cực nam. Khác biệt với một loài hải quỳ có nguồn gốc từ Argentina và trước đây cũng đã được nhóm của Stampar mô tả.

Cho đến nay, loài Ceriantheopsis microbotanica của Úc là một trong những loài được mô tả nhỏ nhất. Nó dài khoảng 5 cm, so với 30 - 40 cm đối với các loài khác. Nó có nguồn gốc từ vùng nước nông của Vịnh Botany tại Sydney.

 “Mẫu vật liệu được lưu giữ trong Viện bảo tàng vài năm qua là kết quả của hoạt động nạo vét để mở rộng sân bay”, Stampar nói. “Tôi nghĩ rằng những mẫu vật đầu tiên mà tôi phân tích là mẫu của “trẻ vị thành niên” nhưng nhận ra chúng là “người lớn” khi tôi kiểm tra cấu trúc sinh dục của chúng. Đây có thể là một sự thích nghi với vùng nước tối không mấy hấp dẫn”.

Stampar đã tiến hành nghiên cứu khi đang làm việc với tư cách là nhà nghiên cứu được mời tại Viện bảo tàng Úc trong một dự án do FAPESP tài trợ. Sau đó, một người New Zealand đã liên lạc với ông để yêu cầu giúp đỡ mô tả về hai loài địa phương. Một loài, Pachycerianthus fiordlandensis thông thường, được các thợ lặn chụp ảnh thường xuyên nhưng vẫn chưa được các nhà khoa học mô tả. Loài còn lại, Ceriantheopsis zealandiaensis, được mô tả trên cơ sở hai mẫu vật thu thập được ở vùng Fiordland của New Zealand. Hiện tại có 57 loài hải quỳ ống.

Đỗ Quyên dịch

Nguồn: Lab Manager – Hoa Kỳ