Vi khuẩn tạo “vũ khí”dược phẩm đa năng

Trong những năm qua, một hoạt chất từ ​​lá của một loại cây cảnh đã được coi là tiền thân của một nhóm thuốc mạnh mới. Tuy nhiên, cho đến nay, việc sản xuất hoạt chất này với số lượng lớn rất mất công. Điều này giờ đây có thể thay đổi: các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Bonn (Đức) đã xác định được một loại vi khuẩn tạo ra chất này và cũng có thể dễ dàng nuôi cấy trong phòng thử nghiệm. Kết quả được công bố trên tạp chí Nature Communications.

Cây coralberry (cây kim ngân lượng) dùng để trang trí cho nhiều phòng khách: Vào mùa đông, cây có những quả màu đỏ tươi, khiến kim ngân lượng trở thành một loại cây cảnh phổ biến vào thời điểm này trong năm. Tuy nhiên, đối với các nhà khoa học y dược, điều thú vị là vì một lý do khác - cây có chứa một hoạt chất đã dấy lên trong những năm gần đây mở ra niềm hy vọng trong điều trị bệnh hen suyễn và một số loại ung thư.

Thật đáng tiếc, việc thu được chất có cái tên khó hiểu FR900359 (viết tắt: FR) với số lượng lớn khá tốn công sức. Trồng cây trong nhà kính mất nhiều tuần; hơn nữa, sản lượng có thể thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào mẫu vật. Tất nhiên, cây không tự sinh ra thành phần hoạt tính, nhưng  vi khuẩn trong lá cây làm điều này. Tiến sĩ Max Crüsemann thuộc Viện Sinh học Dược phẩm tại trường Đại học Bonn giải thích: “Tuy nhiên, chúng chỉ sống trong cây kim ngân lượng và không thể nuôi trồng được trong phòng thử nghiệm”.

Dây chuyền lắp ráp phức tạp

Sản xuất FR là một công việc phức tạp. Vi khuẩn có một “dây chuyền lắp ráp” đặc biệt cho mục đích này, trong đó một số enzym hoạt động cùng lúc. Cấu trúc gen của vi khuẩn chỉ định cách thiết lập “dây chuyền lắp ráp” này. Crüsemann giải thích: “Hiện chúng tôi đã tìm kiếm cơ sở dữ liệu khổng lồ cho các vi sinh vật khác cũng có các gen này để tổng hợp FR. Trong quá trình này, chúng tôi đã bắt gặp một loại vi khuẩn khác. Không giống như họ hàng của chúng, chúng không phát triển trong thực vật mà trong đất và dễ dàng nhân giống trong môi trường nuôi cấy".

Phát hiện này sẽ tạo điều kiện thuận lợi vô cùng cho việc sản xuất FR trong tương lai. Tuy nhiên, nó cũng cho phép hiểu biết chi tiết hơn về cách hoạt động của hoạt chất. Cornelia Hermes từ Viện Sinh học Dược phẩm giải thích: “Trong các năm qua, chúng ta đã biết rằng FR ức chế protein Gq - một nhóm các phân tử quan trọng trong các tế bào. "Điều đó làm cho FR cực kỳ hiệu quả: Cho đến nay, không có hợp chất nào khác được biết đến có thể ức chế các protein Gq hiệu quả tương tự".

Hermes đang theo đuổi nghiên cứu tiến sĩ của mình trong nhóm của Max Crüsemann và giáo sư Gabriele König cùng đồng nghiệp của cô là Tiến sĩ René Richarz, chịu trách nhiệm cho một phần lớn nghiên cứu hiện đã được công bố. Một trong những câu hỏi mà các nhà nghiên cứu đặt ra là, tại sao FR lại là một chất ức chế tốt như vậy?. Phân tử bao gồm hai phần, lõi thực sự và một chuỗi bên được gắn vào nó giống như một cánh tay. Cả hai đều được sản xuất riêng biệt và sau đó liên kết với nhau. Crüsemann giải thích: “Chuỗi bên rất cần thiết cho chức năng của FR. "Khi nó không xuất hiện hoặc thậm chí bị biến đổi nhẹ, tác dụng ức chế đối với protein Gq bị giảm đáng kể".

Trạm điều khiển trung tâm trong tế bào

Chức năng của các protein Gq trong tế bào tương tự như chức năng của trung tâm gọi khẩn cấp của thành phố: Chúng là nơi hội tụ các tín hiệu khác nhau từ bên ngoài tế bào. Điều này kích hoạt chúng và tiếp theo là một số quá trình trao đổi chất nhất định được bật hoặc tắt. Thay vì ức chế nhiều con đường tín hiệu, do đó, nó đủ để ức chế protein Gq nhằm đạt được hiệu quả điều trị. Điều này có nghĩa là FR cực kỳ hiệu quả, nhưng nếu sử dụng nó cho toàn bộ cơ thể thì rất độc hại. Crüsemann giải thích: “Mục tiêu là chỉ sử dụng FR cho các tế bào có hành vi biến đổi bệnh lý. Ngày nay gen của vi khuẩn có thể được sửa đổi dễ dàng.

Nhà sinh học dược cho biết: “Bằng cách này, về nguyên tắc, chúng ta có thể tạo ra các biến thể FR với các đặc tính cụ thể, chẳng hạn như các biến thể được vận chuyển chính xác đến các tế bào nhất định trong cơ thể và chỉ thực hiện công việc của chúng ở đó mà thôi”.

Vì vậy có thể mở rộng lịch sử của phân tử FR thêm một chương nữa do kết quả của nghiên cứu: Hoạt chất này đã được các nhà nghiên cứu Nhật Bản tìm ra cách đây hơn 30 năm. Năm 2015, phương thức hoạt động sinh học của nó đã được các nhóm nghiên cứu do các giáo sư König và Evi Kostenis dẫn dắt tại Viện Sinh học Dược mô tả. Công việc này hiện tạo cơ sở cho một nhóm nghiên cứu của Quỹ Nghiên cứu Đức. Hiện nay, ngày càng có nhiều nhóm nghiên cứu khắp nơi trên thế giới đang khám phá tiềm năng của phân tử. Việc phát hiện loại vi khuẩn mới này, giúp họ giờ đây đã có trong tay một công cụ mới.

Trường Đại học Bonn - Đức

Trương Tố Quyên-dịch

Nguồn: Lab Manager- Hoa Kỳ