Synthetic Biology: Vũ khí mới giúp tổng hợp dược chất Artemisinin từ E. Coli để chống bệnh sốt rét (p-2) pptx

Coli để chống bệnh sốt rét p-2 Synthetic Biology SB và ứng dụng trong tổng hợp Artemisinin: Vì những khó khăn nêu trên, giới hữu trách và những nhà nghiên cứu y tế, sinh học đã lưu

Synthetic Biology: Vũ

khí mới giúp tổng hợp

dược chất Artemisinin từ

E Coli để chống bệnh

sốt rét (p-2)

Synthetic Biology (SB) và ứng

dụng trong tổng hợp

Artemisinin:

Vì những khó khăn nêu trên, giới hữu trách và những nhà nghiên cứu

y tế, sinh học đã lưu tâm đến kỹ

thuật tách dòng (cloning) để mong tìm được giải pháp hữu hiệu hơn

nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất

lượng lớn Artemisinin Nhưng khác với kỹ thuật tổng hợp các protein trị liệu đã được áp dụng thành công như insulin, growth hormone,

cytokine, lymphokine,

erythropoietin v.v việc sử dụng

phương pháp tách dòng để tạo hoạt chất artemisinin rất phức tạp Lý do

vì chu trình tổng hợp hóa chất thiên nhiên như Artemisin cần sự tham gia của nhiều enzyme và sự phối

hợp của những enzyme này để tạo

ra hoạt chất Chu trình và những

enzyme trong chu trình tổng hợp

Artemisinin từ cây cải hương ngọt (Herba artemisiae) được diễn tả

theo tài liệu (1) May mắn thay, bộ

môn Synthetic Biology đã ra đời và tổng hợp Amorphadiene (tiền chất của Artemisinin) cũng là ứng dụng thành công đầu tiên của kỹ thuật

này cách đây 3 năm ở phòng thí

nghiệm của J Keasling tại Đại học California, Berkely (2)

Synthetic Biology (SB) là một

nhánh mới của Sinh học phân tử, theo đó tế bào được coi là một bộ máy gồm các phần có thể tháo gỡ

và thay đổi được để tạo thành một

hệ thống điều hành mới có khả

năng như mong muốn Các phần

(parts) có thể là những gene thụ

cảm của tế bào (receptors), hoặc

của enzyme, những protein hoat

hoa (activator) và của tất cả những protein có chức năng đặc biệt của tế bào Như vậy, có thể nói SB là việc

áp dụng cao độ kỹ thuật gene

(genetic engineering) trên diện

rộng Phương pháp SB có tiềm

năng tạo những tế bào mới với

chức năng như ý muốn Có hai đặc tính của SB so với các nghiên cứu dùng kỹ thuật gene khác: (i) về kỹ thuật, các bộ điều hành của hệ

thống tế bào được tạo riêng từng

phần (parts), do đó tùy theo cách

ghép các phần này sẽ tạo được

những hệ thống điều hành đa dạng theo như nhu cầu và ý muốn; (ii) ve ung dung, mục tiêu của SB là tạo

hệ thống điều hành có khả năng sản

xuất những dược liệu thiên nhiên với năng suất cao (như tổng hợp

Artemisinin), các hóa chất có năng lượng như dầu diesel thực vật, tạo các nhóm tế bào có khả năng sản

xuất protein trị liệu, enzyme tiêu

hủy chất độc để cải thiện môi

trường Đặc biệt là phương pháp

SB có hiệu năng rất cao vì dùng

phương pháp tách dòng và sản xuất bằng E Coli Trong nghiên cứu

tổng hợp Artemisinin bằng phương pháp SB, hiệu năng đã tăng 10000 lần và các nhà nghiên cứu hy vọng

có thể tăng thêm 10 lần nữa khi kỹ thuật được hoàn chỉnh

Về lý thuyết, khái niệm SB đã có từ

cuối thập niên 1970 khi phát hiện enzyme giới hạn (restriction

enzymes) Nhưng phải đợi đến thập niên 2000 thì mới được triển khai

Lý do vì kỹ thuật SB đòi hỏi kiến thức và sự phát triển của những bộ môn tân tiến khác gồm

proteonomics (nghiên cứu cấu trúc

và chức năng protein cũng như

tương tác giữa chúng);

metabolomes (nghiên cứu tổng

hợp, biến dưỡng protein);

bioinformatics (nghiên cứu tin sinh học) và cell signaling (nghiên cứu

hệ thống tín hiệu của tế bào) để xác định chức năng của gene (gene

function) và kết quả biến đổi kiểu hình của tế bào (phenotype) Hiện

nay những nghiên cứu về SB đã và đang được tiến hành ở nhiều Đại

học Quốc tế, trong đó hai trường

MIT và UC Berkeley dẫn đầu về bộ môn này Tài liệu tham khảo 3 liệt

kê những trường Đại học và các đề tài nghiên cứu SB ở các nước phát triển

Trên thực tế, viện nghiên cứu dược phẩm Institute of o ne World

Health (IOWH), ở San Francisco

đang tiến hành tổng hợp

Artemisinin dùng SB Một tin vui cho chúng ta là nghiên cứu gia đảm trách chương trình này là người

Việt Nam, TS Nguyễn Hữu Tuệ

TS Tuệ đã tham gia một số hội

nghị khoa học ở Việt Nam trong

những năm qua Ở IOWH, tiến

trình tổng hợp Artemisinin còn

đang trong giai đoạn đầu gồm các vấn đề căn bản như thiết lập một

nền móng (platform) có khả năng tái lập (reproducible), năng suất cao (high yield), sản phẩm tinh khiết

(purity) và sau đó là 3 giai đoạn thử nghiệm lâm sang (3-5 năm)

Tính khả thi của SB và việc tạo Artemisinin ở Việt Nam:

Nghiên cứu và ứng dụng SB để tạo Artemisinin nêu trên là cần thiết

cho nhiều nước nằm trong vùng sốt

rét bao gồm Việt Nam Cho nên

việc tìm hiểu về tính khả thi của SB

để hoạch định một chiến lược áp

dụng cho đất nước cần được lưu

tâm thích ứng Như đã nói ở trên, đặc tính của SB là bộ môn ứng

dụng sinh học, vì vậy nếu kỹ thuật

đã hoàn chỉnh cho một sản phẩm

nào đó thì khi thực hiện chỉ cần làm đúng quy trình (protocols) để thu kết quả Trong sản xuất

Artemisinin, kỹ thuật căn bản là

tách dòng các enzyme và kết hợp thành một hệ thống điều hành bằng các phương pháp chuyển gene để tổng hợp, và sau đó là ly trích hoạt

chất Artemisinin ở E coli Như vậy

theo thiển ý của tôi, SB là một

trong những đề tài khoa học mà

chúng ta có thể đi tắt để đạt được mục tiêu tạo hợp chất Artemisinin

ở Việt Nam Tuy nhiên chúng ta

cần khắc phục những yếu tố căn

bản gồm khả năng, phương tiện để đáp ứng đòi hỏi kỹ thuật, nhân lực

và tài chính Việc đào tạo chuyên mon SB ở cấp bậc Đại học là cần thiết, nhưng chúng ta chú trọng về phần ứng dụng, mà không đi sâu vào nghiên cứu cơ bản vì đòi hỏi nhiều thiết bị, kiến thức và kỹ thuật cao Việc kết hợp hữu hiệu với giới khoa học Quốc tế luôn đóng vai trò thiết yếu để triển khai kỹ thuật tân tiến, đặc biệt đối với giai đoạn hiện tại của Việt Nam Cũng cần tìm

hiểu và giải quyết thỏa đáng yếu tố pháp lý về bằng phát minh Có

nhiều kết quả nghiên cứu y sinh

học không bị ràng buộc bởi bằng

phát minh như trình tự bộ gene

người, hoặc được nới rộng vì nhu cầu an toàn y tế thế giới như một số thuốc trị bệnh AIDS Ngoài ra

chúng ta có thể tạo những chương trình kết hợp với các nhóm nghiên cứu quốc tế và qua chương trình đó chúng ta không bị trở ngại pháp lý

và có thể trở thành một phần của

phát minh Việt Nam có những ưu điểm hợp tác khoa học Quốc tế như môi trường dịch tễ, lâm sàng đa

dạng; về kinh tế, những chi phí về sản xuất và nghiên cứu ở Việt Nam

rất thấp sao với những nước kỹ

nghệ cao Ngoài ra, chúng ta cũng

có nhiều tiềm năng hấp thu và phát triển công nghệ cao

Kết luận:

Việc ứng dụng thành công phương pháp SB để tổng hợp Artemisinin chứng tỏ tầm quan trọng của việc triển khai SB thành một chiến lược khoa học để kháng bệnh sốt rét trên toàn cầu Theo tiến trình đó, SB

cần được cứu xét trong nhu cầu

ứng dụng mũi nhọn khoa học để

phát triển khoa học và y tế ở Việt Nam Trong định hướng xa hơn,

khi đã làm quen và thiết lập được nền tảng SB (SB platform), chúng

ta tạo được khả năng để triển khai những đề tài rộng lớn khác như năng lượng và môi trường