KHẢO SÁT PHÁT HIỆN HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ LOÀI BỌT BIỂN (SPONGE) Ở VÙNG BIỂN PHÚ QUỐC TỈNH KIÊN GIANG

MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG ÁN TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 2.1 Mục tiêu của đề tài: 2.1.1 Mục tiêu chung: - Thu thập, khảo sát phát hiện hoạt tính sinh học của một số loại bọt biển Sponge

THUYẾT MINH ĐỀ CƯƠNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ

Lĩnh vực Kỹ Thuật - Công nghệ

I THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Tên đề tài: KHẢO SÁT PHÁT HIỆN HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA MỘT SỐ LOÀI BỌT BIỂN (SPONGE) Ở VÙNG BIỂN PHÚ QUỐC TỈNH KIÊN GIANG

1.2 Thời gian thực hiện: 12 tháng, từ tháng 01/ 2017 đến tháng 12/ 2017

1.3 Kinh phí thực hiện: 30.000.000 (Ba mươi triệu đồng)

Tổng kinh phí: 30.000.000 (triệu đồng), trong đó:

Nguồn sự nghiệp khoa học: 30.000.000 (Ba mươi triệu đồng)

Nguồn khác: không

1.4 Chủ nhiệm đề tài:

Họ và tên: Năm sinh: 1987 Nam/ Nữ: Học hàm, học vị: Thạc Sĩ Chức vụ: Giảng Viên

Điện thoại: E-mail:

Cơ quan, đơn vị công tác:

Điện thoại: 0773623232 Fax: Địa chỉ cơ quan: Trường Đại học Kiên Giang, số 320A Quốc lộ 61, TT Minh Lương, Châu Thành, Kiên Giang

1.5 Thư ký đề tài:

Họ và tên: Năm sinh: 1987 Nam/ Nữ: Nữ Học hàm, học vị: Thạc Sĩ .Chức vụ: Giảng Viên Điện thoại:

Cơ quan, đơn vị công tác: Khoa Sư Phạm

Điện thoại: Fax: Địa chỉ cơ quan: Trường Đại học Kiên Giang, số 320A Quốc lộ 61, TT Minh Lương, Châu Thành, Kiên Giang

1.6 Tổ chức chủ trì, phối hợp thực hiện đề tài:

Tên tổ chức chủ trì (Đơn vị, phòng, khoa, bộ phận,…):

Địa chỉ:

Điện thoại:

Họ và tên thủ trưởng đơn vị (Đơn vị, khoa, phòng, bộ phận,…):

Điện thoại:

Tên đơn vị phối hợp chính (nếu có) (Đơn vị hoặc bộ phận,…):

Địa chỉ: Khu II, Đường 3/2, Quận Ninh Kiều, Tp.Cần Thơ

Điện thoại:

1.7 Cơ quan quản lý đề tài

Đơn vị quản lý cấp cơ sở: Trường Đại học Kiên Giang

Địa chỉ: 320A Quốc lộ 61, Thị trấn Minh Lương, Huyện Châu Thành, Tỉnh Kiên Giang

Điện thoại: 0773.926714 Fax: 773.926714

Họ và tên thủ trưởng cơ quan: Thái Thành Lượm

Điện thoại: E-mail: ttluom@vnkgu.edu.vn

Cơ quan quản lý cấp tỉnh: Sở Khoa học và Công nghệ Kiên Giang.

Địa chỉ tổ chức: Số 320, Ngô Quyền, P.Vĩnh Lạc, Tp.Rạch Giá, Kiên Giang Điện thoại: 077 3862 003

Fax: 077 3866 942

Website: http://sokhcn.kiengiang.gov.vn

Họ và tên Giám đốc: Lê Thanh Việt

1.8 Các cán bộ thực hiện đề tài:

TT Họ và tên, học hàm học

vị, đơn vị, chức vụ

chuyên môn

Nội dung công việc tham gia

Thời gian làm việc cho đề tài

(Số tháng quy đổi) 1

2

1 Một (01) tháng quy đổi là tháng làm việc gồm 22 ngày, mỗi ngày làm việc gồm 8 tiếng

II MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG ÁN TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

2.1 Mục tiêu của đề tài:

2.1.1 Mục tiêu chung:

- Thu thập, khảo sát phát hiện hoạt tính sinh học của một số loại bọt biển (Sponge) ở vùng biển Phú Quốc Kiên Giang

2.1.2 Mục tiêu cụ thể:

- Thu mẫu và lập danh mục hình thái một số loài bọt biển thu được tại vùng biển Phú Quốc, tỉnh Kiên Giang

- Chiết tách mẫu để thử và phát hiện hoạt tính sinh học chống tế bào ung thư của các loài bọt biển thu được

2.2 Tình trạng đề tài:

Mới Kế tiếp hướng nghiên cứu của chính nhóm tác giả

Kế tiếp nghiên cứu của người khác

2.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu, luận giải về mục tiêu và những nội dung nghiên cứu của đề tài:

2.3.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài

Ngành thân lỗ Porifera (Hải miên sponges) [11]

Phân loại:

Ngành: thân lỗ Porifera (Hải miên - Sponges)

Tổ chức cơ thể ở mức tế bào chưa phân hóa thành các mô khác nhau ở biển, nước ngọt

Định cư, dị dưỡng, dinh dưỡng bằng tế bào cổ áo (choanocytes)

Đại diện: Leucosolenia

Hầu như tất cả hải miên đều sống ở biển và là những sinh vật định cư, nghĩa là, bám cố định trên đá hoặc nền đáy biển Cơ thể của một hải miên đơn giản (như Leucosolenia) là một cái ống thủng lỗ và một lỗ mở rộng nằm ở trên cùng được gọi là

lỗ thoát Hải miên không có mô hoặc cơ quan chuyển hóa Chúng được coi là tổ chức

cơ thể ở mức tế bào

Bọt biển có bốn lớp được chia chủ yếu theo cấu trúc khung xương như: lớp bọt biển chứa canxi (Calcarea), bọt biển thủy tinh (Hexactinellida), demosponges (Demospongiae) và phylogenetically

- Bảng phân loại Bọt biển (Sponge):

ợi

Massive bộ xương ngoài

Hình dáng

cơ thể

Calcarea

Độc thân nhân, màng bên ngoài duy nhất

calcite

Có thể là khối cá nhân hoặc lớn

Không bao giờ

Chung

Xuất xứ của canxit nếu có

Asconoid, syconoid, leuconoid hoặc điện từ

Chủ yếu

là syncytia tro

ng tất cả các loài

silica

Có thể là cá nhân hoặc hợp nhất

Không bao giờ Không bao giờ Leuconoid

Demospongiae

Độc thân nhân, màng bên ngoài duy nhất

Silica Ở nhiều

loài

Ở một số loài

Xuất xứ của aragonit nế

u có

Leuconoid

Homoscleromorpha

Độc thân nhân, màng bên ngoài duy nhất

Silica Ở nhiều

loài Không bao giờ

Sylleibid hoặc leuconoid

- Môi trường sinh sống của các lớp bọt biển:

Demospongiae

Biển, nước lợ; và khoảng 150 loài nước ngọt

Từ bờ cho đến vực sâu, demosponge ăn thịt đã được tìm thấy ở 8.840

m (5.49 mi)

Bất kì

Động vật thân lỗ (Porifera) hay bọt biển, hải miên là một ngành động vật đa bào nguyên thuỷ, có cấu trúc tế bào tách bếp việt và phần lớn là sinh sống ở biển Cơ thể động vật thân lỗ có hình cốc gồm các tế động vật đa bào sớm nhất, phát triển từ các tập đoàn tế bào Đây là ngành động vật đơn giản và nguyên thủy nhất, có những mô khác nhau nhưng không có cơ, hệ thần kinh, cơ quan bên trong, hay khả năng vận động Chúng đã từng được xem là đã tách ra từ các động vật khác trước đây Chúng thiếu tổ hợp phức tạp được tìm thấy trong hầu hết các ngành khác Các tế bào của chúng khác biệt nhưng trong hầu hết các trường hợp không được tổn chức thành các

mô riêng biệt Động vật thân lỗ thường ăn bằng cách hút nước qua các lỗ chân lông Chúng có các tế bào không chuyên các tế bào có thể chuyển đổi thành các loại khác và thường di chuyển giữa các lớp tế bào chính và mesohyl trong quá trình này Động vật thân lỗ không có hệ thần kinh, tiêu hóa và tuần hoàn Thay vào đó, hầu hết số này dựa

vào việc duy trì một dòng chảy liên tục qua cơ thể để lấy thức ăn, ôxy cũng như loại

bỏ chất thải

Cấu trúc của Leucosolenia, một hải miên đơn giản

Mặt ngoài của hải miên bao phủ bởi tế bào biểu mô, trong khi lớp trong chỉ gồm chủ yếu các tế bào cổ áo (choanocytes) Mỗi tế bào cổ áo có một roi lớn Khi roi quạt, tạo ra dòng nước đi vào bên trong qua lỗ mở của các tế bào lỗ Xen vào giữa lớp tế bào ngoài và lớp tế bào trong, có một lớp mỏng chứa chất giống như keo, gọi là lớp keo đệm Lớp này gồm các tế bào trung mô amip và có khả năng phát triển thành các loại chuyên hóa hơn Các tế bào trung mô có các gai xương bằng cacbonat canxi, gọi là các thể kim, có vai trò như bộ xương nâng đỡ và giúp cho hải miên chống lại các vật dữ ăn thịt

Hầu hết hải miên đều sinh sản hữu tính Các giao tử đực và giao tử cái được phát triển từ các tế bào sinh dục và các tinh trùng được phóng vào nước Sau khi thụ tinh, các hợp tử phát triển thành các ấu trùng đa bào sống tự do và cuối cùng định cư rồi phát triển thành các cá thể mới

Trong nước:

Được biết ở Việt Nam có một số công trình nghiên cứu về loài bọt biển (Sponge) chủ yếu ở vùng biển Đông của Việt Nam Ở vùng biển Tây thì có các nghiên cứu các

loài bọt biển ở Nha Trang Ở Phú Quốc có một nghiên cứu về loài Bọt biển Ircinia mutans được đăng trên tạp chí Khoa học – Công nghệ Thủy sản, nhưng chưa có nhiều

nghiên cứu về lập danh mục các loài Bọt biển

Năm 2012, Tạp chí Khoa học và Công nghệ đã điểm lại các nghiên cứu hóa học

và hoạt tính sinh học của một số loài sinh vật biển Việt Nam Trong đó thành phần của

một số loài bọt biển có hoạt tính chống một số loại ung thư [13].

Kết quả nghiên cứu của Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên thuộc Viện Hàn lâm KHCN Việt Nam đã chủ trì đề tài cấp nhà nước KC10.20/06-10 “Nghiên cứu sàng lọc một số dược liệu để phân lập các chất mới có tác dụng diệt tế bào ung thư” cho thấy có 106 mẫu thể hiện hoạt tính gây độc tế bào, trong đó 34 mẫu có hoạt tính kháng

1 dòng tế bào, chiếm tỷ lệ 8,39%; 22 mẫu kháng 2 dòng tế bào (5.43%); 50 mẫu kháng

ba dòng tế bào (12.34%) Trong số đó nhóm Sponge (bọt biển) chiếm tỷ lệ có hoạt tính cao nhất

Năm 2005, Nguyễn Thị Phương Chi và cộng sự đã phân lập hai hợp chất: Isofucosterol (Dys-1); 5,8-epidioxycholest-6-en-3-ol (Dys-2) từ bọt biển Dysidea cinerea thu thập tại Hạ Long – Quảng Ninh của Vietnam Trong số chúng, Dys-2 có hoạt tính gây đọc tế bào đối với một số tế bào khối u như: KB, Hep-2, Fl [10]

Năm 2014, Dương Thị Dung và cộng sự đã phân lập được 3 steroid: 3β hydroxycholest 5 ene 7 một, stigmast 4 ene 3,6 dione , và stigmast 4 ene -3-one từ dịch chiết methanol của bọt biển Clathria vulpina Tất cả chúng được đánh giá có hoạt tính gây độc tế bào trên 8 dòng tế bào ung thư ở người , HEPG -2 , KB ,

LU -1 , MCF -7 , LNCaP , SW - 480 , MKN -7 , và HL -60 Theo kết quả , stigmast -4

- ene - 3-one thể hiện hoạt tính gây độc tế bào với các giá trị IC50 nằm trong khoảng

từ 37,12-45,19 microgam/ml [4]

Năm 2014, Ngô Văn Quang và cộng sự đã phân lập được 4 hợp chất đã biết: 2,2-bis [4- (2,3-dihydroxypropoxy) -phenyl] propan, 2,2-2,2-bis [4- (2,3-epoxypropoxy) phenyl] propan, cholest-7 -en-3β, 5α, 6β-triol, và 29-hydroxystigmasta-5,24 (28) -dien-3β-ol từ bọt biển Stylissa flabelliformis Tất cả các hợp chất cô lập được được đánh giá về hoạt tính gây độc tế bào trên dòng tế bào ung thư ở người, bao gồm cả HEPG-2, KB, LU-1, MCF-7 LNCaP, SW-480, MKN-7, và HL-60 Cholest-7-en-3β, 5α, 6β-triol và 29-hydroxystigmasta-5,24 (28) -dien-3β-ol đều thể hiện hoạt tính vừa phải trên tất cả các dòng tế bào ung thư của con người với IC50 giá trị trong khoảng 10,32-26,06 microgam/ml [8]

Năm 2016, Huỳnh Nguyễn Duy Bảo và Nguyễn Khắc Bát đã nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện chiết xuất bằng nước với sự hỗ trợ siêu âm đến hoạt tính chống

oxy hóa của dịch chiết từ hải miên Ircinia mutans được lấy từ vùng biển Phú Quốc,

tỉnh Kiên Giang Đã được đăng trên tạp chí Khoa học – Công nghệ Thủy sản số 2/2016 [6]

Ngoài nước

Năm 2007, Shinde, P B và cộng sự đã chiết xuất từ bọt biển Discodermia calyx thu thập ngoài khơi bờ biển của đảo Jeju, Hàn Quốc Các chất từ dịch chiết MeOH ly

trích từ bọt biển này có hoạt tính gây độc tế bào mạnh chống lại một trong năm dòng

tế bào khối u ở người với giá trị ED50 dưới 0,1 mg/ml [10]

Năm 2007, Ferreira, E G và cộng sự nghiên cứu dịch chiết ethanol từ bọt biển Porifera thu tại Brazil có hoạt tính gây độc tế bào [5]

Năm 2012, Alluri, N và cộng sự đã nghiên cứu dịch chiết methanol và dichloromethane từ bọt biển Blue Hard Neopetrosia có tác dụng gây độc tế bào có ý nghĩa trên dòng tế bào HeLa trong khoảng nồng độ giữa 0,1μg/ml đến 100 mg/ml Chiết xuất methanol là 0,9712 và chiết xuất dichloromethane là 0,7065 và tỷ lệ phần trăm ức chế tế bào của dịch chiết methanol trích 58,12 % và Dichloromethane chiết xuất là 72,32 % [1]

Năm 2012, Maushmi S Kumar và Asim K Pal đã thử nghiệm dịch chiết thô từ loài bọt biển Spongosorites halichondrioides phát hoạt tính gây độc tế bào Ngoài ra khi thực hiện GC/MS cho thấy sự hiện diện của các este sterol và terpenoid chiếm phần lớn trong dịch chiết [7]

Năm 2013, Chairman, K and Singh, R A J A đã nghiên cứu dịch chiết các phân đoạn thô của loài bọt biển Aurora globostellata từ bờ biển Turicorin có hoạt tính chống ung thư cao [2]

Năm 2013, Perdicaris, S và cộng sự đã đưa ra được những nhận định về tiềm năng giá trị dược dụng như ung thư trong tương lai từ các sinh vật biển [11]

2.3.2 Luận giải về sự cần thiết, tính cấp bách, ý nghĩa lý luận và thực tiễn của đề tài

- Nghiên cứu sàng lọc các loài Bọt biển (Sponge) có hoạt tính sinh học

- Tạo cơ sở cho các nghiên cứu sâu hơn về thành phần hóa học loài bọt biển đã sàng lọc

2.4 Liệt kê danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu trong nước và ngoài nước có liên quan đến đề tài đã trích dẫn khi đánh giá tổng quan:

1 Alluri, N et al., 2012 Cytotoxic activity of methanol and dichloromethane extracts from marine sponges Int J Pharm Pharm Sci 4(3): 277-279

2 Chairman, K and Singh, R A J A., 2013 Cytotoxic activity of sponge extract and Cancer cell lines from selected sponges Biomater Biomed 2(1): 1-5

3 Châu Văn Minh và cộng sự, 2012, Điểm lại các nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học một số loài sinh vật biển Việt Nam trong giai đoạn 2006-2012, Tạp chí Khoa học và Công nghệ 50 (6): 825-837

4 Dung, Duong Thi et al., 2014 Steroids from the sponge Clathria vulpinaand their cytotoxic activities, Tap Chi Hoa Hoc, 52(5), 559-563

5 Ferreira, E G et al., 2007 Cytotoxic activity of hydroethanolic extracts of sponges (Porifera) collected at Pedra da Risca do Meio Marine State Park, ceara state, Brazil Porifera Research: Biodiversity, Innovation and Sustainability 313-318

6 Huỳnh Nguyễn Duy Bảo, Nguyễn Khắc Bát, 2015 Ảnh hưởng của loại dung môi chiết và siêu âm đến hoạt tính chống oxy hóa và hàm lượng protein của dịch chiết

từ hải miên (Ircinia mutans) Tạp chí Khoa học – Công nghệ Thủy sản, số 4/2015: 11– 17

7 Maushmi S Kumar, Asim K Pal, 2012 Investigation of bioactivity of extracts

of Marine Sponge, Spongosorites halichondrioides (Dendy, 1905) from western coastal areas of India, Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine, S1784-S1789

8 Ngô Văn Quang và cộng sự, 2014 Thành phần hóa học và khả năng gây độc của các hợp chất được phân lập từ bọt biển Stylissa flabelliformis, Tạp Chí Hóa Học,

52 (6), 723-727

9 Nguyễn Kim Phi Phụng, 2007 Phương pháp cô lập hợp chất hũu cơ Nhà xuất

bản Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Thành phố Hồ Chí Minh

10 Nguyen, Thi Phuong Chi; Hoang, Thanh Huong; Chau, Van Minh, 2005 Isolation of two components with biological activities from the species of sponge Dysidea cinereagathered from the Ha Long maritime area (Vietnam), From Tap Chi Duoc Hoc, 45(1), 10-12

11 Perdicaris, S., Vlachogianni, T and Valavanidis, A 2013 Bioactive natural substances from marine sponges: New developments and prospects for future pharmaceuticals Nat Prod Chem Res 1: 114

12 Shinde, P B., Mansoor, T A., Luo, X., Hong, J., Lee, C O and Jung, J H.,

2007 Cytotoxic polyketides from the marine sponge Discodermia calyx Bull Korean Chem Soc 28(6): 990-994

13 https://en.wikipedia.org/wiki/Sponge

2.5 Nội dung nghiên cứu của đề tài:

Nội dung 1: Thu mẫu và lập danh mục hình thái một số loài bọt biển thu được tại

vùng biển Phú Quốc Kiên Giang

- Địa điểm lấy mẫu: Phú Quốc, Kiên Giang

- Quy trình thu mẫu thực tế:

+ Vị trí thu mẫu: : khu vực đảo An Thới

+ Độ sâu: ở độ sâu từ 3 đến 20m

+ Dụng cụ thu mẫu: tàu nhỏ, thợ lặn, can, thùng, chai, lọ, hộp, vợt, túi nilon có nút,

+ Xử lý sơ bộ mẫu: Mẫu đem định danh: ngâm sơ bộ vào dung dịch formol 10% Mẫu đo hoạt tính: bảo quản lạnh đem về phòng thí nghiệm

+ Gửi mẫu đến phòng thí nghiệm Sinh học – Khoa sư phạm – Đại học Cần Thơ để

phân loại và lập danh mục

Nội dung 2: Tiến hành chiết tách mẫu để đo hoạt tính sinh học một số loài bọt

biển thu được

- Chuẩn bị mẫu: Mẫu được bảo quản lạnh đem rửa sạch, cắt nhỏ và sấy khô ở nhiệt độ 60oC

- Tiến hành chiết tách mẫu để đo hoạt tính bằng các phương pháp tách chiết các hợp chất tự nhiên

- Địa điểm: Đề tài được thực hiện tại phòng thí nghiệm hóa hữu cơ 1, khoa Khoa học Tự nhiên, khu II, trường Đại học Cần Thơ

Nội dung 3: Thử nghiệm hoạt tính sinh học của các mẫu cao thô và cao thành

phần các loài bọt biển thu được

+ Gửi mẫu đến phòng Sinh học & Ứng dụng – Viện KH&CN Hà Nội thử nghiệm hoạt tính sinh học

2.6 Các hoạt động phục vụ nội dung nghiên cứu của đề tài:

- Sưu tầm/dịch tài liệu phục vụ nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến Bọt biển (Sponge)

- Khảo sát/điều tra thực tế và thực nghiệm quá trình chiết tách

2.7 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng:

2.7.1 Phương pháp lý thuyết

- Tổng quan tài liệu: Thu thập tài liệu trong và ngoài nước liên quan đến Bọt biển (Sponge) Lý giải lý do lựa chọn, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Nghiên cứu tài liệu tham khảo có liên quan đến phương pháp chiết tách, phương pháp thử nghiệm hoạt tính

2.7.2 Thực nghiệm

- Thu thập, xử lý mẫu

- Chọn dung môi chiết mẫu: Ethanol (Et), Petroleum ether (PE), Dicloromethan (D), Ethyl acetate (Ea),…

- Phương pháp đo hoạt tính sinh học

- Thử nghiệm hoạt tính sinh học của mẫu cao thô và cao thành phần của một số loài bọt biển đã thu được

2.7.3 Phương pháp nghiên cứu

2.7.3.1 Dụng cụ, hóa chất, thiết bị

 Dụng cụ

- Tủ sấy: Dùng để sấy nguyên liệu và các dụng cụ bằng thủy tinh

- Máy cô chân không: Để thu hồi dung môi, làm khô mẫu

- Một số dụng cụ khác: Lọ bi, chai đựng dung dịch, các loại cốc thủy tinh, bình chiết, đũa thủy tinh, bếp điện, cân điện tử, …

 Hóa chất

- Fomaldehit 40%

- Dung môi: Petroleum ether (PE), Dichloromethane (DC), Ethyl acetate (Ea), Ethanol (Et)

 Thiết bị

- Cân kỹ thuật, cân phân tích

- Hệ thống cô chân không

- Tủ sấy

2.7.3.2 Địa điểm nghiên cứu

Đề tài được thực hiện tại phòng thí nghiệm hóa hữu cơ 1, khoa Khoa học Tự nhiên, khu II, trường Đại học Cần Thơ

2.7.4 Một số kỹ thuật sử dụng

Cơ sở phương pháp, kỹ thuật tách chiết hợp chất thiên nhiên được khái quát như sau [13]

 Kỹ thuật chiết ngâm dầm

 Kỹ thuật chiết lỏng – lỏng

Xem lại sơ đồ bên dưới như vậy có hợp lý chưa?

1.Ngâm dầm, lọc 2.Cô quay chân không

1 Phân tán vào H2O

2 Chiết lỏng-lỏng với Petroleum ether

3 Cô quay chân không

Bọt biển