Bẻ khóa bí mật của loài hoa chống ung thư
Một chất hóa học chiết xuất từ một loài thực vật có hoa nhỏ đã giúp chống lại bệnh ung thư trong nhiều thập kỷ. Giờ đây, sau một cuộc săn lùng kéo dài 60 năm, các nhà khoa học cuối cùng đã khám phá ra cách nó tạo ra phân tử quan trọng về mặt y học này.
Cây dừa cạn Madagascar, hay cây dừa cạn hồng, là một loại cây nhỏ dễ chịu tô điểm cho nhiều khu vườn.
Nhưng thực vật hạt kín này còn nhiều thứ hơn là mắt - trên thực tế, nó là một vật cứu sống.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã ráo riết chiết xuất một chất hóa học có tên là vinblastine từ lá của nó.
Ở Canada, vào những năm 1950, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng vinblastine là một loại thuốc điều trị ung thư vô cùng hữu ích.
Nó ngăn chặn các tế bào tham gia vào quá trình nguyên phân, do đó làm gián đoạn quá trình phân chia tế bào, và nó đã được sử dụng để chống lại ung thư bàng quang, tinh hoàn, phổi, buồng trứng và ung thư vú.
Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) liệt kê nó là một loại thuốc thiết yếu, xếp nó là một trong những “loại thuốc hiệu quả nhất, an toàn và tiết kiệm chi phí nhất cho các điều kiện ưu tiên”.
Rắc rối với vinblastine
Một vấn đề quan trọng đã làm giảm tính hữu dụng của vinblastine: nó rất khó và không hiệu quả để chiết xuất. Bất chấp những tiến bộ trong công nghệ đã giúp đơn giản hóa thủ tục, nó vẫn còn chậm và tốn kém. Hiện tại, cần khoảng 500 kg lá khô để sản xuất 1 gram vinblastine.
Bởi vì số lượng công việc đáng kinh ngạc cần thiết để sản xuất thuốc, các nhà khoa học đã thực hiện một sứ mệnh kéo dài 60 năm để tìm hiểu cách thực vật tạo ra hóa chất này.
Nếu họ có thể hiểu được quy trình tự nhiên, hy vọng, họ có thể bắt chước nó trong phòng thí nghiệm và thiết kế các cách sản xuất vinblastine hiệu quả hơn và quan trọng là với chi phí thấp hơn.
Trong 15 năm qua, các nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm của Giáo sư Sarah O’Connor tại Trung tâm John Innes ở Norfolk, Vương quốc Anh, đã cố gắng làm sáng tỏ di truyền của cây dừa cạn Madagascar.
Cuối cùng, Tiến sĩ Lorenzo Caputi và nhóm của ông - kết hợp với các nhà khoa học thuộc nhóm Courdavault có trụ sở tại Tours, Pháp - đã mô tả mảnh ghép cuối cùng của câu đố.
Sử dụng các kỹ thuật giải trình tự bộ gen hiện đại, họ đã xác định được các gen bị thiếu trong con đường sản xuất vinblastine.
“Vinblastine là một trong những sản phẩm tự nhiên có cấu trúc phức tạp nhất về mặt y học trong thực vật, đó là lý do tại sao rất nhiều người trong 60 năm qua đã cố gắng đạt được vị trí mà chúng tôi đã đạt được trong nghiên cứu này. Tôi không thể tin rằng cuối cùng chúng ta cũng có mặt ở đây ”.
Giáo sư Sarah O’Connor
31 bước để vinblastine
Như các tác giả nghiên cứu đã chỉ ra, những phát hiện của họ được xây dựng dựa trên nhiều năm làm việc được thực hiện tại một số nơi không cần lao động trên khắp thế giới. Đó thực sự là một nỗ lực chung.
Bài báo gần đây của họ, có tựa đề 'Thiếu các enzym trong quá trình sinh tổng hợp thuốc chống ung thư vinblastine ở cây dừa cạn Madagascar,' được xuất bản trên tạp chí Khoa học. Trong bài báo, các nhà nghiên cứu cũng xác định các enzym tham gia vào các bước cuối cùng của quá trình tổng hợp vinblastine: catharanthine và tabersonine.
Sử dụng công nghệ hiện đại, hóa học truyền thống và tài liệu viết vào những năm 1960 và 70, họ đã ghép các bước hóa học liên quan đến việc chuyển đổi phân tử tiền chất thành vinblastine - tổng cộng là 31 bước. Cây dừa cạn hồng thực sự là một loài thực vật ấn tượng.
Các enzym mà họ xác định có thể được kết hợp bằng cách sử dụng các kỹ thuật sinh học tổng hợp đã được sử dụng, tạo ra một con đường tắt rất cần thiết để sản xuất vinblastine.
Có lý do chính đáng để vui mừng về những kết quả này. Giáo sư O’Connor cho biết, “Với thông tin này, giờ đây chúng tôi có thể cố gắng tăng lượng vinblastine được sản xuất trong thực vật hoặc bằng cách đặt các gen tổng hợp vào vật chủ như nấm men hoặc thực vật”.
Họ dự đoán rằng trong vòng 12–18 tháng tới, phòng thí nghiệm của họ hoặc của đối thủ cạnh tranh sẽ có thể tạo ra một lượng nhỏ vinblastine hoặc tiền chất của nó là vindoline và catharanthine.
