Hai nhà khoa học gốc Việt ‘giải mã’ thành công hợp chất chống ung thư trong tự nhiên

Các nhà khoa học tại Đại học British Columbia (UBC) Okanagan, Canada, mới đây đã giải mã được cơ chế giúp thực vật tổng hợp mitraphylline - một hợp chất tự nhiên hiếm, có đặc tính kháng viêm và chống ung thư mạnh mẽ.

Mitraphylline thuộc nhóm alkaloid spirooxindole, gồm những phân tử mang cấu trúc “xoắn” độc đáo với hoạt tính sinh học cao. Dù đã được biết đến từ lâu, cách thức hợp chất này hình thành trong tự nhiên vẫn là một ẩn số cho đến khi nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Thu-Thuy Dang, Trưởng nhóm Công nghệ sinh học sản phẩm tự nhiên tại UBC Okanagan, phát hiện ra loại enzyme đầu tiên có khả năng “xoắn” phân tử để tạo dạng spiro, tức hợp chất có ít nhất hai vòng phân tử cùng chia sẻ một nguyên tử chung vào năm 2023.

Tiếp nối thành công đó, nghiên cứu sinh Tuan-Anh Nguyen đã dẫn dắt giai đoạn nghiên cứu tiếp theo và phát hiện hai enzyme chủ chốt phối hợp trong quá trình tổng hợp mitraphylline. Một enzyme quyết định cấu trúc không gian ba chiều của phân tử, trong khi enzyme còn lại đảm nhận bước “xoắn” cuối cùng, giúp hoàn thiện hình dạng đặc trưng của hợp chất này.

Tiến sĩ Thu-Thuy Dang ví von, khám phá này giống như việc “tìm thấy những mắt xích còn thiếu trong dây chuyền sản xuất”, một bước tiến quan trọng giúp làm sáng tỏ cách tự nhiên tạo nên các phân tử phức tạp, đồng thời mở ra khả năng tái tạo quy trình đó trong phòng thí nghiệm.

Trong tự nhiên, mitraphylline chỉ xuất hiện với hàm lượng cực nhỏ trong một số loài cây nhiệt đới thuộc họ Cà phê, như Mitragyna (cây kratom) và Uncaria (cây móng mèo). Chính vì vậy, việc chiết tách hoặc tổng hợp hợp chất này ở quy mô lớn luôn là thách thức đòi hỏi chi phí cao và công nghệ tinh vi.

Với việc xác định được hai enzyme then chốt, nhóm nghiên cứu tại UBC đã đặt nền tảng cho một quy trình sản xuất hợp chất tự nhiên hiệu quả hơn, bền vững và thân thiện với môi trường.

Theo nghiên cứu sinh Tuan-Anh Nguyen, phát hiện này mở ra một hướng tiếp cận “hóa học xanh” trong việc tạo ra các hợp chất có giá trị dược phẩm cao. Anh cho biết thêm, đây cũng là minh chứng cho tinh thần hợp tác cởi mở giữa sinh viên và giảng viên tại UBC Okanagan, nơi các nhà khoa học trẻ cùng nhau giải quyết những thách thức mang tầm toàn cầu.

Công trình là kết quả hợp tác giữa nhóm của Tiến sĩ Thu-Thuy Dang tại UBC Okanagan và nhóm của Tiến sĩ Satya Nadakuduti tại Đại học Florida (Mỹ), với sự hỗ trợ từ Hội đồng Nghiên cứu Khoa học Tự nhiên và Kỹ thuật Canada (NSERC), Quỹ Đổi mới Canada, Chương trình Học giả Y tế BC Michael Smith cùng Viện Nông nghiệp và Thực phẩm Quốc gia thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ.

“Chúng tôi tự hào về phát hiện này, bằng chứng cho thấy thực vật là những nhà hóa học thiên tài của tự nhiên. Bước tiếp theo, chúng tôi sẽ tìm cách ứng dụng các enzyme này để tạo ra nhiều hợp chất điều trị có giá trị khác”, Tiến sĩ Thu-Thuy Dang nói.