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

Chia sẻ: Nguyen Phuonganh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

141
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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. ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tài liệu: Synthetic Biology: Vũ khí mới giúp tổng hợp dược chất Artemisinin từ E. Coli để chống bệnh sốt rét (phần 2)

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.