Sàng lọc từ 2.500 loài chưa biết

5000 loài thực vật và nấm ở Việt Nam có thể được sử dụng làm thuốc, cũng như đã có hơn 1300 bài thuốc đã được lưu truyền trong dân gian là những “con số biết nói” về tiềm năng nghiên cứu, phát triển dược liệu từ các loài thực vật “cây nhà lá vườn” ở nước ta.

Dù biết có tiềm năng nhưng để xác định được chính xác những loại cây nào có tác dụng chữa bệnh và nếu có tác dụng thì cụ thể là hoạt tính nào đã đem lại hiệu quả ấy hoàn toàn không phải là điều đơn giản. “Phải sàng lọc cả nghìn loài thực vật và nghiên cứu thành phần hóa học của hàng trăm loài mới tìm ra được một vài loài thực vật có tiềm năng để tiếp tục nghiên cứu với mục tiêu ứng dụng làm thuốc”, PGS.TS Đoàn Thị Mai Hương (Viện Hóa sinh biển, Viện Hàn lâm KH&CN VN), thành viên nhóm nghiên cứu giải thích.

Bởi vậy nên nếu như việc tìm ra đúng chất có hoạt tính trong các cây như sâm, atiso, hồng bì, gấu mèo, bìm bịp,… những loại cây đã “quen mặt” trong các bài thuốc dân gian vốn đã gian nan thì việc đi tìm các hoạt chất mới từ các loài chưa được “khai phá” lại càng trở nên phức tạp. Nhờ có dự án hợp tác quốc tế Pháp – Việt giữa Viện Hàn lâm KH&CNVN và Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp từ năm 1995, nhóm nghiên cứu của Viện Hóa sinh biển đã phát hiện ra một số loài cây có hoạt chất chữa bệnh rất tốt nhưng lại chưa được nghiên cứu và biết đến.

Ngoài việc dựa trên “manh mối” là các bài thuốc dân gian, nhóm nghiên cứu phải tiến hành thu hái và phối hợp với các nhà thực vật học của Viện Sinh thái Tài Nguyên sinh vật để định danh khoa học cho… 2500 loài cây, rồi từ đó mới tiến hành đánh giá hoạt tính sinh học của các loài thực vật này. Với số lượng các loài và hợp chất lên đến hàng nghìn như vậy, việc tìm ra chính xác các cây và hợp chất tốt nhất đòi hỏi nhóm nghiên cứu phải tiến hành không biết bao nhiêu cuộc khảo sát tại các địa điểm khác nhau từ miền Bắc đến miền Nam trong suốt hơn 20 năm qua để thu được tối đa các mẫu cây và tiến hành sàng lọc.

Sau nhiều năm tìm hiểu, 9 năm trước, giữa hàng trăm loài cây thể hiện hoạt tính với tế bào ung thư, nhóm nghiên cứu của PGS.TS Đoàn Thị Mai Hương đã xác định được quả của cây Cách hoa Đông Dương (Cleistanthus indochinensis) – một loại cây tiểu mộc, thuộc họ Thầu dầu, thường phân bố ở miền Bắc và miền Trung ở Việt Nam – có chứa các hợp chất ức chế rất mạnh sự phát triển của một số dòng tế bào ung thư. 

Để có thể xác định được các hợp chất có hoạt tính trong quả của cây Cách hoa Đông Dương, nhóm đã tiến hành nghiên cứu theo định hướng hoạt tính sinh học dẫn đường. Cụ thể, ở bước đầu tiên, nhóm tiến hành sấy khô, nghiền nhỏ quả, ngâm trong dung môi rồi sau đó cất loại dung môi dưới áp suất giảm để thu cặn chiết. “Tuy nhiên lúc này cặn chiết sẽ có vô số hợp chất khác nhau, gồm cả các chất bẩn, tạp chất”, PGS.TS Đoàn Thị Mai Hương nói, do đó nhóm phải áp dụng phương pháp kỹ thuật sắc ký cột silica gel với hệ dung môi khác nhau thì mới có thể tách ra từng chất tinh khiết và xác định được cấu trúc hóa học của chúng. Với kinh nghiệm của dân trong nghề, phương pháp kỹ thuật sắc ký cột và xác định cấu trúc hóa học không phải là điều làm khó nhóm nghiên cứu, tuy nhiên “việc tách từng chất và xác định cấu trúc như vậy không phải đơn giản, đòi hỏi người nghiên cứu phải sử dụng các phương pháp sắc ký và các phương pháp phổ khác nhau nhất là trong việc xác định cấu hình tuyệt đối của hợp chất, phải có những máy móc, thiết bị hiện đại cũng như kiến thức chuyên môn”, PGS.TS Mai Hương giải thích. “Trong những năm qua, các đơn vị thuộc Viện Hàn lâm KHCNVN đã từng bước được đầu tư các trang thiết bị máy móc cần thiết để phục vụ các nghiên cứu chuyên sâu”, chị hào hứng cho biết.

Song, công đoạn “đãi cây tìm hoạt chất” đến đây vẫn chưa hết gian nan. Dù biết quả của Cách hoa Đông Dương có hoạt tính ức chế tế bào ung thư, nhưng mỗi loại cây khi phân lập lại ra hàng nghìn chất khác nhau, làm thế nào để biết chất nào có hoạt tính, và chất ấy có tác dụng đối với tế bào ung thư nào? Câu trả lời là không có con đường tắt, nhóm nghiên cứu phải tiến hành thử hoạt tính của từng chất với từng dòng tế bào một. “Lặn ngụp” trong hàng nghìn chất, nhóm xác định được 9 hợp chất aryltetralin lignan mới phân lập và xác định cấu trúc hóa học từ Cách hoa Đông Dương, trong đó có hợp chất cleistanthoxin đã thể hiện hoạt tính rất tốt trên một số dòng tế bào ung thư được thử nghiệm như dòng tế bào ung thư biểu mô KB, dòng tế bào ung thư vú MCF7, dòng tế bào ung thư vú kháng thuốc MCF7R và dòng tế bào ung thư đại tràng HT29 với giá trị IC50 nằm trong khoảng 0,014 đến 0,042 μM. 

Tiềm năng ứng dụng trong thuốc điều trị ung thư

Kết quả thử nghiệm không khỏi khiến nhóm mừng rỡ bởi đây là công trình đầu tiên ở cả Việt Nam và thế giới tìm hiểu về hợp chất lignan có hoạt tính từ loài Cách hoa Đông dương. “Và điều thú vị là hợp chất này tỏ ra hiệu quả hơn đối với dòng tế bào ung thư vú kháng thuốc so với dòng tế bào ung thư thường. Thêm vào đó, hợp chất cleistanthoxin là hoạt chất chính trong quả cây Cách hoa Đông dương, đồng thời cấu trúc hóa học cũng gần giống với 2 dẫn xuất của podophyllotoxin hiện đang được sử dụng để làm thuốc điều trị ung thư phổi”, nhóm nghiên cứu cho biết, “kết quả này cho thấy các hợp chất aryltetralin lignan có tiềm năng lớn trong việc ứng dụng điều trị ung thư và hoàn toàn có thể thu được thông qua chiết xuất từ nguồn thực vật của nước ta”. 

Khả năng ứng dụng đầy hứa hẹn ấy đã thôi thúc nhóm của PGS.TS Đoàn Thị Mai Hương thực hiện các nghiên cứu sâu hơn về loài cây này cũng như mở rộng tìm kiếm ra các cây khác thuộc cùng chi Cleistanthus để đa dạng hóa nguồn nguyên liệu, tạo điều kiện cho tương lai có thể khai thác và sử dụng trên quy mô lớn. 

Được tiếp sức bởi đề tài độc lập cấp nhà nước của Bộ KH&CN năm 2016, từ chỗ mới phân lập hợp chất đơn lẻ, nhóm nghiên cứu của PGS.TS Đoàn Thị Mai Hương đã lần đầu tiên xây dựng được quy trình phân lập, tinh chế tạo sản phẩm phân đoạn giàu cleistanthoxin và các aryltetralin lignan glycoside từ Cách hoa Đông Dương ở quy mô 50 kg quả khô/mẻ với hiệu suất 1,15% so với nguyên liệu khô.

Bên cạnh đó, sản phẩm giàu phân đoạn này đã được nhóm thử nghiệm độc tính cấp, độc tính bán trường diễn cũng như phối hợp với Học viện Quân y để lần đầu tiên thử nghiệm in vivo trên chuột nude mang khối ung thư phổi và ung thư gan. Kết quả cho thấy, tại thời điểm 5 tuần và 6 tuần, kích thước khối u của những con chuột được điều trị bằng sản phẩm giảm đáng kể so với nhóm chứng không điều trị. Không chỉ vậy, thời gian sống của nhóm chuột được sử dụng sản phẩm từ Cách hoa Đông dương cũng kéo dài hơn so với nhóm không sử dụng từ 45,43% (với 100mg/kg) đến 21,14% (với 50mg/kg).

Những kết quả tích cực ấy không khiến nhóm nghiên cứu của PGS.TS Đoàn Thị Mai Hương tự thỏa mãn mà tiếp tục tìm đến các loài cây “chị em” của Cách hoa Đông dương với hi vọng chúng cũng có những hoạt chất thú vị tương tự. “Bằng phương pháp thử hoạt tính sinh học dẫn đường, chúng tôi đã phát hiện ra quả của cây Chà Chôi – một loài cây cũng chưa từng được nghiên cứu ở Việt Nam có các hợp chất mới cũng có hoạt tính với tế bào ung thư, trong đó cleistanthoxin có hàm lượng tương đối lớn so với nguyên liệu thô”, nhóm nghiên cứu hào hứng cho biết. Một tin vui nữa là khi thử nghiệm, một dẫn xuất khác của cleistanthoxin từ quả cây Chà Chôi cũng thể hiện tác dụng đối với 7 dòng tế bào ung thư khác nhau như ung thư biểu mô, ung thư vú, ung thư tuyến tụy,…

Dù sản phẩm giàu phân đoạn hoạt chất từ cây Cách hoa Đông Dương đã được Viện Kiểm nghiệm thuốc TW kiểm định, song, “để một hợp chất có thể trở thành nguyên liệu cho sản phẩm điều trị bệnh thực sự vẫn còn là một chặng đường dài và khó khăn từ việc tối ưu quy trình đến việc nghiên cứu tác dụng sinh học, cơ chế tác dụng cũng như phát triển vùng trồng để có thể chủ động nguồn nguyên liệu”, PGS.TS Mai Hương cho biết. “Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu này có thể sẽ là tiền đề cho việc định hướng bảo tồn và phát triển vùng trồng của các loài dược liệu thuộc chi Cleistanthus trong tương lai”, nhóm nghiên cứu kỳ vọng.

Là những người đầu tiên nghiên cứu về các hợp chất lignan trong Cách hoa Đông Dương và Chà Chôi, PGS.TS Đoàn Thị Mai Hương và các đồng nghiệp đã công bố 3 bài báo quốc tế liên quan đến cây Cách hoa Đông Dương và cây Chà Chôi, cũng như được Cục Sở hữu trí tuệ (Bộ KH&CN) cấp bằng độc quyền sáng chế số 1-0012278, công bố ngày 25/02/2014 cho “Hợp chất 7-hydroxy-6-metoxy-4,5:3',4'-bis (metylenđioxy)-2,7'-xyclolignan-9,9'-olit và phương pháp tách hợp chất này từ quả cây Cách hoa đông dương”  và bằng độc quyền giải pháp hữu ích số 2-0002553, công bố ngày 25/1/2021 cho “Hợp chất 7',8'-dehydrocleistantoxin và phương pháp phân lập hợp chất này từ quả cây Chà chôi”.

Mỹ Hạnh

(Bài viết hợp tác giữa Cục Sở hữu trí tuệ  và Báo Khoa học Phát triển)