Sau gần ba thập kỷ kể từ khi các nhà khoa học phát hiện những phân tử trong phấn hoa lúa mạch đen có khả năng làm chậm sự phát triển của khối u ở động vật, bí ẩn về cấu trúc thực sự của chúng cuối cùng đã được giải đáp. Nhóm nghiên cứu tại Đại học Northwestern (Mỹ) vừa xác nhận chính xác cấu trúc ba chiều của hai hợp chất tự nhiên mang tên secaloside A và B — bước ngoặt quan trọng mở đường cho các nghiên cứu điều trị ung thư trong tương lai.

Trước đó, vào những năm 1990, các thí nghiệm tiền lâm sàng cho thấy chiết xuất phấn hoa lúa mạch đen có thể giúp làm giảm hoặc loại bỏ khối u ở một số mô hình động vật thông qua cơ chế chưa rõ ràng và không gây độc. Tuy nhiên, tiến trình nghiên cứu bị đình trệ vì các nhà khoa học không thể xác định chính xác hình dạng không gian của các phân tử này — yếu tố có vai trò quyết định trong cách chúng tương tác với tế bào và phát huy tác dụng sinh học.

Hình minh họa: scitechdaily.com

Sinh học phân tử phụ thuộc rất lớn vào cấu trúc 3D. Chỉ cần một khác biệt nhỏ trong sự sắp xếp không gian cũng có thể khiến phân tử trở nên hữu hiệu hoặc hoàn toàn không hoạt động. Trong trường hợp secaloside A và B, hai mô hình cấu trúc từng được đề xuất có cùng thành phần nguyên tử và liên kết, nhưng phần lõi của chúng lại là hình ảnh phản chiếu của nhau — tương tự như hai bàn tay trái và phải. Sự khác biệt tưởng chừng nhỏ này có thể làm thay đổi hoàn toàn khả năng “khớp nối” của phân tử với mục tiêu sinh học.

Để giải quyết tranh cãi kéo dài nhiều năm, nhóm nghiên cứu đã áp dụng phương pháp tổng hợp toàn phần — xây dựng lại phân tử từng bước trong phòng thí nghiệm. Đây là một quá trình phức tạp, đặc biệt vì lõi của secaloside chứa một vòng 10 nguyên tử bị nén chặt, rất hiếm gặp và khó tạo ra. Các nhà khoa học đã phát triển một chiến lược thông minh: tạo ra một vòng lớn hơn, linh hoạt hơn trước, sau đó kích hoạt phản ứng để “thu gọn” nó thành cấu trúc nhỏ hơn trong một bước duy nhất.

Sau khi tổng hợp cả hai phiên bản cấu trúc, họ so sánh với mẫu phân lập từ phấn hoa lúa mạch đen tự nhiên. Kết quả cho thấy chỉ một cấu trúc trùng khớp hoàn toàn, qua đó xác định được hình dạng phân tử chính xác.

Theo nhóm nghiên cứu, việc làm rõ “bản thiết kế” phân tử sẽ giúp các nhà khoa học xác định phần nào của hợp chất thực sự tạo ra tác dụng chống khối u, từ đó thiết kế các biến thể hiệu quả hơn, ổn định hơn và phù hợp với điều trị lâm sàng.

Thiên nhiên từ lâu đã là nguồn cảm hứng cho y học hiện đại. Nhiều loại thuốc quan trọng như morphine, Taxol hay statin đều bắt nguồn từ các hợp chất tự nhiên trước khi được cải tiến bằng hóa học. Nếu tiếp tục được nghiên cứu và tối ưu hóa, các phân tử từ phấn hoa lúa mạch đen có thể trở thành ứng viên tiềm năng trong chiến lược phát triển liệu pháp ung thư mới trong tương lai.

nttvy (https://scitechdaily.com)