Đất là báu vật với những nhà khoa học đang tìm kiếm xạ khuẩn chữa ung thư

Đất là một nguồn tài nguyên vô giá. Mệnh đề đó có thể được hiểu theo nhiều nghĩa khác nhau. Bạn có thể trồng trọt trên đất, cất nhà, cho thuê và thậm chí bán đất để lấy tiền. Nhưng đối với một nhóm các nhà khoa học đang săn lùng những hợp chất có dược tính để điều trị ung thư, đất có thể cho họ một báu vật: Những xạ khuẩn.

Xạ khuẩn (Actinomycetales) là một phân loại của nhóm vi khuẩn gram dương Actinomycetota. Chúng thường sống trong môi trường kỵ khí và phát triền thành dạng sợi, đến nỗi trước đây các nhà khoa học từng nhầm chúng là nấm.

Xạ khuẩn sống trong đất, tham gia vào nhiều quá trình chuyển hóa tự nhiên và tạo ra nhiều hợp chất có dược tính với con người. Thống kê cho thấy khoảng 2/3 các loại kháng sinh mà chúng ta đang sử dụng ngày nay, bao gồm cả hoạt chất đầu tiên giúp chống lại bệnh lao được khai thách từ xạ khuẩn.

Các vi khuẩn này cũng giúp con người có được một số vitamin nhóm B, nhiều loại thuốc chống ung thư và thuốc ức chế miễn dịch khác. Đây chính là những nguồn tài nguyên vô giá mà các nhà khoa học đang muống tìm kiếm trong đất.

Tuy nhiên tùy theo đặc điểm thổ nhưỡng, mỗi vùng đất sẽ nuôi dưỡng các loài xạ khuẩn khác nhau, và mỗi loài lại tiết ra những hợp chất khác nhau. Có những xạ khuẩn chỉ tiết ra chất độc và trở thành mầm bệnh. Nhưng cũng chất độc đó nhiều công ty hóa học đã chuyển đổi chúng thành thuốc trừ sâu và diệt cỏ.

Nhưng cũng có những xạ khuẩn quý hiếm tiết ra thuốc, mà chỉ được tìm thấy ở một số khu vực nhất định. Như trong một nghiên cứu mới đăng trong Kỷ yếu Viện Hàn lâm Khoa học Hoa Kỳ, các nhà khoa học đến từ Đại học Washington và Đại học Hawaii cho biết họ vừa tìm thấy một loài xạ khuẩn vô cùng quý hiếm ở Trung Quốc.

Những xạ khuẩn này tiết ra một hợp chất chưa từng được biết đến trước đây và có tiềm năng được phát triển thành thuốc chữa ung thư.

Joshua Blodgett, nhà vi sinh vật học tại Đại học Washington, tác giả chính của nghiên cứu cho biết tên của loài xạ khuẩn này là Lentzea flaviverrucosa. Họ đã phải sử dụng một phương pháp tiếp cận dựa trên bộ gen để tìm thấy được nó.

Xạ khuẩn L. flaviverrucosa rất khó nuôi trong môi trường phòng thí nghiệm và trước đây mới chỉ được tìm thấy ở một số vùng của Trung Quốc. Đó là lý do tại sao mà dược tính của các hợp chất mà loài xạ khuẩn này tiết ra chưa được nghiên cứu kỹ.

Loài xạ khuẩn này có đặc tính sinh học rất khác thường, nó mã hóa các enzyme khác thường, thúc đẩy việc tiết ra các hợp chất hóa học bất ngờ. Tất cả những bí mật đó đang ẩn chứa trong một nhóm xạ khuẩn bị khoa học bỏ qua nhất".

Cùng với nhà dược học Chunshun Lia đến từ Đại học Hawaii, Blodgett đã quét bộ gen của L. flaviverrucosa và phát hiện một số phân tử nhỏ tiềm năng mà xạ khuẩn này có thể tạo ra. Đó là các phân tử hình vòng được gọi là piperazyl. Phân tử này trước đây đã được biết đến như một giá thể hữu ích để tổng hợp thuốc.

Tuy nhiên, khi sử dụng một loạt các kỹ thuật tiên tiến, các nhà nghiên cứu còn tiếp tục phát hiện ra L. flaviverrucosa thực sự tạo ra tới 2 phân tử piperazyl có cấu trúc khác nhau chứ không phải chỉ một. Và điều đặc biệt là cả 2 hợp chất mới được tìm thấy này đều được tạo ra từ một gen duy nhất, trong thứ mà các nhà khoa học gọi là "siêu cụm" (supercluster).

" Ở mức độ cao, có vẻ như một vùng của bộ gen có thể tạo ra hai phân tử khác nhau" , Blodgett nói. Điều này là đặc biệt khác thường, bởi như chúng ta biết, mỗi gen trong sinh vật chỉ đóng vai trò như một bản thiết kế mã hoá cho một protein hoặc một phân tử duy nhất.

Những bất ngờ với L. flaviverrucosa thực sự chưa dừng lại ở đó. Blodgett cho biết một trong hai phân tử piperazyl mà xạ khuẩn này tạo ra có cấu trúc phân tử hoàn toàn không giống với bất kỳ hợp chất nào được mô tả trước đây. Nó bao gồm hai phân tử hình lục giác kết hợp với nhau để tạo thành một bộ đôi không đối xứng.

Tự nhiên đang hàn gắn hai thứ khác nhau lại với nhau

Và hoá ra, khi bạn kết hợp A vào với B, nó sẽ biến thành một thứ gì đó mạnh hơn. Nó thực sự có dược tính để chống lại một số dòng tế bào ung thư khác nhau".

Điều này đã được Chunshun Lia xác nhận khi thử nghiệm piperazyl do xạ khuẩn L. flaviverrucosa tiết ra, trên một số dòng tế bào ung thư của con người.

Nghiên cứu mới của các nhà khoa học được thực hiện trong bối cảnh gánh nặng ung thư và cuộc khủng hoảng kháng kháng sinh toàn cầu đang gia tăng.

Theo một nghiên cứu mới công bố đầu năm 2022, nhiễm trùng kháng kháng sinh đã trở thành nguyên nhân gây tử vong thứ 3 trên toàn thế giới. Trong khi đó, ung thư vẫn là nguyên nhân gây tử vong thứ hai giết chết 10 triệu người mỗi năm chỉ đứng sau bệnh tim mạch.

Các loài xạ khuẩn quý hiếm như L. flaviverrucosa rất được kỳ vọng trong công cuộc tìm kiếm những phân tử chống ung thư và cả các hợp chất kháng sinh mới.

Tất nhiên, chúng ta không được quên rằng, việc thử nghiệm thành công hợp chất mà L. flaviverrucosa sinh ra trên các dòng tế bào ung thư nuôi cấy trong phòng thí nghiệm không có nghĩa là nó sẽ hiệu quả ngay với các bệnh nhân trong môi trường lâm sàng.

Các ứng cử viên thuốc tiềm năng phải mất hàng thập kỷ để đi từ phòng thí nghiệm ra đến các phòng khám bên ngoài. Từ khi các nhà khoa học tìm ra một hợp chất mới cho đến lúc nó thực sự được biến thành những viên thuốc phục vụ bệnh nhân là một khoảng cách rất xa.

Nhiều trong số các thử nghiệm đó sẽ kết thúc thất bại. Tuy nhiên, ít nhất ở thời điểm này, chúng ta biết các nhà khoa học đang đi đúng hướng với những loài xạ khuẩn hiếm được tìm thấy. Chúng chính là tài nguyên vô giá trong đất mà con người có thể khai thác.

Tham khảo Sciencealert , Sciencedirect