Phát hiện này không chỉ góp phần làm phong phú dữ liệu về đa dạng sinh học biển Việt Nam mà còn mở ra triển vọng phát triển các dược chất có nguồn gốc tự nhiên trong điều trị bệnh tim mạch.

Hiện nay, bệnh thoái hóa thần kinh và tim mạch đang gia tăng nhanh và trẻ hóa, trở thành gánh nặng y tế toàn cầu. Theo Tổ chức Y tế thế giới, ước tính có khoảng 42,3 triệu người mắc các bệnh thoái hóa thần kinh, dự kiến tăng lên 81,1 triệu vào năm 2040, trong khi bệnh tim mạch chiếm 31% số ca tử vong toàn cầu. Thực trạng này đặt ra nhu cầu cấp thiết trong việc phát triển các loại thuốc mới có nguồn gốc tự nhiên, an toàn và hiệu quả trong điều trị.

Sự phát triển của công nghệ sinh học biển đã mở ra hướng đi mới triển vọng trong việc khai thác các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học. Môi trường biển, với các điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ biến động, áp suất cao, ánh sáng yếu và nguồn dinh dưỡng giới hạn đã thúc đẩy vi sinh vật biển đặc biệt là vi nấm sản sinh các hợp chất thứ cấp có cấu trúc hóa học độc đáo và hoạt tính sinh học mạnh mẽ. So với các vi sinh vật trên cạn, vi nấm biển được đánh giá là nguồn tài nguyên sinh học giàu tiềm năng, cung cấp các hợp chất có giá trị cao trong nghiên cứu và phát triển dược liệu.

Vịnh Nha Trang là một trong những vùng biển có tính đa dạng sinh học cao tại Việt Nam, với diện tích khoảng 507 km² và bao gồm 19 hòn đảo lớn nhỏ. Khu vực này hội tụ nhiều hệ sinh thái điển hình như rạn san hô, rong biển, thảm cỏ biển và rừng ngập mặn, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của hệ vi sinh vật biển đa dạng, đặc biệt là vi nấm biển có tiềm năng sinh học cao. Trong số đó, rong biển được đánh giá là một trong những nguồn vật chủ chính cho vi nấm biển, với khoảng một phần ba tổng số loài vi nấm đã được phân lập có liên quan đến nhóm sinh vật này. Đáng chú ý, nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học như kháng sinh, chống oxy hóa và kháng ung thư đã được phát hiện từ các chủng vi nấm thuộc chi Aspergillus và Penicillium cộng sinh với rong biển.

Nhằm tiếp tục khai thác nguồn tài nguyên quý giá này, Th.S. Ngô Thị Duy Ngọc và nhóm nghiên cứu Viện Hải Dương học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã triển khai đề tài “Nghiên cứu hóa học và hoạt tính bảo vệ tế bào của các hợp chất thu nhận từ vi nấm phân lập từ rong biển ở vịnh Nha Trang” (mã số: VAST04.07/22-23). Mục tiêu chính của đề tài là tìm kiếm các chủng vi nấm có khả năng sản sinh những hợp chất sinh học có hoạt tính bảo vệ tế bào cơ tim và tế bào thần kinh, làm cơ sở cho việc phát hiện các dược chất tự nhiên mới có khả năng ứng dụng trong điều trị bệnh lý tim mạch và thần kinh. 

Th.S. Ngô Thị Duy Ngọc tại phòng thí nghiệm

Trong khuôn khổ đề tài, nhóm nghiên cứu đã phân lập được 47 chủng vi nấm từ các mẫu rong biển thu thập tại vịnh Nha Trang. Kết quả sàng lọc cho thấy phần lớn các chủng này có khả năng chống oxy hóa đáng kể. Đặc biệt, nhóm cũng chỉ rõ một số chủng vi nấm như Penicillium chermesinum 2104NT-1.3, Aspergillus sp. 2104NT-3.3 và Aspergillus sp. 2104NT-7.7 có tác dụng bảo vệ rõ rệt đối với tế bào cơ tim và tế bào thần kinh. Trong đó, chủng P. chermesinum 2104NT-1.3 được đánh giá là có tiềm năng nổi bật nhất.

Bằng các kỹ thuật tách chiết và phân tích hiện đại, nhóm đã tìm ra 4 hợp chất tự nhiên từ chủng vi nấm Penicillium chermesinum 2104NT-1.3 phân lập ở vịnh Nha Trang, bao gồm: 3β,15β-dihydroxy-(22E,24R)-ergosta-5,8(14),22-trien-7-one, ester glycerol của acid 9,12-octadienoic, acid hexadeca-5-enoic và ester glycerol của acid hexadeca-5-enoic. Trong số đó, hợp chất 3β,15β-dihydroxy-(22E,24R)-ergosta-5,8(14),22-trien-7-one được phát hiện lần đầu tiên có khả năng bảo vệ tế bào cơ tim khỏi tổn thương do thiếu oxy - tình trạng thường gặp trong nhiều bệnh tim mạch. Đồng thời, hợp chất này còn hỗ trợ sự phát triển của tế bào. Kết quả này mở ra triển vọng ứng dụng các hợp chất thứ cấp từ vi nấm biển trong nghiên cứu và phát triển các liệu pháp hỗ trợ điều trị bệnh lý tim mạch, đặc biệt là những tổn thương liên quan đến thiếu máu cục bộ và stress oxy hóa.

Sơ đồ nghiên cứu thu nhận hợp chất 3β,15β-dihydroxy-(22E, 24R)-ergosta-5,8(14),22-trien-7-one có hoạt tính bảo vệ tế bào cơ tim H9c2 từ chủng vi nấm Penicillium chermesinum 2104NT-1.3

Theo chia sẻ của Th.S. Ngô Thị Duy Ngọc: Trong quá trình thực hiện, nhóm đồng thời tiến hành phân tách các hợp chất chuyển hóa thứ cấp từ chủng vi nấm Penicillium sp. 1901NT-2.53.1, được phân lập từ mẫu hải miên Cinachyrella sp. tại vịnh Nha Trang. Kết quả đã thu được 3 hợp chất tự nhiên gồm penicacid K, 4′-hydroxy-MPA và penicacid G. Trong đó, hợp chất penicacid G cho thấy hoạt tính chống tăng sinh đáng kể trên dòng tế bào sừng HaCaT. Theo các tài liệu hiện có, đây là nghiên cứu đầu tiên ghi nhận và đánh giá hoạt tính chống tăng sinh trên tế bào HaCaT của cả 3 hợp chất trên. Đáng chú ý, penicacid G được dự đoán có tiềm năng ứng dụng trong điều trị bệnh vẩy nến thông qua cơ chế ức chế tăng sinh tế bào sừng, đồng thời mở ra triển vọng phát triển như một tác nhân chống tăng sinh tế bào ung thư.

Hợp chất penicacid G thu nhận từ chủng vi nấm Penicillium sp. 1901NT-2.53.1

Kết quả nghiên cứu của đề tài đã được công bố trên 2 bài báo quốc tế thuộc danh mục SCIE và 1 bài báo trong nước thuộc danh mục VAST2, đồng thời góp phần đào tạo 1 học viên cao học. Một phần kết quả cũng được nhóm trình bày trong cuốn sách chuyên khảo “Vi nấm biển ở Trung Bộ Việt Nam: Đa dạng và các hoạt chất sinh học”, xuất bản bởi Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Bên cạnh đó, 47 chủng vi nấm biển được phân lập trong quá trình nghiên cứu đã được lưu trữ tại Bộ sưu tập Vi sinh vật biển - Viện Hải dương học, cung cấp nguồn dữ liệu sinh học có giá trị phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo về bảo tồn và khai thác bền vững nguồn tài nguyên vi sinh vật biển có tiềm năng hoạt tính sinh học.

Sách chuyên khảo “Vi nấm biển ở Trung Bộ Việt Nam: Đa dạng và các hoạt chất sinh học”

Trao đổi với TS. Phan Thị Hoài Trinh, trưởng nhóm nghiên cứu vi nấm biển (Viện Hải dương học), bà cho biết: Từ năm 2015, nhóm đã triển khai nhiều đề tài nhằm phân lập và khai thác các hợp chất tự nhiên từ vi nấm biển Việt Nam. Đến nay, nhóm đã thu nhận được hơn 70 hợp chất, trong đó có 25 hợp chất mới. Đặc biệt, những kết quả gần đây cho thấy, một số hợp chất phân lập từ vi nấm biển tại vịnh Nha Trang thể hiện hoạt tính sinh học đáng chú ý. Trong giai đoạn tiếp theo, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục tối ưu quy trình lên men, chiết xuất và mở rộng khảo sát nhằm tìm kiếm thêm các hợp chất mới.

Bà cho biết thêm: Hơn 10 năm theo đuổi hướng nghiên cứu, nhóm đã công bố 44 bài báo khoa học, trong đó có 26 bài đăng trên các tạp chí quốc tế thuộc danh mục SCIE, đồng thời xuất bản 1 sách chuyên khảo về vi nấm biển. Thành công của đề tài cho thấy vi nấm biển tại khu vực nghiên cứu có triển vọng lớn trong việc tạo ra các hợp chất tự nhiên có giá trị sinh học. Với nền tảng khoa học vững chắc, nhóm kỳ vọng sẽ tiếp tục mở rộng phạm vi nghiên cứu, khám phá thêm nhiều hợp chất sinh học tiềm năng từ vi nấm biển, góp phần phát triển các chế phẩm sinh học có giá trị ứng dụng cao trong lĩnh vực y dược.

Thực hiện: Chu Thị Ngân, Trung tâm Dữ liệu và Thông tin khoa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam