Từ hai loài rong lục phổ biến ở vùng biển Khánh Hòa, nhóm nghiên cứu thuộc Viện Hải dương học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã điều chế và khảo sát oligosaccharide dạng ulvan, đồng thời ghi nhận cấu trúc U3s chưa từng được công bố

Kết quả góp phần bổ sung dữ liệu về các hợp chất có nguồn gốc từ rong lục Việt Nam và gợi mở hướng nghiên cứu ứng dụng nguồn nguyên liệu biển bản địa.

Rong lục thuộc chi Ulva phát triển phổ biến ở vùng biển Khánh Hòa, trong đó có Ulva lactuca và Ulva papenfussii. Đây là nguồn nguyên liệu chứa ulvan, một loại polysaccharide đang được nghiên cứu về các hoạt tính sinh học tiềm năng như chống oxy hóa, kháng khuẩn và tác động lên tế bào ung thư. Tuy nhiên, ulvan tự nhiên thường có khối lượng phân tử lớn, độ nhớt cao và khả năng hòa tan hạn chế. Những đặc điểm này có thể ảnh hưởng đến khả năng hấp thu và phát huy hoạt tính sinh học của ulvan trong cơ thể. 

Thu mẫu rong lục Ulva papenfussii ngoài tự nhiên

Từ đó, TS. Trần Nguyễn Hà Vy và nhóm nghiên cứu Viện Hải dương học lựa chọn hướng tiếp cận bằng enzyme để điều chế oligosaccharide dạng ulvan có khối lượng phân tử thấp hơn. Nghiên cứu được thực hiện trong khuôn khổ đề tài cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam: “Nghiên cứu điều chế oligosaccharide dạng ulvan có hoạt tính sinh học từ một số loài rong lục Việt Nam bằng ulvan lyase” (mã số VAST06.01/23-24). 

TS. Trần Nguyễn Hà Vy trong phòng thí nghiệm

Từ ulvan phân tử lớn đến quy trình điều chế oligosaccharide

Trong nghiên cứu, nhóm sử dụng enzyme ulvan lyase P30_PL28 để điều chế sản phẩm. Có thể hình dung enzyme này như một “chiếc kéo sinh học”, nhận diện và phân cắt chuỗi ulvan thành các oligosaccharide có kích thước nhỏ hơn, khoảng 1–3 kDa. Do có kích thước và đặc điểm cấu trúc khác ulvan ban đầu, sản phẩm sau phân cắt tiếp tục được khảo sát về cấu trúc và hoạt tính sinh học.

Nhóm tiến hành tách chiết, phân đoạn và tinh sạch ulvan, đồng thời xác định đặc tính của enzyme và tối ưu điều kiện phản ứng. Kết quả cho thấy điều kiện phù hợp với enzyme P30_PL28 là hệ đệm UB4, pH 8,0, nhiệt độ 30°C và nồng độ NaCl 250 mM. Quy trình được kiểm chứng qua ba mẻ độc lập, với độ sai lệch hiệu suất dưới 10%. Hiệu suất thu nhận oligosaccharide đạt 27,52% đối với U. lactuca và 36,63% đối với U. papenfussii.

Loài rong lục Ulva lactuca và Ulva papenfussii

Theo TS. Trần Nguyễn Hà Vy, việc xác định điều kiện phản ứng đòi hỏi nhiều thử nghiệm do enzyme tái tổ hợp P30_PL28 khá nhạy với nhiệt độ. Bên cạnh đó, ulvan thu nhận từ hai loài rong có những đặc tính khác nhau. Với U. papenfussii, dữ liệu công bố về cấu trúc ulvan và quy trình điều chế oligosaccharide bằng enzyme còn hạn chế. Đây là những vấn đề nhóm nghiên cứu từng bước giải quyết để hoàn thiện quy trình ở quy mô phòng thí nghiệm.

Khảo sát hoạt tính sinh học và hướng ứng dụng

Từ các sản phẩm thu được, nhóm xác định thành phần hóa học và đặc điểm cấu trúc. Kết quả cho thấy oligosaccharide dạng ulvan chứa các thành phần đường gồm rhamnose, axit iduronic, axit glucuronic, xylose, glucose, galactose và các nhóm sulfate. Nhóm cũng xác định ba dạng cấu trúc đặc trưng là A3s, B3s và U3s. Đáng chú ý, cấu trúc U3s được ghi nhận ở cả hai loài rong lục; theo nhóm nghiên cứu, đây là lần đầu tiên kết quả này được công bố.

Trong các thử nghiệm, oligosaccharide dạng ulvan từ cả hai loài rong đều thể hiện khả năng chống oxy hóa; một số chỉ tiêu cao hơn so với ulvan ban đầu. Sản phẩm cũng cho thấy hoạt tính kháng Pseudomonas aeruginosa (trực khuẩn mủ xanh), vi khuẩn có thể gây viêm phổi, nhiễm trùng vết thương và nhiễm trùng đường tiết niệu. Riêng sản phẩm từ U. lactuca còn thể hiện hoạt tính kháng Escherichia coli (E. coli), trong đó một số chủng có thể gây tiêu chảy hoặc nhiễm trùng đường tiết niệu. Các kết quả này là cơ sở để tiếp tục nghiên cứu tiềm năng ứng dụng của sản phẩm trong thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm.

Một kết quả đáng chú ý khác là các mẫu oligosaccharide dạng ulvan ức chế sự phát triển của một số dòng tế bào ung thư trong điều kiện thử nghiệm, với giá trị IC50 từ 15,74 đến 76,21 µg/mL. Trong đó, sản phẩm từ U. lactuca cho kết quả nổi bật trên dòng tế bào ung thư gan HepG2, với IC50 là 15,74 µg/mL. Kết quả này bổ sung bằng chứng ban đầu về hoạt tính sinh học của sản phẩm và gợi mở hướng nghiên cứu sâu hơn để làm rõ cơ chế tác động cũng như tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực y sinh.

Về độ an toàn, nhóm sử dụng mô hình QSAR (mối quan hệ định lượng giữa cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh học) để đánh giá. Kết quả dự đoán bước đầu cho thấy sản phẩm có triển vọng về độ an toàn, làm cơ sở cho các thử nghiệm tiếp theo.

Hội đồng nghiệm thu cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam ghi nhận tính mới của đề tài trong nghiên cứu cấu trúc và hoạt tính sinh học của ulvan từ rong lục. Đặc biệt, kết quả ghi nhận cấu trúc U3s ở U. lactuca và U. papenfussii góp phần bổ sung dữ liệu khoa học về các hợp chất có nguồn gốc tự nhiên từ rong lục Việt Nam.

Kết quả đề tài được công bố trong một bài báo quốc tế thuộc danh mục SCIE trên tạp chí Marine Drugs, một bài báo trên Vietnam Journal of Marine Science and Technology và một báo cáo tại Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc năm 2024. Đề tài đồng thời đào tạo thành công hai học viên cao học.

Từ nguồn rong lục phổ biến ở vùng biển Khánh Hòa, nhóm đã xây dựng quy trình điều chế oligosaccharide dạng ulvan bằng enzyme và bước đầu xác định một số hoạt tính sinh học của sản phẩm. Những kết quả này cung cấp cơ sở để tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về cấu trúc, cơ chế tác động và tiềm năng ứng dụng.