TS. Cao Thị Thúy Hằng (bên phải) trao đổi về kết quả nghiên cứu enzyme từ vi sinh vật biển. Ảnh: VJST.

Hơn 2.000 chủng vi sinh vật được lưu giữ, 22 chủng vượt qua bước sàng lọc ban đầu, bốn chủng vi khuẩn được giải trình tự hệ gen. Chuỗi con số này cho thấy cách nhóm nghiên cứu do TS. Cao Thị Thúy Hằng phụ trách thu hẹp dần một nguồn tài nguyên sinh học lớn để tìm các enzyme có khả năng phân giải polysaccharide sulfat hóa từ sinh vật biển.

Điểm đáng chú ý không nằm ở việc sở hữu một bộ sưu tập nhiều chủng, mà ở khả năng xác định chủng nào thực sự có giá trị để tiếp tục đầu tư thời gian và kinh phí. Với nghiên cứu enzyme biển, mỗi bước tiến đều phải đi qua nhiều tầng kiểm tra, từ hoạt tính ban đầu, nhận diện loài, phân tích gene đến đánh giá độ ổn định của enzyme trong những điều kiện khác nhau.

Từ hơn 2.000 chủng còn 22 ứng viên

TS. Cao Thị Thúy Hằng là nghiên cứu viên chính tại Phòng Hóa phân tích và Phát triển công nghệ, Viện Hải dương học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Chị chủ trì đề tài “Nghiên cứu khả năng sinh enzyme chuyển hóa sulfated polysaccharide nguồn gốc sinh vật biển từ Bộ sưu tập vi sinh vật biển nuôi cấy được ở Việt Nam”, mã số KHCBBI.01/21-23.

Polysaccharide sulfat hóa có thể hiểu là những chuỗi đường phức tạp mang nhóm sulfate, hiện diện trong nhiều loài rong và sinh vật biển. Muốn nghiên cứu sâu hơn hoặc phát triển các sản phẩm sinh học từ nhóm hợp chất này, nhà khoa học cần những enzyme có khả năng cắt chuỗi một cách chọn lọc trong điều kiện tương đối dịu, hạn chế việc sử dụng hóa chất mạnh.

Từ Bộ sưu tập vi sinh vật biển với hơn 2.000 chủng vi khuẩn và nấm, nhóm nghiên cứu lựa chọn được 22 chủng có tiềm năng, gồm 17 chủng vi khuẩn và năm chủng nấm. Các trình tự 16S rDNA hoặc ITS phục vụ nhận diện chủng được đăng ký trên GenBank; hệ gen của bốn chủng vi khuẩn triển vọng nhất tiếp tục được giải trình tự và phân tích.

TS. Cao Thị Thúy Hằng trình bày nghiên cứu về enzyme và polysaccharide biển tại Viện Hải dương học. Ảnh: Viện Hải dương học.

Theo kết quả do Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam công bố, nhóm đã phát hiện gene mã hóa fucoidanase ở chủng Halomonas cupida phân lập từ môi trường biển Việt Nam. Đây là dữ liệu về tiềm năng di truyền của chủng, chưa đồng nghĩa với việc đã có một enzyme thương mại hoặc quy trình sản xuất hoàn chỉnh.

Nhóm cũng tinh sạch và khảo sát ulvan lyase từ vi khuẩn Alteromonas macleodii, cùng enzyme phân giải fucoidan từ nấm Trichoderma longibrachiatum. Nhiệt độ, độ pH, độ mặn và ảnh hưởng của một số ion kim loại được kiểm tra nhằm xác định khoảng điều kiện mà enzyme duy trì hoạt tính. Những thông số này quyết định enzyme có thể tiến thêm tới giai đoạn sản xuất thử hay chỉ phù hợp cho nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.

Con số 22 được kiểm tra bằng cách nào

Một phần phương pháp sàng lọc đã được thể hiện trong bài báo đăng trên Vietnam Journal of Marine Science and Technology năm 2025. Trong công bố này, TS. Cao Thị Thúy Hằng đứng tên đầu và là một trong hai tác giả liên hệ, cho thấy vai trò trực tiếp của chị trong thiết kế, thực hiện và chịu trách nhiệm học thuật đối với nghiên cứu.

Nhóm thu mẫu từ 12 loài rong nâu và tám loài rong lục, sau đó phân lập 126 chủng vi khuẩn từ rong nâu và 65 chủng từ rong lục. Các chủng được nuôi trên môi trường chọn lọc sử dụng fucoidan hoặc ulvan làm nguồn carbon duy nhất. Cách bố trí này giúp nhận diện những vi sinh vật có khả năng sử dụng hoặc phân giải chính loại polysaccharide mà nhóm đang quan tâm.

Các chủng thể hiện hoạt tính thuộc một số chi như Alteromonas, Bacillus, Vibrio, Cobetia và Delftia. Việc công bố quy trình lấy mẫu, nuôi cấy, sàng lọc và nhận diện tạo ra một lớp dữ liệu có thể kiểm tra độc lập, đồng thời cung cấp cơ sở để những nhóm khác so sánh hoặc lặp lại thí nghiệm.

Quy trình sàng lọc và nghiên cứu enzyme phân giải polysaccharide sulfat hóa. Ảnh: VJST.

Tuy vậy, hoạt tính trên đĩa nuôi cấy mới là cửa đầu tiên. Một chủng được đánh giá tốt còn phải cho enzyme đủ ổn định, có thể thu nhận với hiệu suất phù hợp và giữ đặc tính khi chuyển sang quy mô lớn hơn. Chính khoảng cách này khiến việc gỡ nút thắt để nhà khoa học nữ đưa nghiên cứu ra thị trường không thể chỉ dựa vào số lượng công bố hay chủng vi sinh vật đã phân lập.

Thước đo tiếp theo không còn là số chủng

Hướng nghiên cứu kế tiếp được nhóm xác định là tạo enzyme tái tổ hợp. Thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào lượng enzyme do chủng tự nhiên sản sinh, gene phù hợp có thể được đưa vào một hệ biểu hiện dễ kiểm soát hơn. Nếu thành công, phương pháp này mở khả năng chuẩn hóa chất lượng và nâng sản lượng, nhưng vẫn cần kiểm chứng ở quy mô thử nghiệm trước khi nói đến sản phẩm.

Một kết quả khác của nhóm TS. Cao Thị Thúy Hằng cho thấy quá trình chuyển từ tài nguyên biển sang giải pháp kỹ thuật có thể được đo bằng những tiêu chí cụ thể. Trong một đề tài độc lập thực hiện giai đoạn 2019-2023, nhóm xây dựng quy trình thu nhận galactofucan sulfat hóa từ rong nâu Sargassum oligocystum, kết hợp Viscozyme, Protamex và alginate lyase.

Theo Viện Hải dương học, quy trình này đạt hiệu suất thu hồi fucoidan 6,5%, rút ngắn thời gian và giảm lượng hóa chất sử dụng. Giải pháp đã được cấp Bằng độc quyền giải pháp hữu ích số 4275 theo quyết định ngày 21/7/2025. Sản phẩm thu được thể hiện khả năng ức chế tế bào HepG2 trong điều kiện in vitro, nhưng kết quả trên tế bào nuôi cấy không đồng nghĩa với một thuốc điều trị ung thư gan và chưa đủ để suy rộng sang hiệu quả trên người.

Hai hướng nghiên cứu không nên được gộp thành một thành tựu duy nhất: một bên tập trung tìm vi sinh vật và enzyme phân giải polysaccharide biển, bên còn lại xây dựng quy trình thu nhận hợp chất từ rong nâu. Điểm giao nhau nằm ở cách khai thác tài nguyên biển bằng công nghệ sinh học, thay vì chỉ dừng ở thu hái và sơ chế nguyên liệu.

Tại Khánh Hòa, nơi Viện Hải dương học đặt trụ sở, việc gắn phòng thí nghiệm với nguồn tài nguyên và nhu cầu sản xuất địa phương cũng là một phần trong câu chuyện nữ trí thức Khánh Hòa kết nối nghiên cứu với thực tiễn. Tuy nhiên, nghiên cứu chỉ thực sự tiến gần thị trường khi có đối tác đánh giá quy mô, chi phí, tiêu chuẩn an toàn và độ ổn định của từng mẻ sản phẩm.

Với nhóm của TS. Cao Thị Thúy Hằng, thước đo tiếp theo vì thế không còn là tìm thêm bao nhiêu chủng vi sinh vật. Các mốc cần theo dõi sẽ là khả năng sản xuất enzyme tái tổ hợp ổn định, thử nghiệm ở quy mô lớn hơn và xác lập tiêu chuẩn kỹ thuật cho một ứng dụng cụ thể. Đó mới là đoạn đường biến một nguồn gene dưới biển thành công nghệ có thể sử dụng.