Trung Quốc đột phá trong quá trình sinh tổng hợp thuốc điều trị ung thư paclitaxel

Thuốc chống ung thư paclitaxel vốn được lấy trực tiếp từ cây thủy tùng Thái Bình Dương (tên khoa học là Taxus brevifolia) hoặc sản xuất thông qua quá trình bán tổng hợp bằng tiền chất như baccatin III chiết xuất từ các loại thực vật quý hiếm. 

Theo các chuyên gia, từ lâu, cách tổng hợp baccatin III là một bí ẩn với các nhà khoa học trên toàn thế giới do cấu trúc phức tạp của chất này. Nồng độ paclitaxel trong cây thủy tùng Thái Bình Dương là cực kỳ thấp. Cần hàng nghìn cây để các nhà khoa học chiết xuất được 1 kg paclitaxel. Trong khi đó, một bệnh nhân ung thư buồng trứng cần nhiều gram paclitaxel để điều trị. Việc phụ thuộc vào cây thủy tùng dẫn tới nguồn cung paclitaxel bị hạn chế, khiến loại thuốc hóa trị này nằm ngoài tầm với của nhiều bệnh nhân ung thư.

Gần đây, các nhà nghiên cứu từ nhiều tổ chức khác nhau, trong đó có Viện Gene học Nông nghiệp ở Thâm Quyến, chi nhánh của Viện Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc tại Bắc Kinh, đã phát hiện ra một số enzyme cho phép tái tạo quá trình sinh tổng hợp baccatin III một cách phong phú hơn nhiều, qua đó có thể thúc đẩy sản xuất hàng loạt paclitaxel trong tương lai gần.

Ông Yan Jianbin - nhà khoa học tại Viện Gene học Nông nghiệp tại Thâm Quyến, người đứng đầu nghiên cứu - cho biết: "Nói một cách đơn giản, chúng tôi đã tìm ra phương pháp sản xuất xanh và bền vững để thu được paclitaxel mà không tiêu tốn nguồn Taxus tự nhiên”.

Paclitaxel là một loại dược phẩm chống lại khối u tự nhiên có cấu trúc phân tử đặc biệt phức tạp và độc đáo, được sử dụng rộng rãi trong điều trị lâm sàng nhiều loại bệnh ung thư. Ảnh minh họa 

Mục tiêu của nhóm nghiên cứu là giải quyết thách thức sinh tổng hợp paclitaxel. Vào năm 2021, ông Yan Jianbin cùng các cộng sự đã tạo ra bộ gene tham chiếu chất lượng cao đầu tiên trên thế giới về thực vật thuộc chi thông đỏ, qua đó cung cấp giải trình tự gene và xác định các gene tiềm năng nhằm giải mã phương thức sinh tổng hợp paclitaxel. Các kết quả nghiên cứu có liên quan đã được công bố trên tạp chí Nature Plants.

Dựa trên cơ sở này, nhóm nghiên cứu đã sàng lọc và xác định thêm các gene ứng cử viên và phát hiện thành công loại enzyme quan trọng nhất, chưa từng được biết đến trước đây trong con đường sinh tổng hợp paclitaxel, làm sáng tỏ cơ chế hình thành cấu trúc dược lý của paclitaxel và thiết lập con đường sinh tổng hợp Paclitaxel.

Ngoài ra, các enzyme chủ chốt của quá trình sinh tổng hợp paclitaxel và phương pháp tái thiết của con đường tổng hợp liên quan đến nghiên cứu có ý nghĩa rất lớn trong việc hướng dẫn nhân giống cây thuộc chi Thông đỏ và sử dụng hiệu quả nguồn gene của chúng. Việc làm sáng tỏ quá trình trao đổi chất chịu trách nhiệm tổng hợp paclitaxel là một vấn đề chưa được giải quyết trong nhiều năm. Nhóm các nhà khoa học Trung Quốc đã tìm cách lấp đầy những khoảng trống trong con đường tổng hợp paclitaxel.

Theo Giáo sư Gregory Stephanopoulos thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (Mỹ), ngoài việc có đóng góp đặc biệt quan trọng cho khoa học cơ bản, bước đột phá trên còn có ý nghĩa quan trọng trong việc mở đường cho việc tổng hợp và sản xuất thuốc paclitaxel một cách hiệu quả hơn, với chi phí thấp hơn, cũng như tạo ra khả năng mới để tổng hợp nhiều dẫn xuất nhằm tìm kiếm các loại thuốc chống ung thư mạnh hơn.

Giáo sư Jens Nielsen thuộc trường Đại học Công nghệ Chalmers (Thụy Điển) cho biết: “Phát hiện trên là một bước đột phá lớn trong sự hiểu biết của chúng ta về quá trình sinh tổng hợp các sản phẩm tự nhiên phức tạp và điều này sẽ cho phép chúng ta có khả năng sản xuất các sản phẩm tự nhiên có giá trị khác trên quy mô lớn và từ đó phát triển các loại thuốc mới và có giá trị."

Trong khi đó, ông Deng Zixin - một học giả thuộc Viện hàn lâm Khoa học Trung Quốc - đánh giá việc phát triển một chiến lược xanh và thân thiện với môi trường để sinh tổng hợp paclitaxel có ý nghĩa rất lớn trong việc điều trị bệnh ung thư.

Khánh Mai (t/h)