Ngày 14/06/2016. Malaria News. Kỹ thuật cây trồng mới có thể lấp đầy nhu cầu thuốc điều trị sốt rét thiết yếu (New plant engineering method could help fill demand for crucial malaria drug) Theo nghiên cứu đăng tải trên Tạp chí eLife, một kỹ thuật mới và chi phí không đắt đỏ cho việc sản xuất hàng loạt thành phần chính trong thuốc điều trị sốt rét hiệu quả nhất, artemisinin có thể giúp đáp ứng nhu cầu với loại thuốc này trên toàn cầu.
Kỹ thuật cây trồng mới có thể lấp đầy nhu cầu thuốc điều trị sốt rét thiết yếu
Sơ lược phương pháp mà các nhà nghiên cứu đã sử dụng để chuyển phản ứng trao đổi chất axit artemisinic từ Artemisia annua sang cây trồng sinh khối cao, cây thuốc lá bằng cách đó tăng sản xuất acid artemisinin. Gen được lấy từ phản ứng acid artemisinin trong Artemisia annua → Gen được chuyển hóa thành bộ gen lạp lục → Gen bổ sung mà giúp tăng việc sản sinh acid artemisinin được chuyển vào các dòng cây thuốc lá tốt nhất, sản xuất ra cây trồng có sản lượng acid này cao.
Artemisinin được sản xuất ở sản lượng thấp do loại thảo mộc có tên Artemisia annua (A. annua) hay còn gọi là cây ngải tây. Các nhà nghiên cứu thuộc Viện Sinh lý học Cây trồng phân tử (Institute of Molecular Plant Physiology) Max Planck đã khám phá một phương pháp mới để sản xuất acid artemisinin, phân tử chiết xuất ra artemisinin số lượng lớn bằng cách chuyển hóa phản ứng trao đổi chất-một loạt các bước sinh hóa liên quan đến việc sản xuất của nó từ A. annua trong cây thuốc lá, một cây trồng sinh khối cao. Tác giả Ralph Bock, Giám đốc Trung tâm Sinh học tế bào, công nghệ sinh học và khoa sinh lý môi sinh phân tử (Department for Organelle Biology, Biotechnology and Molecular Ecophysiology) cho biết: “Sốt rét là bệnh nhiệt đới nguy hiểm giết chết gần nửa triệu người mỗi năm, trong tương lai gần artemisinin sẽ là vũ khí mạnh nhất trong cuộc chiến chống sốt rét nhưng hiện nay do các chiết xuất của nó từ các cây trồng sản lượng thấp quá đắt để có thể tiếp cận rộng rãi đến các bệnh nhân ở các quốc gia nghèo. Việc sản xuất acid artemisinin trong một cây trồng như thuốc lá, loại cây cho sản lượng lớn của lá có thể cung cấp một nguồn thuốc bền vững và không đắt tiền giúp cho thuốc dễ dàng sẵn có cho những bệnh nhân cần nó nhất”.
Các nhà nghiên cứu Đức đã biến đối gen cây thuốc lá để sản xuất axit artemisinic, từ phân tử đó chiết xuất artemisinin-thuốc điều trị sốt rét
hiệu quả nhất trên thế giới. Hình ảnh: Tappasan Phurisamrit/Shutterstock
Nhóm nghiên cứu gọi phương pháp sản xuất nhiều acid artemisinin là “sự biến đổi tổ hợp của các dòng tiếp nhận biến đổi gen trong lục lạp” (combinatorial supertransformation of transplastomic recipient lines_ COSTREL) mà bước đầu tiên trong quá trình này là chuyển đổi bộ nhân enzymes của phản ứng acid artemisinin vào bộ gen lục lạp (chloroplast) của cây thuốc lá tạo ra những gì được gọi là các cây transplastomic (biến đổi gen trong lục lạp), sau đó sử dụng cây thuốc lá biến đổi gien trong lục lạp (transplastomic tobacco plant) tốt nhất để giới thiệu bộ gen bổ sung vào bộ gen hạt nhân của nó tạo ra các dòng COSTREL, các gen còn lại này mã hóa các yếu tố làm tăng sự tổng hợp hay sự phát sinh của axit này ở những phương pháp vẫn còn chưa biết đến rộng rãi. “Trong khi phản ứng acid artemisinin ở A.annua bị hạn chế đến các lông tuyến trên cây, dẫn tới nguồn artemisinin thấp, các dòng cây thuốc lá COSTREL sản xuất ra nó trong chất lục lạp và do đó toàn bộ lá cây”, Paulina Fuentes-Trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: “Chúng ta tạo ra hơn 600 dòng cây thuốc lá chứa các kết hợp khác nhau của các gen bổ sung này và phân tích về mặt số lượng hợp chất artemisinic mà chúng đạt được, sau đó có thể xác định các kết hợp tạo ra các mức độ chưa từng có của 120 milligrams trên mỗi kilogram của acid artemisinin trong lá của chúng mà có thể sẵn sàng chuyển hóa thành artemisinin thông qua các phản ứng hóa học đơn giản”. Sau đó những chiếc lá với nồng độ artemisinic arsenic cao nhất được thu hoạch và biến đổi thành thuốc artemisinin.
Mặc dù tiếp tục gia tăng các mức độ sản xuất này sẽ cần thiết nếu nhu cầu artemisinin trên toàn cầu đạt được, nghiên cứu đặt nền tảng cho việc sản xuất rẻ hơn của liệu pháp điều trị ở cây trồng sinh khối cao trái ngược với chỉ một cây thuốc đơn, đồng thời cung cấp kỹ thuật mới nhiều phản ứng phức tạp khác nhau với khả năng tăng sản xuất các thành phần điều trị cần thiết khác.