Tài liệu Nghiên cứu tìm kiếm các hoạt chất gây độc tế bào ung thư từ loài san hô mềm menella woodin ở vùng biển cô tô

viÖn HµN L¢M khoa häc vµ c«ng nghÖ viÖt nam ViÖn c«ng nghÖ sinh häc CHÂU NGỌC ĐIỆP NGHIÊN CỨU TÌM KIẾM CÁC HOẠT CHẤT GÂY ĐỘC TẾ BÀO UNG THƯ TỪ LOÀI SAN HÔ MỀM MENELLA WOODIN Ở VÙNG BIỂN CÔ TÔ LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC HÀ NỘI, 2019 VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC Châu Ngọc Điệp NGHIÊN CỨU TÌM KIẾM CÁC HOẠT CHẤT GÂY ĐỘC TẾ BÀO UNG THƢU TỪ LOÀI SAN HÔ MỀM MENELLA WOODIN Ở VÙNG BIỂN CÔ TÔ Chuyên ngành: Hóa sinh học Mã số: 9420116 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. Nguyễn Hoài Nam Viện Hóa sinh biển 2. PGS.TS. Đỗ Thị Thảo Viện Công nghệ sinh học Hà Nội, 2019 Lời cảm ơn Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Nguyễn Hoài Nam và PGS.TS. Đỗ Thị Thảo là hai thầy đã hướng dẫn tận tình, chu đáo, chia sẻ những kinh nghiệm quí báu và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Viện Hóa sinh Hữu cơ Thái Bình Dương - Phân Viện Viễn đông Liên Xô, Viện Hàn lâm Khoa học Nga, Liên Bang Nga đã tạo điều kiện cho tôi làm việc, hoàn thành các thủ tục giấy tờ và học tập trong phòng thí nghiệm để thực hiện tốt luận án này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới tập thể Phòng Dược liệu biển, Viện Hóa sinh biển đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án này Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ Phòng Thử nghiệm sinh học, Viện Công nghệ Sinh học, đã giúp đỡ tôi hoàn thành các nghiên cứu về hoạt tính sinh học. Tôi xin cảm ơn GS.TS. Valentin A. Stonik và các cộng sự Viện Hóa sinh Hữu cơ Thái Bình Dương đã giúp đỡ tôi trong thời gian thực tập tại Viện. Tôi xin cảm ơn GS.TS. Đỗ Công Thung và các cán bộ kiêm thợ lặn Viện Tài nguyên và Môi trường biển, đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thu mẫu ngoài biển. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cơ sở đào tạọ Viện Công nghệ sinh học và ThS. Bùi Thị Hải Hà cán bộ phụ trách đào tạo đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập ở đây. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã cổ vũ, động viên tôi hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày … tháng …. năm 2019 Tác giả NCS. Châu Ngọc Điệp i Lời cam đoan Tôi xin cam đoan: Đây là công trình nghiên cứu do chính tôi thực hiện, một số kết quả có được cùng cộng tác với các cộng sự khác Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực, một số kết quả lần đầu tiên được công bố trên tạp chí khoa học chuyên ngành có uy tín với sự đồng ý và cho phép của các đồng tác giả Phần còn lại chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Hà Nội, ngày … tháng …. năm 2019 Tác giả NCS. Châu Ngọc Điệp ii MỤC LỤC Lời cảm ơn…………………………………………………………………………………………... i Lời cam đoan……………………………………………………………………………………….. ii MỤC LỤC………………………………………………………………………………………….... iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT…………………………….. vii DANH MỤC CÁC BẢNG …………………………………………………………………….. x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ.............................................................................. xi ĐẶT VẤN ĐỀ..................................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN...................................................................................................... 4 1.1. Đặc điểm chung về san hô mềm................................................................................... 4 1.1.1. Đặc điểm sinh học của san hô mềm........................................................................ 4 1.1.2. Đặc điểm sinh sản............................................................................. 6 1.1.3. Đặc điểm phân bố............................................................................................................ 7 1.2. Tình hình nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ của giống Menela..................................................................................... 7 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới.......................................................................... 7 1.2.2. Tình hình nghiên cứu về một số loài san hô mềm ở Việt Nam................. 17 1.3. Giới thiệu về loài san hô mềm Menella woodin.................................................... 20 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................... 22 2.1. Vật liệu nghiên cứu............................................................................................................... 22 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu................................................................................................... 22 2.2.1. Phương pháp xử lý mẫu, tạo dịch chiết.................................................. 22 2.2.2. Phương pháp phân lập và xác định cấu trúc hóa học...................................... 25 2.2.3. Phương pháp thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào ung thư ......................... 27 2.2.4. Phương pháp xác định hoạt tính ức chế sản sinh ROS................................... 29 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU........................................................................... 31 3.1. Thu mẫu, xử lý mẫu, tạo dịch chiết............................................................................. 31 3.2. Sàng lọc hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ của mẫu dịch chiết thô....... 33 3.3. Phân lập các hợp chất từ loài Menella woodin....................................... 33 iii 3.4 Thông số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất phân lập đƣợc ............... 3.4.1. Hợp chất MW1 (Menellsteroid E): 1β,3β,5α,11β tetrahydroxycholestan-6-one (chất mới)............................................................... 3.4.2. 38 Hợp chất MW3 (Menellsteroid G): 24-methylcholest-24(28)-ene-3β, 5α,6β,11β-tetraol (chất mới)....................................................................................... 3.4.4. 37 Hợp chất MW2 (Menellsteroid F): Cholest-24-ene-3β,5α,6β,11βtetraol (chất mới).............................................................................................................. 3.4.3. 37 39 Hợp chất MW4 (Menellsteroid H): 24-Norcholest-22(E)-ene 3β,5α,6β,11β-tetraol (chất mới)................................................................................. 40 3.4.5. Hợp chất MW5: cholest-3β,5α,6β,11β-tetraol................................................... 41 3.4.6. Hợp chất MW6: Menellsteroid B............................................................................. 41 3.4.7. Hợp chất MW7: (22E,24S)-24-methyl-5α-cholesta-7,22 diene3β,5α,6β,9-tetraol............................................................................................................. 3.4.8. Hợp chất MW8: (1S,2R,8S,10R)-1,8-epoxy-2-hydroxy-guaian-3,5,7trien-12,8-olide (chất mới)........................................................................................... 3.4.9. 42 42 Hợp chất MW9: (1R,2S,8S,10R)-1,2-dihydroxy-8-methoxy-guaian3,5,7-trien-12,8-olide (chất mới)............................................................................... 43 3.4.10. Hợp chất MW10: Menelloide F (chất mới)......................................................... 44 3.4.11. Hợp chất MW11: Menelloide G (chất mới)........................................................ 45 3.4.12. Hợp chất MW12: Menverin A................................................................................... 46 3.4.13. Hợp chất MW13: Menverin B................................................................................... 46 3.4.14. Hợp chất MW14: Menverin C................................................................................... 46 3.4.15. Hợp chất MW15: Menverin F.................................................................................... 47 3.4.16. Hợp chất MW16: Menelloide B................................................................................ 47 3.4.17. Hợp chất MW17: 1S*,4S*,5S*,10R*-4,10-Guaianediol............................... 48 3.5. Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ của các hợp chất phân lập đƣợc................................................................................................................................................. 48 3.6. Xác định hoạt tính ức chế sản sinh ROS.................................................................. 49 CHƢƠNG 4: BÀN LUẬN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU............................................... 51 iv 4.1. Hoạt tính gây độc tế bào của dịch chiết thô ................................................................. 51 4.2. Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập đƣợc....................... 51 4.2.1. Hợp chất MW1: Menellateroid E (1β,3β,5α,11β tetrahydroxycholestan-6-one) (chất mới).............................................................. 4.2.2. Hợp chất MW2: Menellsteroid F (Cholest-24-ene-3β,5α,6β,11βtetraol) (chất mới)............................................................................................................ 4.2.3. 53 Hợp chất MW3: Menellsteroid G (24-methylcholest-24 (28)-ene3β,5α,6β,11β-tetraol) (chất mới).................................................................................. 4.2.4. 51 54 Hợp chất MW4: Menellsteroid H (24-Norcholest-22(E)-ene3β,5α,6β,11β-tetraol) (chất mới).................................................................................. 55 4.2.5. Hợp chất MW5: cholest-3β,5α,6β,11β-tetraol................................................... 56 4.2.6. Hợp chất MW6: Menellsteroid B (cholest-22-ene-3β,5α,6β,11βtetraol).................................................................................................................................... 58 4.2.7. Hợp chất MW7: (22E,24S)-24-methyl-5α-cholesta-7,22-diene3β,5α,6β, 9-tetraol............................................................................................................ 4.2.8. Hợp chất MW8: (1S,2R,8S,10R)-1,8-epoxy-2-hydroxy-guaian-3,5,7trien-12,8-olide (chất mới)........................................................................................... 4.2.9. 59 61 Hợp chất MW9: (1R,2S,8S,10R)-1,2-dihydroxy-8-methoxy-guaian-3, 5,7-trien-12,8-olide (chất mới).................................................................................. 64 4.2.10. Hợp chất MW10: Menelloide F (chất mới).......................................................... 67 4.2.11. Hợp chất MW11: Menelloide G (chất mới)......................................................... 69 4.2.12. Hợp chất MW12: Menverin A................................................................................... 71 4.2.13. Hợp chất MW13: Menverin B.................................................................................... 72 4.2.14. Hợp chất MW14: Menverin C.................................................................................... 73 4.2.15. Hợp chất MW15: Menverin F.................................................................................... 74 4.2.16. Hợp chất MW16: Menelloide B................................................................................ 76 4.2.17. Hợp chất MW17: 1S*,4S*,5S*,10R*-4,10-Guaianediol............................... 77 4.3. Hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ của các hợp chất phân lập đƣợc ........... 80 4.4. Hoạt tính ức chế sản sinh ROS........................................................................................ 80 v KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................................... 82 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN................ 83 TÓM TẮT LUẬN ÁN BẰNG TIẾNG ANH..................................................................... 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................... 89 PHỤ LỤC vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chú thích Ac Acethyl CC Column Chromatography Circular Dichroism CD Spectroscopy CH2Cl2 Dichloroform CHCl3 Choloroform 13 C-NMR Phổ nhị sắc tròn Carbon-13 Nuclear Magnetic Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Resonance Spectroscopy cacbon 13 Phổ tương tác hai chiều 1 1 H- H COSY Correlation Spectroscopy Công thức phân tử CTPT DEPT proton Distortionless Enhancement by Phổ DEPT Polarisation Transfer Electron Spray Ionization Mass Phổ khối ion hóa phun mù Spectrometry điện tử Et Ethyl C2 H5 EtOAc Ethyl acetate ESI-MS Human hepatocellular Hep-G2 carcinoma Ung thư gan Human promyelocytic HL-60 HMBC 1 H-NMR leukemia Ung thư máu cấp tính Heteronuclear Multiple Bond Phổ tương tác dị hạt nhân qua Correlation nhiều liên kết Proton Nuclear Magnetic Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Resonance Spectroscopy proton vii High Performance Liquid HPLC Chromatography Sắc ký lỏng hiệu năng cao High Resolution - Electron Spray Ionization - Mass Phổ khối phân giải cao ion hóa HR-ESI-MS Spectrometry phun mù điện tử IC50 Inhibitory Concentration 50% Nồng độ ức chế tối thiểu 50% IR Infrared Spectroscopy Phổ hồng ngoại Hằng số tương tác tính bằng J (Hz) Hz KB Human epidermoid carcinoma Ung thư biểu mô LD50 Lethal Dose 50% Liều gây chết 50% Human prostate LNCaP adenocarcinoma Ung thư tiền liệt tuyến Human bronchogenic LU-1 carcinoma Ung thư phổi MCF-7 Human breast adenocarcinoma Ung thư vú Me Methyl MeOH Methanol Mp Melting point Điểm chảy Medium Performance Liquid MPLC Chromatography n-Hexane n-Hexane NIH/3T3 Human Normal cell Sắc ký lỏng trung bình Tế bào lành Nuclear Overhauser Effect NOESY Spectroscopy Phổ NOESY OD Optical Density Mật độ quang OMe Methoxy viii Ph Phenyl SK-Mel-2 Human melanoma carcinoma SRB Sulforhodamine B TLC Thin Layer Chromatography TMS Tetramethyl silane UV Ultraviolet Spectroscopy Ung thư da Sắc ký bản mỏng Phổ tử ngoại Độ chuyển dịch hóa học (tính δ (ppm) (ppm = part per million) [α]D bằng phần triệu) Độ quay cực s singlet d double q quartet dt double triplet dd double doublet t triplet br broad quint quintet m multiplet ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Các loại thuốc điều trị ung thư đã được FDA chứng nhận thương mại có nguồn gốc từ sinh vật biển.................................................................. 16 Bảng 1.2. Một số hợp chất tiềm năng cho trị liệu ung thư từ san hô mềm........ 16 Bảng 3.1. Kết quả xác định giá trị IC50 của mẫu MW................................................ 33 Bảng 3.2. Số liệu phổ NMR của hợp chất MW1.......................................................... 37 Bảng 3.3. Số liệu phổ NMR của hợp chất MW2.......................................................... 38 Bảng 3.4. Số liệu phổ NMR của hợp chất MW3........................................................... 39 Bảng 3.5. Số liệu phổ NMR của hợp chất MW4........................................................... 40 Bảng 3.6. Số liệu phổ NMR của hợp chất MW8........................................................... 43 Bảng 3.7. Số liệu phổ NMR của hợp chất MW9........................................................... 43 Bảng 3.8. Số liệu phổ NMR của hợp chất MW10........................................................ 44 Bảng 3.9. Số liệu phổ NMR của hợp chất MW11........................................................ 45 Bảng 3.10. Kết quả xác định giá trị IC50 của các hợp chất được lựa chọn 49 Bảng 4.1. Số liệu phổ NMR của hợp chất MW5.......................................................... 57 Bảng 4.2. Số liệu phổ NMR của hợp chất MW6.......................................................... 58 Bảng 4.3. Số liệu phổ NMR của hợp chất MW7.......................................................... 60 Bảng 4.4. Số liệu phổ NMR của hợp chất MW12........................................................ 71 Bảng 4.5. Số liệu phổ NMR của hợp chất MW13........................................................ 72 Bảng 4.6. Số liệu phổ NMR của hợp chất MW14........................................................ 74 Bảng 4.7. Số liệu phổ NMR của hợp chất MW15........................................................ 75 Bảng 4.8. Số liệu phổ NMR của hợp chất MW16........................................................ 76 Bảng 4.9. Số liệu phổ NMR của hợp chất MW17........................................................ 77 x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Sơ đồ phả hệ của giống Menella...................................................................... 5 Hình 1.2. Các dạng tập đoàn san hô mềm chủ yếu...................................................... 6 Hình 1.3. Cấu trúc hóa học của các hợp chất (1-8)...................................................... 8 Hình 1.4. Cấu trúc hóa học của các hợp chất (9-17)................................................... 9 Hình 1.5. Cấu trúc hóa học của các hợp chất (18-23)................................................. 10 Hình 1.6. Cấu trúc hóa học của các hợp chất (24), (25) và (26)............................ 10 Hình 1.7. Cấu trúc hóa học của các hợp chất (27), (28), (29), (30), (31), (32).... 11 Hình 1.8. Cấu trúc hóa học của các hợp chất (33), (34), (35), (36), (37), (38) và (39)................................................................................................................ 11 Cấu trúc hóa học của các hợp chất (40-66)................................................. 12 Hình 1.10. Cấu trúc hóa học của các hợp chất (67-75)................................................. 13 Hình 1.11. Cấu trúc hợp chất cholest-1β,3β,5α,6β-tetrol (80)................................... 15 Hình 1.9. Hình 1.12. Cấu trúc hóa học của các hợp chất (93-100) phân lập từ loài Cladiella sp............................................................................................................... 18 Hình 1.13. Cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập từ loài Lobophytum sp. và loài Lobophytum leavigatum .................................................................. 18 Hình 1.14. Cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập từ loài Sinularia leptoclados................................................................................................................. 19 Hình 1.15. Cấu trúc vi xương của loài Menella woodin.............................................. 21 Hình 2.1. Mẫu san hô mềm Menella woodin thu thập ở quần đảo Cô Tô........ 22 Hình 2.2. Sơ đồ tạo dịch chiết thô và dịch chiết phân đoạn.................................... 24 Hình 3.1. Sơ đồ đồ phân bố san hô mềm ở quần đảo Cô Tô................................... 31 Hình 3.2. Sơ đồ phân bố san hô mềm theo độ sâu tại cồn ngầm Bắc Hồng Vàn và dải đá ngầm Vàn Chảy ở Cô Tô...................................................... 32 Hình 3.3. Mô tả loài Menella woodin................................................................................. 32 Hình 3.4. Sơ đồ chiết phân đoạn mẫu san hô mềm Menella woodin................... 34 Hình 3.5. Sơ đồ phân lập các hợp chất từ phân đoạn H3......................................... 35 xi Hình 3.6. Sơ đồ phân lập các hợp chất từ phân đoạn H4......................................... Hình 3.7. Mức độ biểu hiện của ROS trong đại thực bào được kích thích 36 bởi LPS........................................................................................................................ 50 Hình 4.1. Cấu trúc hóa học của hợp chất MW1........................................................... 52 Hình 4.2. Các tương tác COSY (▬), HMBC ( ) và NOE ( ) chính của hợp chất MW1................................................................................................................... 52 Hình 4.3. Cấu trúc hóa học của hợp chất MW2............................................................ 53 Hình 4.4. Các tương tác COSY (─), HMBC ( ) và NOE ( ) chính của hợp chất MW2.......................................................................................................... 54 Hình 4.5. Cấu trúc hóa học của hợp chất MW3........................................................... 54 Hình 4.6. Một số tương tác HMBC của hợp chất MW3............................................ 55 Hình 4.7. Cấu trúc hóa học của hợp chất MW4............................................................ 55 Hình 4.8. Một số tương tác HMBC của hợp chất MW4........................................... 56 Hình 4.9. Cấu trúc hóa học của hợp chất MW5............................................................ 56 Hình 4.10. Cấu trúc hóa học của hợp chất MW6........................................................... 58 Hình 4.11. Cấu trúc hóa học của hợp chất MW7............................................................ 59 Hình 4.12. Cấu trúc hóa học của hợp chất MW8............................................................ 61 Hình 4.13. Các tương tác COSY (─), HMBC ( ) và NOE ( ) chính của hợp chất MW8.......................................................................................................... 62 Hình 4.14. Phổ ECD thực tế của MW8 và tính toán lý thuyết của các dạng đồng phân................................................................................................................... 63 Hình 4.15. Cấu trúc hóa học của hợp chất MW9........................................................... 65 Hình 4.16. Các tương tác COSY (─), HMBC ( ) và NOE ( ) chính của hợp chất MW9......................................................................................................... 65 Hình 4.17. Phổ ECD thực tế của MW9 và tính toán lý thuyết của các dạng đồng phân................................................................................................................... 66 Hình 4.18. Cấu trúc hóa học của hợp chất MW10......................................................... 67 Hình 4.19. Các tương tác HMBC ( ) và NOE ( ) chính của MW10................ 68 Hình 4.20. Phổ CD của hợp chất MW10............................................................................ 69 xii Hình 4.21. Cấu trúc hóa học của hợp chất MW11......................................................... Hình 4.22. Các tương tác COSY (─), HMBC ( ) và NOE ( 69 ) chính của hợp chất MW11....................................................................................................... 70 Hình 4.23. Cấu trúc hóa học của hợp chất MW12......................................................... 71 Hình 4.24. Cấu trúc hóa học của hợp chất MW13......................................................... 72 Hình 4.25. Cấu trúc hóa học của hợp chất MW14......................................................... 73 Hình 4.26. Các tương tác HMBC chính của hợp chất MW14.................................. 73 Hình 4.27. Cấu trúc hóa học của hợp chất MW15......................................................... 74 Hình 4.28. Các tương tác HMBC chính của hợp chất MW15................................... 75 Hình 4.29. Cấu trúc hóa học của hợp chất MW16......................................................... 76 Hình 4.30. Các tương tác HMBC chính của hợp chất MW16................................... 77 Hình 4.31. Cấu trúc hóa học của hợp chất MW17.......................................................... 77 Hình 4.32. Các tương tác HMBC chính của hợp chất MW17.................................. 78 Hình 4.33. Cấu trúc hóa học các hợp chất phân lập được từ loài Menella woodin.......................................................................................................................... 79 xiii 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Ung thư là một trong những căn bệnh nguy hiểm nhất trên toàn thế giới và là nguyên nhân phổ biển gây tử vong đứng thứ 2 sau tim mạch. Nó được định nghĩa là một nhóm bệnh đặc trưng bởi sự phát triển không kiểm soát và lây lan của các tế bào bất thường. Theo báo cáo của Hiệp hội ung thư Hoa kỳ có khoảng 1,7 triệu ca ung thư mới được chuẩn đoán năm 2016, trong đó có khoảng 600.000 người Mỹ chết vì ung thư. Theo báo cáo mới nhất của Viện nghiên cứu phòng chống ung thư Việt Nam, mỗi năm số bệnh nhân mới mắc ung thư ở Việt Nam là 150.000 người, trong đó có 75.000 người tử vong, con số này có xu hướng tăng trong những năm tiếp theo. Bởi vậy việc tìm kiếm thuốc đặc trị cũng như thuốc hỗ trợ điều trị và các tác nhân dự phòng hóa học là hết sức cần thiết và cấp bách. Các hợp chất tự nhiên đã được chứng minh là một nguồn nguyên liệu vô cùng tuyệt vời cho sự khám phá và phát triển các loại thuốc mới. Từ dịch chiết của các loại vi sinh vật, thực vật và sinh vật biển, các nhà khoa học đã tìm thấy rất nhiều đặc tính dược lý quý giá. Nhiều trong số đó đã được thử nghiệm lâm sàng trong điều trị các bệnh ở người và có thể phân loại thành nhóm các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên, bán tổng hợp hoặc tổng hợp toàn phần sử dụng trong thử nghiệm lâm sàng hoặc nghiên cứu các đặc tính dược lý mới. Từ năm 1981 đến năm 2014, có tới 73% thuốc chống ung thư có mặt trên thị trường hiện nay có nguồn gốc thiên nhiên hoặc được tổng hợp theo mẫu hình cấu trúc của hợp chất tự nhiên. Từ năm 1940 đến 2014 đã có 246 loại thuốc chống ung thư đã được phê duyệt và trong số này có 207 loại được thiết kế dựa trên những dạng có cấu trúc phân tử nhỏ, loại trừ các thuốc có kích thước phân tử lớn và vacxin. Hơn nữa 77,3% (160 trong 207) những loại thuốc chống ung thư này có nguồn gốc từ tự nhiên, cho thấy rằng các hợp chất tự nhiên là nguồn nguyên liệu đóng góp chính cho nghiên cứu các loại thuốc chống ung thư. Ưu điểm của các hợp chất tự nhiên biển so với những phân tử tổng hợp là chúng được hình thành bên trong hệ thống sống và tạo ra phục vụ mục đích sinh tồn, bảo vệ cơ thể và lợi thế cạnh tranh trong hệ sinh thái của chúng, do đó các hợp chất này thể hiện hoạt tính dược lý thú vị. Hơn nữa, các hợp chất này có cấu trúc 2 hóa học rất độc đáo trong hầu hết các loại sinh vật biển, điều này cho thấy điều kiện sống khắc nghiệt trong môi trường biển có thể đã tạo nên những hợp chất này. Cho tới nay, đã có gần 25.000 hợp chất đã được phân lập từ sinh vật biển và công bố khoa học, trong đó có hơn 10.000 có hoạt tính sinh học, các hoạt chất này có nguồn gốc từ hải miên, da gai, san hô mềm, động vật thân mềm. Do vậy, sàng lọc tìm kiếm các hoạt chất có tác dụng diệt tế bào ung thư là bước đi đầu tiên nhưng là bắt buộc đối với quá trình phát triển thuốc mới. Thông qua các bước sàng lọc hoạt tính sinh học có thể chọn ra những đối tượng có triển vọng để nghiên cứu tiếp theo (chiết tách hoạt chất, nghiên cứu cấu trúc, các nghiên cứu in vitro, các nghiên cứu về độ an toàn, cơ chế tác dụng dược lý…) lựa chọn được dược liệu và hoạt chất sạch cho những nghiên cứu lâm sàng sâu hơn, toàn diện hơn. Trong hơn 30 năm qua, các nghiên cứu về các hợp chất chuyển hóa thứ cấp từ sinh vật biển đã được nghiên cứu rộng rãi, đã tìm ra rất nhiều hợp chất có cấu trúc và hoạt tính sinh học. Cho đến nay đã có rất nhiều thuốc mới điều trị ung thư có nguồn gốc sinh vật biển đã được FDA Hoa Kỳ chứng nhận và bán trên thị trường do các hãng lớn trên thế giới cung cấp như thuốc điều trị ung thư có tên thương mại như Prialt® (Ziconotide), Halaven® (Eribulin mesylate), Yondelis® (Trabectedin). Đại dương là nơi sinh sống của 34 trong 36 ngành sinh vật trên trái đất với hơn 300.000 loài động thực vật đã được biết đến. Đây chính là nguồn cung cấp vô số các sản phẩm tự nhiên quý giá từ các loài sinh vật biển như rong biển, ruột khoang, rêu biển, thân mềm, da gai và từ các loài vi khuẩn biển. Việt Nam nằm 2 trong khu vực biển Thái Bình Dương, sở hữu hơn 1 triệu km vùng biển. Với bờ biển dài trên 3.260 km từ Bắc xuống Nam, đứng thứ 27 trong số 157 quốc gia ven biển, các quốc đảo và các lãnh thổ trên thế giới. Kết quả thống kê đến nay đã thông báo có trên 12.000 loài động thực vật biển ở Việt Nam, trong đó có rất nhiều loài có độc tố hoặc có hoạt tính sinh học tốt. Do vậy, hướng nghiên cứu các công nghệ chiết xuất, phân lập các hoạt chất theo định hướng hoạt tính sinh học từ các nguồn dược liệu biển có trữ lượng lớn như rong biển, hải sâm, san hô mềm được quan tâm đặc biệt. Các nghiên cứu trước đây đã cho thấy, vùng biển nước ta là một trong số 3 các vùng biển có hệ đa dạng sinh học phong phú nhất. Đồng thời, san hô mềm có sự phân bố rất dồi dào và đa dạng, tuy nhiên cho tới nay, ở nước ta các công trình nghiên cứu các hợp chất thứ cấp từ các loài san hô mềm vẫn còn ở mức độ khiêm tốn. Do đó, chúng tôi quyết định lựa chọn đề tài trong khuôn khổ luận án Tiến sỹ: “Nghiên cứu tìm kiếm các hoạt chất gây độc tế bào ung thƣ từ loài san hô mềm Menella woodin ở vùng biển Cô Tô” Mục tiêu nghiên cứu chính của đề tài luận án gồm: - Đánh giá một số hoạt tính sinh học của dịch chiết tổng nhằm định hướng cho các nghiên cứu tiếp theo. - Nghiên cứu tách chiết, xác định cấu trúc hóa học và hoạt tính gây độc tế bào ung thư của một số hợp chất sạch phân lập được từ loài san hô mềm Menella woodin thu thập ở vùng biển Cô Tô - Quảng Ninh. 4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Đặc điểm chung về san hô mềm 1.1.1. Đặc điểm sinh học của san hô mềm Vị trí phân loại bộ san hô mềm (Alcyonacea) trong hệ thống phân loại San hô mềm thuộc giới động vật (Animalia), ngành ruột khoang (Cnidaria Coenlenterata), lớp san hô (Anthozoa), phân lớp san hô tám ngăn (Octocorallia), bộ Alcyonacea. Bộ san hô mềm Alcyonacea có 34 họ, 307 giống, khoảng 3000 loài được mô tả, phân bố ở khắp các vùng biển trên thế giới, trong đó có 23 họ phân bố ở vùng nước nhiệt đới (Fabricius K, 2001). San hô mềm nằm trong lớp Anthozoa và được chia thành ba phân lớp, tùy theo số xúc tu (tua cảm) hoặc những đường đối xứng, và một loạt các bộ tương ứng với kiểu xương ngoài, loại tế bào châm và phân tích di truyền ti thể. Phân lớp san hô với 8 xúc tu được gọi là san hô tám ngăn (Octocorallia) bao gồm các bộ san hô mềm (Alcyonacea) phân bố phổ biến ở vùng biển Thái Bình Dương - Ấn Độ Dương, bộ san hô lam (Helioporacea), bộ san hô lông chim (Pennatulacea) (Hình 1.1) (Tursch B, 1976). Những loài có nhiều số xúc tu lớn hơn 8 và là bội của 6 được gọi là phân lớp san hô sáu ngăn (Hexacorallia), nhóm này bao gồm các loài san hô đá (san hô tạo rạn) (Scleractinia), và phân lớp hải quỳ (Ceriantharia). Giống Menella nằm trong họ Plexauridae. Giống Menella gồm 26 loài phân bố tập trung ở vùng biển Ấn Độ Dương, Thái Bình Dương (Williams GC, 1992). Cấu trúc tập đoàn san hô mềm: Tập đoàn san hô mềm: khởi đầu cá thể đầu tiên mọc nhiều nhánh rỗng, trên đó hình thành các cá thể mới. Tiếp theo tầng keo ở nách của các nhánh phát triển mạnh, liên kết cá thể con và cá thể mẹ thành một khối, trong khi hệ thống ống nối các khoang vị được hình thành cùng với sự liên kết các vi xương tạo thành một hệ thống chung của tập đoàn (Trần Thái Bái, 2004). Lớp ngoài của tập đoàn là các polip và lớp mô bảo vệ, lớp bên trong chứa các mô, 5 khoang dạ dày, kênh nội bào, vi xương. San hô mềm có có cấu tạo đơn giản, chúng liên kết các cá thể (polip) với nhau thành dạng tập đoàn. Lớp san hô (Anthrozoa) Phân lớp san hô 8 ngăn (Octocorallia) Bộ san hô mềm (Alcyonacea) Phân lớp san hô 6 ngăn (Hexacorallia) Bộ san hô lam (Helioporacea) Hải qùy (Ceriantharia) Bộ san hô lông chim (Pennatulacea) Phân bộ Holaxonia Họ Plexauridae Giống Menella Hình 1.1. Sơ đồ phả hệ của giống Menella (Nguồn: Tursch B, 1976) Toàn bộ tập đoàn được nâng đỡ bởi các vi xương nhỏ nằm rải rác trong cơ thể, các vi xương này có kích thước hiển vi không liên kết với nhau nên cơ thể san