Hoạt chất chống ung thư từ rễ cây dừa cạn

Sinh khối tươi (trái) và sinh khối khô (phải) rễ tơ dừa cạn thu nhận trong nghiên cứu.

Tiềm năng từ cây dừa cạn

Mới đây, nhóm các nhà khoa học tại Trung tâm Ươm tạo Doanh nghiệp Nông nghiệp Công nghệ cao, đã hoàn thiện quy trình nhân nuôi và chiết tách alkaloid từ rễ cây dừa cạn, mở ra triển vọng ứng dụng rộng rãi trong sản xuất dược phẩm có nguồn gốc tự nhiên.

Dừa cạn (Catharanthus roseus), một loài cây dược liệu phổ biến ở Việt Nam, từ lâu đã được biết đến với khả năng điều trị nhiều loại bệnh, đặc biệt là ung thư. Với giá trị dược học cao và hàm lượng alkaloid quý hiếm, dừa cạn không chỉ là cây cảnh thông dụng mà còn là nguyên liệu quý cho ngành dược phẩm hiện đại.

Trong y học cổ truyền và hiện đại, dừa cạn được sử dụng để điều trị cao huyết áp, tiểu đường, rối loạn tiêu hóa và đặc biệt là các bệnh ung thư như bạch cầu lympho cấp, ung thư máu, ung thư phổi.

Thành phần dược tính quan trọng nhất trong dừa cạn là nhóm vinca alkaloid - các hợp chất có khả năng ức chế sự phân chia tế bào ung thư. Do đó, các hoạt chất như vinblastine và vincristine được sử dụng rộng rãi trong điều trị ung thư và đang ngày càng thu hút sự quan tâm từ giới nghiên cứu cũng như doanh nghiệp dược phẩm.

Với mục tiêu tạo ra nguồn nguyên liệu ổn định, chất lượng cao và có thể mở rộng quy mô sản xuất, nhóm nghiên cứu đã tiến hành xây dựng quy trình nhân nuôi sinh khối rễ tơ dừa cạn bằng hệ thống bioreactor, kết hợp với công nghệ chiết tách bằng CO₂ siêu tới hạn - một phương pháp hiện đại, an toàn và thân thiện với môi trường.

Quá trình nghiên cứu bao gồm nhiều bước: lưu giữ và hoạt hóa dòng rễ tơ, khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của rễ như thành phần khoáng, mật độ mẫu, tốc độ sục khí, bổ sung tiền chất sinh học và elicitor (chất cảm ứng sinh tổng hợp alkaloid).

Bên cạnh đó, nhóm cũng thử nghiệm các thông số ảnh hưởng đến hiệu suất chiết tách như nhiệt độ, áp suất, nồng độ dung môi trong quy trình ly trích sử dụng CO₂ siêu tới hạn.

Tách chiết hoạt chất quý từ rễ dừa cạn

Kết quả cho thấy, dòng rễ tơ dừa cạn mã VIN002 là vật liệu thích hợp nhất với hàm lượng vinca alkaloid đạt trung bình 10,3 mg/g khối lượng khô. Môi trường nuôi cấy lý tưởng là ½ B5 bổ sung 3% sucrose, nuôi cấy trong điều kiện tối ở nhiệt độ 25 - 27°C, trong bình bioreactor 15 lít chứa 10 lít môi trường dinh dưỡng, mật độ mẫu ban đầu 30 g/L.

Tiền chất phenylalanin (1 µM) được bổ sung ngay từ đầu, và chất elicitor methyl jasmonate (50 µM) được bổ sung vào tuần thứ 8, kéo dài trong 2 ngày. Tốc độ sục khí tối ưu là 0,3 vvm.

Ở điều kiện này, sinh khối rễ thu được đạt hàm lượng alkaloid 24,15 mg/g sinh khối khô và năng suất trung bình đạt 13,54 mg/g sinh khối tươi - những con số rất khả quan cho sản xuất dược phẩm.

Để tối ưu việc thu nhận alkaloid, nhóm nghiên cứu đã sử dụng công nghệ chiết bằng CO₂ siêu tới hạn. Phương pháp này giúp thu được cao alkaloid tinh khiết hơn so với các phương pháp truyền thống, đồng thời giữ được tính ổn định và hoạt tính của hợp chất.

Điều kiện chiết tối ưu được xác định là ở nhiệt độ 45°C, áp suất 25 MPa và nồng độ cồn 7%. Ở điều kiện này, hiệu suất trích ly đạt mức cao, cho sản phẩm dung dịch bán tinh chứa hàm lượng alkaloid cao, phù hợp để làm nguyên liệu dược hoặc bán chế phẩm.

Quy trình nhân sinh khối trên hệ thống bioreactor, bao gồm: Giữ giống rễ tơ, kiểm tra hàm lượng alkaloid, tăng sinh rễ tơ, nhân nuôi sinh khối, thu nhận sinh khối tươi, sấy thăng hoa và kiểm tra lại chất lượng sinh khối khô.

Quy trình chiết tách alkaloid bằng CO₂ siêu tới hạn, gồm: Làm ẩm nguyên liệu, chiết cao toàn phần, chiết cao alkaloid, sử dụng dung môi cồn ở các bước khác nhau để thu được dịch chiết đạt yêu cầu.

Với việc làm chủ quy trình nhân nuôi rễ tơ và tách chiết alkaloid từ dừa cạn, nhóm nghiên cứu đã mở ra một hướng phát triển mới cho ngành dược liệu Việt Nam. Các sản phẩm từ nghiên cứu có thể ứng dụng ngay vào việc phát triển thuốc hỗ trợ điều trị ung thư, thực phẩm bảo vệ sức khỏe, hoặc nguyên liệu cho các sản phẩm hóa mỹ phẩm có nguồn gốc tự nhiên.

Điểm đặc biệt của công nghệ này là khả năng mở rộng quy mô sản xuất - từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp - mà vẫn đảm bảo tính ổn định và chất lượng sản phẩm. Đồng thời, việc sử dụng CO₂ siêu tới hạn giúp đảm bảo an toàn sinh học, tránh tồn dư dung môi độc hại, phù hợp với xu hướng sản xuất xanh và bền vững.

Không chỉ dừng lại ở việc hoàn thiện quy trình kỹ thuật, kết quả nghiên cứu còn là tiền đề cho các nghiên cứu sâu hơn về cải tiến giống, tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy và phát triển thêm các dòng sản phẩm mới như thuốc viên, cao khô, thuốc tiêm chiết từ alkaloid thiên nhiên.