Chủng nấm giúp ức chế sinh tổng hợp cholesterol

GD&TĐ - Đây là lần đầu tiên tại Việt Nam ghi nhận chủng R. microsporus có khả năng sinh tổng hợp lovastatin với hàm lượng cao.



Trong bối cảnh nhu cầu sử dụng thuốc statin (điều trị rối loạn lipid máu) ngày càng tăng, đặc biệt là tại các quốc gia có tỷ lệ bệnh tim mạch cao, việc nghiên cứu khai thác nguồn nấm nội địa có khả năng sinh lovastatin mang ý nghĩa lớn về kinh tế và y tế.

Tìm ra các chủng nấm quý giá

TS Vũ Thanh Tùng, Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cho biết, lovastatin là hoạt chất có khả năng ức chế enzym hydroxymethylglutaryl coenzym A reductase (HMG-CoA reductase) - enzym then chốt trong quá trình chuyển hóa HMG-CoA thành mevalonat, tiền chất của cholesterol trong cơ thể.

Thông qua cơ chế này, lovastatin làm giảm tổng hợp cholesterol nội sinh ở gan, đồng thời kích thích tăng biểu hiện thụ thể LDL (lipoprotein tỷ trọng thấp), từ đó giúp hạ thấp nồng độ cholesterol trong huyết tương.

Kể từ khi được Cục Quản lý Dược phẩm và Thực phẩm Hoa Kỳ (FDA) cấp phép vào năm 1987, lovastatin (thương hiệu Mevacor) trở thành statin đầu tiên được sử dụng rộng rãi trong điều trị rối loạn lipid máu.

Thuốc này có nguồn gốc tự nhiên, ban đầu được chiết xuất từ nấm Aspergillus terreus và sau đó là từ các chủng nấm như Monascus ruber, Penicillium citrinum. Các statin khác hiện có như simvastatin, pravastatin, atorvastatin hay fluvastatin đều phát triển từ nguồn gốc lovastatin hoặc thông qua các quy trình tổng hợp, bán tổng hợp.

Trong bối cảnh nhu cầu sử dụng thuốc statin ngày càng tăng cao, đặc biệt là tại các quốc gia có tỷ lệ bệnh tim mạch cao, việc nghiên cứu khai thác nguồn nấm nội địa có khả năng sinh lovastatin mang ý nghĩa lớn về kinh tế và y tế.

Tại Việt Nam, trước đây đã có một số nghiên cứu về các chủng nấm Monascus và Aspergillus trong sản xuất lovastatin, tuy nhiên việc sàng lọc và ứng dụng các chủng nấm thuộc giống Rhizopus chưa được thực hiện nhiều.

Nhóm tác giả đến từ Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam, Đại học Y Hà Nội, Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga (Bộ Quốc phòng), Viện Công nghiệp thực phẩm (Bộ Công Thương)... đã tìm và tuyển chọn các chủng nấm Rhizopus sp. có khả năng sản xuất lovastatin cao, nhằm ứng dụng trong công nghiệp dược.

Định danh chủng nấm sinh lovastatin

Thông qua nuôi cấy trên môi trường PDA và lên men chìm trong môi trường PDB, kết hợp phương pháp chiết tách bằng ethyl acetat, sắc ký lớp mỏng (TLC) và sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), nhóm nghiên cứu đã xác định được hai chủng có khả năng sinh tổng hợp lovastatin là Rhizopus sp. BMM 313 và Rhizopus sp. 5280. Đặc biệt, chủng 5280 được đánh giá có hiệu suất sinh lovastatin cao nhất, đạt 34,59 mg/L sau 14 ngày lên men ở 30°C.

Để xác định chính xác loài, nhóm nghiên cứu đã sử dụng kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FE-SEM) và quan sát đặc điểm hình thái của khuẩn lạc và vi thể. Chủng Rhizopus sp. 5280 được định danh là Rhizopus microsporus dựa vào các dấu hiệu như: sợi nấm dài có vách ngăn, túi bào tử hình cầu với lớp vỏ sẫm màu, chứa nhiều bào tử vô tính. Đây là lần đầu tiên tại Việt Nam ghi nhận chủng R. microsporus có khả năng sinh tổng hợp lovastatin với hàm lượng cao.

Kết quả phân tích HPLC cho thấy, dịch chiết ethyl acetat từ chủng R. microsporus 5280 có xuất hiện peak tương ứng với lovastatin tại thời gian lưu 1,763 phút - gần trùng với thời gian lưu của mẫu chuẩn (1,783 phút).

Việc trùng khớp này khẳng định sự hiện diện của lovastatin trong mẫu. Kết quả định lượng từ đường chuẩn cũng cho thấy năng suất lovastatin đạt 34,59 mg/L - cao hơn so với một số chủng nấm khác như P. funiculosum (5,3 mg/g cơ chất), P. citrinum (61 mg/L), R. oryzae (20,39 mg/L).

Theo TS Vũ Thanh Tùng, lovastatin từ lâu đã được sản xuất bằng phương pháp lên men chìm từ các chủng nấm ngoại nhập như Aspergillus terreus ATCC 20542. Tuy nhiên, việc phát hiện và ứng dụng chủng nấm bản địa như R. microsporus 5280 không chỉ giúp giảm phụ thuộc vào giống ngoại mà còn tận dụng tốt hơn nguồn tài nguyên sinh học sẵn có ở Việt Nam.

Không dừng lại ở khâu sàng lọc, kết quả nghiên cứu còn mở ra tiềm năng nâng cao năng suất sinh tổng hợp lovastatin thông qua tối ưu điều kiện nuôi cấy, cải tiến quy trình lên men, hoặc áp dụng công nghệ đột biến, cải biến di truyền. Đây cũng là tiền đề để sản xuất dược chất quy mô công nghiệp và phát triển các sản phẩm từ nấm nội địa phục vụ y học.

Nhóm cho biết, trong tương lai, cần tiếp tục thực hiện các nghiên cứu sâu hơn về điều kiện nuôi cấy, tối ưu hóa năng suất, tinh sạch và xác định cấu trúc hóa học chính xác của sản phẩm. Việc thương mại hóa lovastatin từ chủng R. microsporus nội địa sẽ đóng vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển dược phẩm sinh học “made in Vietnam”, góp phần giảm chi phí điều trị và tăng cường chủ động nguồn nguyên liệu.



Trong bối cảnh nhu cầu sử dụng thuốc statin (điều trị rối loạn lipid máu) ngày càng tăng, đặc biệt là tại các quốc gia có tỷ lệ bệnh tim mạch cao, việc nghiên cứu khai thác nguồn nấm nội địa có khả năng sinh lovastatin mang ý nghĩa lớn về kinh tế và y tế.

Tìm ra các chủng nấm quý giá

TS Vũ Thanh Tùng, Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cho biết, lovastatin là hoạt chất có khả năng ức chế enzym hydroxymethylglutaryl coenzym A reductase (HMG-CoA reductase) - enzym then chốt trong quá trình chuyển hóa HMG-CoA thành mevalonat, tiền chất của cholesterol trong cơ thể.

Thông qua cơ chế này, lovastatin làm giảm tổng hợp cholesterol nội sinh ở gan, đồng thời kích thích tăng biểu hiện thụ thể LDL (lipoprotein tỷ trọng thấp), từ đó giúp hạ thấp nồng độ cholesterol trong huyết tương.

Kể từ khi được Cục Quản lý Dược phẩm và Thực phẩm Hoa Kỳ (FDA) cấp phép vào năm 1987, lovastatin (thương hiệu Mevacor) trở thành statin đầu tiên được sử dụng rộng rãi trong điều trị rối loạn lipid máu.

Thuốc này có nguồn gốc tự nhiên, ban đầu được chiết xuất từ nấm Aspergillus terreus và sau đó là từ các chủng nấm như Monascus ruber, Penicillium citrinum. Các statin khác hiện có như simvastatin, pravastatin, atorvastatin hay fluvastatin đều phát triển từ nguồn gốc lovastatin hoặc thông qua các quy trình tổng hợp, bán tổng hợp.

Trong bối cảnh nhu cầu sử dụng thuốc statin ngày càng tăng cao, đặc biệt là tại các quốc gia có tỷ lệ bệnh tim mạch cao, việc nghiên cứu khai thác nguồn nấm nội địa có khả năng sinh lovastatin mang ý nghĩa lớn về kinh tế và y tế.

Tại Việt Nam, trước đây đã có một số nghiên cứu về các chủng nấm Monascus và Aspergillus trong sản xuất lovastatin, tuy nhiên việc sàng lọc và ứng dụng các chủng nấm thuộc giống Rhizopus chưa được thực hiện nhiều.

Nhóm tác giả đến từ Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam, Đại học Y Hà Nội, Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga (Bộ Quốc phòng), Viện Công nghiệp thực phẩm (Bộ Công Thương)... đã tìm và tuyển chọn các chủng nấm Rhizopus sp. có khả năng sản xuất lovastatin cao, nhằm ứng dụng trong công nghiệp dược.

Định danh chủng nấm sinh lovastatin

Thông qua nuôi cấy trên môi trường PDA và lên men chìm trong môi trường PDB, kết hợp phương pháp chiết tách bằng ethyl acetat, sắc ký lớp mỏng (TLC) và sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), nhóm nghiên cứu đã xác định được hai chủng có khả năng sinh tổng hợp lovastatin là Rhizopus sp. BMM 313 và Rhizopus sp. 5280. Đặc biệt, chủng 5280 được đánh giá có hiệu suất sinh lovastatin cao nhất, đạt 34,59 mg/L sau 14 ngày lên men ở 30°C.

Để xác định chính xác loài, nhóm nghiên cứu đã sử dụng kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FE-SEM) và quan sát đặc điểm hình thái của khuẩn lạc và vi thể. Chủng Rhizopus sp. 5280 được định danh là Rhizopus microsporus dựa vào các dấu hiệu như: sợi nấm dài có vách ngăn, túi bào tử hình cầu với lớp vỏ sẫm màu, chứa nhiều bào tử vô tính. Đây là lần đầu tiên tại Việt Nam ghi nhận chủng R. microsporus có khả năng sinh tổng hợp lovastatin với hàm lượng cao.

Kết quả phân tích HPLC cho thấy, dịch chiết ethyl acetat từ chủng R. microsporus 5280 có xuất hiện peak tương ứng với lovastatin tại thời gian lưu 1,763 phút - gần trùng với thời gian lưu của mẫu chuẩn (1,783 phút).

Việc trùng khớp này khẳng định sự hiện diện của lovastatin trong mẫu. Kết quả định lượng từ đường chuẩn cũng cho thấy năng suất lovastatin đạt 34,59 mg/L - cao hơn so với một số chủng nấm khác như P. funiculosum (5,3 mg/g cơ chất), P. citrinum (61 mg/L), R. oryzae (20,39 mg/L).

Theo TS Vũ Thanh Tùng, lovastatin từ lâu đã được sản xuất bằng phương pháp lên men chìm từ các chủng nấm ngoại nhập như Aspergillus terreus ATCC 20542. Tuy nhiên, việc phát hiện và ứng dụng chủng nấm bản địa như R. microsporus 5280 không chỉ giúp giảm phụ thuộc vào giống ngoại mà còn tận dụng tốt hơn nguồn tài nguyên sinh học sẵn có ở Việt Nam.

Không dừng lại ở khâu sàng lọc, kết quả nghiên cứu còn mở ra tiềm năng nâng cao năng suất sinh tổng hợp lovastatin thông qua tối ưu điều kiện nuôi cấy, cải tiến quy trình lên men, hoặc áp dụng công nghệ đột biến, cải biến di truyền. Đây cũng là tiền đề để sản xuất dược chất quy mô công nghiệp và phát triển các sản phẩm từ nấm nội địa phục vụ y học.

Nhóm cho biết, trong tương lai, cần tiếp tục thực hiện các nghiên cứu sâu hơn về điều kiện nuôi cấy, tối ưu hóa năng suất, tinh sạch và xác định cấu trúc hóa học chính xác của sản phẩm. Việc thương mại hóa lovastatin từ chủng R. microsporus nội địa sẽ đóng vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển dược phẩm sinh học “made in Vietnam”, góp phần giảm chi phí điều trị và tăng cường chủ động nguồn nguyên liệu.