Kết quả nghiên cứu khoa học

Hướng nghiên cứu về sinh lý học tế bào động vật và động vật thực nghiệm

Nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt chất đến sự sinh trưởng, phát triển của tế bào ung thư bằng kĩ thuật Microarray: Kĩ thuật microarray dựa trên cơ sở của Sounthern Blotting. Trong đó, các đoạn của phân tử DNA được gắn vào một giá đỡ nhất định (tấm nhựa, thuỷ tinh v.v.) và được lai với các gen hoặc các đoạn DNA mẫu. Kĩ thuật microarray có nhiều tiện ích với ưu điểm lớn nhất của nó là cho phép nghiên cứu, phát hiện, giám sát sự biểu hiện của hàng ngàn cho tới hàng chục ngàn gen khác nhau trong cùng một thí nghiệm duy nhất. Bên cạnh đó, đối với các nghiên cứu phát hiện và phát triển thuốc phòng chữa ung thư, kĩ thuật microarray sẽ giúp tìm hiểu những thay đổi trong biểu hiện gen trước và sau khi cho tế bào (hoặc người bệnh) ung thư tiếp xúc với hoạt chất nghiên cứu. Những nghiên cứu dạng này sẽ cung cấp thông tin chính xác nhất về cơ chế hoạt động của hoạt chất hoặc cho phép nhận dạng sớm các marker chịu ảnh hưởng do đáp ứng thuốc, dự đoán sớm các đáp ứng trường diễn ở mức lâm sàng khi cho bệnh nhân sử dụng thuốc, ví dụ như các tác dụng phụ có thể xảy đến v.v.

Với hướng nghiên cứu này, Phòng đã hợp tác với Viện Hóa sinh biển, Viện Hóa học, Viện HHCTN v.v. để tìm hiểu ảnh hưởng của một số hoạt chất tiềm năng đến mức độ biểu hiện gen của tế bào ung thư phổi người LU-1 bằng kĩ thuật microarray. Các kết quả đã đưa ra những thông tin cơ sở để chúng tôi tiếp tục nghiên cứu sâu hơn nhằm khẳng định cơ chế tác động của một hoạt chất lên sự sinh trưởng, phát triển của tế bào ung thư. Đồng thời, thử nghiệm này giúp chúng tôi đặt nền móng cho việc thiết lập hệ thử nghiệm sinh học cho các nghiên cứu cơ chế tác động của hoạt chất tiềm năng đến tế bào ung thư có sử dụng kĩ thuật Microarray. Các kết quả nghiên cứu theo hướng này giúp Phòng TNSH công bố được 2 bài báo khoa học trên tạp chí Khoa học và Công nghệ, tạp chí Công nghệ sinh học; đào tạo 1 thạc sĩ và 1 sinh viên (đã tốt nghiệp); thực hiện 1 đề tài nghiên cứu cấp Viện Công nghệ sinh học; đang  thực hiện 1 đề tài của Quĩ NAFOSTED mã số 106.16-2012.87 (3/2013 – 3/2015).

Nghiên cứu tạo các dòng tế bào lai hybrid sinh kháng thể đơn dòng từ công nghệ nuôi cấy tế bào động vật in vitro: Kháng thể đơn dòng (KTĐD) được sản xuất lần đầu tiên vào năm 1975 do C.Milstein và G.Kohler bằng kỹ thuật lai tế bào lymho B có khả năng sản sinh kháng thể với một dòng tế bào ung thư có đời sống dài. Trong hơn 30 năm qua, kỹ thuật sản xuất kháng thể đơn dòng đã có nhiều ảnh hưởng đến các lĩnh vực nghiên cứu khác nhau của miễn dịch học, vi sinh vật hoc, ký sinh trùng, sinh hóa, sinh lý, sinh học tế bào cũng như trong các ứng dụng thực tế.

Nhận thấy ung thư tế bào gan là căn bệnh nguy hiểm và có tỉ lệ tử vong rất cao, đặc biệt là ở Việt Nam, chúng tôi đã thử nghiệm tạo tế bào lai sinh KTĐD kháng AFP – một dấu ấn ung thư tế bào gan tương đối điển hình - để hỗ trợ chẩn đoán sớm và theo dõi điều trị căn bệnh này. Với dòng tế bào lai tạo ra, chúng tôi đã sử dụng KTĐD AFP-2 kháng đặc hiệu AFP để chế tạo bộ kit BIOAFP-ELISA  gồm kháng thể đa dòng kháng AFP thu được từ thỏ để phủ bản trên đĩa 96 giếng, cơ chất TMB, dung dịch rửa bản, dung dịch dừng phản ứng, đường chuẩn AFP v.v. Kết quả thực nghiệm về độ nhạy của kit BIOAFP-ELISA được kiểm chứng bằng dãy nồng độ kháng nguyên AFP pha sẵn (so sánh kit chuẩn của CALBIOTECH) cho thấy kit bắt đầu có khả năng phát hiện và định lượng được AFP tinh sạch ở nồng độ 4 ng/ml. Bên cạnh việc xác định độ nhạy của bộ kit, độ đặc hiệu cũng được kiểm tra cho thấy bộ kit có kết quả dương tính với AFP, âm tính với các kháng nguyên còn lại.

Bộ kit này được đưa vào thử nghiệm thực tế xác định hàm lượng AFP trong 29 mẫu huyết thanh bệnh nhân mắc bệnh ung thư tế bào gan và 2 mẫu huyết thanh người khoẻ mạnh (do PGS. TS. Nguyễn Đại Bình, bệnh viện K Trung Ương, cơ sở 2 tại Tam Hiệp cung cấp). Các mẫu này được bệnh viện K Trung Ương độc lập xác định hàm lượng AFP bằng hệ thống tự động Architechi1000SR của Abbort. Kết quả cho thấy hàm lượng AFP được xác định từ bộ kit của chúng tôi dựa trên đường chuẩn AFP và giá trị mật độ quang OD của từng mẫu huyết thanh bệnh có sự tương đồng cao với kết quả của bệnh viện K. Như vậy, kết quả thực nghiệm của bộ kit BIOAFP - ELISA là rất khả quan.

Các kết quả nghiên cứu theo hướng này đã công bố được 7 bài báo khoa học trên các tạp chí cấp quốc gia như tạp chí Khoa học và Công nghệ, tạp chí Công nghệ sinh học, tạp chí Sinh học v.v. đào tạo được 2 thạc sĩ và 6 sinh viên (đã tốt nghiệp); thực hiện 1 đề tài cấp nhà nước KC.06-16/06-10 (năm 2010), 1 đề tài nghiên cứu cấp Viện Hàn lâm KH&CNVN, 1 đề tài nghiên cứu cấp Viện Công nghệ sinh học.

Nghiên cứu đặc tính di căn của tế bào ung thư bằng kĩ thuật knock-down gen: Do có khả năng bứt ra khỏi khối u mẹ, theo mạch máu và mạch bạch huyết di chuyển tới các tổ chức, cơ quan mới, bám lại rồi tiếp tục tăng sinh vô tổ chức, tế bào ung thư có thể di căn khắp nơi trong cơ thể và gây tử vong cho người bệnh. Vì vậy, rất nhiều nghiên cứu hiện tập trung vào tìm hiểu đặc tính và cơ chế của sự di căn của tế bào ung thư nhưng chưa thu được nhiều thành công. Các kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy sự thay đổi đáng kể đối với quá trình glycosyl hóa của các protein nằm trên bề mặt tế bào và sự thay đổi này liên quan trực tiếp hoặc gián tiếp đến sự di căn của tế bào ung thư. Trong các nghiên cứu về các phân tử glycan ở các mẫu phẩm ung thư của bệnh nhân ở giai đoạn di căn người ta nhận thấy rằng emzyme ST3Gal-I hoạt động tăng cường. Ngược lại, ở người bình thường hoặc ở bệnh nhân ung thư giai đoạn sớm thì enzyme này lại rất ít hoạt động. ST3Gal-I do gene ST3Gal-I mã hoá là một protein type II nằm trên màng tế bào, có tác dụng xúc tác để chuyển CMP-sialic acid tới gắn kết vào nhánh của lõi galactose 1 (Galβ1,3GalNAc) O-glycan.

Để nghiên cứu vai trò chức năng của một gen thì việc knock-down gen bằng siRNA là một công cụ hữu hiệu. Vì thế, với việc knock-down gen ST3Gal-I trên mô hình tế bào ung thư vú của người MCF7, chúng tôi mong muốn bước đầu tìm hiểu mối liên quan giữa gen ST3Gal-I với đặc tính di căn của các tế bào ung thư nói chung và của tế bào ung thư vú MCF7 nói riêng. Kết quả nghiên cứu  của chúng tôi cho thấy: (i)  tế bào sau khi chuyển nhiễm siRNA có khả năng sinh trưởng ổn định, không thấy khác biệt với đối chứng nhưng có một số biến đổi nhất định về hình thái bên ngoài; (ii) hiệu quả knock-down gen ST3Gal-I bằng siRNA trong tế bào MCF7 là 91,95 %; (iii) kết quả phân tích khối phổ cho thấy sự sai khác có ý nghĩa thống kê (p<0.05) ở một số protein quan trọng liên quan đến sự di căn của tế bào ung thư giữa mẫu đối chứng và mẫu knock-down gene ST3Gal-I; (iv) một số protein liên quan đến bệnh ung thư như GSK, P42/44, Akt hay thậm chí một protein không liên quan như Actin cũng có sự thay đổi và dường như có chiều hướng giảm về số lượng thông qua nghiên cứu bằng western-blot. Các kết quả nghiên cứu theo hướng này đã công bố được 3 bài báo khoa học trên tạp chí Khoa học và Công nghệ, tạp chí Công nghệ sinh học, tạp chí Y học Việt Nam; đào tạo được 1 thạc sĩ và 1 sinh viên (đã tốt nghiệp); thực hiện 1 đề tài nghiên cứu cấp Viện Công nghệ sinh học.

Hướng nghiên cứu xác định hoạt tính sinh học bằng các thử nghiệm sinh học

Với nhiều thử nghiệm sinh học in vitro và in vivo được thiết lập và thực hiện tại Phòng TNSH, chúng tôi đã phối hợp với nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài nước để nghiên cứu hoạt tính của các thành phần hóa học phân lập được từ nguồn sinh vật cạn và sinh vật biển của Việt Nam. Chúng tôi đã xác định hoạt tính gây độc tế bào ung thư, tính chống oxi hóa, cảm ứng apoptosis, kích hoạt caspase 3/7, hoạt tính bảo vệ gan, chống loãng xương, kháng viêm, hạ đường huyết, hạ lipit máu v.v. của rất nhiều dịch chiết, phân đoạn, chất tinh khiết, dẫn xuất v.v. phân lập hoặc hóa tổng hợp. Các kết quả nghiên cứu theo hướng này đã công bố được 5 bài báo quốc tế và 5 bài báo khoa học trên tạp chí Khoa học và Công nghệ, tạp chí Công nghệ sinh học v.v.; đào tạo được 1 thạc sĩ và 1 sinh viên (đã tốt nghiệp); thực hiện 1 đề tài nghiên cứu do Trung tâm NC châu Á và Quỹ Giáo dục Cao học Hàn Quốc tài trợ.

Phương hướng nghiên cứu của phòng

• Nhiệm vụ nghiên cứu trong thời gian tới của Phòng Thử nghiệm sinh học là ưu tiên phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học phân tử vào các thử nghiệm sinh học và công nghệ sinh học động vật, cụ thể là:
• Sử dụng kỹ thuật hiện đại nhất của công nghệ tế bào và công nghệ gen để tạo các dòng tế bào chuyển gen, tạo tế bào lai sinh kháng thể đơn dòng và chuẩn hóa dưới dạng humanization;
• Sử dụng các kháng thể tạo được để tạo kit chẩn đoán cũng như các chế phẩm điều trị đối với các bệnh ung thư, bệnh tự miễn, đào thải mảnh ghép, các bệnh nhiễm khuẩn và các bệnh do virus gây ra. Trong đó, sẽ chú trọng hướng nghiên cứu tạo kit định tính và định lượng các tác nhân gây bệnh, giúp kiểm soát các tác nhân này một cách hiệu quả nhất góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của cộng đồng;
• Tiếp tục nhân, nuôi in vitro và cất giữ một số dòng tế bào động vật và các dòng tế bào ung thư chuẩn phục vụ cho các nghiên cứu đánh giá hoạt tính chống ung thư của các chế phẩm tự nhiên cũng như các chế phẩm tái tổ hợp đã nhận được và các nghiên cứu khác về bệnh học ung thư;
• Tiếp tục thiết lập và phát triển hệ thử nghiệm sinh học in vitro và in vivo phục vụ các nghiên cứu định tính, định lượng hoạt tính sinh học theo hướng nghiên cứu cơ bản, công nghệ và dịch vụ

Các đề tài nghiên cứu đã và đang thực hiện

• Nghiên cứu cơ chế chống ung thư ở mức độ phân tử của một số hoạt chất mới phân lập từ nguồn thực vật Việt nam bằng kĩ thuật Microarray kết nối cơ sở dữ liệu Cmap. Chủ nhiệm Cấp Nhà nước (NAFOSTED) . 2013 - 2015

Bằng phát minh sáng chế

• Tên tác giả: Châu Văn Minh, Phan Văn Kiệm, Hoàng Thanh Hương, Nguyễn Xuân Cường, Đỗ Thị Thảo, Ninh Khắc Bản, Phạm Quốc Long.
• Tên sáng chế: Hợp chất 3-[(6-O-Protocatechoyl-beta-D-glucopyranosyl-oxy)metyl]-furanon(CIBOTIUMBAROSIDE A) và phương pháp chiết hợp chất này từ cây Cẩu tích Cibotium barometz
• Số bằng sáng chế: 8834 Ngày cấp: 26/10/2010

Các công trình công bố, xuất bản

Từ khi được thành lập với tiền thân là Tổ Thử nghiệm sinh học (năm 2009) đến nay, Phòng đã công bố 27 bài báo với 5 bài trên tạp chí quốc tế; 22 bài trong trên các tạp chí trong nước. (Xem chi tiết trang 343).