Hoạt chất imperatorin trong rễ tơ cây Ké hoa đào có nhiều hoạt tính sinh học như ức chế hoạt động phân chia mạnh mẽ của tế bào ung thư, kháng viêm, điều trị cao huyết áp, kháng khuẩn và virus…

Thu nhận hợp chất tự nhiên có giá trị

Nhóm các nhà khoa học do PGS.TS Quách Ngô Diễm Phương chủ trì, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (Đại học Quốc gia TPHCM) đã triển khai Đề tài “Nghiên cứu chọn lọc, sản xuất và bảo quản lạnh sâu các dòng rễ tơ Ké hoa đào (Urena lobata L.) có hàm lượng imperatorin cao”.

Theo PGS.TS Quách Ngô Diễm Phương, rễ tơ Ké hoa đào có khả năng ức chế enzyme α-glucosidase; chống oxy hóa và kháng khuẩn rất cao, có thể hướng đến việc sử dụng làm thảo dược đặc trị bệnh tiểu đường tuýp 2 mà ít tác dụng phụ.

Nuôi cấy rễ thực vật nói chung, hay rễ tơ Ké hoa đào nói riêng, luôn hướng tới mục đích sau cùng là thu nhận được những hợp chất tự nhiên có giá trị. Để thu nhận được hoạt chất hiệu suất cao cần tối ưu các quy trình nuôi cấy nhằm chủ động sản xuất, cung ứng các nguồn dược liệu quý mà không phụ thuộc vào các loài thực vật ngoài tự nhiên, lại đảm bảo thu được nguồn sinh khối lớn.

PGS.TS Quách Ngô Diễm Phương cho biết mục đích của nghiên cứu là xây dựng quy trình chọn lọc dòng rễ tơ có hàm lượng imperatorin cao, xây dựng quy trình sản xuất dòng rễ tơ đã chọn lọc ở quy mô pilot với sự ổn định về chất lượng, từ đó xây dựng quy trình bảo quản, nhằm giảm chi phí và nhân công cấy chuyền. Đây cũng chính là giải pháp cho vấn đề thoái hóa nuôi nhân sinh khối rễ ở quy mô sản xuất công nghiệp.

Hiện nay, việc nghiên cứu nuôi cấy rễ tơ loài cây Ké hoa đào ở Việt Nam hầu như chưa được quan tâm. Hoạt chất imperatorin trong cây Ké hoa đào có nhiều hoạt tính sinh học như ức chế hoạt động phân chia mạnh mẽ của tế bào ung thư, kháng viêm, điều trị cao huyết áp, kháng khuẩn và virus.

Ở pha nghiên cứu đầu tiên được triển khai hồi năm 2017, các nhà khoa học đã thành công trong việc tạo được nguồn nguyên liệu rễ tơ Ké hoa đào khi ứng dụng công nghệ sinh học thực vật (nuôi cấy rễ tơ, tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy, can thiệp con đường biến dưỡng hoạt chất trong nuôi cấy thực vật...).

“Do đó, việc nghiên cứu, lựa chọn nuôi cấy ở quy mô sản xuất công nghiệp nguồn rễ tơ loài này để có thể tạo được nguồn nguyên liệu đủ tiêu chuẩn sản xuất imperatorin trong tương lai (ổn định hàm lượng hoạt chất, không bị thoái hóa, không bị nhiễm dư lượng hóa chất), ở mức chi phí duy trì hợp lý là điều cấp thiết”, PGS.TS Quách Ngô Diễm Phương thông tin thêm.

Xây dựng quy trình nuôi cấy giàu hoạt chất

Nhóm triển khai nhiệm vụ đã chọn lọc dòng rễ tơ Ké hoa đào bằng các chỉ tiêu trực tiếp là tốc độ tăng trưởng và hàm lượng hoạt chất imperatorin đồng thời cũng thực hiện chọn lọc bằng chỉ tiêu gián tiếp là hình thái rễ và đặc tính di truyền phân tử của rễ.

Qua đó, xây dựng quy trình chọn lọc dòng rễ tơ cây Ké hoa đào cao năng bằng hình thái và chỉ thị phân tử ở giai đoạn sớm của quá trình nuôi cấy giúp giảm chi phí đầu tư cho nhà sản xuất.

Nhóm các nhà khoa học đã đề xuất “Quy trình sản xuất dòng rễ tơ Ké hoa đào ở quy mô pilot” nhằm thu nhận impoeratorin gồm 5 bước: Chuẩn bị nguồn nguyên liệu đầu, thiết lập hệ thống sản xuất ở quy mô biorecator 5L, bổ sung tiền chất và chất cảm ứng, thu hoạch và kiểm tra chất lượng thành phẩm.

Bảo quản lạnh sâu (cryopreservation) trong thời gian dài là phương pháp lưu trữ các tế bào hay mô/cơ quan ở nhiệt độ cực kỳ thấp, thường là nhiệt độ hóa lỏng của nitơ (-196 độ C).

Tại nhiệt độ này, toàn bộ các quá trình biến dưỡng bị dừng lại và do đó cho phép tế bào duy trì các đặc tính hiện có. Đây có thể xem là phương pháp bảo quản dài hạn mang tính khả thi duy nhất khi có thể đảm bảo sự hiệu quả về an toàn và tiết kiệm chi phí.

Sau khi cải thiện quy trình, rễ tơ sau bảo quản có thể đạt được tỷ lệ tái sinh lên 93,33%, gấp 2,5 lần so với quy trình ban đầu (36,67%). Thêm vào đó, rễ tái sinh có chiều dài đạt 4,65cm, gấp 1,5 lần so với quy trình ban đầu (3,04cm).

Từ đó, nhóm thực hiện xây dựng quy trình bảo quản dòng rễ tơ cao năng đã chọn lọc từ cây Ké hoa đào trong thời gian 4 - 6 tháng. Nhóm đã nuôi cấy dòng rễ tơ Ké hoa đào có hàm lượng hoạt chất imperatorin cao ở quy mô bioreactor (3 - 10L) có áp dụng 2 quy trình chọn lọc dòng và bảo quản lạnh sâu so với sinh khối rễ không áp dụng trong cùng thời gian.