Sản xuất thuốc từ dược liệu 2

- Bài 14: và xu phát sinh khái chung sinh Tính sinh Các sinh tiêu và chúng.. Trang 13 BÀI 1: N1.1 KHÁI NI M V CƠNG NGH SINH HCCơng sinh y nghiên các cơng và sinh h c bào vi sinh v t, m

SINH

-Biên

www.hutech.edu.vn

SINH -

*1.2023.BIO169*

tailieuhoctap@hutech.edu.vn

M C L C

M C L C I

H NG D N VII

1

1.1 1

1.2 6

1.2.1 B n nhóm c ph m: 6

1.2.2 Các giai n phát tri n thu c tr b nh 7

1.2.3 Các sinh c ph m CNSH tiêu bi u: 8

1.3 9

1.3.1 Ba k ch b n phát hi n thu c m i 9

1.3.2 Quá trình t o thu c m i theo 2 cách 10

1.4 12

1.4.1 Các giai n hình thành và phát tri n công ngh s n xu t thu c 12

1.4.2 Xu th phát tri n m i là d a vào tr ng i h c và vi n nghiên c u 16

20

20

BÀI 2: CÁC NHÓM CH T TH C P T TH C V T 21

2.1 CÁC CH T CH A PHENOL 21

2.1.1 Nhóm hydroxycinnamate 23

2.1.2 Hydroxycoumarin 23

2.1.3 Hydroxybenzoate 23

2.1.4 Flavonoid 24

2.1.5 Lignin 25

2.1.6 Tannin 25

2.1.7 Quinone 27

2.2 NHÓM CH T TH C P CH A NIT 27

2.2.1 Alkaloid 28

2.2.2 Nhóm ch t morphin 28

2.2.3 Nhóm ch t cocain 30

2.2.4 Nhóm ch t atropin 31

2.2.5 Nhóm ch t quinine 31

2.2.6 Nhóm ch t caffeine 33

2.2.7 Nhóm colchicin 33

2.2.8 Nhóm ch t glucoalkaloid: 33

2.2.9 Amino acid phi protein 34

2.2.10 Nhóm amine 35

2.2.11 Nhóm cyanogen glycoside và glucosinolate 36

2.2.12 Nhóm auxin, cytokinin và ethylene 37

2.2.13 Base ch a nit và cofactor 38

2.3 ISOPRENOID 39

2.3.1 Monoterpene 40

2.3.2 Sesquiterpene 41

2.3.3 Diterpene 41

2.3.4 Triterpene 42

2.3.5 Tetraterpene hay carotenoid 46

2.3.6 Polyterpene 47

TÓM T T 48

CÂU H I ÔN T P 48

BÀI 3: SINH PH T SINH H C T TH C V T 50

3.1 THU NH N VÀ TINH S T TH C P 50

3.2 TINH S CH H AT CH T TH C P 52

3.3 S N XU T THU C TR B NH T H AT CH T TH C V T 55

3.3.1 Các giai an hình thành thu c tr b nh 55

3.3.2 Quy trình công ngh thu nh n shikimic acid t qu h i 56

3.4 S N XU T H AT CH T B NG NUÔI C Y T BÀO TH C V T 58

3.5 S N XU T BIODIESEL T H T JATROPHA 60

TÓM T T 64

CÂU H I ÔN T P 64

BÀI 4: NHÓM CH T VITAMIN, KHÁNG SINH, C CH T VÀ FEROMONE 65

4.1 VITAMIN 65

4.2 KHÁNG SINH 67

4.2.1 Gi i thi u chung v kháng sinh 67

4.2.2 Gi i thi u nhóm kháng sinh penicillin 70

4.2.3 Nhóm h at ch t eicosanoid 73

4.3 C CH T 74

4.3.1 c ch t c a l ng thê và cá 74

4.3.2 c ch t c a ng v t chân kh p 75

4.3.3 c ch t th c v t 76

4.3.4 c ch t n m 79

4.3.5 c ch t t o và ng v t bi n không x ng s ng 80

4.4 FEROMONE 81

4.4.1 Khái ni m chung 81

4.4.2 Feromone gi i tính 83

4.4.3 Feromone d u v t 85

4.4.4 Feromone báo ng 85

4.4.5 Feromone c a ng v t có vú 86

4.4.6 Quan h hormone gi a ng v t và th c v t 87

4.4.7 T ng h p hóa h c feromone 91

TÓM T T 93

CÂU H I ÔN T P 93

BÀI 5: S N XU T KHÁNG SINH 94

5.1 T NG QUAN V S D NG VÀ S N XU T THU C KHÁNG SINH 94

5.2 S N XU T CEPHALOSPORIN C B NG LÊN MEN 97

5.2.1 Tách chi t cephalosporin C-Na 98

5.2.2 Tinh ch cephalosporin C-Na 98

5.3 S N XU T KHÁNG SINH BÁN T NG H P 105

TÓM T T 110

CÂU H I ÔN T P 110

BÀI 6: PEPTIDE CÓ H AT TÍNH SINH H C 111

6.1 NEUROPEPTIDE 112

6.2 PEPTIDE HORMONE 119

6.3 PEPT U HÒA MI N D CH 124

6.4 PEPTIDE KHÁNG SINH 124

6.5 C T 127

6.6 PEPTIDE VÀ V NGON 130

TÓM T T 132

CÂU H I ÔN T P 132

BÀI 7: S N XU T SINH PH ÍNH SINH H C 133

7.1 NG D NG C A SINH PH M PEPTIDE H AT TÍNH SINH H C 133

7.2 THU NH N SINH PH M PEPTIDE H AT TÍNH SINH H C 134

7.2.1 Thu nh n peptide b ng th y phân protease 135

7.2.2 Thu nh n peptide b ng h ngoài t bào 136

7.3 T NG H P PEPTIDE B NG H TH NG NGÒAI T BÀO 137

7.3.1 T ng h p peptide b ng enzyme 137

7.3.2 T ng h p hóa h c peptide 142

CÂU H I ÔN T P 147

BÀI 8: NGU N CUNG C P PROTEIN 149

8.1 NGU N CUNG C P PROTEIN 149

8.1.1 Protein vi sinh v t 150

8.1.2 Protein t th c v t 151

8.1.3 Protein t ng v t 152

8.2 S N XU T PROTEIN TÁI T H P 153

8.3 C I BI N PROTEIN 155

8.4 S N PH M PROTEIN 159

TÓM T T 161

161

BÀI 9: THU NH N VÀ TINH S 163

9.1 163

9.2 164

9.2.1 Tách sinh kh i t bào t d ch nuôi c y 164

9.2.2 Phá t bào thu d ch protein thô 167

9.2.3 Thu nh n protein t d ch protein thô 168

9.3 170

9.3.1 Tinh s ch công nghi p protein 170

9.3.2 S n xu t sinh ph m protein thô 170

9.3.3 Tinh ch sinh ph m protein tr li u và ch n b nh 171

9.4 173

9.4.1 giá b ng n di 173

9.4.2 Phân tích protein và nucleic acid trong dung d ch 175

9.5 176

9.5.1 Các y u t b t ho t và n nh protein 176

9.5.2 T o thu c protein b ng ông khô 177

179

179

BÀI 10: CÔNG 180

10.1 180

10.2 182

10.3 183

10.4 186

10.5 -19 187

10.5.1 Thu c ch a Covid-19 187

10.5.2 Phát tri n v c xin ng a COVID-19 188

190

190

191

11.1 191

11.1.1 T ng quan v s d ng protein tái t h p 191

11.1.2 N i dung b n v s n xu t protein tái t h p 193

11.1.3 S n xu t s ng l n r-protein 194

11.2 C INSULIN 198

11.2.1 B nh tháo ng và insulin 198

11.2.2 Công ngh s n xu t insulin 200

207

207

BÀI 12: NG D NG SINH PH 208

12.1 NG D NG KHÁNG TH VÀ ENZYME TRONG TR B NH 208

12.2 NG D NG HORMONE TRONG TR B NH 210

12.3 NG D NG CYTOKINE TRONG TR B NH 211

12.4 S D NG PROTEIN TRONG PHÂN TÍCH 213

12.5 NG D NG ENZYME TRONG S N XU T 219

TÓM T T 224

CÂU H I ÔN T P 224

BÀI 13: S N XU T SINH PH M OLIGONUCLEOTIDE 226

13.1 T NG H P NUCLEOTIDE 226

13.2 NG D NG OLIGONUCLEOTIDE 229

13.2.1 ng d ng oligonucleotide trong bi u hi n gen 229

13.2.2 ng d ng CRIPSR-Cas9 trong ch nh s a b gen 236

13.2.3 ng d ng oligonucleotide trong xây d ng cây di truy n 238

13.2.4 ng d ng oligonucleotide trong thi t k microarray 238

13.2.5 Thi t k m i oligonucleotide theo th t amino acid 238

TÓM T T 240

240

BÀI 241

14.1 - 241

14.2 - 242

14.3 - 243

14.3.1 Viêm 243

14.3.2 S lành hóa v t 243

14.3.3 c tính v i th 243

14.4 243

14.4.1 Polymer 243

14.4.2 Kim l ai 244

14.4.3 S 244

14.4.4 Vàng 244

14.4.5 Các v t li u khác 245

14.5 245

14.5.1 Trong ch n ch nh hình 245

14.5.2 V t li u trong u tr tim m ch 245

14.5.3 V t li u dùng trong nhãn khoa 246

14.5.4 V t li u dùng trong gi i ph u 246

14.5.5 V t li u dùng trong tr b ng 247

14.5.6 V t li u dùng phân ph i thu c 247

14.6 -SINH NANO 248

14.7 250

14.8 251

14.9 - 253

14.9.1 Ngân hàng t bào i c thù g m: 253

14.9.2 Ngân hàng mô 253

14.9.3 Th ng t ng và mô t bào i 254

255

255 TÀI LI U THAM KH O 256

H NG D N

MÔ T MÔN H C

viên o t o theo nh h ng Công ngh sinh h c, v nguyên lý và m t s quy trình công ngh s n xu t và ng d ng sinh ph m ch a h at ch t sinh h c, hi n ang c

ng d ng trong th c hành y h c, trong công nghi p th c ph m, m ph m và trong

s n xu t nông nghi p Giáo trình g m 14 bài gi ng

- Bài 3: Liên quan n quy trình công ngh s n xu t sinh ph m ch a h at ch t th

c p t th c v t, cung c p ki n th c liên quan n nguyên lý thu nh n, và m t s

k thu t c b n trong tinh s ch h at ch t th c p t sinh kh i th c v t Gi i thi u quy trình công ngh thu nh n shikimic acid t qu h i, làm nguyên li u s n xu t thu c Tamiflu phòng tr virus cúm, quy trình thu nh n h at ch t shikonin b ng

nu i c y mô t bào th c v t và s n xu t biodiesel t h t Jatropha

- Bài 4: Gi i thi u nhóm ch t vitamin, kháng sinh, c ch t và feromone N i dung

c p n: Vai trò sinh h c c a nhóm ch t vitamin và hi n tr ng s n xu t vitamin Kháng sinh có ngu n g c t vi sinh v t, th c v t và c ng v t Kháng sinh là v khí ch o trong u tranh v i b nh truy n nhi m c ch t là nhóm

ch t có tác ng làm r i l an h at ng s ng, và gây ch t c th s ng Feromone

là nhóm ch t ng vai trò trao i thông tin hóa h c gi a các c th s ng, ch y u

ng v t Nó có ý ngh a ng d ng th c ti n trong s n xu t nông nghi p

- Bài 5: Gi i thi u quy trình công ngh s n xu t kháng sinh bao g m: gi i thi u t ng

quan v hi n tr ng s d ng và s n xu t thu c kháng sinh penicillin và

cephalosporin C Gi i thi u quy trình lên men t o cephalosporin C Gi i thi u quy trình công ngh s n xu t kháng sinh bán t ng h p t penicillin và cephalosporin C

- Bài 6: Gi i thi u 2 nhóm h at ch t peptide ch y u là nhóm peptide i u hòa g m

neuropeptide, peptide hormone và peptide i u hòa mi n d ch Và nhóm peptide

có ch c n ng b o v g m peptide kháng sinh, peptide c t Ngòai ra còn gi i thi u peptide mùi v , peptide kháng oxyhóa s d ng trong công nghi p th c ph m

- Bài 7: Gi i thi u 4 ph ng pháp thu nh n sinh ph m peptide có h at tính sinh h c

ó là th y phân protein b ng protease có i m c t c hi u, t ng h p peptide có

h at tính sinh h c, không ph thu c vào mRNA và ribosome, t ng h p và bán t ng

h p peptide có h at tính sinh h c b ng protease và t ng h p hóa h c peptide có

h at tính sinh h c Trong t ng h p hóa h c peptide gi vai trò ch o Hi n s

d ng 2 công ngh t ng h p sinh ph m peptide: t ng h p trong phase l ng trên

n n polymer tan và t ng h p trên phase r n

- Bài 8: Gi i thi u ngu n cung c p protein, bao g m ngu n protein t vi sinh v t

ch n l c và vi sinh v t chuy n gen, t th c v t chuy n gen, t n i t ng và máu

ng v t và t ng v t chuy n gen áng k nh t, và là xu th ch o hi n nay

là ngu n protein tái t h p Bên c nh vi c s d ng protein d ng t nhiên, còn có

vi c c i bi n nâng cao ch t l ng sinh ph m protein Ph bi n h n c là c i bi n sinh ph m protein b ng hóa h c, enzyme và k thu t protein (protein engineering)

- Bài 9: các pháp thu và tinh sinh protein

sinh protein thô trong và sinh protein tinh trong y và phân tích

- Bài quan công vaccine Khái

vaccine covid-19

- Bài 11: protein tái nguyên lý chung protein r-protein và các tinh protein tái

r Bài 12: Gi i thi u ng d ng sinh ph m protein, bao g m các n i dung: ng d ng

protein t máu ng i và ng v t làm thu c ch a b nh, ng d ng protein kháng th

và enzyme trong tr li u, ng d ng protein-hormone và y u t t ng tr ng trong tr

li u, ng d ng protein-cytokine trong tr li u, ng d ng protein trong công tác phân tích và ng d ng enzyme và sinh ph m protein khác trong công nghi p

- Bài 13: Gi i thi u ph ng pháp t ng h p oligonucleotide và trình b y n i dung ng

d ng oligonucleotide trong i u hòa bi u hi n gen, giúp tr li u các b nh hi m nghèo, xây d ng cây di truy n nh danh lòai và thi t k microarray

h c t t môn này, ng i h c c n ôn t p các bài h c, tr l i các câu h i và làm

y bài t p; c tr c bài m i và tìm thêm các thông tin liên quan n bài h c

i v i m i bài h c, ng i h c c tr c m c tiêu và tóm t t bài h c, sau c

n i dung bài h c K t thúc m i ý c a bài h c, ng i c tr l i câu h i ôn t p và k t thúc toàn b bài h c, ng i c làm các câu h i và bài t p

BÀI 1: N

sinh h c bào vi sinh v t, mô bào

và phát các biosensor phân tích và các pháp b nh,

công genomics, hóa tinh vi, SNPs, proteomics

Hình 1.1: trí CNSH y- trong 3

công sinh

Sinh ph m y các sinh khác nhau:

- Sinh ph m y nhiên sinh

- Sinh ph m y hình thành trong quá trình nuôi bào: lên men bào vi sinh nuôi bào hay mô bào

là Humulin vào 1982 trong E.coli gen insulin Ngành

Hình 1.3: CNSH

là trong hành, thu c protein ngày càng Trong khi hóa MW ngày càng Doanh protein n m 2020

t g n 250 ty USD T ng tr ng h ng n m CARG khoang 7,3% Protein dùng

theo 2 pháp: Nuôi bào hamster Trung (CHO) và lên men vi sinh gen trên 500

Hình 1.4: Doanh bán 50 công ty hàng

(tính nhái) giai 2009-2014

Hình 1.5: nhái trong AIDS

hai là khá nhái (generic drug)

generic nhái có giá 10 USD vào 2000

Tuy nhiên, nhái không dàng, liên quan công

ký mao pháp phân tích tin sinh các micro array và pharmacogenomics

Hình 1.6: công ty nhái hàng

M t thí d là b nh do virus viêm gan C (VGC) d d n n ung th gan ng i vi t nam Thông th ng phác u tr là s d ng thu c peg-interferon + ribavirin, kéo dài 48 tu n có tác d ng ph , r t t n kém M i hãng Gilead (M ) t o thu c m i Sofosbuvir kháng tr c ti p VGC, gi m th i gian u tr còn 12 -24 tu n, ít tác ng

ph h n T i M , 1 viên Sofosbuvir có giá kho ng 1.000 USD L trình u tr t n kho ng 84.000-168.000 USD Hãng Gilead ng ý nh ng quy n bào ch thu c phiên

b n generic Vi t Nam t 2015 Sofosbuvir do n s n xu t có giá 8-10 tri u VND

l /30 viên T ng chi phí ch kho ng 24-30 tri u VND (5/2016) Vi t Nam có kho ng 5 tri u ng i m n tính VGC

Hình 1.7: Solvadi sofosbuvir siêu vi gan C Tháng 11/2021 hãng Pfizer Paxlovid nguy do covid-19 89% và hãng Merk Molnupiravir 50% cho

(trong có nam) phép generic covid giá

Molnupiravir nguyên An HLKH và CN Nam

Lóet d dày

Lo âu

au nh c Cao huy t áp Thu c t t nhiên Digoxin

Phenoxymethylpenicillin Vinblastin

L an nh p tim Nhi m trùng Ung th Thu c bán t ng h p Tamiflu

Kháng sinh bán t ng h p Insulin bán t ng h p

Tr cúm gà, covid-19 Nhi m trùng

ái tháo ng Thuôc công ngh di truy n Anistrepplase

Y u t VIII Insulin ng i

Huy t kh i m ch vành

B nh a ch y máu

ái tháo ng

- 1820-1880: D a vào kinh nghi m dân gian

- 1880-1930: Hóa tr li u dùng các ch t m u Thu c kháng protozoae, huy t thanh,

c ch t và vaccine

- 1930-1960: Thu c sulfa, kháng sinh, kháng histamine, vitamin, thu c

corticosteroid và hormone gi i tính

- 1960-1980: Thu c ch a b nh tim-m ch, b nh th n kinh, kháng sinh bán t ng h p,

thu c kháng viêm không ch a steroid

- T 1980: Thu c protein, thu c ch ng ung th và virus, tr li u t bào, tr li u gene,

xét nghi m sinh h c phân t Thu c công ngh nano, thu c

nguyên sinh cây máu và khó

virus HIV, viêm gan

gen ra vào 1970 giúp các trên CNSH lên cao liên doanh các công ty CNSH và hình là liên doanh Genetech và Eli Lilly trong phát và hóa r-insulin

CNSH trong vi E.coli lên men trong dòng

bào Hamster Trung CHO (chinese hamster ovary) Trong khi

cao bào CHO sinh

tPA, thu c làm tan máu alpha-antitrypsin, interleukin-2, nhân IX

phân lipid glucocerebroside enzyme này tách nhau thai, nên giá thành cao 1994 enzyme glucocerebrosidase tái

có giá thành do hãng Genzyme

- Các hormone pháp, là insulin, hormone , hormone kích thích nang

FSH (follicle stimulating hormone) hòa sinh

kích thích CSF (colony stimulating factor) giúp kích thích và

- Interferon IFN và interleukin IL nhóm cytokine hòa

trong E.coli Interleukin-2 (IL-2) kích thích kháng bào B và bào sát

nhiên NK (natural cell killer) giúp phá các bào ung

virus

- Các vaccine tái vì an tòan không các gây

Kháng nguyên gây viêm gan B tái rHBsAg (recombinant

qua r-vaccine covid 19

bào CHO Kháng dòng OKT3 tiên

(tháng 12/2022 thành công)

- oligonucleotide

antisense ( ) pháp gen không trong

di , mà còn trong ung và AIDS pháp antisense là dùng các trình oligonucleotide vào DNA hay mNA, RNA duplex mRNA phiên mã và mã

1.3 PHÁT HI N THU C M I

1.3.1 Ba k ch b n phát hi n thu c m i

- do A, thì là phân A, tranh

mã hóa A hay các tham gia quá trình A là

các trên

- do A thì sung A, gen mã hóa A vào bào,

A, thay gen mã hóa gen mã hóa A,

A

Hình 1.8: Quá trình phát

1.3.2 Quá trình t o thu c m i theo 2 cách

- theo : Có lâu theo bài dân gian

là tách và tinh nhiên và vào trúc hóa xác

hành nâng tính chúng hình là aspirin)

các pháp phân tích và vào tin sinh

(bigdata) và trí nhân (AI)

tu nhân t o)

Thi t k d a vào ligand (tay n i) hay d a vào nhóm các ch t ho t tính sinh h c (Big data, mô hình hóa, trí tu nhân t o)

C u trúc ch a xác nh Thi t k thu c d a vào gi thuy t

(Thi t k de novo, docking

T o c u trúc 3D, tin h c, trí

tu nhân t o sàng l c

Hình 1.9: Phát

1.4 L CH S PHÁT TRI N S N XU T THU C

Hình 1.10: phát

xu t thu c

- 2: giai này có khái ,

loài thành lên men vi sinh nghiên Pasteur) Trong giai này hình thành xu công

quá trình lên men

quan 2 trong giai này là hình thành công

kháng sinh penicillin có khá quan

Hình 1.11: penicilin

Hình 1.12: góc nhà máy kháng sinh công lên men

- Giai sau 2 phát xác trúc protein, mô hình DNA, hóa peptide và là công gen

ta còn phân 3 giai phát CNSH: CNSH

bia, chua, pho mát, chao, da, men bánh mì ); CNSH

(lên men enzyme, amino acid, acid dung môi sinh

CNSH công gen)

Hình 1.13: Mô hình kép DNA Watson Crick trên phân tích tán tia X Franklin và Wilkins công vào 1953 là

Hình 1.14: tiên vào 1977, nhóm nghiên Itakura và Boyer

E coli

Tr c nh ng n m 1980 n c Nh t ng u v s n xu t d c ph m 7 trong s 11 kháng sinh m i c bán trên th tr ng th gi i n m 1979 là do ng i Nh t s n

xu t N m 1980 Nh t B n ch ng sau Hoa K trong s n xu t công nghi p thu c

ch a b nh penicillin G và V, cephalosporin C, streptomycin kháng sinh bán t ng

h p, kháng sinh th h th 2 và th 3, thu c ch ng ung th và thu c u ch nh mi n

d ch, trong có nhi u thu c bán t ng h p Vào n m này ng i Nh t c ng n m 5 trong s 10 công ty s n xu t interferon

Sau nh ng n m 1980, vai trò trên chuy n sang Hoa k nh b t u ng d ng công ngh DNA tái t h p s n xu t d c ph m nh lên men vi sinh v t hay dùng t bào xúc tác chuy n hóa sinh kh i thành d c ph m

N m 2010 công nghi p CNSH s n xu t kho ng 310 t USD hàng hóa S n xu t công nghi p CNSH t o ra các sinh ph m m i có giá tr nh thu c polyketide Th

tr ng kháng sinh penicillin do Penicillium chrysogenum kho ng 1,5 t USD, vitamin

C do Gluconobacter oxydans xúc tác t o kho ng 600 tri u USD, acid h a c lên men

c p

Tinh s ch

Giá thành (USD/g)

N m

ng ký

b n quy n HSA 500 Talecris, CSL Behring,

Baxter

Huy t

t ng

Siêu l c Cohn fractionation

M th ph n góp c a công nghi p CNSH ngày càng t ng Th nh t là nh s

d ng th tr ng c a các s n ph m công nghi p CNSH: thu c ch a bênh, sinh ph m dùng trong ch n b nh, trong t ng n ng su t cây tr ng, sinh ph m dùng trong thú

y, trong b o qu n sau thu ho ch, các sinh ph m dùng trong công nghi p nh enzyme,

s n xu t n ng l ng sinh h c, s n xu t nh a sinh h c Th hai là s tham gia c a các

l nh v c công ngh hàng u, các vi n nghiên c u, các phòng thí nghi m c a các Tr ng

i h c v i s n xu t CNSH v i nhi u ng ký sáng t o và b n quy n

Thí d n hình là góp c a d án gen ng i c u t 10,4 t USD trong kho ng t 1993 n 2010 góp ph n t o 48,9 t USD v i 4,38 tri u vi c làm Gi i mã

b gen ng i thúc y phát tri n c nghiên c u c b n và phát tri n công ngh cung

c p cho c ng ng thi t b xác nh th t gen, thi t b chu n b m u và thi t b phân tích, thi t b dùng trong s n xu t H n n a các hãng CNSH hi n s d ng công c d a trên b gen ng i phát tri n các s n ph m m i t o h n 44.000 vi c làm m i riêng trong n m 2010 và 591.138 vi c làm m i trong giai n 1993-2010

1.4.2 Xu th phát tri n m i là d a vào tr ng i h c và

vi n nghiên c u

Hãng d c ph m Pfizer h p tác v i tr ng Cambrige phát tri n thu c ch a b nh

m i GlaxoSmithKline, Norvatis, Pfizer và Eli Lilly u t h p tác R&D ch t ch v i National Center for Advancing Translational Sciences và Common Fund

Ti p theo là s k t h p sinh h c t bào và nghiên c u genomics t o nh ng phát minh m i trong CNSH Xu th này th hi n rõ trong 4 l nh v c công nghi p CNSH ch

o c a Hoa K :

CNSH nông nghi p và s n xu t hóa ch t, công nghi p s n xu t thu c ch a b nh

và s n ph m d c, công nghi p s n xu t thi t b y t nh MRI hay thi t b soi siêu

âm, hóa ch t phân tích b nh và l nh v c nghiên c u c b n và phòng thí nghi m

G n xu t l nh v c phát tri n th 5 g i là bioscience-related distribution g m

m t s cách ti p c n m i phân ph i thu c liên quan n b o qu n l nh sinh ph m,

ki m soát s n ph m sinh h c và nghiên c u các h t ng phân ph i thu c

Hình 1.15: Nh ng l nh v c trong l nh v c công nghi p CNSH s n xu t d c ph m M

Có s tham gia c a các hãng qu c gia vào t t c các l nh v c t R&D t i ho t

ng s n xu t và tiêu th s n ph m nh : Vaccine, Targeted disease therapeutics, Biopharmaceuticals, Tissue and cell culture media, Dermatological/topical treaments, Diagnostic substances, Aminal therapeutics and vaccines Các hãng CNSH d c ph m

ch o c a Hoa K là: Abbott Laboratories, Amgen, Biogen Idec, Comerstone Therapeutics, Eli Lilly & Co, Merk & Co, Norvatis, Pfizer, Roche Group Genetch và Sanofi-Aventis/Sanofi Pasteur

1.4.2.2 L nh v c công nghi p s n xu t d ng c và thi t b y t

Bao g m các thi t b , máy phân tích, ch n b nh, thi t b gi i ph u, ch m sóc

ng i b nh và thi t b phòng thí nghi m Các thi t b này liên t c c nâng c p theo

h ng t ng hóa, s hóa và n t hóa ó là thi t b hình nh, thi t b ph c v

gi i ph u, thi t b ch n th ng ch nh hình, thi t b gi i ph u m t b ng laser, thi t b

ch nh nh p tim t ng, t stent ng m ch và ghép t ng và thi t b ch a r ng và

ch nh hình

1.4.2.3 L nh v c nghiên c u, th nghi m thu c t các hãng

CNSH chuyên sâu

Nghiên c u phát tri n và th ng m i các lo i thu c m i và th ng m i hóa chúng: Phát tri n thu c th nghi m, h th ng d n thu c, thi t b ch n hình nh và phân tích, t bào g c và nghiên c u tái sinh mô, d u sinh ph m

Các hãng ch o là Albany Molecular Research, Celera, Charles River Laboratories, Covance, Laboratory Corp of America, NeoGenomics, Orchid Cellmarkers, Pacific Biomarker, Pharmaceutical Product Development và Quest Diagnostics

1.4.2.4 Phát tri n h th ng phân ph i thu c

G m phân ph i d c ph m, thu c ch a b nh và sinh ph m trong nông nghi p, h

th ng b o qu n l nh, b o qu n sau thu ho ch, h th ng t ng phân ph i thu c Các

s n ph m là d c ph m, vaccine, huy t t ng và máu, sinh ph m thú y, thi t b gi i

ph u, thi t b ch n b nh, thi t b ch n hình nh, h t gi ng và hóa ch t dùng trong nông nghi p Các hãng CNSH hàng u c a Hoa K trong l nh v c này là: Mckenson, Cardinal Health, AmerisourceBergen, Monsanto, Express Script/Medco Health, Omnicare, Wilbus-Ellis, Owen&Minor, Henry Schein, Patterson Companies

Gi i Nobel Hóa h c 2022 vinh danh Bertozzi (M ), Morten ( an M ch) và Sharpless (M ) nh sáng t o ra hóa h c click và hóa h c sinh - tr c giao (bioorthogonal) Sharpless và Meldal t n n móng cho l nh v c hóa h c click nghiên c u g n các

kh i phân t v i nhau t c thì Trong nghiên c u d c ph m, ng i ta luôn quan tâm

t i nghiên c u tái t o l i ho t ng c a nh ng phân t t nhiên có c tính y h c tìm nh ng phân t tri n v ng làm thu c Vi c này th ng t n nhi u th i gian và chi phí Sharpless vào n m 2001 a ra khái ni m hóa h c click mô t ph n ng di n ra nhanh không t o ph ph m Thành ph n chính c a hóa h c click là ph n ng c ng vòng azide-alkyne, c s d ng r ng rãi ngày nay t o d c ph m, l p b n ADN, t o v t li u phù h p

Ông Sharpless t ng giành gi i Nobel Hóa h c n m 2001 khi tìm ra cách ki m soát ph n ng hóa h c hi u qu , t m ng cho các lo i d c ph m tr b nh tim

và b nh Parkinson

Bà Bertozzi phát hóa click giúp phân sinh quan khó tìm trên bào, là glycan Bà phát

click bên trong bào sinh - giao bà ra mà không làm gián n quá trình hóa h c thông th ng c a t bào c dùng r ng rãi khám phá t bào và theo nh ng dõi quá trình sinh h c giúp c i ti n thu c u tr ung

th , hi n nay c th nghi m lâm sàng Hóa h c click và ph n ng sinh tr c giao a hóa h c vào k nguyên h u d ng, mang l i l i ích cho nhân lo i

- Bi t c m t s ch t ch a phenol và vai trò sinh h c c a chúng;

- Bi t c m t s ch t ch a nit và vai trò sinh h c c a chúng;

- Bi t c m t s ch t ch a isoprenoid và vai trò sinh h c c a chúng

2.1 CÁC CH T CH A PHENOL

Hình 2.1: Vai trò trung tâm c a hydroxycinnamate trong

hình thành các nhóm phenylpropanoid

Bao g m các ch t (h p ch t) ch a ít nh t 1 vòng nhân th m (C6), và ít nh t 1 g c (-OH) Các ch t ch a phenol là v t li u xây d ng b khung t bào, c bi t là t bào

th c v t Chúng là các ch t m u (s c t ), giúp c th t v (tannin giúp h n ch sâu

n lá s i), thi t l p quan h sinh thái gi a th c v t v i nhau (allelopathy), ho c v i

n m b nh (phytoalexin), làm phân t truy n tín hi u nh n bi t, ng d ng làm d c

li u, là thành ph n không th thi u trong th c ph m cho ng i Nhóm ch t phenol

c hình thành theo 3 con ng sinh t ng h p:

- Theo ng shikimate (shikimate/arogenate pathway) thông qua phenylalanine

t o ra m t s l ng l n các ch t phenol (C6-C3) và các d n xu t phenylpropanoid

ng chuy n hóa này t o ra coumarin, hydroxycoumarin, hydroxybenzoate, flavonoid, lignin

- Theo ng acetate/malonate (acetate/malonate pathway) t o quinone và d n

xu t phenylpropanoid m ch dài (C6-C3-C6) Acetyl-CoA là ti n ch t t o d n xu t

ph n chính c a thu c Tamiflu lo i thu c h u hi u kháng virus cúm gia c m H5N1

Shikimic acid Oseltamivir Illicium Verum Hook F

Hình 2.4: Thu c tamiflu t o t shikimic acid ch t qu h i

2.1.4 Flavonoid

Là nhóm ch t th c p g m kho ng h n 5.000 ch t có b khung c u t o C15 Chúng th ng c c i bi n b ng cách g n thêm các g c (-OH) và (-OCH3) Th ng

d ng ph c v i glucose và acid h u c Trong s này có nh ng nhóm ch t ph bi n

nh flavonone và flavonol, anthocyanin, rotenon T nhân chalcone s t ng h p các nhóm i di n chính c a flavonoid là isoflavone, flavanone, flavone, dihydroflavonol, flavonol và leucoanthocyanidin

Hình 2.5: Ph c anthocyanin xanh m t hoa bìm b p Nhóm s c t ph bi n nh t th c v t b c cao là flavonoid t o màu cánh hoa thay

i t da cam, n xanh d ng, vàng và tr ng Nhóm carotenoid làm cho hoa có màu vàng da cam, vàng Nhóm chlorophyll làm cho hoa có màu xanh lá cây Nhóm

quinone t o màu và vàng Còn nhóm alkaloid cho màu vàng, và m n chín B n thân các s c t luôn n m trong ph c h p Thí d ph c anthocyanin xanh m t hoa bìm b p

Hình 2.6 Lignin th ng n i v i polysaccharide vách t bào

Là polyphenol tan trong n c G m 2 nhóm chính: tannin tan và tannin ph c

không tan C hai không g n v i vách t bào, mà phân b trong vacuole (không bào)

M t trong nh ng ch c n ng sinh h c quan tr ng c a nhóm ch t tannin là i u hòa quan h sinh thái c a th c v t Ch y u làm ch t xua u i dinh d ng (gây ngán n) Thí d i n hình là ch t tannin lá s i, có vai trò u hòa s l ng sâu o v ng

n lá s i

Sâu v ng và ch t tanin lá s i

C ng nh trong tr ng h p h p d n dinh d ng, các ch t th c p c ng ng vai trò làm ch t xua u i côn trùng Quan tr ng h n c là flavonoid (trong tannin là

tiêu bi u), là thành ph n r t ph bi n lá c a cây thân g Trong th c t tannin c chia thành 2 nhóm: nhóm tannin tan trong n c và nhóm tannin ph c Tannin tan trong n c là nh ng d n xu t n c a benzoic acid nh gallic acid và dimer c a nó là hexahydroxydiphenic acid g n v i ng n Còn tannin ph c là các i phân t

OH OH OH

HO HO

OH OH OH

OH OH

n Hexahydroxydiphenic acid

Pentagalloi lgluco se

(Gal - gallic acid)

Procyanidin (n = 1 - 10) HOOC

Hình 2.7: C u trúc tannin và ch c n ng i u hòa quan h sinh thái c a chúng

Ng i ta nh n th y nhi u l ai sâu th ng n lá s i non vào mùa xuân, n gi a mùa hè thì chúng không n n a, và chuy n sang n lá cây khác i u này liên quan

n s thay i hàm l ng và ch t l ng tannin trong lá s i Lá s i non vào mùa xuân

ch a ít tannin, ch y u là lo i tan trong n c Vào th i i m này ng i ta m c

kho ng 110 loài cánh v y Lepidotera s ng trên lá s i Còn lá s i già vào mùa hè l i

ch a nhi u lo i tannin ph c, hàm l ng cao, c n tr quá trình dinh d ng c a sâu Do

v y, lúc này ch còn có kho ng 65 lo i s ng trên lá s i Nguyên nhân sâu xa h n liên quan n giá tr dinh d ng protein c a lá s i các th i i m khác nhau Vào mùa xuân hàm l ng tannin lá s i th p, ch a c ch h enzyme protease trong ru t sâu phân h y protein c a lá s i Còn lá s i tr ng thành và già, hàm l ng tannin ph c cao, s ng n c n h enzyme này ho t ng Và do v y, sâu không thích n lá s i

tr ng thành, ho c lá s i già Có ngh a là v m t dinh d ng i v i sâu, thì lá s i non có ý ngh a h n nhi u so v i lá s i già

M t khác, sâu n lá s i c ng xu t hi n nh ng thích nghi giúp nó tiêu th c ph n nào lá s i già Th c t cho th y, tannin ch c ch m nh protease ho t ng pH acid (4,2) và ít c ch pH cao h n Mà pH ru t sâu th ng khá cao (pH 9,2) i u này giúp sâu nh n c s l ng N c n thi t t ph c tannin protein c a lá s i già

Th c t cho th y, gi a cây thân g lâu n m nh cây s i và cây thân m m m t

n m, có s khác bi t c b n trong chi n l c phòng v thông qua các ch t th c p Cây lâu n m ch n cách b o v là t ng h p m t s l ng th t l n tannin - là ch t xua

u i i v i a s côn trùng Vì lúc nào chúng c ng là i t ng d ti p c n c a các loài côn trùng Ng c l i, cây thân m m m t n m l i d dàng tránh c s t n công

c a côn trùng Vì chúng có kh n ng phát tán r t m nh Chúng t b o v b ng cách

t ng h p các ch t b o v c hi u, nh glucosinolate ho c alkaloid m t s l ng không l n và không t n kém v m t n ng l ng nh cây lâu n m Tuy nhiên, so v i hàm l ng cao tannin c t ng h p cây lâu n m Côn trùng d dàng làm b t ho t các ch t b o v cây thân m m m t n m h n

2.1.7 Quinone

Là nhóm ch t nhân th m ch a oxy Ph bi n h n c là benzoquinone, naphthoquinone

và anthraquinone Chúng ph bi n th c v t, vi khu n, n m m c và a y

Hình 2.8: M t s i di n tiêu bi u c a nhóm quinine Trong nhóm ch t này có shikonin, m t ch t m u có nhi u trong r cây c ng c

(Lithospermum erythrorhizon), là sinh ph m ho t ch t sinh h c c s n xu t

b ng công ngh nuôi c y mô t bào th c v t Công ngh s n xu t shikonin s c trình b y trong bài II c a giáo trình

2.2 NHÓM CH T TH C P CH A NIT

ây là nhóm ch t th c p h t s c a d ng Cho n nay ng i ta phát hi n t i vài

ch c ngàn các h p ch t th c p ch a nit khác nhau g m: các amino acid phi protein, amine, cyanogen glycoside, glucosinolate, alkaloid, auxin và cytokinin, các base ch a nit ng vai trò làm cofactor Trong nhóm alkaloid là o h n c

2.2.1 Alkaloid

Alkaloid t ti ng r p al-qali có ngh a là ki m Là nhóm ch t h u c ch a nit có

ho t tính sinh h c, ch y u có m t th c v t ng v t, n m và t o chúng không

ph bi n l m Không th y có vi khu n ã bi t công th c c u t o hóa h c c a

kh ang 12.000 alkaloid T th i xa x a loài ng i bi t v nhóm ch t này Có th nói, nghiên c u v alkaloid là nghiên c u u tiên v hóa các h p ch t t nhiên

Alkaloid c phân lo i theo m t s cách khác nhau Phân lo i theo loài th c v t

ch a alkaloid, theo b n ch t hóa h c, ho c theo tác ng sinh lý c a chúng Phân tích thô alkaloid th ng c th c hi n b ng s c ký b n m ng và phát hi n các v t alkaloid b ng ch t ch th t o m u phân tích riêng t ng n ch t alkaloid ng i ta

s d ng HPLC và MS

B khung C c a alkaloid có ngu n g c t các amino acid Ch y u alkaloid c

t o thành th c v t Alkaloid c phân thành các nhóm ph khác nhau

2.2.2 Nhóm ch t morphin

Morphin là alkaloid ch y u trong nh a qu anh túc còn xanh (Papaver

somniferum) cùng v i các ch t gây nghi n khác nh papaverine, kodein, tebain

Morphin d ng tinh s ch l n u thu c vào n m 1806 C u trúc hóa h c c a nó

c xác nh vào n m 1927 C u trúc l p th c xác nh vào n m 1955

Morphin c t ng h p t ti n ch t ban u là dimethoxy-o-naphtochinone

CodeinMorphinNalophrin Hình 2.9: Kodein, morphin và nalophrin Morphin có tác d ng gi m au, gây c m giác lâng lâng d ch u Morphin tác ng lên h th n kinh trung ng, t o thói quen s d ng và ph thu c vào nó Nó nh

h ng lên m t s th th c hi u n m trên v bán c u não l n M t s neuropeptide

nh enkephalin và endorphin c nh tranh th th trên v i morphin Có kh n ng chúng có c u hình không gian gi ng nhau