Các nhà khoa học đã nghiên cứu chiết xuất từ cây dừa cạn hai alkaloid Vinblastin và Vincristin, là những chất ức chế mạnh sự phân bào. Các alkaloid này liên kết đặc hiệu với Tubulin, là protein ống vi thể ở thoi phân bào, phong bế sự tạo
thuốc diệt được tế bào, còn ở nồng độ thấp làm ngừng phân chia tế bào. Ngoài ra cao dừa cạn còn có tác dụng hạ huyết áp, ngăn cản sự phát triển của thai trên động vật mang thai và kháng một số chủng nấm gây bệnh
Từ những alkaloid có trong cây dừa cạn các nhà khoa học đã tìm ra được công dụng trị bệnh ung thư từ loài cây này
- Vinblastin sulfat: Là thuốc dùng trong liệu pháp phối hợp, được lựa chọn hàng đầu để điều trị ung thư biểu mô tinh hoàn và được lựa chọn hàng thứ hai trong liệu pháp trị bệnh Hodgkin, ung thư nhau, ung thư biểu mô da đầu và ung thư biểu mô thận. Lựa chọn hàng thứ ba để điều trị u nguyên bào thần kinh, ung thư vú, ung thư cổ tử cung và ung thư dạng nấm da. Nó cũng được dùng chữa bệnh sarcom lympho, sarcom chảy máu Kaposi và sarcom tế bào lưới.
Các tác dụng không mong muốn như buồn nôn, nhức đầu và dị cảm xảy ra sau khoảng 4-6 giờ và kéo dài 3 giờ. Hiện tượng tiêu chảy, táo bón, tắc ruột, liệt, chán ăn và viêm miệng cũng có thể xảy ra và thường báo trước những tác dụng độc hại thần kinh. Tổn thương hệ thần kinh đôi khi có tính lâu dài khi dùng liều quá cao, đã xảy ra mù và tử vong. Chứng rụng tóc có tính hồi phục đã xảy ra ở khoảng 30- 60% người dùng thuốc. Sự ức chế nhẹ tủy xương với giảm bạch cầu xảy ra ở tỷ lệ cao bệnh nhân, buộc phải ngưng dùng thuốc.
Thuốc có tác dụng độc hại tại chỗ. Cần tránh sự tràn thuốc ra ngoài khi tiêm tĩnh mạch, vì có thể gây viêm tĩnh mạch ở nơi tiêm. Vinblastin có thể gây độc cho thai, nên chỉ dùng ở thời kỳ mang thai nếu tình trạng bệnh đe dọa tính mạng hoặc bệnh nặng mà các thuốc an toàn hơn không có hiệu lực.
- Vincristin sulfat: là một trong những thuốc chống ung thư được dùng rộng rãi nhất, đặc biệt có ích đối với các bệnh ung thư máu, thường được dùng để làm thuyên giảm bệnh bạch cầu lympho cấp. Nó được dùng trong liệu pháp phối hợp thuốc, là lựa chọn hàng đầu để điều trị bệnh Hodgkin, u bạch huyết không- Hodgkin, ung thư biểu mô phổi, u Wilm, bạch cầu tủy bào mạn (đợt cấp tính), sarcom Ewing
thư biểu mô vú, ung thư cổ tử cung, u nguyên bào thần kinh và bệnh bạch cầu lympho mạn tính.
Một số chuyên gia thường dùng Vincristin chỉ để làm thuyên giảm và không dùng trong điều trị duy trì vì việc sử dụng kéo dài sẽ gây độc hại thần kinh. Sự kháng Vincristin có thể phát triển trong quá trình điều trị. Vincristin gây giảm bạch cầu nên phải đếm số lượng bạch cầu trước mỗi liều. Những tác dụng phụ thường bắt đầu với buồn nôn, nôn, táo bón, co cứng cơ bụng, sút cân và phục hồi nhanh. Thuốc cũng có thể gây những phản ứng chậm phục hồi như rụng tóc và bệnh thần kinh ngoại biên.
Những tai biến nặng về thần kinh có thể xảy ra như mất những phản xạ gân sâu, viêm đau thần kinh, tê các chi, nhức đầu, mất điều hòa. Những khuyết tật thị giác, liệt nhẹ hoặc bại liệt và teo một số cơ duỗi có thể xảy ra chậm. Liệt những dây thần kinh sọ 2, 3, 6 và 7 cũng có thể xảy ra. Các tai biến thần kinh có thể kéo dài trong nhiều tháng. Thuốc gây độc tại chỗ, cần tránh sự tràn thuốc ra ngoài, tốt nhất cho dùng thuốc bằng cách tiêm truyền tĩnh mạch. Phần lớn thuốc được thải trừ trong mật và một phần ít hơn trong nước tiểu. Trong bệnh vàng da tắc mật, độc tính của Vincristin lớn hơn và cần phải giảm liều. Vincristin thải trừ chậm nên có nguy cơ tích lũy, do đó ít nhất một tuần mới được dùng một lần.
Vincristin gây độc hại cho thai. Đối với phụ nữ còn khả năng sinh đẻ, cần dùng các biện pháp tránh thai. Phụ nữ đang điều trị với Vinblastin hoặc Vinblastin không được cho con bú.
Hàm lượng alkaloid toàn phần trong cây dừa cạn: Lá: 0, 37-1, 15%; thân: 0, 46%; rễ chính: 0, 7-2, 4%; rễ phụ: 0, 9-3, 7%; hoa: 0, 14-0, 84%; vỏ quả: 1, 14%; hạt: 0, 18%.
Hình 2.2: Thuốc điều trị ung thư từ cây dừa cạn 2.2. Cây thông đỏ (Taxus wallichiana Zucc.)
2.2.1. Phân loại
Giới (regnum) : Plantae Ngành (divisio) : Pinophyta Lớp (class) : Pinopsida Bộ (order) : Pinales Họ (family) : Taxaceae Các chi gồm hai nhóm + Taxaceae
- Austrotaxus: Thanh Tùng New Caledonia - Pseudotaxus: Thông trắng (bạch đậu sam) - Taxus: Thanh Tùng (thông đỏ, hồng đậu sam) + Cephalotaxaceae
- Amentotaxus: Dẽ tùng, sam bông - Cephalotaxus: Đỉnh tùng ( phỉ ba mũi) - Torreya: Phỉ
Sự khác biệt giữa Taxaceae và Cephalotaxaceae được trình bày trong bảng 2.1
Bảng 2.1: Bảng phân biệt giữa taxaceae và Cephalotaxaceae
Họ Taxaceae Cephalotaxaceae
Thời gian phát triển 6-8 tháng 18-20 tháng
Độ dài hạt trưởng thành 5-8mm 12-40mm
2.2.2. Đặc điểm
Họ thông đỏ hay họ thanh tùng được định nghĩa theo hai cách - Nghĩa hẹp: Là một họ của 3 chi và khoảng 7 đến 12 loài thực vật quả nón - Nghĩa rộng: Là họ của 6 chi và khoảng 30 loài
Thông đỏ là loại cây bụi hay cây thân gỗ nhỏ nhiều cành. Lá thường xanh, sắp xếp theo hình xoắn ốc. Thường vặn xoắn tại gốc là để xuất hiện theo kiểu hai hàng. Các lá có dạng thẳng hay hình mũi mác, với dãi khí khổng màu lục nhạt hay trắng ở mặt dưới. Các loài phần lớn là đơn tính khác gốc, ít khi đơn tính cùng gốc. Các nón đực dài khoảng 2-5mm, tung phấn ra vào đầu mùa xuân. Các nón cái bị suy giảm mạnh, chỉ có một lá noãn và một hạt. Khi hạt chín lá nõn phát triển thành áo hạt nhiều thịt bao phủ một phần của hạt. Ao hạt khi chín có màu sáng, mềm, nhiều nước và ngọt. Chúng bị một số loài chim ăn và nhờ đó mà hạt được phát tán khi chim đánh rơi chúng.
2.2.3. Nguồn gốc và sự phân bố
Thông đỏ là loài cây rừng rất quý, có giá trị kinh tế rất cao
Cây thông đỏ phân bố hẹp ở các nước Châu Á như: Việt Nam, Ấn Độ, Trung Quốc, Myanmar, Philippines, Indonesua, Nepal, Afghanistan…
Ơ Việt Nam, vào năm 1995 Trung Tâm Khoa Học tự nhiên và Công nghệ quốc gia khảo sát tại vùng Pà Cò, Mai Châu, Hòa Bình đã gặp 5 cây thông đỏ T.
chinensis (còn gọi là thông đá, cây tra) bên trái dòng núi đá vôi. Riêng ở Lâm Đồng,
các cán bộ của Trung Tâm nghiên cứu Lâm sinh Lâm Đồng đã phát hiện một loài thông đỏ Himalaya (T. wallichiana Zucc.) có rãi rác nhiều nơi, trên độ cao khoảng 1.500m. Một vài nơi có thông đỏ như: Khu vực giáp ranh Xuân Thọ, Xuân Trường cách Đà Lạt 17km còn hai cây thông đỏ (một lớn và một nhỏ). Cây lớn có ba thân đường kính gốc đạt 115cm, ba thân có đường kính là 57cm, 41cm và 15cm. chiều cao cây khoảng 30m. Cây nhỏ có đường kính 33cm, cao 15m, cả hai cây đều mọc bên khe núi.
Cành của các cây trên đã được thu nhận và giâm hom tại trung tâm Lâm sinh Lâm Đồng và đã cho nhiều cây hom. Các cây hom này sẽ được đưa về trồng tại Trạm Măng Linh cho phù hợp với nhu cầu sinh thái của loài.
Hiện nay, do nạn phá rừng bừa bãi nên quần thể thông đỏ hiện chỉ còn đếm được ở con số hàng trăm cá thể. Mặt khác, về đặc tính tái sinh hẹp và thế hệ trung gian hầu như không nên có nguy cơ diệt vong của loài cây rừng thông đỏ.
2.2.4. Tình hình nghiên cứu cây thông đỏ
Theo nghiên cứu của các nhà khoa học chuyên ngành, Lâm Đồng là vùng đất hiếm hoi của Việt Nam mà cả Châu Á còn sót lại quần thể thông đỏ vô cùng quý hiếm. Từ lá thông đỏ có thể chiết xuất ra hai hoạt chất taxol và 10-DAB III để làm nguyên liệu bào chế thuốc điều trị ung thư buồng trứng, ung thư vú, ung thư phổi, xử lý hắc tố… Tuy nhiên trong tự nhiên, quần thể thông đỏ của Lâm Đồng đang bị đe dọa một cách nghiêm trọng
Các nhà khoa học đã nghiên cứu được 49 dòng thông đỏ tự nhiên, và qua đó chọn lọc được chín loài thông đỏ cho hàm lượng hoạt chất 10-DAB III và taxol cao.
Đặc biệt vào năm 1994, một số nhà khoa học trên thế giới đã tìm thấy các hợp chất để chữa trị bệnh ung thư từ thông đỏ. Cụ thể, Taxol chiết xuất từ vỏ các loài T. Trevifolia, T. Cuspidata, T. Yunnanensis, T. Baccata và T. Wallichiana,… đều có chất lượng và hiệu suất cao, được dùng để “chữa trị ung thư buồng trứng, ung thư vú, ung thư đầu, cổ và có triển vọng sử lý hắc tố (melanomas)”…
Hai dược phẩm được sử dụng nhiều và hiệu quả nhất trong điều trị ung thư buồng trứng, ung thư vú, ung thư phổi là Taxol và Taxotere, cả hai hoạt chất này đều được chiết xuất từ vỏ và lá cây thông đỏ.
Thuốc Taxol được bào chế từ chất Paclitaxel, và thuốc Taxotere được bào chế từ chất Docetaxel. Hai dược chất này đều có chung nguồn gốc và dược liệu, được chiết xuất từ cây thông đỏ (Taxus Wallichiana). Thông thường 1kg lá thông đỏ chiết xuất được 20mg Taxol và giá 1mg Taxol trên thị trường thế giới hiện nay là 4,87 USD. Để có một liều thuốc trị bệnh ung thư người ta cần khoảng 1kg Taxol, cần không dưới 7.000kg vỏ thông đỏ. Nghĩa là để có một liều thuốc trị bệnh ung thư
được bào chế cần phải có khoảng 6 cây thông đỏ trưởng thành. Như vậy toàn bộ rừng thông đỏ của Việt Nam nếu được dùng làm nguyên liệu cũng chỉ đủ điều chế trên 10 liều thuốc chữa trị bệnh ung thư. Với sự phát triển của Công nghệ Sinh học, đặc biệt là lĩnh vực nuôi cấy mô và tế bào thực vật để thu nhận các hợp chất thứ cấp, đã có nhiều nghiên cứu sản xuất Taxol bằng con đường sinh học.
Để sản xuất các hợp chất taxol trước đây chỉ có thể tổng hợp bằng con đường bán tổng hợp hữu cơ thì nay có thể sản xuất bằng một phương pháp rẽ tiền và không hại môi trường bằng các enzyme trong các cây thông đỏ Thái Bình Dương.
Công thức hóa học của Taxol
Các phương pháp tổng hợp trong ngành công nghiệp hóa chất rất đắt để tổng hợp từ một hỗn hợp các thành phần. Các trở ngại chính là tách chiết các sản phẩm thiên nhiên từ thực vật, do tiêu tốn nhiều dung môi hữu cơ và đòi hỏi nhiều kỹ thuật phân tách.
Nay các nhà khoa học đã tìm thấy con đường sinh học là sử dụng enzyme của cây thông đỏ để thay đổi các chất trung gian trong con đường chuyển hóa Taxol, enzyme này có nhiều ở cây thông để sản xuất số lượng lớn hợp chất thứ cấp dùng làm thuốc.
Cuối cùng thì các nhà khoa học hy vọng có thể dùng các kỹ thuật di truyền ở vi khuẩn để sản xuất Taxol theo con đường tổng hợp sinh học sẽ loại bỏ các bước mà bắt buộc phải che chắn các nhóm hoạt tính trong quá trình tách chiết, kiểm tra tinh lập thể, vùng hoạt tính đối với phương pháp tổng hợp ngày nay.
Quan trọng là các tiền chất hóa học được tạo thành phải được biến đổi hiệu quả để có thể làm nguyên liệu sản xuất thuốc.
Các kỹ thuật di truyền có thể sản xuất các enzyme acyltransferase mong muốn có khả năng chuyển hóa các chất trung gian cao cấp thành baccatin III, các sản phẩm trung gian tự nhiên ở giai đoạn cuối trong con đường chuyển hóa Taxol.
Việc tổng hợp Taxol đòi hỏi khoảng hơn 19 gene acyltransferase để có thể tạo vòng ba và thực hiện 8 bước biến đổi oxy hóa, 5 bước acyl hóa và 11 bước tạo trung tâm lập thể.
Bên cạnh đó có thể sử dụng kỹ thuật vi sinh để các sản xuất Taxol một cách hoàn hảo khi dựa vào một mô hình khoảng 10 gene bao gồm các yếu tố kiểm soát, từ nhiều nguồn khác nhau, đã được tập hợp lại trong vi khuẩn để sản xuất thuốc chống sốt rét arteminisin.
Ngoài ra, các nhà khoa học còn áp dụng kỹ thuật nuôi cấy mô để sản xuất Taxol thao quy trình được trình bày trong sơ đồ 2.3.
Sơ đồ 2.1: Kỹ thuật nuôi cấy thông đỏ
Mẫu thực vật
Xử lý mẫu thực vật
Nuôi cấy tạo thành mô sẹo
Nuôi cấy trong môi trường lỏng
Hình 2.4: Nuôi cấy thông đỏ
Đặc biệt “trong thời gian sắp tới, sẽ tiếp tục tiến hành thử nghiệm hình thức nuôi cấy tế bào thông đỏ dạng bioreactor (lắc lớn) trong môi trường lỏng để có thể tạo nguồn nguyên liệu tách chiết taxol một cách nhanh chống. Cứ 32. 000 lít vừa tế bào vừa dung dịch được nuôi cấy dạng bioreactor sẽ thu được 1kg taxol
Thông đỏ là một nguồn nguyên liệu vô cùng quý giá chúng ta cần phải có những biện pháp bảo tồn nguồn gen này một cách hợp lý.
Nuôi cấy các thiết bị lên men có dung tích lớn, khuấy đảo liên tục
Ly tâm hoặc lọc
Cần tiến hành đa dạng các phương pháp nuôi cấy tế bào đơn để thu được những sản phẩm thứ cấp có giá trị kinh tế cao và đáp ứng nhu cầu cuộc sống cũng như việc sử dụng taxol để điều trị bệnh ung thư (từ thông đỏ)
Hình 2.5: Thuốc điều trị ung thư từ thông đỏ 2.3. Cây trinh nữ hoàng cung (Crinum latifolium L.)
2.3.1. Phân loại
Giới (regnum) : Plantae
Lớp (class) : Monocotyledoneae Bộ (Order) : Asparagales Họ (family) : Amaryllidaceae Chi (genus) : Crinum
Loài (species) : C. latifolium
2.3.2. Đặc điểm
Là một loại cỏ, thân hành như củ hành tây to, đường kính 10-15cm
Các bẹ lá úp nhau thành một thân giả dài khoảng 10-15cm, có nhiều lá mỏng kéo dài từ 80-100 cm, rộng 5-8 cm, hai bên mép lá lượn sóng. Gân lá song
song, mặt trên lá lỡm thành rãnh, mặt dưới lá có một sống lá nỗi rất rõ, đầu bẹ lá nơi sát đất có màu tím.
Hoa mọc thành tán gồm 6-18 hoa, trên một cán hoa dài 30-60 cm. Cánh hoa có màu trắng có điểm màu tím đỏ, từ thân hành mọc rất nhiều củ con có thể tách ra trồng riêng dễ dàng.
Hình 2.6: Cây trinh nữ hoàng cung
2.3.3. Nguồn gốc và sự phân bố
Trinh nữ hoàng cung có nguồn gốc từ Ấn Độ, được trồng rộng rãi ở các nước vùng Đông Nam Á như: Thái Lan, Lào, Malaixia, Việt Nam và phía Nam Trung Quốc
Trinh nữ hoàng cung sống ở các vùng nhiệt đới (các tỉnh phía Nam), tuy nhiên cũng trồng được ở miền Bắc. Trong ba tháng mùa đông ở miền Bắc loài cây này sẽ bị trụi lá, phần củ được giấu trong đất, cho đến mùa xuân mới ra lá lại.
Có thể trồng ở miền Bắc nhưng sẽ không có lá đều quanh năm.
Hoạt chất chính trong cây trinh nữ hoàng cung gồm có các alkaloid không dị vòng như latisolin và nhiều alkaloid dị vòng. Ngoài ra, rễ và thân rễ cũng chứa 2 glucan A và B.
G.S Ghosal nhà khoa học Ấn Độ đã phân tích thành phần hóa học của cây Trinh nữ hoàng cung giai đoạn 1984-1989 thấy có một số dẫn chất alkaloid có tác dụng chống ung thư. Ông đã phân lập từ cánh hoa Trinh nữ hoàng cung một glucose alkaloid có tên latisolin. Thủy phân bằng enzyme thu được chất aglycon, ghosal, shibnath; phân lập ở thân hành lúc cây đang ra hoa hai chất pratorimin và pratosin là alkaloid pyrrolophennanthridon mới cùng pratorimin, ambelin và lycorin. Năm 1986, ông công bố tìm được dẫn chất alkaloid có tác dụng chống ung thư như crinafolin và crinafolidin, từ dịch chiết ở cánh hoa ông còn tìm được hai alkaloid mới có nhân pyrrolophennanthridin là 2-epilycorin và 2-epipancrassidin.
Ơ Việt Nam, theo Nguyễn Hoàng và cộng sự (1997), cây này có 11 alkaloid