Tuyển chọn các bacteriocin kháng ung thư tiềm năng từ hệ vi sinh vật đường ruột người bằng kỹ thuật sinh học phân tử đọc lập nuôi cấy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

NGUYẾN THỊ THANH TRÀ

TUYỂN CHỌN CÁC BACTERIOCIN KHÁNG UNG THƯ
TIỀM NĂNG TỪ HỆ VI SINH VẬT ĐƯỜNG RUỘT NGƯỜI
BẰNG KỸ THUẬT SINH HỌC PHÂN TỬ ĐỘC LẬP NUÔI CẤY

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KHÁNH HÒA – 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

NGUYỄN THỊ THANH TRÀ

TUYỂN CHỌN CÁC BACTERIOCIN KHÁNG UNG THƯ
TIỀM NĂNG TỪ HỆ VI SINH VẬT ĐƯỜNG RUỘT NGƯỜI
BẰNG KỸ THUẬT SINH HỌC PHÂN TỬ ĐỘC LẬP NUÔI CẤY
LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngành đào tạo:

Công nghệ sinh học

Mã số:

60420201

Quyết định giao đề tài:

528/QĐ – ĐHNT ngày 17/06/2014

Quyết định thành lập HĐ:

77/QĐ-ĐHNT ngày 01/02/2016

Ngày bảo vệ:
Người hướng dẫn khoa học:
TS. NGUYỄN VĂN DUY
Chủ tịch hội đồng
PGS.TS Ngô Đăng Nghĩa
Khoa sau đại học

KHÁNH HÒA –2016


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài: “Tuyển chọn các bacteriocin kháng
ung thư tiềm năng từ hệ vi sinh vật đường ruột người bằng kỹ thuật sinh học phân
tử độc lập nuôi cấy” được trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực, khách
quan.
Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đề tài nghiên cứu và hoàn
thành luận văn đều đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn đều chính
xác và được chỉ rõ nguồn gốc.
Khánh Hòa, ngày 24 tháng 03 năm 2016
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thanh Trà

iii


LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình thực hiện luận văn, tôi luôn nhận được sự giúp đỡ của nhiều
tổ chức và cá nhân. Nhân dịp này, tôi xin cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Công nghệ sinh
học & Môi trường, Khoa Sau đại học - Trường Đại học Nha Trang, đã tạo điều kiện
cho tôi hoàn thành chương trình đào tạo Thạc sĩ tại Viện.
Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người hướng dẫn khoa học là
TS. Nguyễn Văn Duy, Viện Công nghệ sinh học & Môi trường, Trường Đại học Nha
Trang đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài luận văn.
Tôi xin cảm ơn sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài mã số 106-YS.04-2014.40 do Quỹ
Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) tài trợ và TS. Nguyễn Văn
Duy làm chủ nhiệm đề tài.
Đồng thời tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Phạm Thu Thủy, TS. Đặng
Thúy Bình cùng toàn thể Quý thầy cô trong Bộ môn Công nghệ sinh học và Bộ môn
Sinh học đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo tôi trong thời gian thực hiện luận văn.
Tôi luôn biết ơn gia đình, bạn bè đã đóng góp công sức, động viên tôi hoàn thành
luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Khánh Hòa, ngày 24 tháng 03 năm 2016
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thanh Trà

iv

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ iii
LỜI CẢM ƠN ...............................................................................................................iv
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................................. vii
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. viii
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................................ix
TRÍCH YẾU LUẬN VĂN............................................................................................. x
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .........................................................................................3
1.1. Tổng quan về bacteriocin .................................................................................................... 3
1.2. Phân loại bacteriocin ............................................................................................................ 3
1.3. Cơ chế hoạt động của bacteriocin...................................................................................... 4
1.4. Những bacteriocin có hoạt tính kháng ung thư .............................................................. 5
1.4.1. Azurin .............................................................................................................5
1.4.2. Các bacteriocin có hoạt tính kháng ung thư khác ..........................................7
1.5. Tình hình nghiên cứu tuyển chọn các bacteriocin có tiềm năng kháng ung thư .... 9
1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .................................................................9
1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước .................................................................13
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 16
2.1. Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu ................................................................ 16
2.1.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................ 16
2.1.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ................................................................ 17
2.2 Nguyên vật liệu ..................................................................................................................... 17
2.2.1. Hóa chất ........................................................................................................17
2.2.2. Môi trường ....................................................................................................19
2.2.3 Dụng cụ và thiết bị chuyên dụng ...................................................................20
2.3 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................... 20
2.3.1.Thu mẫu phân ................................................................................................ 21

2.3.2. Phân lập chủng vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa ....................................22
2.3.3. Bảo quản chủng ............................................................................................ 22
2.3.4. Tách chiết DNA ............................................................................................ 23
2.3.4.1. Tách chiết DNA đa hệ gen ...................................................................23
v


2.3.4.2. Tách chiết DNA hệ gen từ chủng vi khuẩn đã phân lập Pseudomonas
aeruginosa .........................................................................................................25
2.3.5. Khuếch đại gen bằng PCR ............................................................................26
2.3.6. Phương pháp thôi gel ..................................................................................29
2.3.7. Điện di trên gel agarose ...............................................................................30
2.3.8. Giải trình tự gen ........................................................................................... 31
2.3.9. Phân tích trình tự và xây dựng cây phát sinh loài........................................31
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................. 32
3.1. Kết quả thu mẫu ................................................................................................................. 32
3.2. Kết quả sàng lọc gen mã hóa Azurin bằng kỹ thuật sinh học phân tử phụ thuộc
nuôi cấy......................................................................................................................................... 32
3.2.1. Kết quả phân lập chủng Pseudomonas aeruginosa từ mẫu phân .................32
3.2.2. Kết quả tách chiết DNA hệ gen từ các chủng Pseudomonas aeruginosa ....33
3.2.3. Kết quả khuếch đại đoạn gen azurin từ chủng Pseudomonas aeruginosa sử
dụng cặp mồi Azu 441F/R ......................................................................................34
3.2.4. Kết quả khuếch đại đoạn gen azurin từ các chủng Pseudomonas aeruginosa
sử dụng cặp mồi Azu 677F/R .................................................................................34
3.3. Kết quả sàng lọc các gen mã hóa Azurin bằng kỹ thuật sinh học phân tử độc lập
nuôi cấy......................................................................................................................................... 36
3.3.1. Kết quả tách chiết DNA đa hệ gen ............................................................... 36
3.3.2. Kết quả khuếch đại đoạn gen azurin từ các mẫu DNA đa hệ gen sử dụng cặp
mồi Azu 441F/R .....................................................................................................36
3.3.3. Kết quả khuếch đại đoạn gen azurin từ các mẫu DNA đa hệ gen sử dụng cặp

mồi Azu 677F/R .....................................................................................................37
3.4. Kết quả giải và phân tích trình tự các đoạn gen azurin thu được ............................ 40
3.5. Quy trình sàng lọc đoạn gen mã hóa Azurin từ khu hệ vi sinh vật đường ruột
người Việt Nam bằng phương pháp độc lập nuôi cấy và so sánh với phương pháp phụ
thuộc nuôi cấy ............................................................................................................................. 44
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................50
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 52

PHỤ LỤC

vi


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
bp

: Base pair (cặp bazơ)

DNA

: Deoxyribonucleic Acid

EDTA

: Ethylene Diamine Tetraacetic Acid

FDA

: Food and Drug Administration

HNSCC

: Head and Neck Squamous Cell Carcinomas

L

: lít

LAB108

: Pseudomonas Agar Base (Môi trường thạch phân lập
Pseudomonas aeruginosa của hãng LabM)

NAFOSTED : National Foundation for Science and Technology Development (Quỹ
Phát triển khoa học và công nghệ Quốc gia)
PCR

: Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi trùng hợp)

PTEN

: Phosphatase and tensin homolog

TBE

: Tris-Borat-EDTA

WHO

: World Health Organization (Tổ chức Y tế Thế giới)

vii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Một số peptit điều trị bệnh hiện có sẵn trên thị trường ..................................12
Bảng 2.1. Thông tin 23 mẫu phân....................................................................................16
Bảng 2.2. Trình tự cặp mồi Azu 441F/R và Azu 677F/R ................................................19
Bảng 2.3 Thành phần phản ứng PCR ..............................................................................28
Bảng 3.1 Đặc điểm khuẩn lạc các chủng vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa................33

viii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cấu trúc của Azurin .........................................................................................6
Hình 1.2. Cấu trúc và hoạt tính kháng ung thư của Azurin (Chakrabarty 2014) ..........13
Hình 2.1. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát ...........................................................................21
Hình 3.1. Đặc điểm khuẩn lạc các chủng Pseudomonas aeruginosa phân lập được ....32
Hình 3.2.Các mẫu DNA hệ gen từ các chủng Pseudomonas aeruginosa .....................33
Hình 3.3. Sản phẩm khuếch đại đoạn gen azurin từ các chủng Pseudomonas
aeruginosa sử dụng cặp mồi Azu 441F/R ..........................................................34
Hình 3.4. Sản phẩm khuếch đại đoạn gen azurin từ các chủng Pseudomonas
aeruginosa sử dụng cặp mồi Azu 677F/R ở nhiệt độ gắn mồi 56o.......................34
Hình 3.5. Sản phẩm khuếch đại đoạn gen azurin từ các chủng Pseudomonas
aeruginosa bằng cặp mồi Azu 677F/R ở nhiệt độ gắn mồi 58oC .........................35
Hình 3.6. Sản phẩm khuếch đại đoạn gen azurin từ các chủng từ các chủng Pseudomonas
aeruginosa bằng cặp mồi Azu 677F/R ở nhiệt độ gắn mồi 60oC ............................ 35
Hình 3.7.Các mẫu DNA đa hệ gen được tách chiết từ các mẫu phân ............................. 36
Hình 3.8. Sản phẩm khuếch đại đoạn gen azurin từ các mẫu DNA đa hệ gen bằng cặp

mồi Azu 441F/R....................................................................................................37
Hình 3.9. Sản phẩm khuếch đại đoạn gen azurin từ các mẫu DNA đa hệ gen bằng cặp mồi
Azu 677F/R ...........................................................................................................38
Hình 3.10. Sản phẩm khuếch đại đoạn gen azurin từ các mẫu DNA đa hệ gen sử dụng
cặp mồi Azu 677F/R ............................................................................................. 38
Hình 3.11. Sản phẩm khuếch đại đoạn gen azurin từ các mẫu DNA đa hệ gen sử dụng
cặp mồi Azu 677F/R ............................................................................................. 39
Hình 3.12. Kết quả thôi gel sản phẩm PCR từ mẫu K13 ..............................................40
Hình 3.13. Sơ đồ quan hệ tiến hóa của gen azurin từ mẫu K13 và các chủng K13P, K15P,
K16P, K17P, K19P, K20P, K22P, K23P, Pseudomonas aeruginosa PAO1 ...........44

ix


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Ung thư là căn bệnh nguy hiểm, là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây
tử vong đối với con người hiện nay. Cho đến nay vẫn chưa có một phương pháp điều
trị nào có thể ngăn chặn được ung thư tái phát. Phương pháp điều trị hiện nay thường
là bằng phẫu thuật, xạ trị và hóa trị liệu. Trong các biện pháp điều trị thì phẫu thuật và
xạ trị gây nhiều đau đớn nhiều về thể xác và để lại nhiều phản ứng phụ cho người
bệnh, hóa trị liệu có thể gây ra tác động phụ đối với các tế bào bình thường và dẫn tới
hiện tượng kháng thuốc của tế bào ung thư. Chính vì vậy, việc nghiên cứu và tìm kiếm
các liệu pháp điều trị mới là cấp thiết.
Hiện nay, mô hình điều trị ung thư sử dụng các vi khuẩn sống và sản phẩm tinh
sạch từ chúng đang được quan tâm. Trong đó, azurin là một bacteriocin do vi khuẩn
Pseudomonas aeruginosa tiết ra, có khả năng gây độc và cảm ứng quá trình chết tế
bào theo chương trình đối với các tế bào ung thư ở người, nhưng không tác động đối
với tế bào bình thường. Điều này đã mở ra một hướng mới trong việc điều trị bệnh ung
thư ở người.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành sàng lọc các bacteriocin Azurin có

tiềm năng kháng ung thư từ khu hệ vi sinh vật đường ruột người Việt Nam, bằng kỹ
thuật sinh học phân tử độc lập và phụ thuộc nuôi cấy nhằm định hướng phát triển các
thuốc chống ung thư mới góp phần bảo vệ sức khỏe con người.
Mục tiêu của đề tài là:
 Sàng lọc gen mã hóa bacteriocin Azurin có tiềm năng kháng ung thư từ khu
hệ vi sinh vật đường ruột người Việt Nam bằng kỹ thuật sinh học phân tử phụ thuộc và
độc lập nuôi cấy nhằm định hướng phát triển các thuốc chống ung thư mới góp phần
bảo vệ sức khỏe con người.
 Thiết lập quy trình kỹ thuật sinh học phân tử độc lập nuôi cấy nhằm sàng lọc
gen mã hóa bacteriocin từ khu hệ vi sinh vật đường ruột người Việt Nam và so sánh
với quy trình kỹ thuật sinh học phân tử phụ thuộc nuôi cấy.
Để đạt được mục tiêu này chúng tôi tiến hành: thu mẫu phân, phân lập vi khuẩn
Pseudomonas aeruginosa, tách chiết DNA từ các mẫu phân và từ các chủng vi khuẩn
phân lập được, khuếch đại gen azurin bằng PCR, giải và phân tích trình tự gen và xây
dựng cây phát sinh chủng loại.
Kết quả chúng tôi đã thu thập được 23 mẫu phân từ những người tình nguyện
Khánh Hòa. Từ các mẫu này, chúng tôi đã phân lập được 10 chủng vi khuẩn P.
aeruginosa, đã khuếch đại và giải trình tự đoạn gen azurin của 8 chủng vi khuẩn P.
x


aeruginosa, khuếch đại và giải trình tự đoạn gen azurin từ 1 mẫu phân, xây dựng cây
phân loại để đánh giá quan hệ tiến hóa giữa các chủng.
Kết quả cho thấy:
 Đề tài đã thu thập được 23 mẫu phân từ những người tình nguyện thuộc tỉnh
Khánh Hòa.
 Bằng kỹ thuật sinh học phân tử phụ thuộc nuôi cấy (phân lập chủng vi khuẩn
Pseudomonas aeruginosa, tách chiết DNA hệ gen, nhân đoạn gen mã hóa Azurin bằng
kỹ thuật PCR) chúng tôi đã khuếch đại đặc hiệu được đoạn gen azurin từ 8 chủng P.
aeruginosa sử dụng cặp mồi Azu 677F/R. Nhiệt độ gắn mồi tối ưu đối với các mẫu

K13P, K15P, K16P, K20P, K22P, K23P là 56oC; của mẫu K19P là 58oC và của mẫu
K17P là 60oC.
 Bằng kỹ thuật sinh học phân tử độc lập nuôi cấy (tách chiết DNA đa hệ gen từ
các mẫu phân, nhân đoạn gen mã hóa Azurin bằng kỹ thuật PCR), chúng tôi đã khuếch
đại đặc hiệu được đoạn gen azurin từ mẫu DNA đa hệ gen K13 với nhiệt độ gắn mồi
tối ưu là 58oC.
 Đã giải và phân tích trình tự đối với 9 đoạn gen mã hóa Azurin cho thấy:
Trình tự đoạn gen azurin từ chủng K13P (từ phương pháp phụ thuộc nuôi cấy) và
của mẫu K13 (từ phương pháp độc lập nuôi cấy) giống nhau 100% thể hiện sự chính
xác cao của cả 2 phương pháp.
Các trình tự thu được đều có độ tương đồng cao so với với trình tự đoạn gen
azurin của chủng P. aeruginosa PAO1 trên ngân hàng gen. Trong đó, trình tự đoạn gen
azurin từ các chủng K15P, K16P, K17P, K19P, K20P, K22P, K23P, sai khác từ 1-2
nucleotit so với trình tự đoạn gen azurin của chủng P. aeruginosa tuy nhiên các sai
khác này đều không ảnh hưởng tới protein chức năng.
Thiết lập thành công quy trình kỹ thuật sinh học phân tử độc lập và phụ thuộc
nuôi cấy nhằm sàng lọc gen mã hóa bacteriocin từ khu hệ vi sinh vật đường ruột người
Việt Nam.
Kết quả nghiên cứu của đề tài làm cơ sở cho việc sàng lọc gen mã hóa
bacteriocin mới tương tự Azurin có tiềm năng kháng ung thư từ khu hệ vi sinh vật
đường ruột người Việt Nam bằng kỹ thuật sinh học phân tử phụ thuộc và độc lập nuôi
cấy từ đó góp phần vào việc phát triển các thuốc chống ung thư mới góp phần bảo vệ
sức khỏe con người
Từ khóa: Azurin, bacteriocin, DNA đa hệ gen, hệ vi sinh đường ruột người,
peptide kháng ung thư.
xi


LỜI MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

Sức khỏe con người luôn là đề tài được quan tâm hàng đầu. Ngành y dược và
nhiều ngành khác luôn luôn không ngừng nghiên cứu và phát triển để phục vụ cho lợi
ích sức khỏe của con người. Cho đến hiện nay rất nhiều căn bệnh nguy hiểm đã được
đẩy lùi nhờ sự tiến bộ của y học. Trong số này ung thư là căn bệnh gây tỷ lệ tử vong
cao. Cho đến nay vẫn chưa có một phương pháp điều trị nào có thể ngăn chặn được
ung thư tái phát.
Ung thư là bệnh lý trong đó một số tế bào thoát ra khỏi sự kiểm soát phân bào, sự
biệt hóa tế bào và tiếp tục nhân lên. Những tế bào này có khả năng xâm lấn và phá hủy
các tổ chức xung quanh. Đồng thời chúng di trú và đến phát triển ở nhiều cơ quan khác
nhau và hình thành nên di căn, cuối cùng ung thư gây ra tử vong.
Trong một thời gian dài việc phẫu thuật để loại bỏ khối u được xem là phương
pháp duy nhất để điều trị ung thư và đến nay nó vẫn còn được xem là hòn đá tảng
trong điều trị ung thư hiện đại. Phẫu thuật có thể kết hợp với phương pháp xạ trị để
tiêu diệt các tế bào ung thư còn sót lại. Hóa trị liệu lâu dài nhằm ngăn chặn các tế bào
ung thư phát triển trở lại. Ngoài ra người ta còn kết hợp với một số phương pháp khác
như nội tiết, miễn dịch…
Trong các phương pháp điều trị trên, phẫu thuật có thể dẫn đến biến chứng và đe
dọa đến tính mạng của bệnh nhân, hoặc làm mất chức năng sinh lý của một số cơ
quan, bên cạnh đó những khối u ác tính đã di căn thì phương pháp phẫu thuật không
còn phù hợp. Hóa trị liệu có thể gây ra tác động phụ đối với các tế bào bình thường và
dẫn tới hiện tượng kháng thuốc của tế bào ung thư bằng cách sử dụng con đường sinh
trưởng khác hoặc các bơm ngược để bơm thuốc ra ngoài. Do đó, việc tìm kiếm các liệu
pháp điều trị mới là cấp thiết.
Hiện nay, cách tiếp cận điều trị ung thư sử dụng các vi khuẩn sống và sản phẩm
tinh sạch từ chúng đang được quan tâm. Trong số sản phẩm từ vi khuẩn, một số
protein và peptide được quan tâm hơn cả. Đặc biệt, bacteriocin – chất kháng khuẩn có
bản chất protein và peptide – đang hứa hẹn là một trong những chất kháng ung thư
hiệu quả và an toàn. Vì vậy đề tài: “Tuyển chọn các bacteriocin kháng ung thư tiềm
1

năng từ hệ vi sinh vật đường ruột người bằng kỹ thuật sinh học phân tử độc lập
nuôi cấy” được tiến hành.
2. Mục tiêu của đề tài
- Sàng lọc gen mã hóa bacteriocin Azurin có tiềm năng kháng ung thư từ khu hệ
vi sinh vật đường ruột người Việt Nam bằng kỹ thuật sinh học phân tử phụ thuộc và
độc lập nuôi cấy nhằm định hướng phát triển các thuốc chống ung thư mới góp phần
bảo vệ sức khỏe con người.
- Thiết lập quy trình kỹ thuật sinh học phân tử độc lập nuôi cấy nhằm sàng lọc
gen mã hóa bacteriocin từ khu hệ vi sinh vật đường ruột người Việt Nam và so sánh
với quy trình kỹ thuật sinh học phân tử phụ thuộc nuôi cấy.
3. Nội dung chính của đề tài
- Thu mẫu phân để nghiên cứu hệ vi sinh vật đường ruột người.
- Sàng lọc gen mã hóa Azurin bằng kỹ thuật sinh học phân tử phụ thuộc nuôi cấy.
- Sàng lọc gen mã hóa Azurin bằng kỹ thuật sinh học phân tử độc lập nuôi cấy.
- Giải và phân tích trình tự các đoạn gen azurin thu được.
- Thiết lập quy trình kỹ thuật sinh học phân tử độc lập nuôi cấy và so sánh với kỹ
thuật phụ thuộc nuôi cấy.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học: đây là nghiên cứu đầu tiên sàng lọc các bacteriocin kháng
ung thư ở Việt Nam; đồng thời thiết lập quy trình kỹ thuật sinh học phân tử độc lập và
phụ thuộc nuôi cấy nhằm tuyển chọn các gen mã hóa các bacteriocin có tiềm năng
kháng ung thư từ mẫu phân người phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo.
- Ý nghĩa thực tiễn: kết quả của đề tài này là tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo
nhằm phát triển thuốc chống ung thư mới góp phần bảo vệ sức khỏe con người.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về bacteriocin
Bacteriocin là chất kháng khuẩn có bản chất là các peptit hoặc protein do gen mã
hóa được sản sinh từ cả vi khuẩn Gram âm và vi khuẩn Gram dương để ức chế các vi
khuẩn cạnh tranh khác. Bacteriocin có hoạt tính kháng các vi sinh vật cạnh tranh trong
cùng ổ sinh thái, thường kháng cùng loài (phổ hẹp) nhưng đôi khi kháng nhiều loài
khác (phổ rộng). Vì vậy chúng được mong đợi có tác động có lợi đến sức khỏe của
người, động vật nuôi và một số thực vật (Riley, 2009). Bacteriocin hứa hẹn là một
trong các chất kháng ung thư hiệu quả, các tính chất hóa sinh của chúng đã và đang
được nghiên cứu. Từ cuối những năm 1970, từ phát hiện dịch bacteriocin thô có thể
gây độc ở các tế bào động vật có vú dẫn đến phát hiện khả năng kháng ung thư của
bacteriocin (Cornut và cs, 2008). Hiện nay các nhóm bacteriocin phổ biến như pyocin,
colicin, pediocin và microcin đã có đại diện được chứng tỏ có khả năng ức chế các
dòng tế bào ung thư khác nhau (Chakrabarty, 2014).
1.2. Phân loại bacteriocin
Bacteriocin được phân loại với nhiều tiêu chí khác nhau như: họ vi khuẩn sản
sinh, trọng lượng phân tử của chúng và trình tự chuỗi axit amin…Cho tới hiện nay
bacteriocin được chia thành 4 lớp.
a) Lớp I: là lớp lantibiotic, là polypeptit có trọng lượng phân tử < 5 kDa, bền
nhiệt hoạt động theo cơ chế tác động lên màng tế bào. Lantibiotic bacteriocin lớp I
được chia thành hai lớp phụ.
Lớp Ia: thường là những protein nhỏ (2-5 kDa) có hình ốc vít, kéo dài và chứa
những phân tử mang điện tích dương. Nisin thuộc vào lớp này.
Lớp phụ Ib: là những peptit đặc trưng hình cầu, không linh động, tích điện âm
hoặc không tích điện. Chúng thể hiện hoạt động bằng cách gây nhiễu đối với những
phân tử enzyme thiết yếu của vi khuẩn nhạy cảm. Đại diện: Mersacidin…
b) Lớp II: gồm các bacteriocin không phải là lantibiotic, là những peptide có
trọng lượng phân tử biến thiên, nhưng thông thường nhỏ (< 10 kDa), bền nhiệt, chứa
những amino axít thông thường. Nhóm này được chia vào trong ba nhóm nhỏ:

3

Lớp IIa: là lớp lớn nhất gồm những peptide hoạt động chống Listeria, đại diện
đặc trưng cho nhóm này là pediocin PA-1 Leucocin A và Sakacin P. Các bacteriocin
nhóm này hứa hẹn có nhiều ứng dụng trong công nghiệp nhờ vào hoạt động kháng
Listeria mạnh của chúng. Thậm chí chúng còn được chú ý hơn nhiều so với
bacteriocin lớp I (nisin) vì chúng có phổ ức chế đặc hiệu với vi khuẩn đích.
Lớp IIb: được hình thành bởi phức hợp của hai peptide riêng biệt, những peptide
này ít hoặc không hoạt động. Bacteriocin đặc trưng cho nhóm này là: Lactococcin G,
Plantaricin EF và Plantaricin JK.
Lớp IIc: là những peptide nhỏ, bền nhiệt. Trong phân lớp này chỉ tìm thấy các
bacteriocin như Divergicin A và Acidocin B.
c) Lớp III: lớp này bao gồm các peptide lớn có trọng lượng phân tử > 30 kDa,
không tan, không bền nhiệt. Nhóm này bao gồm các enzyme ngoại bào có hoạt tính
kháng lại các vi khuẩn. Các bacteriocin lớp III cho đến nay chỉ được phân lập từ chi
Lactobacillus. Đại diện: Acidofilicin A và Lactacins A,B.
d) Lớp IV: là các bacteriocin phức hợp, ngoài thành phần chính là protein chúng
còn chứa lipid và cacbonhydrat. Cấu trúc và chức năng của nhóm này chưa được biết
nhiều, ví dụ Leuconocin B.
1.3. Cơ chế hoạt động của bacteriocin
Cơ chế tác động bacteriocin rất đa dạng, nó có thể làm biến đổi các enzym, ức
chế sự sản sinh bào tử, chúng xâm nhập vào tế bào làm mất lực đẩy proton, làm giảm
thế năng của màng nguyên sinh chất và thay đổi pH nội bào do đó tạo ra các lỗ thủng
không thể khắc phục được dẫn đến tế bào bị phá vỡ (Thomas và cs, 1994). Nhiều loại
bacteriocin còn có khả năng phân giải DNA, RNA và tấn công vào peptidoglycan để
làm suy yếu thành tế bào.
Lớp I (điển hình là nisin): tác động lên thành peptidoglycan hoặc màng nguyên
sinh, hoặc kết hợp cả hai cơ chế. Ví dụ, nisin có cả hai cơ chế trong khi đó thì lacticin
chỉ có khả năng tác động lên thành peptidoglycan.
Đối với thành peptidoglycan; lipid II giữ vai trò quan trọng trong quá trình vận

chuyển các đơn vị tổng hợp nên thành peptidoglycan từ trong tế bào chất. Bacteriocin
thuộc nhóm này có khả năng liên kết với lipid nằm trên màng nguyên sinh, sự liên kết
4


này được giải thích rằng do phần lớn bacteriocin mang điện tích dương và lipid màng
mang điện tích âm vì thế sự liên kết được dễ dàng tạo ra trên màng. Sau khi tạo liên
kết, bacteriocin sẽ khóa lipid làm chúng mất khả năng vận chuyển các tiểu đơn vị cấu
tạo nên thành peptidoglycan.
Đối với màng sinh chất, bacteriocin liên kết và sử dụng lipid trên màng nguyên
sinh thực hiện quá trình oxi hóa khử, lúc này lipid có tác dụng như những con dao cắt
tạo nên những lỗ hỏng trên màng nguyên sinh. Những lỗ hỏng này làm thất thoát nhiều
các ion, các chất hòa tan trong nguyên sinh chất (muối khoáng, acid amin, acid
nucleic…), làm thủy phân và thất thoát nhiều ATP dẫn đến tế bào chết nhanh hơn
(Heschard và cs, 2002).
Lớp II (điển hình là Sakacin): do có nhóm kỵ nước nên sau khi tạo ra kênh dẫn
trong màng, bacteriocin thuộc nhóm này sẽ liên kết với lipid trong thành phần
phospholipid màng, và gắn trực tiếp vào màng như một thành phần của màng, sau đó
thực hiện các phản ứng oxi hóa khử tạo nên những lỗ hỏng và tác động như nhóm I
(Heschard và cs, 2002).
Lớp III (điển hình là lysostaphin): tác động trực tiếp lên thành tế bào, làm phân
hủy thành tế bào và phá vỡ tính thẩm thấu (Heschard và cs, 2002).
Lớp IV : Hiện vẫn chưa có kết luận rõ ràng về cơ chế hoạt động của nhóm này.
Tuy nhiên các nhà khoa học giả định rằng cơ chế hoạt động của nhóm này chủ yếu tác
động lên DNA, RNA và sự tổng hợp protein. Các bacteriocin nhóm này có thể tạo
phức hợp không tan với DNA, ngăn cản DNA tổng hợp nên RNA và protein hoặc liên
kết với DNA làm dịch mã ra các protein bất thường.
1.4. Những bacteriocin có hoạt tính kháng ung thư
1.4.1. Azurin
Azurin là thành viên của họ protein cupredoxin do Pseudomonas aeruginosa có

mặt trong hệ vi sinh vật đường ruột người tiết ra, có thể thấm chọn lọc các tế bào ung
thư ở người. Giả thuyết đặt ra là liệu Azurin từ P. aeruginosa có phải là protein duy
nhất trong hệ vi sinh vật đường ruột người có khả năng chống ung thư hay không. Vì
vậy, nghiên cứu này nhằm mục tiêu phân tích đa dạng trình tự đoạn gen mã hóa
Azurin của P. aeruginosa trong hệ vi sinh vật đường ruột người Việt Nam bằng cách
5


tiếp cận phụ thuộc và độc lập nuôi cấy, làm cơ sở thiết lập quy trình sàng lọc các đoạn
peptide tương tự Azurin để tìm kiếm các loại thuốc kháng ung thư mới từ vi sinh vật
đường ruột.
Azurin gây độc và cảm ứng quá trình chết tế bào theo chương trình, nhưng không
tác động đối với tế bào bình thường (Punj và cs, 2004; Yamada và cs, 2004, 2002).
Azurin có thể tương tác trực tiếp và làm ổn định cấu trúc protein p53 (Punj và cs,
2003). Vùng chức năng chịu trách nhiệm đối với quá trình xâm nhập vào tế bào ung
thư của azurin nằm từ vị trí axit amin từ 50–77 (được gọi là vùng p28) (Hình 1.1).
Vùng này có cấu trúc xoắn alpha và lưỡng tính. Quá trình xâm nhập vào tế bào của
azurin không kèm theo phá vỡ màng tế bào và dẫn tới làm tan bào. Một thử nghiệm
cận lâm sàng nhằm đánh giá các thông số dược động học, trao đổi chất và độc tính của
azurin-p28 (đoạn peptit tổng hợp dài 28 aa có nguồn gốc azurin) tiến hành trên linh
trưởng và chuột đã chứng minh peptit này không độc và không cảm ứng đáp ứng miễn
dịch (Jia và cs, 2011). Hơn thế nữa, gần đây tương tác protein-protein giữa azurin và
p53 đã được phân tích bằng công cụ tin sinh học và kính hiển vi lực nguyên tử
(Grandis và cs, 2007; Taranta và cs, 2008, 2009).
P18
1

50

67

77

128
Axit amin

Xâm nhập và ức

P28

chế sự nhân lên
của tế bào ung thư

Hình 1.1. Cấu trúc của Azurin
Đoạn peptit tổng hợp dài 28 axit amin (p28) với hoạt tính kháng ung thư và xâm
nhập đặc hiệu các tế bào ung thư đã được kiểm tra độc tính trên các động vật trong đó
có khỉ. Độc tính và đáp ứng miễn dịch không được ghi nhận. Tương tự Azurin, bằng
các kích thích động học phân tử và sử dụng kính hiển vi lực nguyên tử, peptit p28
được ghi nhận có khả năng tương tự liên kết với protein p53 cũng như ức chế sự hình
6


thành mạch máu mới, và các đặc tính ức chế khối u khác. Vì vậy, peptit p28 đã được
thử nghiệm lâm sàng giai đoạn I trên người bởi công ty CDG Therapeutics Inc, Mỹ.
Mười lăm bệnh nhân ung thư di căn giai đoạn IV đã kháng thuốc với tuổi thọ dự tính
không quá 6 tháng thử nghiệm (trong đó có 7 bệnh nhân ung thư da, 4 bệnh nhân ung
thư trực tràng, 2 bệnh nhân ung thư mô mềm sarcoma, 1 bệnh nhân ung thư tuyến tụy
và 1 bệnh nhân ung thư tuyến tiền liệt). Độc tính và đáp ứng miễn dịch đã không được
ghi nhận ở tất cả các bệnh nhân. Kết quả thử nghiệm p28 cho thấy ung thư đã suy giảm
một phần ở hai bệnh nhân trong khi ở hai bệnh nhân khác ung thư hoàn toàn suy giảm

chứng tỏ cơ chế tác động hiệu quả của p28 (Yamada và cs, 2011).
Các nghiên cứu còn chứng minh Azurin có khả năng gắn với nhiều đích khác
nhau ở trong và ngoài tế bào của động vật có vú. Ngoài khả năng gắn với protein p53,
Azurin cũng tác động đến quá trình phân chia tế bào thông qua EphB2 tyrosine kinase
(Chaudhari và cs, 2007). Bên cạnh đó, sự ưu tiên xâm nhập của Azurin và quá trình ức
chế phosphoryl hóa VEGFR-2, FAK và Akt dẫn đến ức chế sự hình thành mạch, vì
vậy ức chế sự phát triển của khối u. Khả năng liên kết của Azurin với các thụ thể
ephrin cho phép tạo ra một peptit dung hợp với nicotinamide có hiệu quả cao hơn gấp
13 lần (Micewicz và cs, 2011).
Điều thú vị là hiệu quả của Azurin với hoạt tính kháng ung thư của vi khuẩn đã
được chứng minh thông qua chủng E. coli Nissle 1917 (EcN) biểu hiện Azurin, làm
giảm 40% lượng các hạch di căn sau 30 ngày điều trị so với nhóm đối chứng. Các kỹ
thuật gần đây cho phép thử nghiệm hoạt tính kháng ung thư của các loại thuốc có
nguồn gốc từ vi khuẩn theo các cách mới như dưới dạng các phân tử vàng nano, các
hạt từ nano, axit folic, sợi cacbon nhằm tăng cường hiệu quả của chúng (Keyhanian và
cs, 2010). Như vậy, các sản phẩm này có thể được đóng gói trong các tế bào vi khuẩn,
một phương tiện vận chuyển thuốc hiệu quả đến các tế bào ung thư.
1.4.2. Các bacteriocin có hoạt tính kháng ung thư khác
Hệ vi sinh vật đường ruột người rất đa dạng gồm 1014 vi khuẩn, gồm các nhóm
chính

như:

Streptococcus,

Lactobacillus,

Clostridium,

Bifidobacterium,

Enterococci…Chúng tiết rất nhiều bacteriocin, trong đó azurin không phải là
bacteriocin kháng ung thư duy nhất do các vi sinh vật của khu hệ vi sinh người tiết ra.
Đặc tính kháng ung thư của dịch bacteriocin thô đã được phát hiện từ những năm
7


1970. Ngày nay, nhiều bacteriocin tinh sạch thể hiện hoạt tính ức chế đối với nhiều
dòng tế bào ung thư khác nhau đã được phát hiện, bao gồm pyocin, colicin, pediocin
và microcin (Hetz và cs, 2002; Cornut và cs, 2008).
Nisin là đại diện điển hình lớp Ia của các bacteriocin, là một peptit kháng khuẩn
đa vòng, được cấu tạo từ 34 gốc axit amin do vi khuẩn Lactococcus lactis trong quá
trình lên men lactic tiết ra, là một tác nhân kháng khuẩn tự nhiên không thể tổng hợp
nhân tạo, có khả năng kiềm hãm nhiều loại vi khuẩn Gram dương, đã được sử dụng
phổ biến trong bảo quản thực phẩm, không độc đối với các động vật và con người.
Bacteriocin này đã được Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) cấp phép sử dụng năm 1969 và
Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) cấp phép năm 1988. Nisin còn
là chất kháng ung thư đối với ung thư tế bào vảy ở đầu và cổ (HNSCC) bằng khả năng
cảm ứng quá trình chết theo chương trình, làm ngừng chu trình tế bào, ức chế quá trình
tăng sinh tế bào chọn lọc ở tế bào HNSCC so với các tế bào sừng (keratinocyte) (Joo
và cs, 2012). Tương tự, plantaricin A (PlnA) là một bacteriocin có điện tích dương từ
chủng Lactobacillus plantarum C11 có khả năng thấm qua màng và có hiệu quả kháng
khuẩn. Điều thú vị là PlnA cũng có thể thấm qua màng các tế bào nhân chuẩn với hiệu
quả tùy thuộc từng loại tế bào bao gồm cả tế bào ung thư và các tế bào thường khác.
Kết quả nghiên cứu cơ chế thấm qua màng cho thấy, tương tác tĩnh điện giữa PlnA và
các glycoprotein màng đóng vai trò then chốt cho PlnA bắt đầu tương tác với các
phospholipit màng (Sand và cs, 2013).
Bằng cách tiếp cận tin sinh học, toàn bộ hệ gen của vi khuẩn hội sinh ở người là
Lactobacillus salavarius đã được quét để tìm kiếm các bacteriocin giả định. Sau đó
các bacteriocin này được tuyển chọn thông qua nghiên cứu mô hình cấu trúc và mô

hình phân tử gắn kết (docking) với các protein đích của tế bào ung thư như p53, Rb1
và AR trong đó sử dụng Azurin làm đối chứng. Kết quả cho thấy Lsl_0510 có ái lực
liên kết mạnh nhất với tất cả 3 thụ thể này của tế bào ung thư, vì vậy có thể là ứng cử
viên tốt cho quá trình phát triển thuốc chống ung thư (Shaikh và cs, 2012).
Tóm lại, cả vi khuẩn Gram dương và Gram âm, cũng như các vi khuẩn gây bệnh
và hội sinh ở người đều có thể sản xuất ra các bacteriocin tương tự các chất kháng
sinh, có hoạt tính chống ung thư, điều này mở ra kỷ nguyên mới trong việc phát triển
thuốc chữa bệnh góp phần bảo vệ sức khỏe con người. Nếu các vi sinh vật gây bệnh và
8


hội sinh cùng tồn tại lâu dài trong cơ thể người sản xuất ra các protein để bảo vệ môi
trường sống của chúng khỏi ung thư và các bệnh gây chết người khác, điều này có
nghĩa là chúng ta có thể tìm ra các chất chống ung thư mới từ khu hệ vi sinh của
người. Việc phát hiện các loại thuốc như vậy chỉ mới được bắt đầu.
1.5. Tình hình nghiên cứu tuyển chọn các bacteriocin có tiềm năng kháng ung thư
1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Ung thư là bệnh liên quan tới các con đường truyền tín hiệu tế bào thông qua
Hsp90, PI3 K, AKT, mTOR, ERK protein…; các gen tiền ung thư như Bcl-2 hay Ras;
các yếu tố kìm hãm ung thư như p53 hay PTEN. Ung thư còn liên quan đến các yếu tố
thúc đẩy sinh trưởng như VEGF, PDGF và các thụ thể của chúng. Sự thay đổi thông
qua các con đường tín hiệu cuối cùng dẫn đến thay đổi trong biểu hiện protein và các
quá trình sinh lý cần thiết cho sinh trưởng và sự sống của tế bào (Chakrabarty, 2014).
Gần đây, mô hình điều trị ung thư sử dụng các vi khuẩn sống và sản phẩm tinh
sạch từ chúng được quan tâm trở lại. Vào cuối những năm 1890, sự kiện William B.
Coley - người đầu tiên ghi nhận sự suy giảm ung thư ở các bệnh nhân được gây nhiễm
khuẩn đã dẫn tới phát hiện về hoạt tính kháng ung thư ở vi khuẩn. Độc tố sau đó được
gọi tên là Coley toxin đã được sử dụng để kháng lại nhiều loại ung thư khác nhau, mặc
dù vậy một số bệnh nhân đã bị nhiễm khuẩn hệ thống và chết (Chakrabarty, 2003).
Ngày nay, nhiễm khuẩn hệ thống được loại trừ nhờ sử dụng các vi khuẩn đã được làm

suy yếu, do vậy có khả năng xâm nhiễm kém. Ngoài ra, người ta có thể sử dụng các
sản phẩm chiết xuất từ vi khuẩn có khả năng hướng đích và giết đặc hiệu tế bào ung
thư. Theo cách này, các sản phẩm chiết xuất từ vi khuẩn có thể được cải biến di truyền
để hướng đích là các thụ thể đặc hiệu trên tế bào ung thư hoặc chỉ xâm nhập các tế bào
ung thư mà không tác động lên các tế bào bình thường của cơ thể. Các sản phẩm này
thường là độc tố vi khuẩn, các protein, peptit và enzyme. Cuối cùng, các vi khuẩn đã
cải biến có thể được sử dụng để chẩn đoán ung thư nhờ các kỹ thuật phát quang sinh
học, huỳnh quang, cộng hưởng từ và phát xạ positron (Bernardes và cs, 2010).
Độc tố vi khuẩn là một trong những loại độc tố mạnh nhất trong tự nhiên (Pastan
và cs, 2007). Các chiến lược mới trong kỹ thuật gen và protein mở ra khả năng dung
hợp các độc tố này với kháng thể đơn dòng tạo nên các độc tố miễn dịch
(immunotoxin) là protein dung hợp có hiệu quả mới với khả năng hướng đích đặc hiệu
9


các tế bào ung thư (Weldon và Pastan, 2011). Các độc tố vi khuẩn có cấu trúc bao gồm
các vùng chức năng: vùng nhận biết cho phép các độc tố tập trung với mật độ cao
xung quanh tế bào ung thư, vùng vận chuyển cho phép độc tố xâm nhập vào trong tế
bào và vùng gây chết cảm ứng hiệu quả gây độc tế bào. Đối với các immunotoxin sử
dụng trong liệu pháp chống ung thư, vùng nhận biết tế bào thường được thay thế bằng
một phối tử mới gắn kết với các thụ thể đặc hiệu, điều này cho phép độc tố chỉ tác
động lên một số loại tế bào ung thư nhất định (Pastan và cs, 2007; Weldon và Pastan
2011). Ví dụ Exotoxin A từ Pseudomonas aeruginosa và độc tố bạch hầu từ
Corynebacterium diphtheria là những độc tố được sử dụng phổ biến nhất trong liệu
pháp chống ung thư (Lorberboum-Galski 2011) trong khi đó OntakTM là
immunotoxin đầu tiên được FDA cấp phép sử dụng trong điều trị ung thư tế bào
lympho T (Choudhary và cs, 2011).
Gần đây nhiều protein và peptit vi khuẩn có hoạt tính kháng với nhiều loại tế bào
ung thư khác nhau ở giai đoạn thử nghiệm cận lâm sàng đã được phát hiện (Mahfouz và
cs, 2007). Các protein và peptit này được tìm thấy ở các vi khuẩn được cho là không liên

quan đến hoạt tính kháng ung thư. Ví dụ, SSL10, một protein giống siêu kháng nguyên
từ Staphylococcus aureus, có khả năng ức chế sự di chuyển của tế bào ung thư máu
Jurkat và tế bào ung thư cổ tử cung Hela theo cơ chế cảm ứng biểu hiện CXCl12
(Walenkamp và cs, 2009). SSL5, một protein giống siêu kháng nguyên khác từ S.
aureus, có thể ngăn chặn sự dính bám của các tế bào bạch cầu lên các tế bào nội mạc
của thành mạch và các tiểu cầu. Sự dính bám của các tế bào khối u vào tế bào nội mạc
kích thích sự hình thành mạch máu và di căn, do vậy đóng vai trò quan trọng trong việc
kìm hãm sự phát triển của khối u (Walenkamp và cs, 2010). Các trường hợp khác, ActA,
protein cảm ứng sự tập hợp actin, đóng vai trò quan trọng trong tiến trình gây bệnh của
L. monocytogens, đã được sử dụng sử dụng rộng rãi trong liệu pháp miễn dịch đối với
các đáp ứng miễn dịch trung gian qua tế bào TCD8 (Wood và cs, 2010). Romidepsin, một
dipeptit tự nhiên từ Chromobacterium violaceum có hoạt tính ức chếcác histone
deacetylase, enzyme quan trọng trong sự phát triển và lan rộng của khối u, vì vậy là một
trong các đích quan trọng đối với bệnh ung thư máu (Vinodhkumar và cs, 2008).
Spiruchostatin B, một peptit có cấu trúc tương tự Romidepsin từ Pseudomonas sp. cũng
thể hiện hoạt tính tương tự đối với các tế bào ung thư (Kanno và cs, 2012). Cuối cùng,
Pep27anal2, phân tử có cấu trúc tương tự peptit Pep27, từ Streptococcus pneumoniae
10


cảm ứng quá trình chết theo chương trình của các tế bào ung thư theo các con đường
truyền tín hiệu khác nhau. Peptit này sau đó đã được cải biến nhằm làm tăng hoạt tính
chống ung thư ở các nồng độ thấp hơn (Lee và cs, 2005 a,b).
Tuy nhiên, hiện nay phương pháp tiếp cận mới là sử dụng protein để làm thuốc
theo đường uống. Các nghiên cứu đang được thực hiện nhằm tạo ra các phân tử polyme
insulin nhỏ, trong đó một đoạn oligomer amphiphilic, thường là polyethylene glycol,
được liên kết đồng hóa trị với axit amin đặc biệt trong insulin cho phép nó có thể chống
lại sự tiêu hủy bới các axit hoặc enzyme trong dạ dày và ruột nhằm hấp thụ vào máu.
Các thử nghiệm lâm sàng thử nghiệm uống viên nang insulin (ORMD-0801, 8 mg
insulin) đã thể hiện khả năng dung nạp tốt và hiệu quả trong việc giảm đường huyết

trong 8 bệnh nhân bị bệnh tiểu đường (Eldor và cs, 2013). Kích thước azurin (14 kDa)
mặc dù hơi lớn hơn insulin (5,7 kDa), nhưng nó có thể sử dụng để phát triển một loạt
uống azurin (hoặc P28 một nửa kích thước của insulin) để điều trị và ngăn cản sự phát
bệnh ung thư.
Điều thú vị là Azurin không chỉ có hoạt tính chống ung thư mà còn ức chế sự
xâm nhiễm của virus HIV-1, ký sinh trùng sốt sét Plasmodium falciparum (Chaudhari
và cs, 2006) và ký sinh trùng Toxoplasma gondii (Naguleswaran và cs, 2008, Fialho và
Chakrabarty 2010). Vì vậy Azurin được cho rằng là vũ khí của P. aeruginosa sử dụng
để xâm nhập cơ thể người và cư trú lâu dài mà không gây hại hay gây ra bất cứ độc
tính nào đối với tế bào vật chủ (Fialho và Chakrabarty, 2010). Như vậy Azurin có thể
đặc hiệu cho các khối u trong các cơ quan có P. aeruginosa xâm nhiễm.
Bên cạnh đó, Neisseria meningitides sản xuất một protein giống azurin được đặt
tên là Laz gồm 127 gốc axit amin (Azurin của P. aeruginosa dài 128 axit amin) có
mức độ tương đồng 56% so với Azurin của P. aeruginosa. Tuy nhiên, Laz được gắn
thêm 39 axit amin ở đầu N, đoạn này được gọi là epitope H8 (Hong và cs, 2006). Điều
ngạc nhiên là trong khi Azurin có khả năng xâm nhập hiệu quả tế bào ung thư vú
MCF-7, phân từ này lại không có khả năng xâm nhập các tế bào ung thư thần kinh
đệm LN-229. Ngược lại, H8-azurin đi qua hàng rào máu não và xâm nhập hiệu quả các
tế bào thần kinh đệm. Điều này cho thấy N. meningitides đã trang bị Azurin như một
vũ khí chống ung thư cùng với “áo giáp” epitope H8 đóng vai trò hỗ trợ Azurin vượt

11


qua các hàng rào và xâm nhập vào các tế bào u thần kinh đệm để giết chúng
(Chakrabarty 2014) (Hình 1.2).
Bảng 1.1. Một số peptit điều trị bệnh hiện có sẵn trên thị trường
(Chakrabarty và cs, 2014)
Tên gọi chung và
tên thương mại

Leuprorelin
Lupron
Octreotide
Sandostatin
Goserelin
Zoladex
Glatiramer
Copaxone
Lucinactant
Surfaxin
Peginesatide
Omontys
Pasireotide
Signifor
Carfilzomib
Kyprolis

Linaclotide
Linzess
Teduglutide
Gattex
Lixisenatide
Lyxumia

Chỉ định

FDA công nhận

Bệnh ung thư tuyến tiền liệt
Ung thư vú

Bệnh ung thư tuyến tiền liệt
Ung thư vú
Bệnh ung thư tuyến tiền liệt
Ung thư vú
Đa xơ cứng

1985

Suy hô hấp cấp tính

2012

Thiếu máu (bệnh thận mãn tính)

2012

Bệnh Cushing

2012

Nhiều myeloma

2012

Táo bón mãn tính vô căn

2012

Hội chứng ruột ngắn

2012

Bệnh tiểu đường

2013

1988
1989
1996

Hiện nay, một số bằng phát minh của Mỹ đã được cấp cho việc sử dụng Azurin
và Laz để chống ung thư (Fialho và cs, 2012), trong đó azurin đã thể hiện hoạt tính
mạnh cũng như khả năng tăng cường hoạt tính của các loại thuốc chống ung thư khác
như ung thư tế bào vảy trong khoang miệng (Choi và cs, 2011).
Hầu hết các peptit điều trị được cho nhiều bệnh khác nhau như bệnh tiểu đường,
thiếu máu, vv, chỉ một vài peptit như Carfilzomib được chỉ định điều trị cho các bệnh
về ung thư máu chẳng hạn như đa u tủy (Bảng1.1.). Các peptit, tùy thuộc vào kích
12


thước hoặc tính chất của chúng, có thể được uống bằng đường miệng hoặc tiêm dưới
da hoặc hít để điều trị ung thư. Mặc dù số lượng ít nhưng liệu pháp sử dụng peptit có
tiềm năng thú vị trong điều trị ung thư.

Phương pháp phân tích

Phương pháp phân tích độc

quá trình xâm nhập tế

tố tế bào

bào

Hình 1.2. Cấu trúc và hoạt tính kháng ung thư của Azurin (Chakrabarty 2014)
(Cột bên trái: Cấu trúc dự đoán của azurin, Laz và azurin dung hợp với epitope
H8 nằm ở đầu N. Vùng tương ứng với đoạn peptit p28 được đánh dấu. Cột ở giữa: Vị
trí của azurin, Laz và H8 azurin được đánh dấu huỳnh quang trong tế bào ung thư vú
MCF-7 và u bào thần kinh đệm LN-229. Màu đỏ là protein dung hợp bắt màu nhuộm
của Alexa fluor 568, phần màu xanh là nhân tế bào được nhuộm bằng DAPI. Cột bên
phải: Hiệu quả gây độc của azurin, H8-azurin và Laz ở các nồng độ khác nhau đối với
tế bào LN-229 (Chakrabarty, 2014)).
1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam gần đây đã có những sàng lọc các chất chống ung thư từ các nguồn
khác nhau. Các chất có hoạt tính kháng ung thư từ thực vật như arabinoxylan cám gạo
MGN-3 (Bang và cs, 2010), dịch chiết ethanol của cây Selaginella tamariscina (Le và
cs, 2012), cleistanthane diterpene từ hạt cây Caesalpinia sappan (Nguyen và cs, 2013)
và geranyl dihydrochalcone từ cây Artocarpus altilis (Nguyen và cs, 2014); Các hoạt
13


chất từ tảo như fucoidan từ tảo nâu Sargassum mcclurei (Thinh và cs, 2013); Các hoạt
chất từ động vật như các steroid của bọt biển Ianthella sp. (Nguyen và cs, 2009) và sao
biển Astropecten polyacanthus (Thao và cs, 2013). Bên cạnh đó, người ta cũng tổng
hợp hóa học và đánh giá hoạt tính kháng ung thư của các chất ức chế histone
deacetylase mới (Nam và cs, 2013) và các dendrimer (polymer với kích thước nano)
(Ly và cs, 2013). Tuy vậy, cho đến nay những nghiên cứu về các thuốc điều trị ung
thư từ vi khuẩn và các sản phẩm của chúng như peptit và bacteriocin là rất hạn chế ở
Việt Nam.
Hiện có một vài nghiên cứu cơ bản hoặc ứng dụng về bacteriocin từ vi khuẩn

lactic tại Việt Nam. Điển hình như các nhà nghiên cứu thuộc Viện Công nghệ sinh
học, Hà Nội đã khảo sát đa dạng sinh học, khả năng sinh bacteriocin và tính chất
probiotic của hệ vi khuẩn lactic trong đường tiêu hóa động vật (Đề tài Khoa học cơ
bản 2004-2005, Mã số: 62 05 04). Nhóm tác giả ở Đại học Quốc gia Hà Nội đã nghiên
cứu và phát hiện khả năng sinh bacteriocin II của chủng vi khuẩn Lactobacillus
plantarum L24 (Nguyễn Thị Hoài Hà và cs, 2002). Trong nghiên cứu này, bacteriocin
được tinh sạch bằng sắc kí lọc gel và phân tách bằng điện di trên gel SDS - PAGE với
trọng lượng phân tử vào khoảng 10-30 kDa. Tại Viện Sinh học nhiệt đới, Thành phố
Hồ Chí Minh, một báo cáo khoa học cho thấy vi khuẩn L. acidophilus sản xuất
bacteriocin có khả năng kháng một số vi khuẩn gây bệnh trong thực phẩm như E. coli,
Salmonella và một số vi khuẩn lactic khác (Lê Thị Hồng Tuyết và cs, 2004).
Bacteriocin này nhạy cảm với protease nhưng lại ổn định với các dung môi hữu cơ, pH
và nhiệt độ. Ngoài ra, một nhóm nghiên cứu ở Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí
Minh đã thu nhận bacteriocin bằng phương pháp lên men Lactococcus lactic cố định
trên chất mang là cellulose của vi khuẩn nhằm ứng dụng trong bảo quản thịt tươi sơ
chế (Nguyễn Thúy Hương và cs, 2008). Gần đây, gen minD mã hóa cho một protein
tương tự MinD (chất ức chế phân chia tế bào) ở Lactobacillus acidophilus VTCC-B871 đã được chứng minh có ảnh hưởng đến khả năng sinh tổng hợp bacteriocin của tế
bào chủ. Điều này mở ra những ứng dụng hữu ích trong lĩnh vực kháng sinh và dẫn
truyền thuốc trong hóa trị liệu ung thư (Nguyen và cs, 2013).
So sánh với những nghiên cứu về bacteriocin trên thế giới, những nghiên cứu ở
Việt Nam chủ yếu tập trung vào bacteriocin từ vi khuẩn lactic nhằm ứng dụng trong
bảo quản thực phẩm.

14