Nghiên cứu điều kiện biểu hiện và bước đầu tinh chế bacteriocin có tiềm năng kháng ung thư từ hệ vi sinh vật đường ruột người bằng các hệ thống biểu hiện khác nhau ở e coli

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

HUỲNH THỊ BÍCH MAI

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN BIỂU HIỆN VÀ BƯỚC ĐẦU
TINH CHẾ BACTERIOCIN CÓ TIỀM NĂNG KHÁNG
UNG THƯ TỪ HỆ VI SINH VẬT ĐƯỜNG RUỘT NGƯỜI
BẰNG CÁC HỆ THỐNG BIỂU HIỆN KHÁC NHAU Ở E. coli

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KHÁNH HÒA – 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

HUỲNH THỊ BÍCH MAI

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN BIỂU HIỆN VÀ BƯỚC ĐẦU
TINH CHẾ BACTERIOCIN CÓ TIỀM NĂNG KHÁNG
UNG THƯ TỪ HỆ VI SINH VẬT ĐƯỜNG RUỘT NGƯỜI
BẰNG CÁC HỆ THỐNG BIỂU HIỆN KHÁC NHAU Ở E. coli

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngành:
Mã số:
Quyết định giao đề tài:
Quyết định thành lập HĐ:

Ngày bảo vệ:
Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS NGUYỄN VĂN DUY
ThS. NGUYỄN THỊ KIM CÚC
Chủ tịch Hội đồng:
TS. ĐẶNG THÚY BÌNH
Phịng ĐT Sau Đại học

Cơng nghệ sinh học
8420201
1399/QĐ-ĐHNT ngày 27/11/2018
1140/QĐ-ĐHNT ngày 10/9/2019
26/9/2019

KHÁNH HỊA – 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài: “Nghiên cứu điều kiện biểu hiện và
bước đầu tinh chế bacteriocin có tiềm năng kháng ung thư từ hệ vi sinh vật đường
ruột người bằng các hệ thống biểu hiện khác nhau ở E. coli” là cơng trình nghiên
cứu của cá nhân tôi và chưa từng được công bố trong bất cứ cơng trình khoa học nào
khác cho tới thời điểm này.
Khánh Hòa, ngày 15 tháng 7 năm 2019
Tác giả luận văn

Huỳnh Thị Bích Mai

i

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, tôi đã nhận được sự giúp đỡ và tạo điều
kiện tốt nhất của quý phòng ban Trường Đại học Nha Trang, Trung tâm Thí nghiệm
thực hành Trường Đại học Nha Trang. Đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS.
Nguyễn Văn Duy, ThS. Nguyễn Thị Kim Cúc và TS. Phạm Thu Thủy, Viện Công
nghệ Sinh học và Môi trường, Trường Đại học Nha Trang giúp tơi hồn thành tốt đề
tài. Qua đây, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến sự giúp đỡ này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến CN. Trần Thị Châu Loan, CN. Trần
Thanh Hồng và các em trong nhóm nghiên cứu đã giúp đỡ tơi trong thời gian hồn
thành khóa luận.
Tơi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô của Viện Công nghệ sinh
học và Môi trường và các thầy cô của Trường Đại học Nha Trang đã giảng dạy, định
hướng và truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt thời gian ngồi trên ghế nhà trường,
giúp tôi có nền tảng kiến thức để làm hành trang cho tơi bước vào đời.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đã ln ủng hộ, động viên
và giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập và hồn thành đề tài tốt nghiệp.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
Khánh Hòa, ngày 15 tháng 7 năm 2019
Tác giả luận văn

Huỳnh Thị Bích Mai

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...........................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii
MỤC LỤC .................................................................................................................... iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU ................................................................vi
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. viii
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................................ix
TRÍCH ́U ḶN VĂN............................................................................................xi
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................1
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...........................................................................4
1.1.

Tổng quan về bệnh ung thư và bacteriocin kháng ung thư ...........................4

1.1.1. Bệnh ung thư và tác động đến kinh tế xã hội ở các quốc gia trên thế giới ..........4
1.1.2. Nguyên nhân và cơ chế gây ung thư ....................................................................6
1.1.3. Các phương pháp điều trị .....................................................................................9
1.1.4. Bacteriocin kháng ung thư..................................................................................11
1.2.

Biểu hiện và tinh chế protein tái tổ hợp ở E. coli ..........................................15

1.2.1. Nguyên lý và quy trình cơ bản trong biểu hiện và tinh chế protein tái tổ hợp ...15
1.2.2. Các hệ thống vector biểu hiện trong E. coli .......................................................17
1.2.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hòa tan của protein tái tổ hợp ..............19
1.3.

Tình hình nghiên cứu biểu hiện và tinh chế bacteriocin kháng ung thư từ

hệ vi sinh vật đường ruột người .................................................................................21
1.3.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngồi ...................................................................21
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ......................................................................22
Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 25
2.1.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................25

2.2.

Thời gian và địa điểm nghiên cứu ...................................................................25

2.3.

Vật liệu nghiên cứu ........................................................................................... 25

2.3.1. Vector .................................................................................................................25
2.3.2. Gen cnazu8 và các oligonucleotide ....................................................................27
2.3.3. Chủng vi sinh vật ................................................................................................ 28
2.3.4. Enzyme và hóa chất khác ...................................................................................28
iii


2.4.

Máy móc và thiết bị chuyên dụng ...................................................................29

2.5.

Phương pháp nghiên cứu .................................................................................30

2.5.1. Khuếch đại gen bằng phương pháp PCR ........................................................... 30
2.5.2. Điện di DNA.......................................................................................................32
2.5.3. Điện di protein ....................................................................................................32
2.5.4. Tinh sạch sản phẩm PCR và plasmid bằng bộ kit PCR purification (Thermo

Scientific).......................................................................................................................34
2.5.5. Xử lý gen cnazu8, cắt mở vòng pE-SUMO3 bằng enzyme cắt giới hạn ...........35
2.5.6. Phản ứng nối tạo plasmid tái tổ hợp ...................................................................36
2.5.7. Biến nạp vector tái tổ hợp vào tế bào E. coli OminiMax và E. coli BL21 khả
nạp

............................................................................................................................ 36

2.5.8. Tách chiết plasmid tái tổ hợp bằng bộ kit Plasmid Purification Mini (Themo
Fisher Scientific)............................................................................................................37
2.5.9. Giải và phân tích trình tự gen .............................................................................38
2.5.10.Kiểm tra biểu hiện của protein dung hợp trong E. coli BL21 ............................ 39
2.5.11. Khảo sát điều kiện biểu hiện protein tái tổ hợp ...............................................40
2.5.12.Tăng tính hịa tan của protein tái tổ hợp ............................................................. 42
2.5.13.Bước đầu tinh chế protein mục tiêu bằng cột HisPur Ni-NTA .......................... 44
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................................46
3.1.

Biểu hiện và bước đầu tinh chế protein GST-6xHis-TEV-Cnazu8 bằng

vector pET42a(+) .........................................................................................................46
3.1.1. Khảo sát thời gian biểu hiện protein GST-6xHis-TEV-Cnazu8 ........................46
3.1.2. Khảo sát khả năng hòa tan protein GST-6xHis-TEV-Cnazu8 ........................... 48
3.1.3. Khảo sát tinh chế protein tái tổ hợp GST-6xHis-TEV-Cnazu8 .........................50
3.2.

Tạo dòng gen cnazu8 vào vector pE-SUMO3 ................................................53

3.2.1. Thu nhận gen cnazu8 .......................................................................................... 53
3.2.2. Cắt mở vòng vector pE-SUMO3 ........................................................................55

3.2.3. Biến nạp vector tái tổ hợp vào E. coli OminiMax..............................................56
3.2.4. Kết quả giải trình tự kiểm tra hiệu quả tách dòng ..............................................59
3.3.

Biểu hiện protein 6xHis-SUMO3-Cnazu8 ......................................................60

3.3.1. Kiểm tra biểu hiện protein 6xHis-SUMO3-Cnazu8 ...........................................60

iv


3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy đến khả năng biểu hiện protein
6xHis-SUMO3-Cnazu8 .................................................................................................63
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ IPTG đến khả năng biểu hiện protein 6xHisSUMO3-Cnazu8 ............................................................................................................65
3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian cảm ứng đến protein 6xHis-SUMO3-Cnazu8......67
3.4.

Bước đầu tinh chế protein 6xHis-SUMO3-Cnazu8 .......................................67

3.4.1. Tăng khả năng hòa tan protein 6xHis-SUMO3-Cnazu8 ....................................67
3.4.2. Bước đầu tinh chế protein 6xHis-SUMO3-Cnazu8 ...........................................69
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................73
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 74
PHỤ LỤC

v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU
Tên đầy đủ

Ký hiệu
mA

Giải thích
Đơn vị đo cường độ dịng

Miliampe

điện
Đơn vị đo thể tích

µl

Microliter

APS

Amonium Persulphate

Bp

Base pair

Cặp bazơ

CAFs

Cancer Associated Fibroblasts

Nguyên bào sợi liên kết ung
thư

cs

Cộng sự

dATP

Deoxyadenosine Triphosphate

dCTP

Deoxycytidine Triphosphate

dGTP

Deoxyguanosine Triphosphate

dTTP

Deoxythymidine Triphosphate

DTT

Dichloro Diphenyl Trichlorothane

DNA

Deoxyribonucleic Acid

ECM

Extracellular Matrix

E. coli

Escherichia coli

EDTA

EthyleneDiamine TetraAcetate

Chất nền ngoại bào

acid
Et al

Và cộng sự

FDA

Food and Drug Administration

Cục quản lý Thực phẩm và
Dược phẩm Hoa Kỳ

G

Gam

GST

Glutathione-S-Transferase

His

Histidine
vi


IPTG

Isopropyl-𝛽-DThiogalactopyranoside

kDa

Kilodalton

LB

Luria Bertani Broth

M

Mole

mM

Milimole

MCS

Multiple Cloning Sites

MMP

Matrix Metaloproteinase

OD

Optical Density

Mật độ quang

PAGE

Polyacrylamide Gel

Điện di gel polyacrylamide

Vùng cắt đa vị trí

Electrophoresis
PCR

Polymerase Chain Reaction

PMSF

PhenylMethylSulfonyl Fluoride

RNA

Ribonucleic Acid

RBS

Ribosome Binding Site

SDS

Sodium Dodecyl Sulphate

TAFs

Tumor Associated Fibroblast

Nguyên bào sợi khối u

TAM

Tumor Associated Macrophage

Đại thực bào liên kết khối u

TEMED

N,N,N’,N’

Vị trí gắn ribosome

Tetramethylethylenediamine
TEV Protease

Tobacco Etch Virus Protease

V

Volt

VEGFR2

Vascular

Đơn vị đo hiệu điện thế
Endothelial

Growth Yếu tố tăng trưởng nội mạc

Factor Receptor 2

mạch máu

vii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Hoạt tính chống ung thư của các bacteriocin ...................................12
Bảng 2.1 Trình tự mồi sử dụng trong nghiên cứu............................................28

Bảng 2.2 Thành phần phản ứng PCR thu nhận gen .........................................31
Bảng 2.3 Thành phần phản ứng PCR khuẩn lạc ..............................................32
Bảng 2.4 Thành phần gel polyacrylamide .......................................................33
Bảng 2.5 Thành phần phản ứng cắt bằng enzyme cắt giới hạn .......................35
Bảng 2.6 Thành phần phản ứng nối .................................................................36
Bảng 2.7 Thành phần phản ứng PCR kiểm tra kết quả tạo dòng .....................38

viii


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc phân tử azurin ..................................................................................14
Hình 1.2 Tính tan của protein Chazu5 khi biểu hiện trong vector pET42a(+) ..................23
Hình 2.1 Trình tự gen cnazu8 mã hóa protein Cnazu8 .................................................25
Hình 2.2 Sơ đồ vector pET42a(+)-Cnazu8....................................................................26
Hình 2.3 Sơ đồ vector pE-SUMO3 ...............................................................................26
Hình 2.4 Sơ đồ vector pJet1.2/Blunt chứa gen cnazu8 .................................................27
Hình 2.5 Sơ đồ tổng quát các bước tiến hành của đề tài ...............................................30
Hình 2.6 Bản đồ cắt giới hạn 2 enzyme BsaI và BamHI của gen tạo dịng trong pESUMO3 .......................................................................................................................... 31
Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ biểu hiện ..............40
Hình 2.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ IPTG ....................41
Hình 2.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian biểu hiện .............41
Hình 2.10 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tăng lượng protein hịa tan......................................42
Hình 3.1 Kết quả điện di protein tổng số GST-6xHis-TEV-Cnazu8 theo thời gian cảm
ứng biểu hiện .................................................................................................................47
Hình 3.2 Kết quả điện di protein GST-6xHis-TEV-Cnazu8 sau phá màng bằng sóng
siêu âm. .......................................................................................................................... 49
Hình 3.3 Kết quả tinh chế protein GST-6xHis-TEV-Cnazu8 .......................................51
Hình 3.5 Sản phẩm PCR thu gen cnazu8 ......................................................................54

Hình 3.6 Sản phẩm cắt mở vịng vector pE-SUMO3 ....................................................55
Hình 3.7 Hình ảnh các khuẩn lạc E.coli OminiMax sau biến nạp ................................ 57
Hình 3.8 Sản phẩm PCR khuẩn lạc E. coli OminiMax mang đoạn gen cnazu8 ...........58
Hình 3.9 So sánh kết quả giải trình tự gen và trình tự lý thuyết của gen cnazu8 ..........59
Hình 3.10 Hình ảnh khuẩn lạc vi khuẩn E. coli BL21 mang vector tái tổ hợp pESUMO3-Cnazu8 ............................................................................................................60
Hình 3.11 Kết quả kiểm tra biểu hiện protein tái tổ hợp 6xHis-SUMO3-Cnazu8. .......62
Hình 3.12 Kết quả khảo sát nhiệt độ nuôi cấy đến khả năng biểu hiện protein 6xHisSUMO3-Cnazu8 ............................................................................................................64
Hình 3.13 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ IPTG đến biểu hiện protein 6xHisSUMO3-Cnazu8 ............................................................................................................66
ix


Hình 3.14 Kết quả khảo sát thời gian cảm ứng biểu hiện protein 6xHis-SUMO3Cnazu8 ........................................................................................................................... 67
Hình 3.15 Kết quả điện di protein 6xHis-SUMO3-Cnazu8 sau phá màng bằng sóng
siêu âm. .......................................................................................................................... 68
Hình 3.16 Kết quả tinh chế protein 6xHis-SUMO3-Cnazu8 ........................................70
Hình 3.17 Ảnh hưởng nồng độ imidazole đến hàm lượng protein 6xHis-SUMO3Cnazu8 tinh sạch thu được ............................................................................................ 71

x


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Ung thư là một căn bệnh nguy hiểm, có tỉ lệ tử vong cao. Tuy nhiên, các phương
pháp điều trị hiện tại còn nhiều bất cập, ảnh hưởng tới sức khỏe người bệnh. Do đó,
việc tìm ra một phương pháp mới điều trị ung thư mà an tồn đối với sức khỏe người
bệnh là cấp thiết. Vì vậy, các loại thuốc điều trị ung thư mới từ vi khuẩn sống và sản
phẩm tinh sạch của chúng được quan tâm trở lại. Bacteriocin, chất kháng khuẩn có bản
chất protein và peptide, có khả năng thấm chọn lọc đối với tế bào ung thư và gây ra cái
chết tế bào theo chương trình mà khơng gây ảnh hưởng đến các tế bào bình thường.
Đặc biệt, Azurin, một bacteriocin kháng ung thư đã được nghiên cứu chứng minh có
khả năng kháng ung thư, được thử nghiệm lâm sàng lần 2 giai đoạn 1 trên người và

FDA đã phê duyệt azurin-p28 là thuốc để điều trị ung thư não (Fialho et al., 2016).
Bằng cách tiếp cận tin sinh học, Nguyen và Nguyen (2015) đã sàng lọc và tìm ra
14 bacteriocin tương tự Azurin kháng ung thư từ hệ vi sinh vật đường ruột người.
Trong số này, gen cnazu8 mã hóa protein Cnazu8 (AOI1 orf036) từ Clostridium nexile
đã được tạo dòng và bước đầu biểu hiện thành công bằng vector pET42a(+) trong E.
coli (Trần Thị Châu Loan, 2016; Trần Thanh Hoàng, 2017). Tuy nhiên, protein mục
tiêu còn tập trung nhiều trong cặn tế bào và tinh chế khơng đặc hiệu. Vì vậy, đề tài
“Nghiên cứu điều kiện biểu hiện và bước đầu tinh chế bacteriocin có tiềm năng
kháng ung thư từ hệ vi sinh vật đường ruột người bằng các hệ thống biểu hiện
khác nhau ở E. coli” nhằm tìm ra hệ thống biểu hiện bacteriocin ở dạng tan và tinh
chế các bacteriocin tốt hơn. Nghiên cứu hiện tại tiếp tục tăng khả năng hịa tan protein
dung hợp Cnazu8 bằng sóng siêu âm và tinh chế bacteriocin Cnazu8 tái tổ hợp trong
vector pET42a(+) bằng cột HisPur Ni-NTA. Tuy nhiên, protein hòa tan cịn thấp và
tinh chế khơng đặc hiệu. Dó đó, nghiên cứu tiếp tục áp dụng các phương pháp công
nghệ protein tái tổ hợp để biểu hiện protein Cnazu8 tái tổ hợp ở dạng hòa tan và tinh
chế bằng hệ thống vector khác là pE-SUMO3 trong E. coli. Đây là vector có các đặc
điểm cho tạo dịng và biểu hiện gen ngoại lai. Protein ngoại lai biểu hiện trong vector
pE-SUMO3 dưới dạng dung hợp với protein dung hợp SUMO3. SUMO3 là protein
dung hợp giúp định hướng biểu hiện protein ngoại bào, cải thiện tính hịa tan của
protein ngoại lai và dễ dàng được loại bỏ khỏi protein nghiên cứu bằng enzyme
SUMO protease. Bên cạnh đó, protein dung hợp đi SUMO có thể tinh chế bằng sắc
ký ái lực cột His-tag.
xi


Gen cnazu8 và vector pE-SUMO3 được xử lý bằng 2 enzyme cắt đầu dính là
BamHI và BsaI, sau đó nối tạo vector tái tổ hợp pE-SUMO3-Cnazu8 và được nhân
dòng trong E. coli OminiMax. Vector pE-SUMO3-Cnazu8 sau đó được biểu hiện
trong E. coli BL21 nhờ chất cảm ứng IPTG. Protein Cnazu8 được biểu hiện dưới dạng
dung hợp 6xHis-SUMO3-Cnazu8. Các phương pháp phá màng tế bào khác nhau như

sử dụng sóng siêu âm, chất hoạt động về mặt và enzyme được sử dụng nhằm thu được
protein mục tiêu hòa tan.
Với phương pháp và mục tiêu đề ra như vậy, chúng tôi thu được những kết quả
như sau:
-

Từ kết quả tách dòng và khảo sát điều kiện biểu hiện của gen cnazu8 mã hóa
bacteriocin từ Clostridium nexile trong các nghiên cứu trước đây, chúng tôi tiếp
tục biểu hiện và tinh chế thành công protein Cnazu8 bằng hệ vector pET42a(+)
trong E. coli. Tuy nhiên, lượng protein hịa tan thấp và q trình tinh chế khơng
đặc hiệu.

-

Tạo dịng thành cơng gen cnazu8 từ Clostridium nexile trong vector pESUMO3 ở E. coli OminiMax.

-

Đã biểu hiện thành cơng protein Cnazu8 với các điều kiện biểu hiện thích hợp
là ở 30 °C, IPTG 0,1 mM và thời gian cảm ứng 4 giờ. Mức độ biểu hiện của
protein Cnazu8 trong vector pE-SUMO3 tốt hơn so với trong vector pET42a(+).

-

Bước đầu tinh chế protein dung hợp trong hệ vector pE-SUMO3. So với điều
kiện tinh sạch protein trong hệ vector pET42a(+) thì protein mục tiêu biểu hiện
trong vector pE-SUMO3 hịa tan tốt hơn và tinh chế được lượng nhiều hơn, tuy
nhiên, tính đặc hiệu vẫn cịn thấp.
Đây là một trong những nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam về biểu hiện và tinh chế

bacteriocin kháng ung thư từ hệ vi sinh vật đường ruột người trong các hệ thống khác
nhau ở E. coli. Nghiên cứu này là tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo về tạo dòng,
biểu hiện và tinh chế các bacteriocin có hoạt tính kháng ung thư từ hệ vi sinh vật
đường ruột người nhằm phát triển thuốc điều trị ung thư thế hệ mới ở người.
Từ khóa: cnazu8, bacteriocin, protein tái tổ hợp, kháng ung thư, biểu hiện, tinh
chế.

xii


LỜI MỞ ĐẦU
Ung thư là căn bệnh nguy hiểm, có tỷ lệ tử vong cao, đứng đầu thế giới trong tất
cả các loại bệnh mắc phải, với khoảng 7,4 triệu người chết, chiếm khoảng 13 % vào
năm 2004 (WHO, 2009). Theo Bernard và Christopher (2014), số người chết do ung
thư khơng ngừng gia tăng. Đến năm 2018 có 18,1 triệu ca mắc mới và 9,6 triệu ca tử
vong (WHO, 2018).
Hiện nay, có các phương pháp điều trị ung thư như: phẫu thuật, xạ trị, hóa trị,
miễn dịch ... được phối hợp với nhau trong quá trình điều trị. Tuy nhiên, các phương
pháp điều trị hiện nay vẫn còn nhiều tác dụng phụ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến
sức khỏe bệnh nhân. Phẫu thuật kết hợp với chiếu xạ là phương pháp trị liệu được sử
dụng nhiều nhất trong điều trị ung thư. Tuy nhiên, phẫu thuật chỉ hiệu quả cho ung thư
giai đoạn đầu, còn khu trú. Nếu khối ung thư đã di căn, phẫu trị chỉ có hiệu lực tạm
thời, khơng có hiệu lực hoặc thậm chí cịn kích thích sự di căn và phát triển của khối
ung thư. Lúc này cần phải kết hợp các biện pháp toàn thân như dùng xạ trị, hóa trị,
phẫu thuật. Sử dụng xạ trị và hóa trị, khơng những ức chế, tiêu diệt tế bào ung thư mà
còn làm tổn thương các tế bào xung quanh, điều này làm ảnh hưởng lớn đến sức khỏe
người bệnh và hơn thế nữa gây ra hiện tượng kháng thuốc của tế bào ung thư. Các tế
bào ung thư bằng cách sử dụng con đường sinh trưởng khác hoặc các bơm để bơm
thuốc ra ngoài, từ đó tránh được sự ức chế của thuốc. Những phương pháp điều trị hiện
nay vẫn còn nhiều bất cập ảnh hưởng tới sức khỏe bệnh nhân. Vì thế việc tìm ra các

phương pháp điều trị mới có tác dụng chống ung thư mà ít ảnh hưởng và an tồn đối
với người bệnh là vấn đề cấp thiết.
Gần đây các loại thuốc điều trị ung thư mới từ vi khuẩn sống và các sản phẩm
tinh sạch của chúng được quan tâm trở lại. Một trong những sản phẩm đó là
bacteriocin. Từ cuối những năm 1970, Cornut và cộng sự (2008) đã phát hiện dịch
bacteriocin thơ có thể gây độc ở các tế bào động vật có vú dẫn đến phát hiện khả năng
kháng ung thư của bacteriocin. Bacteriocin khơng những có tác dụng chọn lọc đối với
tế bào ung thư mà chúng cịn an tồn và ít gây tác dụng phụ đối với cơ thể (Schweizer,
2009). Trong đó, Azurin, một bacteriocin được tiết ra từ Pseudomonas aeruginosa, có
thể xâm nhập chọn lọc vào các tế bào ung thư người sau đó gây độc tế bào và cảm ứng
1


tế bào chết theo chương trình mà khơng tác động lên tế bào bình thường. Azurin có thể
tương tác trực tiếp và ổn định p53, là protein ức chế khối u (Punj et al., 2004; Yamada et al.,
2004) và đã được thử nghiệm hoạt tính trên người.
Nhóm nghiên cứu của PGS.TS Nguyễn Văn Duy ở Trường Đại học Nha Trang
đã tiến hành sàng lọc các gen mã hóa bacteriocin tương tự azurin từ 66 loài vi khuẩn
ưu thế trong hệ vi sinh vật đường ruột người (Nguyen and Nguyen, 2015; Nguyen and
Nguyen, 2016). Kết quả thu được tương ứng 14 (Nguyen and Nguyen, 2015) và 8
(Nguyen and Nguyen, 2016) bacteriocin giả định tương tự azurin và p28-azurin. Trong
đó có bacteriocin Cnazu8 được mã hóa bởi gen cnazu8 (p2seq12) từ Clostridium
nexile. Tên gen và protein tương ứng được nhóm đặt dựa trên tính chất và thứ tự phát
hiện, có nghĩa là protein tương tự azurin từ Clostridium nexile (Clostridium nexile
azurin-like, Cnazu8). Nhóm nghiên cứu cũng đã tạo dịng và biểu hiện thành cơng một
số gen mã hóa bacteriocin trong vector pET42a(+). Tuy nhiên, protein mục tiêu còn
tập trung nhiều ở cặn tế bào, không tan và tinh chế không đặc hiệu. Do đó, đề tài
“Nghiên cứu điều kiện biểu hiện và bước đầu tinh chế bacteriocin có tiềm năng kháng
ung thư từ hệ vi sinh vật đường ruột người bằng các hệ thống biểu hiện khác nhau ở E.
coli” là cần thiết để cải thiện khả năng hòa tan, độ tinh sạch và đặc hiệu của protein thu

được với tiềm năng kháng ung thư.
Mục tiêu nghiên cứu:
-

Tạo dòng gen cnazu8 (p2seq12) mã hóa bacteriocin có tiềm năng kháng ung thư

từ hệ vi sinh vật đường ruột người trong hệ thống vector pE-SUMO3 ở E. coli
OminiMax.
-

Nghiên cứu so sánh điều kiện biểu hiện của protein Cnazu8 dung hợp trong

vector pE-SUMO3 ở E. coli BL21 so với biểu hiện Cnazu8 dung hợp trong vector
pET42a(+) ở E. coli.
-

Bước đầu tinh chế protein Cnazu8 (dưới dạng dung hợp hoặc nguyên thể).
Nội dung nghiên cứu:

-

Biểu hiện và bước đầu tinh chế protein Cnazu8 bằng hệ vector pET42a(+).

-

Tạo dòng gen cnazu8 vào vector pE-SUMO3.

-

Biểu hiện protein Cnazu8 bằng hệ vector pE-SUMO3 ở E. coli BL21.

-

Bước đầu tinh chế protein Cnazu8 trong vector pE-SUMO3.
2


Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học:
-

Là một trong những nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam về biểu hiện và bước đầu
tinh chế bacteriocin có tiềm năng kháng ung thư từ hệ vi sinh vật đường ruột
người bằng các hệ thống biểu hiện khác nhau ở E. coli.

-

Tìm ra được hệ thống biểu hiện, điều kiện biểu hiện và tinh chế thích hợp để
thu được protein Cnazu8.

-

Kết quả của nghiên cứu là tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo về tạo dòng,
biểu hiện và tinh chế các protein khác từ hệ vi sinh đường ruột người.
Ý nghĩa thực tiễn:

-

Nghiên cứu này là cơ sở cho việc ứng dụng bacteriocin có nguồn gốc từ hệ vi
sinh vật đường ruột người trong phát triển thuốc kháng ung thư thế hệ mới có

tính đặc hiệu cao và tác dụng phụ thấp.

3


Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.

Tổng quan về bệnh ung thư và bacteriocin kháng ung thư

1.1.1. Bệnh ung thư và tác động đến kinh tế xã hội ở các quốc gia trên thế giới
a) Bệnh ung thư
Ung thư là một nhóm các bệnh đặc trưng bởi sự tăng trưởng khơng kiểm soát và
sự lây lan (di căn) của các tế bào bất thường. Các tế bào ung thư là các tế bào tự thay
đổi đã thoát khỏi các cơ chế điều hịa tăng trưởng bình thường. Trong điều kiện bình
thường, sự cân bằng được duy trì giữa cái chết theo chương trình (apoptosis) và việc
sản xuất các tế bào mới được quy định sao cho số lượng của một loại tế bào cụ thể
không đổi. Nhưng do đột biến gen, do môi trường hoặc do di truyền, các tế bào ngừng
phản ứng với các cơ chế kiểm soát tăng trưởng bình thường và tạo ra các dịng vơ tính
và nhân rộng lên tạo ra khối u. Các tế bào ung thư thể hiện sáu đặc tính cơ bản sau đây
trong sinh lý tế bào: tự cung cấp tín hiệu tăng trưởng, khơng nhạy cảm với các tín hiệu
ức chế tăng trưởng, chống lại sự chết theo chương trình của tế bào, tiềm năng phân
chia vô hạn, phát sinh mạch máu và di căn (Hanahan and Weinberg, 2011). Chúng
xâm lấn, làm hư hỏng các mô xung quanh và nếu không được kiểm sốt lây lan thì có
thể dẫn đến tử vong (Hoskin and Ramamoorthy, 2008).
Mỗi loại ung thư đều có tiến triển khác nhau, tuy nhiên nhìn chung đều trải qua 3
giai đoạn. Giai đoạn khởi đầu, tế bào bị tổn thương do nhiều nguyên nhân khác nhau
làm mất cân bằng kiểm soát, phát triển độc lập và gây xâm lấn cục bộ. Giai đoạn tiến
triển, khối u phát triển nhanh, xâm lấn tại chỗ và di căn toàn thân. Giai đoạn di căn, tế
bào rời nơi cư trú đến các cơ quan khác để khu trú và phát triển, tỉ lệ tử vong ở giai

đoạn này rất cao (Phùng Phướng và cs, 2013).
Trong tế bào ung thư, các hệ thống kiểm soát ngăn chặn sự phân chia của tế bào
và sự xâm nhập các mô khác đã bị vô hiệu hóa. Các tế bào bị biến đổi này vẫn phân
chia và phát triển mặc dù có sự hiện diện của các tín hiệu ức chế sự phân chia tế bào.
Khi các tế bào này phát triển, chúng hình thành các đặc tính mới bao gồm sự thay đổi
cấu trúc tế bào, giảm sự kết dính tế bào và sản xuất các enzyme mới. Chính sự thay đổi
này cho phép tế bào ung thư và thế hệ sau của chúng tiếp tục phân chia, phát triển
ngay cả khi các tế bào bình thường vẫn có mặt. Ngược lại, sự phát triển của chúng còn
ức chế sự phát triển của các tế bào bình thường gần đó.
4


b) Tác động của ung thư đến kinh tế xã hội ở các quốc gia trên thế giới
Ung thư là căn bệnh nguy hiểm, có tỷ lệ tử vong cao, đứng đầu thế giới trong tất
cả các loại bệnh mắc phải, với khoảng 7,4 triệu người chết, chiếm khoảng 13 % vào
năm 2004. Trong đó, 1,3 triệu người chết/năm do ung thư phổi, 803 nghìn trường hợp
ung thư dạ dày, đại trực tràng là 639 nghìn người chết mỗi năm, 610 nghìn người chết
do ung thư gan và cuối cùng là ung thư vú với 519 nghìn người chết mỗi năm (WHO,
2009). Theo Bernard và Christopher (2014), số người chết do ung thư không ngừng
gia tăng, cụ thể là đến năm 2008 thì có 12,7 triệu người chết và 14,1 triệu người chết
vào năm 2014. Theo trung tâm thống kê sức khỏe và kiểm soát dịch bệnh Mỹ
(American Cancer Society 2018), ước tính có khoảng 1,7 triệu trường hợp ung thư mới
vào năm 2018. Dự đốn đến năm 2030 có 21,4 triệu trường hợp ung thư mới và 13,2
triệu người chết do q trình phát triển và già hóa dân số đồng thời tỷ lệ tử vong ở trẻ
và tử vong do các bệnh truyền nhiễm ở các nước đang phát triển (Ferlay et al., 2010).
Ở các quốc gia đang phát triển, ung thư phổi, dạ dày và gan phổ biến ở nam giới trong
khi ung thư vú, cổ tử cung và phổi thường gặp ở nữ giới.
Tại Mỹ, ung thư là nguyên nhân gây tử vong đứng thứ hai sau bệnh tim mạch
(Torre et al., 2015). Theo Siegel và cộng sự (2016) năm 2016, có 1.685.210 trường
hợp ung thư mới và 595.690 người chết do ung thư ở Mỹ. Nhìn chung tỷ lệ ung thư

khơng thay đổi ở phụ nữ nhưng giảm 3,1 % mỗi năm ở nam giới. Kể từ năm 1991, tỷ
lệ tử vong do ung thư đã giảm 23 %, với việc giảm hơn 1,7 triệu người chết vào năm
2012. Mặc dù vậy, tỷ lệ tử vong do ung thư gan, ung thư cổ tử cung hiện nay là
nguyên nhân gây tử vong hàng đầu tại 21 tiểu bang của Mỹ.
Tại Trung Quốc, ước tính có 80 % trường hợp tử vong do các bệnh không truyền
nhiễm, tai nạn và ung thư là nguyên nhân phổ biến thứ hai gây tử vong sau bệnh tim
mạch (Goss et al., 2014). Tỷ lệ tử vong do ung thư gia tăng nhiều nhất tại các vùng
nông thôn của Trung Quốc (Stewart and Wild, 2014). Mỗi năm có 167,6 trên 100.000
người bị chết do ung thư, chiếm 1/5 tổng số trường hợp tử vong ở Trung Quốc và ¼
tổng số trường hợp tử vong do ung thư của thế giới (Stewart and Wild, 2014).
Năm 2012, dân số Việt Nam khoảng 89.73 triệu người trong đó có đến 125.036
trường hợp mới mắc ung thư (70.056 ở nam giới và 54.476 ở nữ giới) (Torre et al.,
2015). Ở Việt Nam trung bình mỗi ngày có 265 người chết vì ung thư. Việt Nam là
5


nước đứng thứ 4 Đông Nam Á về số lượng người chết vì ung thư. Theo nhận định của
Bộ Y tế, thế kỷ 21 là thế kỷ bệnh ung thư, tim mạch và các bệnh không lây nhiễm khác
ở Việt Nam (Bộ Y tế, 2012). Tình hình mắc ung thư tại Hà Nội, thành phố Hồ Chí
Minh và một số tỉnh, ước tính có khoảng 150.000 người mới mắc và khoảng 75.000
người chết vì ung thư (gấp 7 lần tử vung do tai nạn giao thông) và xu hướng ngày càng
gia tăng. Năm 2010, ở nam giới, ước tính có khoảng 181.3/100.000 người mắc bệnh
ung thư mới và 101.6/100.000 người mắc ung thư mới ở nữ giới. Trong đó, số lượng
các trường hợp ung thư gặp phổ biến ở nam giới là: gan 16.815 ca, phổi 16.082 ca, dạ
dày 9.406 ca, đại trực tràng 4.561 ca và mũi họng 3.301 ca; còn các ung thư gặp phổ
biến ở nữ giới là: ung thư vú 11.067 ca, ung thư phổi 5.783 ca, ung thư gan 5.182 ca,
ung thư cổ tử cung 5.146 ca và dạ dày là 4.797 ca (WHO, 2014).
Ung thư gây ra gánh nặng đáng kể thông qua sự đau khổ lâu dài cho người bệnh
và gia đình, ảnh hưởng tiêu cực đến nền kinh tế. Một báo cáo gần đây cho thấy ung
thư gây ra tổn thất kinh tế cao nhất trong 15 nguyên nhân gây tử vong trên toàn thế

giới. Tổng số tác động kinh tế của tử vong và tàn tật sớm do ung thư là 895 tỷ đô la
cho năm 2008 không bao gồm chi phí điều trị trực tiếp. Ba loại ung thư hàng đầu có
ảnh hưởng kinh tế cao nhất là ung thư phổi (188 tỷ USD), ung thư ruột già – trực tràng
(99 tỷ USD) và ung thư vú (88 tỷ USD) (American Cancer Society, 2010).
1.1.2. Nguyên nhân và cơ chế gây ung thư
a) Nguyên nhân gây ung thư
Ung thư phát sinh từ một tế bào duy nhất. Việc chuyển đổi từ một tế bào bình
thường thành một tế bào khối u là một quá trình nhiều giai đoạn, thường là sự tiến
triển từ một tổn thương tiền ung thư đến các khối u ác tính. Những thay đổi này là kết
quả của sự tương tác giữa 2 yếu tố là ngoại sinh và nội sinh. Yếu tố ngoại sinh bao
gồm: Tác nhân vật lý, tác nhân hóa học, chất gây ung thư sinh học, chẳng hạn như
nhiễm trùng từ virus nào đó, vi khuẩn hoặc ký sinh trùng.
Bức xạ và nhiều chất hóa học làm hỏng DNA và gây đột biến. Những chất gây
ung thư này thường được gọi là tác nhân khởi đầu, vì việc gây ra đột biến ở các gen
mục tiêu chính được cho là yếu tố ban đầu dẫn đến sự phát triển ung thư. Một số tác
nhân khởi phát gây ung thư ở người bao gồm bức xạ tia cực tím mặt trời (nguyên nhân
chính gây ung thư da), hóa chất gây ung thư trong khói thuốc lá và aflatoxin (một
6


chất gây ung thư gan mạnh do một số loại nấm mốc gây ô nhiễm tiết ra). Các chất gây
ung thư trong khói thuốc lá (bao gồm cả benzo pyrene, dimethylnitrosamine và các
hợp chất niken) là những nguyên nhân chính được xác định gây ung thư ở người
(Koeffler et al., 1991).
Yếu tố nội sinh như yếu tố di truyền: những năm trở lại đây, nhờ những nghiên
cứu về gen, người ta đã phân lập được các gen sinh ung thư (Oncogen) thực chất là các
gen tiền ung thư (proto- oncogen). Khi có đột biến điểm hoặc do các đột biến bất hoạt
một gen, gen tiền ung thư được kích hoạt nhờ quá trình dịch mã và trở thành gen gây
ung thư (Phùng Phướng và cs, 2013). Gen sinh ung thư mã hóa cho các protein truyền
liên tục các tín hiệu đến nhân tế bào để kích thích q trình phân chia (Schneider,

2001), sản xuất các protein và enzyme liên quan đến q trình phân chia và biệt hóa tế
bào theo xu hướng ác tính. Ví dụ, trong bệnh ung thư bạch cầu mạn thể tủy, 90 % tế bào
mầm tạo huyết có sự chuyển đoạn 9/22 (Phùng Phướng và cs, 2013). Một số loại gen khác
như gen ức chế khối u (anti- oncogene) và nhóm gen tham gia sửa chữa DNA và duy
trì cấu trúc nhiễm sắc thể. Khi vắng mặt gen ức chế khối u, nguy cơ mắc ung thư sẽ
tăng cao. Một số gen ức chế sinh ung thư quan trọng là gen P53 của bệnh ung thư liên
bào võng mạc mắt, gen WT1 trong bệnh u wilms, gen NF1 trong bệnh đa u xơ thần
kinh của Recklingghausen (Phùng Phướng và cs, 2013). Các thể ung thư có tính di
truyền như ung thư đại trực tràng, ung thư vú- di truyền nhiễm sắc thể thường, tính trội
nhưng tần suất khoảng 4 đến 10 %, các ung thư tuyến nội tiết gồm các loại ung đa
tuyến nội tiết túyp 1 và 2, các ung thư gặp ở trẻ em như ung thư nguyên bào thần kinh,
u nguyên bào thận (u wilm), sarcoma, ung thư nguyên bào võng mạc (Phùng Phướng
và cs, 2013).
b) Cơ chế gây ung thư
Sự tổn thương của DNA dẫn đến các tế bào bình thường biến đổi và hình thành
khối u. Để phát triển thành khối u, các tế bào bất thường này phải phát triển cách duy
trì tín hiệu tăng sinh, trốn tránh hệ miễn dịch, chống lại cái chết theo chương trình của
tế bào, từ đó nhân rộng ra và hình thành hệ mạch máu mới. Nếu một khối u có thể di
chuyển và tồn tại trong một hốc mới thì nó có thể sử dụng mạng lưới mạch máu có sẵn
để di chuyển và xâm lấn các mô xung quanh (Egeblad et al., 2010; Chaffer and
Weinberg, 2013).
7


Các khối u bao gồm các tế bào có nguồn gốc từ trung mô (như nguyên bào sợi, tế
bào mỡ và tế bào cơ trơn), tế bào viêm (tế bào miễn dịch bẩm sinh và thích nghi) và tế
bào mạch máu (tế bào nội mô và pericyte). Mỗi loại tế bào này có thể được tìm thấy
trong tế bào stroma (stroma cells) bình thường nhưng trong tế bào ung thư, các tế bào
bị xâm lấn, sửa đổi và làm hỏng.
Các yếu tố tế bào ung thư của khối u, thông qua các tín hiệu paracrine của yếu tố

tăng trưởng, kích thích sự biệt hóa của ngun bào sợi tế bào ức chế khối u thành tế
bào hỗ trợ khối u. Các nguyên bào sợi liên quan đến ung thư (CAF hoặc TAF) được
đặc trưng bởi các sợi actin cơ trơn, protein kích hoạt nguyên bào sợi và biểu hiện Thy1. Đầu tiên, do vi phạm tính tồn vẹn của mơ, các nguyên bào sợi thường trú trong mô
trở thành nguyên bào sợi cơ (myofibroblasts) do sự điều hòa của cơ trơn anpha-actin.
Nguyên bào sợi cơ thường tham gia vào việc chữa lành vết thương và có khả năng
tăng tiết protein và cytokine ngoại bào như IL-6 và RANTES giúp chuyển tín hiệu đến
hệ thống miễn dịch. Nếu các tổn thương được làm lành, nguyên bào sợi cơ sẽ quay trở
lại mô nguyên bào sợi cư trú (Baglole et al., 2006). Tuy nhiên, áp lực từ tế bào ung thư
gây ra những thay đổi bổ sung đối với nguyên bào sợi đang phát triển thành nguyên
bào sợi liên kết ung thư (Cancer associated fibroblast - CAF), không thể trở lại thành
nguyên bào sợi và cịn có khả năng chống lại cái chết theo chương trình của tế bào.
Chất nền ngoại bào (Extracellular matrix- ECM) do CAF tiết ra có thể lưu trữ cytokine
và yếu tố tăng trưởng do tế bào khối u sản xuất. CAF cũng tiết ra enzyme phân hủy
cấu trúc nền (Matrix metallicoproteinase- MMP) cho phép sự xâm lấn của khối u.
ECM giảm làm các yếu tố tăng trưởng và cytokine được lưu trữ về mặt sinh học tăng
sinh và di trú thơng qua sự kích hoạt tín hiệu (Xing et al., 2010). Sự hiện diện của CAF
cùng với các tế bào viêm ở vị trí khối u làm cho khối u phát triển.
Ngoài các tế bào ung thư và ngun bào sợi, cơ quan khối u cịn có đáng kể tế
bào viêm. Thông thường, các tế nào miễn dịch sẽ xác định và loại bỏ những tế bào bất
thường. Tế bào ung thư phải vượt qua được sự nhận biết của hệ miễn dịch và có các tế
bào viêm như vậy. Các tế bào viêm trong khối u bao gồm các đại thực bào liên kết
khối u (Tumor associated macrophages- TAM), tế bào mast, bạch cầu kiềm, bạch cầu
trung tính và tế bào đi gai. TAM tiết các cytokine và yếu tố tăng trưởng giúp khối u
phát triển, xâm lấn, di căn, hình thành mạch và ngăn chặn tế bào T độc. Ngoài ra, bạch

8


cầu trung tính N2 và tế bào mast giải phóng enzyme phân hủy ECM và các yếu tố kích
thích sự hình thành mạch (Egeblad et al., 2010).

Các mạch máu cung cấp chất dinh dưỡng, oxy và loại bỏ các chất thải cho khối u.
Khối u hình thành mạch máu mới dựa trên hệ thống mạch máu có sẵn nhờ CAF và các
tế bào viêm cư trú. Các yếu tố tăng trưởng được tiết ra bởi khối u thu hút các tế bào
nội mô và tế bào ngoại mạch ra khỏi mạch máu của chúng. Ngoài ra, MMP (enzyme
tiêu hủy cấu trúc nền) tạo ra nhiều mảnh protein nền tạo điều kiện thuận lợi cho việc di
chuyển và hình thành mạch máu. Khi mạng lưới mạch máu được hình thành, khối u
tiếp tục tích lũy các đột biến và di căn (Baglole et al., 2006; Egeblad et al., 2010).
1.1.3. Các phương pháp điều trị
Mặc dù dưới sự nỗ lực không ngừng của y học cũng như các nhà khoa học,
nhưng cho đến thời điểm hiện tại vẫn chưa có một phương pháp điều trị cụ thể nào có
thể ngăn chặn ung thư tái phát. Mỗi loại ung thư có một phác đồ điều trị cụ thể trong
đó bao gồm một hoặc nhiều phương thức như phẫu thuật, hóa trị liệu, miễn dịch trị
liệu (giúp tăng cường hệ miễn dịch), xạ trị, ức chế hormon, kiểm sốt triệu chứng.
Trong đó, các phương pháp phẫu thuật, xạ trị, hóa trị vẫn được sử dụng nhiều hơn cả.
 Điều trị phẫu thuật
Phẫu thuật là hình thức điều trị ung thư sớm nhất và vẫn là phương pháp điều trị
ung thư chính hiện nay. Phẫu thuật cắt rộng, lấy toàn bộ khối ung thư và một phần tổ
chức lành bao quanh khối u. Đây là phương pháp chính trong điều trị u ác tính, ung
thư vú, đại tràng, trực tràng, tuyến giáp, dạ dày và phổi (Fleming et al., 1995). Tuy
nhiên, bên cạnh cắt bỏ khối u, phẫu thuật còn cắt lấy các tế bào bình thường xung
quanh. Ngồi ra, phẫu thuật là phương pháp gây đau đớn, có thể có các biến chứng đe
dọa đến tính mạng người bệnh và chỉ hiệu quả cho ung thư giai đoạn đầu, còn khu trú,
nếu khối u đã di căn, phẫu thuật chỉ có hiệu lực tạm thời, khơng có hiệu lực hoặc thậm
chí cịn kích thích sự di căn và phát triển của khối u (Nguyễn Bá Đức, 2001).
 Điều trị tia xạ
Xạ trị là phương pháp áp dụng bức xạ ion hóa (tia X, tia gamma hoặc hạt phóng
xạ) để điều trị. Xạ trị được sử dụng trong điều trị các bệnh ung thư hạch bạch huyết,
ung thư da, ung thư cổ tử cung, ung thư vòm họng, một số ung thư vùng đầu cổ, các
9

khối u nhỏ, đối với các khối u lớn thì xạ trị cần kết hợp với phẫu thuật để giảm kích
thước khối u hoặc giảm nguy cơ tái phát.
Tuy nhiên, xạ trị cũng còn nhiều mặt hạn chế ảnh hưởng đến sức khỏe người điều
trị. Việc sử dụng xạ trị ngồi tác dụng đến tế bào ung thư nó cịn tiêu diệt các tế bào
lành ở vùng chiếu xạ gây ra các biến chứng nếu sử dụng liều dùng không phù hợp. Các
tác dụng phụ sớm như tổn thương mô tăng sinh (ví dụ như niêm mạc của đường tiêu
hóa hoặc da). Các phản ứng muộn gây thiệt hại đến các mơ khơng biệt hóa ví dụ như
gây xơ hóa da, tổn thương tủy sống, bệnh gan (Sloan and Gelband, 2007). Biến chứng
của xạ trị khá trầm trọng ảnh hưởng lâu dài đến sức khỏe người bệnh, có thể gây biến
chứng tại các tạng rỗng (ruột, thực quản) bị teo hẹp làm khó nuốt, khó tiêu, gây chảy
máu tại các chỗ lở lt, xạ trị cịn có thể gây ung thư khác cho người bệnh mà sau đó
thường được cho là di căn. Nếu xạ trị liên tục kéo dài có thể làm cho sức khỏe kiệt
quệ, mất sức đề kháng, dễ mắc các bệnh nhiễm trùng, rụng tóc nếu khơng có hạn chế
và bồi dưỡng thích hợp bệnh nhân có thể chết trước khi chết vì khối ung thư (Lê Đình
Sáng, 2010).
 Điều trị hố chất
Sự phát triển của hóa trị liệu bắt đầu rất sớm, từ những năm 1940. Hóa trị giúp ổn
định sức khỏe bệnh nhân và giảm các cơn đau trong thời gian điều trị khối u. Ung thư
máu và u lympho là 2 nhóm ung thư được điều trị bằng hóa trị liệu.
Điều trị hố chất khơng chỉ giá thành hiện nay cịn đắt mà thơng thường thuốc có
nhiều tác dụng phụ như rụng tóc, gây buồn nơn khó chịu, nghiêm trọng hơn là ảnh
hưởng đến các tế bào tăng sinh trong đường tiêu hóa, tủy xương, có thể dẫn đến ức chế
sự hình thành tế bào máu, thường làm giảm bạch cầu, tiểu cầu, dẫn đến tình trạng cơ
thể khơng có sức đề kháng với bệnh tật (Stewart and Kleihues, 2003). Bên cạnh đó, tế
bào ung thư cịn có khả năng kháng thuốc điều trị bằng cách thay đổi con đường sinh
trưởng hoặc bằng cách bơm ngược thuốc ra ngồi, từ đó làm giảm khả năng điều trị
của thuốc (Raguz and Yagüe, 2008).
Các phương pháp điều trị ung thư hiện tại như phẫu thuật, xạ trị và hóa trị khơng
những tác động lên tế bào ung thư mà còn gây ảnh hưởng đến tế bào bình thường xung

quanh khối u và sức khỏe bệnh nhân. Đây cũng chính là trở ngại lớn cho cơng cuộc

10


điều trị ung thư hiện tại. Do đó, việc tìm ra phương pháp điều trị ung thư vừa an toàn
và hiệu quả đối với người bệnh là vấn đề cấp thiết đang được quan tâm.
1.1.4. Bacteriocin kháng ung thư
a) Bacteriocin kháng ung thư
Bacteriocin là chất kháng khuẩn có bản chất là các peptide 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 các loài gần gũi nhưng đơi khi kháng nhiều lồi
khác, thậm chí là tế bào ung thư. 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, Cornut và cộng sự (2008) đã phát hiện dịch bacteriocin
thơ có thể gây độc ở các tế bào động vật có vú dẫn đến phát hiện khả năng kháng ung
thư của bacteriocin. Cơ chế gây độc tế bào sinh vật nhân chuẩn của bacteriocin bao
gồm cảm ứng sự tự chết theo chương trình và khử cực màng tế bào, từ đó làm thay đổi
tính thấm của màng dẫn đến sự chết của tế bào (Kaur and Kaur, 2015). Bacteriocin
khơng những có tác dụng chọn lọc đối với tế bào ung thư mà chúng cịn an tồn và
giảm tác dụng phụ đối với cơ thể. Màng ngồi của tế bào động vật bình thường được
tạo thành từ các phospholipid trung tính, trong khi đó màng của các tế bào ung thư
được biết là mang điện tích âm chủ yếu do nồng độ của các anion phosphatidylserine,
glycosyl hóa chậm O-glycosylated, sialylated ganglioside và sulfat heparin
(Schweizer, 2009) (Riedl et al., 2011). Bacteriocin là các peptide tích điện dương do
đó chúng ưu tiên gắn với màng tế bào ung thư tích điện âm hơn so với các màng tế bào
bình thường trung hịa điện (Dobrzyńska et al., 2005; Hoskin and Ramamoorthy,

2008). Bên cạnh đó, bacteriocin là các peptide nhỏ, vì vậy hầu hết là khơng gây miễn
dịch đối với cơ thể (Bhunia et al., 1990) và có thể dễ dàng bị phân hủy bởi hệ enzyme
tiêu hóa khi sử dụng q liều, nên khơng tích lũy dư lượng trong môi trường như sử
dụng kháng sinh. Nhiều bacteriocin được nghiên cứu với hoạt tính chống lại các loại tế
bào ung thư khác nhau (Bảng 1.1).

11