Nhóm nghiên cứu "ứng dụng công nghệ tế bào trong sản xuất hợp chất thứ cấp"

1. Giới thiệu chung về nhóm nghiên cứu

Để thu được dược chất từ cây dược liệu người ta cần có sinh khối (lá, thân, rễ, củ). Trong thực tế, một số cây dược liệu có thể được trồng khá thuận lợi nên không khó để có thể đáp ứng được nhu cầu, một số cây trồng lại gặp không ít trở ngại như từ trồng tới khi thu hoạch rất lâu, có khi phải hàng chục năm cho khai thác (ví dụ: cây thủy tùng cần tới 50 năm để trở thành một cây trưởng thành). Mặt khác, trong quá trình trồng còn gặp phải những khó khăn như: các loại dịch bệnh, khả năng sinh tổng hợp, tích lũy hoạt chất mục tiêu phụ thuộc nhiều vào điều kiện sinh thái, trồng trọt, tồn dư của thuốc bảo vệ thực vật cũng như việc. Khó khăn khác là một số loài thực vật chỉ có những vùng địa lý phân bố đặc thù (chỉ ở vùng sinh thái đó mới sống được hoặc mới có hoạt chất). Bên cạnh đó, ngành công nghiệp sản xuất hợp chất thứ cấp theo các phương pháp truyền thống khó có thể giảm chi phí sản xuất cũng như giảm thiểu ảnh hưởng tới môi trường sinh thái, chính vì vậy sử dụng các kỹ thuật CNSH trong đó có công nghệ tế bào nhằm chọn tạo các dòng tế bào có khả năng sinh các hợp chất thứ cấp là hướng đi đúng đắn.
Việc sử dụng mô tế bào thực vật trong sản xuất các hợp chất thứ cấp là không mới và đã thu được khá nhiều kết quả khả quan. Với cách tiếp cận này, người ta có thể nuôi cấy để thu sinh khối của cả cây in vitro hoặc có thể nuôi cấy và chọn các dòng tế bào (ví dụ callus) hoặc mô hoặc cơ quan (ví dụ rễ bất định, rễ tơ) trong đó nuôi cấy rễ tơ là phương pháp có thể nói có nhiều ưu điểm hơn cả bởi nuôi cấy rễ tơ có thể thu được sinh khối lớn, dễ dàng bổ sung tiền chất (precursor) để thu được hoạt chất, các hợp chất thứ cấp có thể được giải phóng vào môi trường nuôi cấy (rễ có thể tiết hợp chất thứ cấp ra môi trường) do vậy dễ dàng thu hoặc hoặc tinh chế. Một số nghiên cứu sử dụng than hoạt tính để hút hợp chất thứ cấp trong môi trường nuôi cấy còn giúp cho quá trình thu hoạt chất thuận lợi hơn nhiều lần.
Điểm mấu chốt của nuôi cấy tế bào nhằm thu hoạt chất chính là tạo và chọn lọc được các dòng tế bào có khả năng sinh tổng hợp và tích lũy hàm lượng dược chất cao nhất đồng thời có được sinh khối cao nhất (trong trường hợp thu sinh khối để tách dược chất). Chính vì vậy, hàng loạt các biện pháp đã được áp dụng nhằm tạo và chọn lọc được các dòng tế bào phù hợp với nuôi cấy thu hoạt chất thứ cấp.
Hướng nghiên cứu nhằm tối ưu hóa quy trình tạo rễ tơ, chọn lọc các dòng rễ tơ phục vụ sản xuất các hợp chất thứ cấp do vậy sẽ làm giảm áp lực trồng trọt, thu hái cây dược liệu trong tự nhiên. Bên cạnh đó, khi các quy trình sản xuất được tối ưu hóa sẽ rút ngắn thời gian thu hoạt chất, giảm giá thành sản phẩm do vậy sẽ trực tiếp góp phần nâng cao chăm sóc sức khỏe cộng đồng. Chính vì vậy, hướng nghiên cứu của nhóm có tính cấp thiết cao.

2. Mục tiêu

Mục tiêu chung:
Chọn tạo được các dòng rễ tơ có khả năng sinh tổng hợp và tích lũy các hợp chất thứ cấp cao cũng như quy trình tách chiết, tinh chế hoạt chất từ rễ tơ và ứng dụng trong sản xuất sản phẩm thực phẩm chức năng. 
Mục tiêu cụ thể:

• Thiết kế được các vector chuyển gen tạo các dòng tế bào có khả năng sinh tổng hợp các hợp chất thứ cấp.
• Xây dựng được các quy trình tạo, chọn lọc các dòng rễ tơ có khả năng sinh tổng hợp và tích lũy dược chất cao.
• Tối ưu hóa được quy trình tách chiết, phân tích hoạt chất dược liệu.
• Phát hiện và thử nghiệm dược lý cho các chất thứ cấp.
• Đào tạo và chuyển giao công nghệ.

3. Định hướng nghiên cứu chính

Định hướng nghiên cứu chính là xây dựng thành công các quy trình tạo rễ tơ, chọn lọc được các dòng rễ tơ có khả năng sinh tổng hợp và tích lũy các hợp chất thứ cấp cao cũng như quy trình tách chiết, tinh chế hoạt chất từ rễ tơ và ứng dụng trong sản xuất sản phẩm thực phẩm chức năng.

4. Các sản phẩm mong đợi

1. Shikonin: được sử dụng như một tác nhân chống vi khuẩn và chống loét
2. Anthraquinon: sử dụng làm thuốc nhuộm và mục đích y tế).
3. Alkaloid: đặc biệt codeine và morphine cho mục đích y tế
4. Berberine: một alkaloid sử dụng cho bệnh tả
5. Ginsenosides: sử dụng cho mục đích y tế