Phân tử chống ung thư salinosporamide A, được gọi là Marizomb đang trong giai đoạn thử nghiệm lâm sàng III để điều trị u nguyên bào thần kinh đệm, một loại ung thư não. Lần đầu tiên các nhà khoa học hiểu rõ được quá trình điều khiển bằng enzym kích hoạt phân tử.

Các nhà khoa học tại Viện Hải dương học Scripps thuộc Đại học California San Diego (UC San Diego) phát hiện được một loại enzyme có tên là SalC, tổ hợp phân tử chống ung thư, được gọi là “đầu đạn” chống ung thư salinosporamide. Quá trình này được giới thiệu chi tiết trong báo cáo khoa học, đăng trên tạp chí Nature Chemical Biology ngày 21/3.

Công trình giải quyết được câu hỏi kéo dài gần 20 năm về cách vi khuẩn biển tạo ra “đầu đạn độc đáo” với phân tử salinosporamide, mở ra cánh cửa tương lai cho công nghệ sinh học sản xuất các chất chống ung thư mới. Các nhà khoa học đã hiểu rõ, cách enzyme này tạo ra “đầu đạn” salinosporamide A. Khám phá này cho thấy, có thể sử dụng các enzyme để sản xuất các loại salinosporamide khác, điều trị không chỉ ung thư mà cả các bệnh về hệ miễn dịch và những bệnh nhiễm trùng do ký sinh trùng gây ra” Đồng tác giả Bradley Moore, GS xuất sắc tại Scripps Oceanography và Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences cho biết.

Salisporamide được nghiên cứu từ rất lâu tại Scripps và UC San Diego. Nhà vi sinh vật học Paul Jensen và nhà hóa học biển Bill Fenical của Scripps Oceanography phát hiện ra salinosporamide A và sinh vật biển tạo ra phân tử này khi thu thập vi khuẩn từ trầm tích vùng biển nhiệt đới Đại Tây Dương vào năm 1990. Một số thử nghiệm lâm sàng trong quá trình phát triển thuốc đã được thực hiện tại Trung tâm Ung thư Moores tại UC San Diego Health.

GS Bradley Moore, đồng tác giả nghiên cứu cho biết, phân tử salinosporamide có khả năng đặc biệt vượt qua hàng rào máu não, đây là nguyên nhân khiến phân tử có kết quả tốt trong những thử nghiệm lâm sàng đối với u nguyên bào thần kinh đệm. Phân tử có cấu trúc vòng nhỏ nhưng phức tạp, bắt đầu từ một phân tử tuyến tính gấp lại thành một hình tròn phức tạp hơn.

Enzyme tạo ra phân tử salinosporamide rất phổ biến trong sinh học, đó là một chất tham gia vào quá trình sản xuất axit béo ở người và kháng sinh như erythromycin ở vi khuẩn.

Các nhà khoa học Bauman, Percival Yang-Ting Chen của Morphic Therapeutics ở Waltham, bang Massachusetts., Daniella Trivella thuộc Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng và Vật liệu Quốc gia của Brazil đã xác định cấu trúc phân tử của SalC. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng thiết bị Advanced Light Source, một máy gia tốc hạt mạnh tạo ra ánh sáng tia X tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley của Bộ Năng lượng Mỹ.

Enzyme SalC thực hiện một phản ứng rất khác so với một ketosynthase bình thường. Một ketosynthase bình thường là một loại enzyme, hỗ trợ phân tử tạo thành một chuỗi thẳng. Nhưng enzime SalC tạo ra salinosporamide bằng cách hình thành hai cấu trúc vòng phức tạp, có phản ứng.

Các nhà khoa học không thể tạo ra một loại enzyme duy nhất, hỗ trợ phân tử hình thành cả hai cấu trúc vòng trong phòng thí nghiệm. Có được hiểu biết này, các nhà khoa học có thể biến đổi enzyme cho đến thấy được các dạng cấu trúc phân tử, cho phép điều trị các loại bệnh tật.

Vi khuẩn biển, được gọi là Salinispora tropica , tạo ra salinosporamide để tránh bị ăn thịt bởi những kẻ săn mồi. Nhưng các nhà khoa học phát hiện được, salinosporamide A điều trị được ung thư. Salinosporamide A có những tính năng, trong đó có hoạt tính sinh học, gây độc tế bào in vitro, ức chế proteasome để tiêu diệt tế bào ung thư.

Sự hiểu biết về quy trình tạo ra salinosporamide cho phép các nhà khoa học đặt ý tưởng phát triển enzime, cho phép tạo ra salinosporamide ức chế immunoproteasome. Mỗt loại salinosporamide là một phương pháp điều trị có tính chọn lọc cao đối với các bệnh tự miễn dịch, những bệnh khiến hệ thống miễn dịch tấn công chính cơ thể con người mà theo chức năng phải được bảo vệ.

Các nhà khoa học của Phòng thí nghiệm Moore đã tham gia là Tobias Gulder của Đại học Kỹ thuật Dresden của Đức; Daniela Trivella thuộc Trung tâm Quốc gia về Nghiên cứu Năng lượng và Vật liệu của Brazil; Percival Yang-Ting Chen của Morphic Therapeutics ở Waltham, Mass. Vikram V. Shende hiện là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Phòng thí nghiệm Moore. Hai đồng tác giả khác là cộng tác viên lâu năm của dự án: Sreekumar Vellalath và Daniel Romo của Đại học Baylor.