นักวิทยาศาสตร์เชื้อสายเวียดนามไขปริศนาว่าพืชสร้างสารต้านมะเร็งได้อย่างไร

นักวิทยาศาสตร์ชาวเวียดนามในแคนาดาและเพื่อนร่วมงานต่างประเทศได้ค้นพบเอนไซม์ลับที่ช่วยให้พืชสร้างไมทราฟิลลีน ซึ่งเป็นสารประกอบหายากที่มีคุณสมบัติต่อต้านมะเร็ง

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบีย (UBC) โอคานากัน ประเทศแคนาดา เพิ่งประกาศการค้นพบกลไกของพืชที่สร้างไมทราฟิลลีน ซึ่งเป็นสารประกอบธรรมชาติหายากที่มีคุณสมบัติต่อต้านมะเร็งและการอักเสบอันทรงพลัง

งานนี้เป็นผลงานความร่วมมือระหว่างทีมงานของดร. Thu – Thuy Dang จาก UBC Okanagan และทีมงานของดร. Satya Nadakuduti จาก University of Florida (สหรัฐอเมริกา) โดยได้รับการสนับสนุนจากสภาวิจัยวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและวิศวกรรมศาสตร์แห่งแคนาดา (NSERC) มูลนิธิ Canada Foundation for Innovation (CFI) โครงการ BC Michael Smith Health Scholars Program และสถาบัน อาหาร และเกษตรแห่งชาติของกระทรวงเกษตรสหรัฐอเมริกา (USDA NIFA)

นักศึกษาปริญญาเอก ตวน-อันห์ เหงียน (ซ้าย) และนักศึกษาปริญญาเอก ทู-ทุย ดัง กำลังตรวจสอบตัวอย่างพืชในห้องปฏิบัติการ ภาพ: UBC Okanagan

การค้นหา “ส่วนที่ขาดหายไป” ในห่วงโซ่สารประกอบแห่งการรักษาของธรรมชาติ

ไมทราฟิลลีนจัดอยู่ในกลุ่มสไปโรออกซินโดลอัลคาลอยด์ ซึ่งเป็นกลุ่มโมเลกุลที่มีโครงสร้างแบบ “บิดเบี้ยว” พิเศษและมีผลทางชีวภาพที่รุนแรง แม้ว่าจะเป็นที่รู้จักกันมายาวนาน แต่กระบวนการสร้างสารประกอบประเภทนี้ในธรรมชาติยังคงเป็นปริศนา จนกระทั่งในปี พ.ศ. 2566 ดร. ธู-ถุ่ย ดัง หัวหน้ากลุ่มวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ มหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบีย โอคานากัน ได้ค้นพบเอนไซม์ตัวแรกที่สามารถ “บิดเบี้ยว” โมเลกุลเพื่อสร้างโครงสร้างแบบสไปโร

จากผลลัพธ์ดังกล่าว นักศึกษาปริญญาเอก Tuan Anh Nguyen เป็นผู้นำในขั้นตอนต่อไปและค้นพบเอนไซม์สำคัญ 2 ชนิดที่ทำงานร่วมกันในการสังเคราะห์ไมทราฟิลลีน เอนไซม์ชนิดหนึ่งกำหนดโครงสร้างสามมิติ ส่วนเอนไซม์อีกชนิดหนึ่งทำหน้าที่บิดขั้นตอนสุดท้ายเพื่อสร้างโมเลกุลที่สมบูรณ์

“การค้นพบนี้เปรียบเสมือนการค้นพบส่วนที่ขาดหายไปในสายการประกอบ มันช่วยอธิบายว่าธรรมชาติสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อนเหล่านี้ขึ้นมาได้อย่างไร และเปิดทางให้สามารถเลียนแบบกระบวนการนั้นในห้องปฏิบัติการได้” ดร. ดัง กล่าว

ไมทราฟิลลีนพบตามธรรมชาติในปริมาณเล็กน้อยในพืชเขตร้อนบางชนิดในตระกูลกาแฟ เช่น ไมทราไจนา (กระท่อม) และอันคาเรีย (เล็บแมว) (ที่มา: Shutterstock)

ไมทราฟิลลีนพบในปริมาณเล็กน้อยในพืชเขตร้อนบางชนิดในวงศ์กาแฟ เช่น ไมทราไจนา (กระท่อม) และอันคาเรีย (เล็บแมว) ทำให้การสกัดหรือการสังเคราะห์ในปริมาณมากก่อนหน้านี้เป็นเรื่องยากและมีค่าใช้จ่ายสูงมาก การระบุเอนไซม์สำคัญสองชนิดได้ปูทางไปสู่การผลิตสารประกอบธรรมชาตินี้อย่างมีประสิทธิภาพและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

นักศึกษาปริญญาเอก ตวน-อันห์ เหงียน กล่าวว่า นี่เป็นก้าวสำคัญสู่เคมีสีเขียว ซึ่งช่วยสร้างสารประกอบยาที่มีคุณค่าโดยใช้วิธีการทางชีวภาพแทนเคมีหนัก ความสำเร็จนี้ยังสะท้อนให้เห็นถึงสภาพแวดล้อมการวิจัยแบบเปิดกว้างและร่วมมือกันระหว่างนักศึกษาและคณาจารย์ที่มหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบีย โอคานากัน เพื่อแก้ไขปัญหาระดับโลก

เพื่อแสดงความภาคภูมิใจในการค้นพบครั้งนี้ ซึ่งเป็นหลักฐานว่าพืชเป็นอัจฉริยะทางเคมีของธรรมชาติ ดร. ดังกล่าวว่า ขั้นตอนต่อไปคือเธอและทีมวิจัยของเธอจะต้องค้นหาวิธีนำเอนไซม์เหล่านี้ไปใช้เพื่อสร้างสารประกอบที่มีคุณค่าในการรักษามากยิ่งขึ้น

การเดินทางเพื่อถอดรหัส “โรงงานชีวภาพ” ของธรรมชาติ

ดร. ตุ๋ย ดัง – ดัง ถิ ตุ๋ย เป็นอดีตนักศึกษาสาขาเทคโนโลยีชีวภาพที่มหาวิทยาลัย วิทยาศาสตร์ ธรรมชาติ (มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ มหาวิทยาลัยแห่งชาติเวียดนาม นครโฮจิมินห์)

เธอศึกษาในระดับปริญญาโทและจากนั้นก็ปกป้องปริญญาเอกของเธอในสาขาชีววิทยาโมเลกุล/ชีวเคมีที่มหาวิทยาลัยแคลกะรี (อัลเบอร์ตา แคนาดา) และสำเร็จหลักสูตรวิจัยหลังปริญญาเอกในสาขาชีวเคมีที่ John Innes Centre (สหราชอาณาจักร)

เมื่อนึกถึงโอกาสในการประกอบอาชีพนักวิจัย เธอเล่าว่าตั้งแต่เด็ก เธอคุ้นเคยกับวัฒนธรรมการใช้สมุนไพรเป็นยาพื้นบ้าน และได้สัมผัสกับเทคนิคการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชสมุนไพรตั้งแต่ยังเป็นนักศึกษา อย่างไรก็ตาม จุดเปลี่ยนมาถึงตอนที่เธอเรียนปริญญาโท เมื่อเธอบังเอิญเห็นห้องปฏิบัติการข้างๆ กำลังทำวิจัยเกี่ยวกับการสังเคราะห์สารประกอบธรรมชาติในพืช

ตอนนั้นเองที่เธอตระหนักว่า นอกเหนือจากความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับสรีรวิทยาของพืชที่เธอได้เรียนรู้แล้ว ยังมีสาขาใหม่ที่ผู้คนศึกษาเกี่ยวกับวิธีที่พืชสร้างสารประกอบที่มีคุณค่าอีกด้วย

จากนั้นเธอจึงตัดสินใจทำการวิจัยเพื่อค้นหายีนและเอนไซม์ใหม่ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์อัลคาลอยด์ ซึ่งเป็นกลุ่มสารประกอบที่มีกิจกรรมทางชีวภาพสูงและมีศักยภาพในการนำไปใช้ทางเภสัชกรรม

เป็นเวลาหลายปีที่ ดร. ถุ่ย มุ่งเน้นการถอดรหัสวิถีการสังเคราะห์อัลคาลอยด์ในพืช โดยใช้ชีววิทยาโมเลกุล การวิเคราะห์ RNA-seq ข้อมูลจีโนม และโครงสร้างเอนไซม์ เพื่อทำความเข้าใจว่าพืชสมุนไพรผลิตสารประกอบที่มีคุณค่าได้อย่างไร นอกจากนี้ เธอยังเป็นผู้เขียนร่วมในสิทธิบัตรหลายฉบับที่เกี่ยวข้องกับการผลิตสารประกอบต้านมะเร็งจากพืช

“ฉันสงสัยมาตลอดว่าทำไมพืชจึงสามารถสร้างสารประกอบที่สามารถรักษาโรคที่ซับซ้อนอย่างเช่นมะเร็งได้ เพียงแค่ใช้น้ำ แสง และอากาศ” เธอเล่า ตามคำบอกเล่าของเธอ หากแต่ละโมเลกุลเปรียบเสมือนบ้าน เอนไซม์ในพืชก็เปรียบเสมือนผู้สร้างที่เชี่ยวชาญ หน้าที่ของนักวิจัยคือการทำความเข้าใจว่า ‘ผู้สร้าง’ เหล่านี้แต่ละตัวทำหน้าที่อะไร ตามลำดับอย่างไร เพื่อที่จะสามารถจำลองหรือปรับปรุงกระบวนการที่ธรรมชาติสร้างขึ้นได้

ความรู้ดังกล่าวเป็นรากฐานสำหรับเธอและเพื่อนร่วมงานในการสร้างกระบวนการสร้างสารออกฤทธิ์จากธรรมชาติในห้องปฏิบัติการขึ้นมาใหม่ ช่วยลดการใช้ประโยชน์จากพืชสมุนไพรอันทรงคุณค่า จำกัดการใช้สารเคมีที่เป็นพิษ และในขณะเดียวกันก็เปิดทางให้สร้างสารประกอบที่คล้ายคลึงกันที่มีฤทธิ์แรงกว่า

ที่มหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบีย (UBC) โอคานากัน เธอได้ก่อตั้งห้องปฏิบัติการวิจัยสารประกอบชีวภาพจากพืช (PlantBioCoRe) ซึ่งผสมผสานชีวเคมี เคมี ชีวสารสนเทศศาสตร์ และพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุล เพื่อทำความเข้าใจกลไกต่างๆ ที่ผลิตสารประกอบชีวภาพในสมุนไพร

ทีมของเธอได้บรรลุผลลัพธ์ที่น่าประทับใจมากมาย รวมถึงผลลัพธ์ใหม่เกี่ยวกับกระบวนการเมแทบอลิซึมของสารต้านมะเร็งจาก Camptotheca acuminata การค้นพบนี้ช่วยสร้างผลิตภัณฑ์ยาที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ง่ายต่อการนำไปใช้ทางคลินิก ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารนานาชาติ และได้รับการจดทะเบียนสิทธิบัตร

เมื่อมีโอกาสแลกเปลี่ยนความรู้ทางวิชาการกับนักวิจัยในประเทศ เช่น มหาวิทยาลัยเภสัช ฮานอย มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ VNU-HCM หรือสถาบันวิทยาศาสตร์ Tây Nguyen เธอจึงตระหนักว่าในเวียดนามมีโครงการวิจัยเกี่ยวกับพืชสมุนไพรที่มีคุณค่ามากมาย

“ฉันหวังว่าจะได้มีส่วนช่วยเล็กๆ น้อยๆ ในการส่งเสริมความรู้และการประยุกต์ใช้ทรัพยากรพืชในบ้านเกิดของฉัน” เธอกล่าว

ที่มา: https://khoahocdoisong.vn/nha-khoa-hoc-goc-viet-giai-ma-bi-an-cach-cay-co-tao-hop-chat-chong-ung-thu-post2149060401.html