Nghiên cứu thực vật đạt đến tầm cao mới

Nghiên cứu thực vật đạt đến tầm cao mới

Các nhà khoa học của Viện khoa học Weizmann tiết lộ quy trình sản xuất các cannabinoid từng bước trong một loài cây ở Nam Phi, chỉ ra những cách mới để sản xuất chúng cho mục đích y tế.

Một loài cây ở Nam Phi được gọi là cây ô len hoàn toàn không liên quan đến cây cần sa, tuy nhiên nó tạo ra một loạt hợp chất hoạt tính có trong cần sa – các cannabinoid – bao gồm một số hợp chất có thể có những ứng dụng y tế mới. Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Plants, các nhà nghiên cứu của Viện Khoa học Weizmann đã xác định được hơn 40 loại cannabinoid trong cây ô len và họ đã tiết lộ một loạt các bước sinh hóa mà cây thực hiện khi tạo ra các hợp chất này. Các nhà nghiên cứu cũng chỉ ra cách các bước này có thể được tái tạo trong phòng thí nghiệm để tổng hợp hoặc thậm chí chế tạo các cannabinoid mới.

1
Tiến sĩ Tali Scherf, Tiến sĩ Jelena Cveticanin, Tiến sĩ Adam Jozwiak, Tiến sĩ Shirley (Paula) Berman, Giáo sư Asaph Aharoni, Tiến sĩ Luis Alejandro de Haro, Zoe Pinkas-Pazi, Tiến sĩ Sagit Meir, Rotem Livne và Tiến sĩ Yonghui Dong. Cơn mưa cannabinoid.

Cây cần sa quen thuộc tạo ra hơn 100 loại cannabinoid khác nhau và nó vẫn là nhà sản xuất cannabinoid mang tính biểu tượng. Nhưng nghiên cứu mới về cây ô len, một loại cây lâu năm phát triển nhanh, lại là cây sản xuất cannabinoid đứng thứ hai. Tiến sĩ Shirley (Paula) Berman, người đứng đầu nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của Giáo sư Asaph Aharoni ở Khoa Khoa học Thực vật và Môi trường của Weizmann cho biết: “Chúng tôi đã tìm thấy một nguồn cannabinoid mới và phát triển các công cụ để sản xuất bền vững, có thể giúp khám phá tiềm năng trị liệu to lớn của chúng.”

Các cannabinoid đã được áp dụng rộng rãi để giảm đau, buồn nôn, lo lắng và động kinh, đồng thời danh sách các công dụng có thể có của chúng đang tăng lên nhanh chóng. Các thụ thể phân tử phản ứng với các hợp chất này rất phổ biến ở người, không chỉ ở não mà còn khắp cơ thể, cho thấy rằng các cannabinoid liên kết với chúng có thể được sử dụng để điều trị mọi thứ, từ ung thư đến các bệnh thoái hóa thần kinh.

“Thực tế là trong quá trình tiến hóa, hai loài thực vật không liên quan đến di truyền đã phát triển độc lập khả năng tạo ra các cannabinoid cho thấy các hợp chất này thực hiện các chức năng sinh thái quan trọng.”

Tiềm năng hứa hẹn mà các cannabinoid có trong y học chính là lý do tại sao phòng thí nghiệm của Aharoni tiến hành một nghiên cứu về cây ô len, hay Helichrysum umbraculigerum, loài có tên gọi chung là những bông hoa hình chiếc ô mềm mại, màu vàng mù tạt. Nó thuộc một họ thực vật hoàn toàn khác với cần sa; họ hàng của nó bao gồm hoa hướng dương, hoa cúc và rau xà lách. Cây ô len từ lâu đã được biết đến là vật dụng được đốt trong các nghi lễ dân gian để giải phóng khói độc, điều này cho thấy nó có thể chứa các hóa chất ảnh hưởng đến não. Trên thực tế, các nhà khoa học Đức đã nghiên cứu loại cây này hơn 40 năm trước đã tìm thấy bằng chứng cho thấy nó có chứa cannabinoid, nhưng các nghiên cứu hiện đại hơn đã không thể tái hiện lại phát hiện của họ.

2
Cây ô len, họ hàng của hoa hướng dương và rau xà lách, nở hoa trong nhà kính của Viện Weizmann. Ảnh của Tiến sĩ Sagit Meir

Tiến sĩ Berman và các đồng nghiệp, sử dụng một loạt công nghệ tiên tiến, đã xác nhận báo cáo ban đầu đó. Họ đã giải trình tự toàn bộ bộ gen của cây ô len và sử dụng hóa học phân tích tiên tiến, bao gồm cả phương pháp quang phổ khối có độ phân giải cao, để xác định các loại cannabinoid có trong hoa. Sử dụng cộng hưởng từ hạt nhân, các nhà nghiên cứu đã tiết lộ cấu trúc chính xác của hơn chục loại cannabinoid này và các chất chuyển hóa liên quan khác. Họ đã lần theo toàn bộ quá trình sinh hóa liên quan đến việc sản xuất cannabinoid và xác định chúng được tạo ra ở đâu trong cây.

Hóa ra, cây ô len tạo ra cannabinoid chủ yếu trong lá của nó, có thể mang lại cho nó lợi thế kinh tế so với cần sa, khiến các hợp chất này tồn tại trong các cụm hoa hoặc chùm hoa có thời gian tồn tại ngắn hơn và khó thu hoạch hơn. Bất chấp sự khác biệt này, các nhà khoa học Weizmann đã tìm thấy rất nhiều điểm chung giữa cây ô len và cần sa. Đặc biệt, các enzyme được sử dụng trong mỗi bước của quá trình sản xuất cannabinoid đều thuộc cùng một họ, trong suốt nửa đầu của quá trình sinh hóa.

6 trong số các cannabinoid được tìm thấy trong cây ô len giống hệt với cần sa. 6 loại này không bao gồm 2 loại nổi tiếng nhất là THC và CBD, nhưng chúng bao gồm cannabigerol, hay CBG, một cannabinoid ngôi sao đang lên của nghiên cứu cannabinoid: Nó có ứng dụng trị liệu tiềm năng nhưng thiếu tác dụng thay đổi tâm trạng. Dạng axit của CBG, xuất hiện với nồng độ tương đối cao trong loài thực vật, đóng vai trò là tiền chất để sản xuất tất cả các cannabinoid cổ điển, củng cố cho ý tưởng rằng cây ô len có thể trở thành nguồn cannabinoid có giá trị từ thực vật.

3
Các Cannabinoid được phát hiện sản xuất trong cây ô len bên trong các cấu trúc nhỏ gọi là các phân tử trichome có hình dạng như quả bóng bay trên thân cây, được nhìn thấy ở đây bằng kính hiển vi điện tử quét cryo.

Vai trò của các cannabinoid trong thực vật vẫn chưa được biết đến, nhưng chúng có thể cung cấp khả năng phòng vệ chống lại động vật hoặc các mối nguy hiểm từ môi trường. Aharoni giải thích: “Thực tế là trong quá trình tiến hóa, hai loài thực vật không liên quan đến di truyền đã phát triển độc lập khả năng tạo ra các cannabinoid cho thấy rằng các hợp chất này thực hiện các chức năng sinh thái quan trọng.” “Cần nghiên cứu thêm để xác định những chức năng này là gì.”

Nhóm của ông đã tiến thêm một bước nữa những hiểu biết mới nhất của họ về di truyền cannabinoid, sử dụng chúng để tạo ra các enzym tạo ra cannabinoid mới được phát hiện ở cây thuốc lá. Các nhà nghiên cứu cũng đã tìm cách sử dụng các enzym này để tạo ra các cannabinoid thành phẩm trong nấm men, mở ra một phương pháp mới để sản xuất các hợp chất cho nghiên cứu và ngành công nghệ sinh học.

4
Dạng axit của CBG (cam, vàng, lục nhạt, xanh lam) được phát hiện bằng phương pháp hình ảnh tiên tiến – hình ảnh quang phổ khối ion hóa/giải hấp bằng laser được hỗ trợ bằng ma trận, hay MALDI-MSI – trong một chiếc lá ô len (trong và giữa các đường chấm), nhưng không phải ở phần của lá (được viền bằng đường màu xanh lá cây) mà lớp trên chứa phân tử trichomes đã được bóc ra.

Trong tương lai, những phát hiện của nghiên cứu thậm chí có thể dẫn đến việc tạo ra các loại cannabinoid không tồn tại trong tự nhiên. Ví dụ, chúng có thể được thiết kế để liên kết tốt hơn với các dạng thụ thể cannabinoid ở người hoặc để đạt được các lợi ích điều trị cụ thể.

Các cannabinoid xuất hiện tự nhiên trong cây ô len cũng có thể mở ra những khả năng mới. Tiến sĩ Berman nói: “Bước thú vị tiếp theo sẽ là xác định các đặc tính của hơn 30 loại cannabinoid mới mà chúng tôi đã phát hiện và sau đó xem chúng có thể có những công dụng chữa bệnh nào.”

Phiên bản hóa học của CBG đóng vai trò là tiền thân của tất cả các loại cannabinoid – và đôi khi còn được gọi là “mẹ của tất cả các loại cannabinoid” – hiện diện trong những cây ô len với số lượng lớn, đạt tới 4,3% trọng lượng lá khô của loại cây này.

 

Nguồn: Plant Research Reaches a New High | Weizmann Wonder Wander

    ĐĂNG KÝ NHẬN TIN TỨC


    *Tôi đồng ý nhận cập nhật tin tức mới nhất trong tương lai.

    Bài viết được xem nhiều nhất

    Bài viết liên quan

    Hon mot phan ba chu vat nuoi o Dan Mach cho cho cua ho dung CBD
    # News / Tin tức

    Hơn 1/3 chủ vật nuôi ở Đan Mạch cho chó của họ dùng CBD

    Trong một nghiên cứu mới, 38% người nuôi chó được khảo sát ở Đan Mạch cho biết đã cho chó con uống cannabinoids, với 77% cho biết ít nhất có một số ‘tác dụng tích cực’.

    Đọc thêm
    Can sa y te la phuong phap dieu tri thay doi cuoc song cho nhung nguoi mac hoi chung Tourette
    # News / Tin tức

    Cần sa y tế là “phương pháp điều trị thay đổi cuộc sống” cho những người mắc hội chứng Tourette

    Nghiên cứu xác nhận rằng sự kết hợp giữa THC và CBD giúp giảm tới 50% chứng giật cơ. Những phát hiện này – cho thấy sự giảm đáng kể về mặt lâm sàng – được công bố trên tạp chí Tạp chí Y học New England: Bằng chứng.

    Đọc thêm
    NASDA da tai khang dinh su ung ho cua ho de nang gioi han THC doi voi cay gai dau len 10
    # News / Tin tức

    NASDA tiếp tục hỗ trợ tăng giới hạn THC 1,0% cho cây gai dầu

    NASDA đã tái khẳng định sự ủng hộ của họ để nâng giới hạn THC đối với cây gai dầu lên 1,0%. Ngành công nghiệp cần sa của Hoa Kỳ (US) đã phải đối mặt với những thách thức liên quan đến giới hạn tetrahydrocannabinol (THC) được đặt ra từ Dự luật Nông trại năm 2014 và sau đó vẫn được duy trì trong Dự luật Nông trại năm 2018 [1].

    Đọc thêm
    Chat Messenger