Điều tra sinh học biển: một thế giới cơ hội dưới nước.

Mar 22 2022
Trong các đại dương trên thế giới, những kho báu lớn nhất vẫn đang chờ được khám phá. Chúng ở dạng các hợp chất hoạt tính sinh học từ tất cả các loại sinh vật biển và được ứng dụng cho chăm sóc sức khỏe và một số ngành công nghiệp khác.

Trong các đại dương trên thế giới, những kho báu lớn nhất vẫn đang chờ được khám phá. Chúng ở dạng các hợp chất hoạt tính sinh học từ tất cả các loại sinh vật biển và được ứng dụng cho chăm sóc sức khỏe và một số ngành công nghiệp khác. Những hợp chất này với những đặc tính có giá trị, một số có khả năng trở thành sản phẩm gây xáo trộn trên thị trường có thể được phát hiện ở bất cứ đâu dưới nước, trôi dưới vực sâu hoặc ẩn trong lớp trầm tích. Một số là kết quả của sự liên kết cộng sinh, số khác là do môi trường sống độc đáo nơi chúng đã tiến hóa trong hàng triệu năm. Nhưng để điều hướng độ sâu có thể khó khăn và tốn kém.

Mặc dù ai cũng biết rằng trong những năm gần đây, các hợp chất khác nhau đã được báo cáo là được sử dụng để chăm sóc sức khỏe, chẳng hạn như chất độc thần kinh từ ốc biển có đặc tính giảm đau hoặc bọt biển có chất kháng khuẩn, và cho các ứng dụng công nghiệp, chẳng hạn như các hợp chất huỳnh quang từ sứa hoặc các loại keo mới từ trai, hầu hết sự phong phú tự nhiên này vẫn còn được khám phá. Trong tổng số một triệu hợp chất tự nhiên đã biết, chưa đến 30.000 hợp chất đến từ biển. Ví dụ, theo ước tính hiện tại, chỉ có 1% vi khuẩn có trong nước biển được nghiên cứu.

Các nhà khoa học làm việc trong lĩnh vực nghiên cứu sinh học biển có một thử thách hấp dẫn và đầy tham vọng ở phía trước. Jeanette Hammer Andersen , giáo sư và người đứng đầu nhóm nghiên cứu Marbio tại Đại học Bắc Cực của Na Uy. Giáo sư Hammer giải thích: “Đối với bệnh ung thư, trên thị trường đã có những loại thuốc có nguồn gốc từ biển.

Tìm kiếm các hạt nhỏ trong một lãnh thổ rộng lớn màu xanh lam

Việc phát hiện và thu thập một hợp chất hoạt tính sinh học cụ thể đòi hỏi một quá trình lâu dài và phức tạp. Nhiệm vụ bắt đầu từ nghiên cứu cơ bản, tìm hiểu sự đa dạng sinh học liên quan đến các hệ sinh thái biển khác nhau và cách hoạt động của các hợp chất hoạt tính sinh học.

Sau khi xác định được sinh vật hoặc hệ sinh thái thú vị có thể có, các nhà nghiên cứu bắt đầu lập kế hoạch chiến lược để lấy mẫu. Nó có thể đạt được bằng cách lặn sâu nguy hiểm sau nhiều tuần trên thuyền, hoặc bằng những bộ sưu tập đơn giản hơn trên bờ biển. Nhưng có những điểm chung trong tất cả các nhóm nghiên cứu, một trong những mục tiêu quan trọng nhất là “cố gắng thu thập đa dạng sinh học nhất có thể. Điều này sẽ tạo ra sự đa dạng hóa học và cơ hội cao hơn để xác định các hợp chất hoạt tính sinh học ”, giáo sư Hammer nói.

Sinh khối đông lạnh từ hành trình nghiên cứu hoặc đĩa petri có mạ vi sinh vật biển sẽ được đưa vào phòng thí nghiệm. Từ đó, các chất chiết xuất hóa học được thực hiện. Sau khi bạn có được các hợp chất tinh khiết, bạn cũng cần sử dụng cơ sở dữ liệu, kiểm tra xem bạn đã tìm thấy một hợp chất mới tiềm năng hay chưa. “Nếu có, đây là một khởi đầu tốt để tiếp tục thử nghiệm sinh học hơn nữa”, giáo sư Hammer tiếp tục, chỉ ra “một trong những khó khăn chính là tinh chế và xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất hoạt động”.

Công nghệ điều tra sinh học

Nằm ở mũi phía tây của Brittany, ở Pháp, tổ chức nghiên cứu liên ngành LEMAR cũng đang cố gắng tìm hiểu các hệ thống biển. Họ sử dụng thiết bị tiên tiến để chiết xuất các phân tử hoạt tính sinh học và phân tích các chất chuyển hóa từ biển, nguyên tố kim loại, lipid, peptit hoặc protein, bao gồm 2 nền tảng công nghệ sinh học và các phương tiện kỹ thuật khác. Một trong những mục tiêu của họ cũng là phát triển các mô hình tế bào biển mới để kiểm tra độc tính của các phân tử hoạt động.

Mỗi hợp chất hoạt tính sinh học có thể mang lại những thách thức khác nhau cho các nhà khoa học. Gwenaëlle Le Blay , giáo sư, nhà vi sinh vật học, và một trong những thành viên chính của LEMAR, đã nói chuyện với chúng tôi đại diện cho các nhà nghiên cứu khác trong đơn vị của cô ấy, nhấn mạnh rằng “đôi khi [những hợp chất này] có mặt với số lượng rất nhỏ, và do đó điều này có thể bị bỏ qua thông qua thử nghiệm và thanh lọc, hoặc yêu cầu nhiều vòng cách ly. " Cô ấy nói thêm “bạn càng chạy nhiều thử nghiệm, cơ hội tìm thấy các hợp chất mới sẽ tăng lên, nhưng bạn không có đủ tài liệu để làm điều này”.

“Sau 60 năm nghiên cứu về các sản phẩm tự nhiên biển, phương pháp cổ điển, bằng cách sàng lọc và phân đoạn sinh học, rất tốn thời gian và thường dẫn đến việc phân lập lại các hợp chất đã biết”, giáo sư Le Blay lưu ý. Vì vậy, các phương pháp khảo sát sinh học ngày càng trở nên phức tạp hơn. LEMAR đang nhắm mục tiêu vào các phân tử mới với việc khai thác dữ liệu trong hệ gen biển, sử dụng các điều kiện được kiểm soát trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm để hiểu các con đường sinh tổng hợp hoặc đổi mới trong phân tích chuyển hóa để hình dung các họ hợp chất, cụm phân tử từ các mẫu hoạt tính sinh học. Từ tổ chức của Pháp, Gwenaëlle nhấn mạnh rằng họ cũng có thể “bắt chước môi trường vi mô tế bào biển khi chúng hoạt động bên trong sinh vật, bằng cách sử dụng các kỹ thuật phân tích và hình ảnh tế bào sống sáng tạo.”

Để tiến bộ trong lĩnh vực này, giáo sư Hammer cũng nhấn mạnh phải tập trung vào những yếu tố cần thiết, “việc nâng cao kiến ​​thức về các sinh vật biển (gen, hóa học) vẫn sẽ rất quan trọng và việc thu thập tài liệu vẫn có thể được thực hiện theo cách truyền thống, vì nhiều sinh vật vẫn chưa đã điều tra. Nhưng để đạt được độ sâu cực lớn, việc lấy mẫu có thể rất quan trọng. " Và cô ấy chỉ ra những gì cần cải thiện: “Khả năng nuôi cấy của các vi sinh vật biển cũng sẽ mở ra một phần lớn các hợp chất chưa được khám phá. Và trong phòng thí nghiệm, các công cụ và công nghệ mới sẽ cải thiện độ nhạy và tăng cơ hội khám phá ”.

Các hợp chất hoạt tính sinh học đã được phê duyệt

Trong số hàng nghìn hợp chất tự nhiên biển đã được biết đến, chỉ một số ít đã được phê duyệt, nhưng tiến độ đang được đẩy nhanh. Loại cuối cùng, vào năm 2021, đến từ một loài nhuyễn thể và nó được sử dụng để điều trị ung thư cổ tử cung di căn. Như giáo sư Hammer nhận xét, “điều này cho thấy ngày càng có nhiều hợp chất từ ​​biển được đưa ra thị trường. Một số hợp chất trong danh sách này đã trong giai đoạn phát triển trong một thời gian rất dài, nhưng bất chấp điều này, nó đã thực sự tạo ra nó. Rút kinh nghiệm, cải tiến công nghệ trong suốt quá trình, trong tương lai danh sách này sẽ dài hơn ”.

Nhờ kiến ​​thức của họ và cơ sở hạ tầng tiên tiến, tại Marbio, tổ chức Bắc Âu nơi giáo sư Hammer đang làm việc với nhóm của cô ấy, họ đã tìm thấy, trong số những thành tựu khác, hóa học mới từ động vật không xương sống để phát triển các chất ức chế kinase chọn lọc để điều chỉnh các chức năng của protein, hoặc trong một nghiên cứu gần đây hơn, một loại nấm biển có hoạt tính kháng khuẩn để chống lại vi khuẩn Staphylococcus aureus.

Trong trường hợp của LEMAR, họ đang đổi mới trong các lĩnh vực khác nhau cùng lúc, chẳng hạn như dự án RIV-AGE2.0, tập hợp các đối tác công nghiệp và học thuật, dẫn đến các thành phần hoạt tính chống lão hóa biển mới, hoặc một dự án khác cho sự phát triển của các hydrogel collagen biển liên kết chéo, được chức năng hóa với polyphenol từ tảo vĩ mô và thực vật halophyte.

Đại dương của các hợp chất, dữ liệu mới và cơ hội.

Tương lai của điều tra sinh học biển rất thú vị. Nhật Bản hoặc Trung Quốc có nhiều giấy tờ và hợp chất được phát hiện hơn, nhưng các tổ chức từ các quốc gia khác đang bắt kịp, các khu vực sâu trên thế giới và phần lớn Bắc Cực hầu như chưa được khám phá, hoặc các khu vực khác có đặc điểm địa lý đặc biệt như Indonesia hoặc Philippines cũng rất hứa hẹn.

Điều đáng chú ý là những sinh vật ưa cực đoan, những sinh vật sống trong môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ hoặc áp suất cao, cũng là một chủ đề thảo luận giữa các nhà khoa học do những điều kiện đặc biệt mà chúng sống trên khắp thế giới, tuy nhiên Jeannette giải thích rằng “có thể có một số đặc điểm rằng các sinh vật thích nghi với lạnh có các phân tử hiệu quả hơn, nhưng có lẽ phần lớn là do các khu vực này ít được khám phá hơn ”. Giáo sư Le Blay cũng lưu ý rằng “một trong những khó khăn liên quan đến các sinh vật ưa cực đoan, và đặc biệt là với vi sinh vật, là khả năng nuôi cấy chúng với số lượng lớn của chúng ta, do đó cần phải có khả năng tạo ra phân tử quan tâm ở những sinh vật khác dễ trồng hơn sinh vật. ”

Ngoài ra còn có một cuộc tranh luận chưa hoàn thành về việc thăm dò và tiếp cận các nguồn gen biển, thông tin di truyền được khai thác từ môi trường biển, trong các khu vực ngoài phạm vi quyền hạn quốc gia. Hiện nay, Đức, Hoa Kỳ và Nhật Bản có hầu hết các bằng sáng chế.

© Copyright 2021 - 2023 | vngogo.com | All Rights Reserved