Tạo ra thuốc giảm đau từ độc tố của cá nóc

Tetrodotoxin (TTX) là độc tố thần kinh tự nhiên mạnh nhất mà con người biết. Nó được tạo ra trong cơ thể của động vật biển như cá nóc, ốc, bạch tuộc, sa giông hay ếch và giun. Để nghiên cứu và khai thác sức mạnh của chất sinh hóa bí ẩn này, các nhà khoa học ở nhiều nơi trên thế giới đã cố tổng hợp TTX ở môi trường phòng thí nghiệm trong hơn 100 năm. Có vẻ như nhóm nghiên cứu của Đại học New York (NYU) đã tìm ra điều đó.

Trong một nghiên cứu được công bố gần đây, các nhà nghiên cứu đã tiết lộ quy trình 22 bước sử dụng TXX hoạt tính sinh học, hiệu quả cao và có thể được tạo ra từ các vật liệu có sẵn. Họ tuyên bố đã khám phá ra phương pháp tổng hợp TTX “dễ dàng” nhất. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science.

Dirk Trauner, giáo sư Hóa học tại NYU, một trong những tác giả của nghiên cứu cho biết: “Dự án của chúng tôi không phải là sự tổng hợp đầu tiên của tetrodotoxin, tuy nhiên phương pháp này hiệu quả nhất cho đến nay, cải thiện về trình độ công nghệ gấp 30 lần”.

TTX thường được nhiều nhà khoa học coi là một bí ẩn vì họ vẫn chưa chắc chắn về cách thức các loài động vật như cá nóc sản xuất và lưu trữ chất độc này trong cơ thể. Hơn nữa, một bí ẩn lớn xung quanh các đặc tính của hóa chất được sử dụng cho các mục đích khác ngoài khả năng tự vệ. Giáo sư Trauner và nhóm của ông tin rằng TTX có thể được coi là “phân tử đá tảng” vì vai trò của nó trong việc xác định mối quan hệ giữa kẻ đi săn và con mồi trong hệ sinh thái.

Ngoài ra, nó cũng được cho là hoạt động như một chất kích thích ăn ở một số sinh vật. Là độc tố thần kinh gây tê liệt mạnh, TTX có thể chặn kênh dẫn truyền natri ở màng tế bào thần kinh và tín hiệu bên trong mạch thần kinh. Điều này đưa chúng ta đến lý do lớn nhất tại sao các nhà khoa học đã “say mê” TTX trong một thời gian dài.

Các nhà nghiên cứu tuyên bố rằng khả năng ngăn chặn kênh natri của TTX nắm giữ bí mật liên quan đến việc phát triển một loại thuốc giảm đau hiệu quả mới.

“Nhu cầu y tế về thuốc giảm đau với các phương thức hoạt động mới là rất lớn. TTX có đặc tính thú vị là ngăn chặn các tín hiệu thần kinh. Những tín hiệu này là không thể thiếu với cảm giác đau ở người, và do đó độc tố TTX được cho là một chất dẫn dắt đầy hứa hẹn cho việc phát triển các loại thuốc giảm đau không gây nghiện thế hệ tiếp theo”, Trauner nói.

Tetrodotoxin được tìm thấy trong gan và cơ quan sinh sản của động vật biển. Nhà khoa học Nhật Bản - tiến sĩ Yoshizumi Tahara đã phân lập TTX lần đầu tiên vào năm 1894 và xác nhận điều tương tự vào năm 1909. Kể từ đó, các nhà khoa học đã nghiên cứu và cố gắng tổng hợp hóa chất này trong môi trường phòng thí nghiệm.

Tuy nhiên, việc tạo ra một phiên bản ổn định và tinh khiết của TTX là một thách thức đối với các nhà hóa sinh học vì cấu trúc phức tạp và tính không ổn định của nó. Mặc dù trước đây các nhà khoa học cũng đã có thể tổng hợp TTX nhưng hầu hết các chất độc thần kinh đó đều không ổn định hoặc kém hiệu quả hơn. Thêm vào đó, nhiều phương pháp trong số đó không thể mở rộng vì chúng liên quan đến các biến chứng.

“Thách thức chính trong quá trình tổng hợp TTX là độ phức tạp hóa học cao, tính không ổn định và thách thức đặt ra trong quá trình tinh chế và cô lập nó. Điều này được phản ánh trong quá trình tổng hợp trước đó đòi hỏi nhiều bước hơn và kém hiệu quả hơn về tổng thể”, giáo sư Trauner nói.

Điều thú vị là phương pháp tổng hợp TTX do các nhà nghiên cứu của NYU đề xuất bắt đầu với một dẫn xuất glucose, chỉ bao gồm 22 bước và mang lại hiệu suất ấn tượng 11%. Giáo sư Trauner và nhóm nghiên cứu tuyên bố rằng phương pháp này hiện là hiệu quả nhất và có lẽ là phương pháp duy nhất có thể mở rộng để sản xuất TTX và các dẫn xuất của nó. Giờ đây, các nhà nghiên cứu sẽ sử dụng nền tảng này để tìm hiểu sâu hơn về đặc tính giảm đau của chất độc thần kinh.