Công trình do TS. Cao Thị Thúy Hằng cùng nhóm nghiên cứu tại Viện Hải dương học (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) thực hiện, tập trung vào việc tìm kiếm và phát triển các enzyme có khả năng chuyển hóa polysaccharide sulfat hóa – nhóm hợp chất được đánh giá cao trong lĩnh vực y sinh và công nghệ sinh học.
Điểm đặc biệt của nghiên cứu nằm ở việc tận dụng nguồn vi sinh vật biển bản địa. Từ "ngân hàng" hơn 2.000 chủng vi khuẩn và vi nấm được lưu giữ tại Viện Hải dương học, nhóm đã tiến hành sàng lọc để tìm ra những chủng có khả năng sinh enzyme đặc hiệu.
Đây được xem là nguồn tài nguyên di truyền quý, nhưng trước đây chưa được khai thác đầy đủ.
Kết quả ấn tượng
Nhóm đã xác định được 22 chủng vi sinh vật tiềm năng, gồm cả vi khuẩn và vi nấm, có khả năng tạo ra các enzyme quan trọng như fucoidanase và ulvan lyase. Đây là những enzyme còn rất hiếm, ngay cả trên thế giới.
Không chỉ dừng lại ở việc "tìm kiếm", nhóm nghiên cứu còn đi sâu giải mã hệ gene của một số chủng tiêu biểu. Qua đó, nhiều gene liên quan đến khả năng phân giải polysaccharide đã được phát hiện, trong đó có những gene lần đầu tiên được ghi nhận ở vi sinh vật biển Việt Nam. Đáng chú ý, gene mã hóa enzyme fucoidanase đã được tìm thấy ở chủng Halomonas cupida, mở ra hướng nghiên cứu mới cho lĩnh vực enzyme biển.
Một bước tiến khác là việc tinh sạch và đánh giá đặc tính của enzyme. Các enzyme thu được không chỉ được xác định khả năng hoạt động mà còn được nghiên cứu kỹ về điều kiện tối ưu như nhiệt độ, độ pH hay độ mặn – những yếu tố rất quan trọng nếu muốn ứng dụng trong thực tế.
Thành công của nghiên cứu không chỉ cho thấy tiềm năng lớn của nguồn vi sinh vật biển Việt Nam, mà còn đặt nền tảng cho việc phát triển enzyme tái tổ hợp trong tương lai hướng đi giúp chủ động nguồn nguyên liệu và giảm phụ thuộc vào nhập khẩu.
Từ tiềm năng tự nhiên đến lời giải công nghệ
Việt Nam có lợi thế lớn với hệ sinh thái biển đa dạng, nơi sinh sống của nhiều loài rong biển và động vật không xương sống như hải sâm, cầu gai. Đây là nguồn giàu polysaccharide sulfat hóa – các hợp chất được chứng minh có khả năng hỗ trợ miễn dịch, chống viêm và có nhiều ứng dụng trong y học.
Tuy nhiên, điểm khó nằm ở cấu trúc rất phức tạp của các hợp chất này, khiến việc khai thác và chuyển hóa trở nên không đơn giản. Nếu sử dụng phương pháp hóa học truyền thống, quá trình này thường tốn nhiều hóa chất và khó kiểm soát sản phẩm cuối cùng.
Trong bối cảnh đó, enzyme sinh học được xem là giải pháp "mềm" và hiệu quả hơn. Nhờ khả năng tác động chính xác vào cấu trúc mục tiêu, enzyme giúp tạo ra các sản phẩm có hoạt tính sinh học cao, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường.
Để tìm ra lời giải này, nhóm nghiên cứu đã triển khai nhiều phương pháp kết hợp, từ khảo sát thực địa đến các kỹ thuật phân tích hiện đại. Các mẫu rong biển và hải sâm được thu thập tại vùng biển Nha Trang, sau đó xử lý theo quy trình nghiêm ngặt nhằm giữ nguyên đặc tính sinh học.
Từ các mẫu này, nhóm đã chiết tách thành công các hợp chất như fucoidan và ulvan, đồng thời tiếp tục sàng lọc các vi sinh vật có khả năng chuyển hóa chúng thành dạng dễ ứng dụng hơn.
Hướng đi dài hạn cho công nghệ sinh học biển
Trên thế giới, nghiên cứu về enzyme biển đã phát triển mạnh ở nhiều quốc gia như Nhật Bản, Hàn Quốc, Pháp hay Nga. Tuy nhiên, phần lớn các enzyme được công bố có nguồn gốc từ vùng biển ôn đới, trong khi nguồn từ biển nhiệt đới như Việt Nam vẫn còn ít được khai thác.
Chính vì vậy, hướng đi của nhóm nghiên cứu được đánh giá là có ý nghĩa, khi không chỉ dừng ở sàng lọc mà còn tiến tới giải mã gene và làm rõ đặc tính enzyme – những bước đi quan trọng để tiến gần hơn tới ứng dụng thực tế.
Dù vậy, con đường này không dễ dàng. Theo TS. Cao Thị Thúy Hằng, một trong những khó khăn lớn là thiếu dữ liệu tham chiếu, do số lượng enzyme biển đã được công bố trên thế giới còn hạn chế, đặc biệt với khu vực nhiệt đới. Điều này buộc nhóm phải tự xây dựng hướng tiếp cận và phân tích.
Trong thời gian tới, nhóm dự kiến tiếp tục khai thác sâu hơn nguồn vi sinh vật biển bản địa, hướng tới phát triển các enzyme có độ ổn định cao hơn và phù hợp với sản xuất quy mô lớn. Xa hơn, mục tiêu là xây dựng một "ngân hàng" vi sinh vật biển tích hợp đầy đủ thông tin từ định danh, gene đến hoạt tính sinh học.
Nếu được phát triển đúng hướng, những kết quả này có thể tạo nền tảng cho việc sản xuất các hợp chất sinh học giá trị từ biển, phục vụ y sinh, dược phẩm và nhiều lĩnh vực khác. Đồng thời, đây cũng là bước đi góp phần khai thác tài nguyên biển theo hướng bền vững và hiệu quả hơn.
Ngọc Minh
