Chất kích hoạt telomerase mới được phát hiện là gì - cycloastraganol?

Năm 1985, Greider và cộng sự lần đầu tiên phát hiện ra telomerase, một loại enzyme mới được phát hiện có khả năng bổ sung các đoạn lặp lại DNA vào đầu nhiễm sắc thể để duy trì chiều dài telomere. Telomerase là một phức hợp ribonucleoprotein có lõi xúc tác bao gồm TERT và TERC, trong đó TERT là yếu tố then chốt điều chỉnh hoạt động của telomerase. Chiều dài telomere tiếp tục ngắn lại khi tế bào phân chia. Khi đạt đến một giá trị tới hạn, nó sẽ kích hoạt các tín hiệu tổn thương DNA, dẫn đến chu kỳ tế bào bị rút ngắn và một loạt các bệnh suy giảm chức năng mô đặc trưng bởi telomere ngắn.

Năm 2010, công ty Geron của Mỹ đã hợp tác với Đại học Khoa học và Công nghệ Hồng Kông trong một dự án nghiên cứu để sàng lọc các chất kích hoạt telomerase. Kết quả cho thấy rằng:cycloastraganolCó thể kích hoạt hoạt động của telomerase và gây ra sự kéo dài telomere. Phát hiện này đã thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của các chất kích hoạt telomerase. Tiến bộ nghiên cứu và phát triển sản phẩm liên quan đến rượu astragalus. Cycloastragenol (CAG) hiện là chất kích hoạt telomerase duy nhất được báo cáo trong số các sản phẩm tự nhiên. Nó có thể chống lại sự rút ngắn telomere một cách hiệu quả và có các tác dụng dược lý như chống lão hóa, chống apoptosis, chống xơ hóa, điều hòa miễn dịch, thúc đẩy sự tăng sinh tế bào và làm lành vết thương, v.v., do đó có tiềm năng điều trị các bệnh liên quan đến rối loạn chức năng telomere.

Cycloastragenol và quá trình lão hóa

telomere
Telomere là những cấu trúc đặc biệt ở đầu nhiễm sắc thể, có chức năng bảo vệ nhiễm sắc thể và ngắn lại trong quá trình sao chép nhiễm sắc thể và phân chia tế bào. Tế bào cũng lão hóa khi telomere ngắn lại.

telomerase
Telomerase có thể tổng hợp telomere để ổn định chiều dài và cấu trúc của telomere, nhờ đó bảo vệ nhiễm sắc thể và làm chậm quá trình lão hóa tế bào.

Chống lão hóa: Chất kích hoạt telomerase, có tác dụng chống lão hóa bằng cách tăng cường telomerase và do đó làm chậm quá trình rút ngắn telomere.

Telomere là các đầu mút nằm ở cuối nhiễm sắc thể của tế bào, có chức năng bảo vệ chúng khỏi bị hư hại trong quá trình phân chia tế bào. Khi tế bào tiếp tục phân chia, telomere tiếp tục ngắn lại, đạt đến một điểm tới hạn mà tại đó tế bào sẽ già đi hoặc chết. Telomerase có thể kéo dài chiều dài của telomere, và tuổi thọ của tế bào sẽ tự nhiên tăng lên tương ứng.

Lão hóa là một phần không thể tránh khỏi của cuộc sống; tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu nhiều phương pháp điều trị khác nhau để cố gắng ngăn ngừa một số tác động của lão hóa, bao gồm cả việc nghiên cứu các chất senolytic. Senolytic là các hợp chất loại bỏ các tế bào lão hóa và đã được chứng minh là làm giảm các tác động của lão hóa. Một nghiên cứu mới cho thấy cycloastraganol có tác dụng chống lão hóa.

Nghiên cứu này, được thực hiện tại Trung Quốc và công bố trên Tạp chí Khoa học Phân tử Quốc tế, tập trung vào các tế bào lão hóa ở người và chuột bị lão hóa do bức xạ. Cycloastragenol làm giảm các tế bào lão hóa mà không ảnh hưởng đến các tế bào không lão hóa. Điều trị bằng cycloastragenol cũng làm giảm các protein trong tế bào lão hóa cần thiết cho sự phát triển và tồn tại của tế bào. Ngoài ra, nó còn ức chế sự di chuyển của tế bào liên quan đến các tế bào và quá trình viêm do tuổi tác. Chuột già được điều trị bằng cycloastragenol cho thấy số lượng tế bào lão hóa ít hơn và các rối loạn chức năng thể chất liên quan đến tuổi tác được cải thiện.

Cycloastragenol làm giảm các tế bào lão hóa

Lão hóa tế bào là một dấu hiệu đặc trưng của quá trình lão hóa, nhưng các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng việc loại bỏ các tế bào lão hóa và các phân tử tín hiệu gây viêm của chúng có thể giúp ngăn ngừa các bệnh liên quan đến tuổi tác và thậm chí đảo ngược chúng trong một số trường hợp. Ở đây, các nhà nghiên cứu đã xử lý các tế bào người bằng cycloastraganol và nhận thấy rằng nó loại bỏ hiệu quả các tế bào lão hóa mà không ảnh hưởng đến các tế bào không lão hóa. Ngoài ra, các dấu ấn tế bào của tế bào lão hóa đã giảm đáng kể sau khi điều trị bằng cycloastraganol.

Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng con đường tín hiệu PI3K/AKT/mTOR – một con đường tín hiệu liên quan đến sự phát triển và tồn tại của tế bào – tham gia vào các quá trình viêm do tế bào lão hóa khởi phát, góp phần thúc đẩy sự lão hóa ở các tế bào xung quanh. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng cycloastragenol giúp giảm các protein trong con đường này, cho thấy hợp chất này có thể hoạt động bằng cách ngăn chặn con đường PI3K/AKT/mTOR để giúp ngăn ngừa lão hóa. Hơn nữa, cycloastragenol đã được chứng minh là làm giảm khả năng của các tế bào lão hóa trong việc thúc đẩy sự lão hóa thông qua việc giải phóng các phân tử gây viêm, các yếu tố tăng trưởng và các chất điều hòa miễn dịch, phù hợp với các giả thuyết cho rằng việc giảm tín hiệu PI3K, AKT và mTOR có thể làm giảm tác động thúc đẩy lão hóa ở các tế bào xung quanh.

Cycloastragenol thuộc nhóm saponin triterpen và chủ yếu được thu प्राप्त từ quá trình thủy phân astragaloside IV. Nó có trọng lượng phân tử tương đối nhỏ và tính ưa lipid mạnh, có lợi cho việc thâm nhập màng sinh học và hấp thu qua đường tiêu hóa để đạt được sinh khả dụng tốt hơn. Hiệu quả của cycloastragalinol
1. Điều trị tổn thương não
2. Cải thiện tình trạng xơ gan
3. Điều trị loãng xương
4. Tác dụng chống lão hóa
5. Làm chậm quá trình lão hóa tế bào

Tại sao cần phải tổng hợp cycloastraganol?

① Cycloastraganol có nhiều tác dụng dược lý khác nhau như ức chế quá trình chết tế bào não và viêm thần kinh trong quá trình thiếu máu cục bộ não, đồng thời duy trì hàng rào máu não.
② Cycloastragenol là hợp chất terpenoid phân tử nhỏ duy nhất được phát hiện cho đến nay có hoạt tính telomerase và có thể điều trị các bệnh thoái hóa thần kinh.
③ Nó có tác dụng ức chế xơ hóa cơ tim và tăng cường khả năng miễn dịch chống khối u. Đây là một phân tử phổ biến trong nghiên cứu và phát triển thuốc chống lão hóa.

Các vấn đề hiện có

Hàm lượng cycloastraganol trong cây Hoàng kỳ (Astragalus membranaceus) rất thấp và khó thu được trực tiếp. Chiến lược sản xuất cycloastraganol hiện nay dựa vào phương pháp chiết xuất theo y học cổ truyền Trung Quốc, chủ yếu bằng cách chuyển hóa astragaloside IV trong cây Hoàng kỳ. Cụ thể, astragaloside IV được thu được thông qua công nghệ trồng và nuôi cấy mô cây Hoàng kỳ, sau đó astragaloside IV được chuyển hóa thành cycloastragaloside bằng phương pháp thủy phân axit, phân hủy Smith, thủy phân enzyme và thủy phân vi sinh. Tuy nhiên, các phương pháp điều chế này tốn kém, dễ gây ô nhiễm môi trường, khó tách và tinh chế, không thuận lợi cho việc ứng dụng và phổ biến. Do đó, người ta đã chuyển sự chú ý sang phương pháp tổng hợp cycloastraganol nhân tạo.

Làm thế nào để sử dụng sinh học tổng hợp để tổng hợp các chất? --- Sinh học tổng hợp

Sinh học tổng hợp đề cập đến việc thiết kế, chuyển đổi và thậm chí tạo ra "sự sống nhân tạo" với các chức năng phi tự nhiên dưới sự hướng dẫn của các ý tưởng kỹ thuật, tức là kỹ thuật sinh học. Nói chung, nó được tạo ra bằng các phương pháp sinh học.