Hợp chất đắt hơn vàng 30.000 lần được tìm thấy từ cây lúa

Ngày 29/1, PGS Trần Đăng Xuân, Trưởng phòng thí nghiệm Sinh lý thực vật và Hóa sinh, Đại học Hiroshima (Nhật Bản) lần đầu tiên công bố trên tạp chí khoa học quốc tế nổi tiếng Molecules của MDPI về việc tìm thấy sự hiện diện của hai hợp chất Momilactone A và B (MA và MB) trong gạo trắng.

Hợp chất này trước đó từng được trang điện tử Carbosynth.com, một công ty chuyên về các sản phẩm hóa sinh nổi tiếng của Anh bán với giá 1.25 triệu USD cho 1g (đắt gấp 30 ngàn lần giá trị 1g vàng).

Hai hợp chất Momilactone A và B được chiết xuất tại phòng thí nghiệm Sinh lý Thực vật và Sinh hóa, Đại học Hiroshima.

Sở dĩ hợp chất có giá đắt đỏ như vậy vì rất hiếm phòng thí nghiệm thành công trong việc tách chiết. Cũng vì giá của nó quá đắt nên hiếm có phòng thí nghiệm nào đủ điều kiện tài chính để mua MA và MB, do đó các nghiên cứu sâu về hợp chất này cũng vắng bóng trên thế giới.

Chính vì vậy sau khi tìm thấy hai hợp chất quý này trong gạo và trấu, ông và cộng sự tại phòng thí nghiệm Sinh lý Thực vật và Sinh hóa của Đại học Hiroshima đã ngày đêm chưng cất và tinh lọc. Từ 20 kg vỏ trấu, sau gần 3 tháng, khoảng 300 mg MA và 200 mg MB (chiếm khoảng 1/100 -150 nghìn trọng lượng vỏ trấu) được tinh chất.

Phát kiến của PGS Trần Đăng Xuân và cộng sự trong năm 2018 là phát triển phương pháp đo đạc và phát hiện MA và MB cực nhạy so với các phương pháp thông thường tại phòng thí nghiệm, cho phép đo hàm lượng MA và MB trong các bộ phận của cây lúa với hàm lượng thấp tới nano gram (1/1 tỷ gam). Điều đó cho phép phát hiện sự hiện diện của MA và MB trong gạo trắng ăn hàng ngày có hàm lượng 2.07 và 1.06 miligram/g trong gạo Nhật Bản.

Sau khi tách chiết thành công, các thí nghiệm sinh lý và sinh hóa, kiểm tra hoạt tính chống tiểu đường, chống béo phì và gút dựa trên các thí nghiệm in vitro về ức chế hoạt động của các enzyme chính từ hợp chất này cũng được nhóm nghiên cứu thực hiện.

Kết quả cho thấy cả MA và MB đều có hoạt tính ức chế hoạt tính cao vượt trội so với chất ức chế chuẩn như acarbose - chất được bán thương mại và sử dụng rộng rãi trong điều trị tiểu đường.

Hợp chất MA và MB cũng thể hiện hoạt tính sinh học và hóa học mạnh mẽ ở nồng độ phản ứng thấp hơn so với một hợp chất phenolics nổi tiếng là gallic acid. Hơn nữa, sự kết hợp của MA:MB theo tỷ lệ 4:1 cho kết quả ức chế tối ưu enzyme xanthine oxidase liên quan đến chống bệnh gút. 

PGS Trần Đăng Xuân đưa ra kết luận: "MA và MB là các hợp chất tiềm năng chống tiểu đường mới, chống béo phì và gút thông qua khả năng ức chế hoạt động của các enzymes liên quan đến các bệnh này. Đây là những hoạt tính sinh học quan trọng, lần đầu tiên được nghiên cứu trên MA và MB".

Dựa vào kết quả nghiên cứu in vitro, PGS Trần Đăng Xuân và cộng sự khẳng định việc ăn một lượng gạo nhất định hàng ngày có thể giúp giảm nguy cơ bệnh gút, béo phì và tiểu đường. Kết luận này thay đổi quan niệm thông thường rằng ăn gạo làm đẩy mạnh nguy cơ mắc bệnh tiểu đường cho con người.

PGS Trần Đăng Xuân (giữa) và nghiên cứu viên tại phòng thí nghiệm. Ảnh: Đại học Hiroshima.

Trước đó, từ năm 1973, nhà khoa học người Nhật Tadahiro Kato và các cộng sự từng tìm thấy hai hợp chất quý này trong vỏ trấu. Suốt hơn 40 năm qua, các nhà khoa học trên thế giới đều tin rằng MA và MB là hợp chất thứ cấp (Secondary metabolite) do lúa sinh ra để ức chế hoạt động của thực vật cạnh tranh với cây lúa. 

Tuy nhiên các nghiên cứu của PGS Trần Đăng Xuân sau đó được công bố đã làm thay đổi quan niệm này. Đó là công bố trong năm 2007 (MA và MB có khả năng chống oxi hóa, ức chế sinh khuẩn và chống khuẩn trên tạp chí Journal of Plant Interactions - hạng Q2 chuẩn của ISI) và năm 2016 (MA và MB đóng vai trò trong khả năng chịu mặn và chịu hạn của lúa mạnh mẽ hơn nhiều so với khả năng ức chế sinh trưởng thực vật như nhà khoa học Nhật Bản Tadahiro Kato và nhiều nhà khoa học trên thế giới khác đã từng công bố trong vòng hơn 40 năm qua). 

Công bố này gây sự chú ý lớn trong giới khoa học về sinh lý thực vật trên thế giới, đặc biệt trên cây lúa. PGS Trần Đăng Xuân cũng khẳng định, hai hợp chất MA và MB còn có khả năng kì diệu hơn nữa.

Sẽ nghiên cứu tạo giống gạo Việt Nam có hàm lượng MA, MB cao

Nhiều năm qua trên thế giới chỉ có vài phòng thí nghiệm có thể tinh chế MA và MB nhưng với số lượng tính trên milligram (một phần nghìn gram) với quá trình tinh lọc vô cùng phức tạp. 

Các phương pháp trước đây chỉ tách chiết được số lượng MA và MB từ máy sắc khí lỏng (HPLC), sắc khí giấy (Paper Chromatography), hoặc sắc khí cột (Column Chromatograpy) với hiệu suất thấp và độ tinh chế không cao. 

PGS Trần Đăng Xuân cho biết, trong hai năm từ 2016 và 2017, ông và nhóm nghiên cứu bắt đầu tìm cách nghiên cứu tinh lọc hai hợp chất MA và MB từ vỏ trấu của lúa. Do chúng có cấu trúc phức tạp và khá tương tự nhau, việc tách chiết và tinh chế riêng biệt hai chất rất khó khăn.

Tuy nhiên ông cùng với các nhà khoa học đến từ Ấn Độ, các nghiên cứu sinh Tiến sĩ người Việt Nam tại phòng thí nghiệm Sinh lý Thực vật và Sinh Hóa tại Đại học Hiroshima, dựa trên kinh nghiệm của Ấn Độ để phát triển riêng phương pháp tinh lọc MA và MB từ vỏ trấu sử dụng nhiệt độ, áp suất từ các dung môi thông dụng trong phòng thí nghiệm. Phương pháp này cho phép chiết xuất hai hợp chất với độ tinh khiết cao hơn và lượng tinh thu nhiều hơn.

Các kết quả này được công bố trên tạp chí khoa học quốc tế (29/1/2019) chỉ sau một tuần, nhiều công ty tại châu Âu, Mỹ, và Nhật Bản đã đề xuất đầu tư và hợp tác nghiên cứu về hai hợp chất MA và MB, tạo các sản phẩm từ gạo có khả năng giảm thiểu tiểu đường, bệnh gút và béo phì, cũng như việc đặt mua hai hợp chất MA và MB.

PGS Trần Đăng Xuân cho biết, hiện ông và cộng sự muốn tập trung sâu hơn nữa vào việc nghiên cứu các hoạt tính hóa sinh, y và dược của MA và MB như chống các loại ung thư, bệnh mất trí nhớ... và triển khai các thí nghiệm in vivo trên chuột và thí nghiệm lâm sàng, nhằm tìm hiểu rõ vai trò thực sự của hai hợp chất quý gấp nhiều lần vàng trong cây lúa.

"Các đề xuất trên chúng tôi chưa trả lời. Việc bán lại bản quyền cho các công ty Nhật Bản, Mỹ hoặc châu Âu có thể mang lại lợi nhuận cao cho bản thân mình và các cộng sự, nhưng giá trị của khoa học mang lại cho nhân loại thì vô giá và sống mãi với thời gian", PGS Xuân nói về lý do chưa hợp tác với các đơn vị đặt lời mời.

Ông cũng tiết lộ sẽ kết hợp với một số công ty của Nhật Bản và các cơ quan nghiên cứu Việt Nam như Viện di truyền Nông nghiệp để sản xuất ra các giống lúa có hàm lượng MA và MB cao gấp nhiều lần thông thường, nhằm tạo ra sản phẩm gạo Made in Việt Nam nhưng có thể được bán với giá cao trong và ngoài nước với các tính năng giảm thiểu các bệnh nan y đang xảy ra tại Việt Nam và thế giới.

Ông tin tưởng, sau vài năm nữa, những sản phẩm thương mại đầu tiên từ cây lúa Việt Nam có chứa hàm lượng cao hai hợp chất MA và MB sẽ được người Việt Nam, Nhật Bản, châu Âu và Mỹ biết đến.

PGS Trần Đăng Xuân hy vọng công trình sẽ góp phần nâng cao vị thế lúa gạo của Việt Nam trên thế giới, và sớm có thể tạo nên các sản phẩm là niềm tự hào của người Việt.