Nhiều người bệnh và gia đình khi tìm hiểu về các loại thuốc hóa trị ung thư nguồn gốc tự nhiên thường nghe nhắc đến cây thanh tùng (thông đỏ). Không ít độc giả thắc mắc liệu các loài thanh tùng khác nhau trên thế giới có cung cấp lượng hoạt chất giống nhau, và tại sao ngành dược lại chuyển dịch nguồn nguyên liệu từ loài này sang loài khác.
Câu trả lời ngắn gọn là thanh tùng Thái Bình Dương (Taxus brevifolia) và thanh tùng châu Âu (Taxus baccata) có vai trò rất khác nhau trong điều chế thuốc dựa trên bộ phận thu hoạch và hàm lượng các hợp chất taxane. Trong khi vỏ cây thanh tùng Thái Bình Dương là nguồn chiết xuất trực tiếp hoạt chất taxol ban đầu nhưng bị hạn chế vì làm chết cây, thì lá kim của thanh tùng châu Âu lại cung cấp nguồn tiền chất 10-deacetylbaccatin III tái tạo để bán tổng hợp ra taxol [1] [2]. Ngoài ra, hàm lượng hoạt chất trong từng loài còn biến đổi lớn tùy thuộc vào độ tuổi, bộ phận cây và phương pháp chiết xuất [3] [4] [5].
Khác biệt cốt lõi về hoạt chất và bộ phận thu hoạch
Hoạt chất taxol (paclitaxel) là hợp chất tự nhiên có độc tính tế bào cao và hoạt tính kháng khối u mạnh đối với nhiều dòng tế bào ung thư kháng thuốc hóa trị [1] [2]. Ban đầu, nguồn cung cấp taxol phục vụ các nghiên cứu lâm sàng được lấy từ vỏ cây thanh tùng Thái Bình Dương (Taxus brevifolia) [1]. Đây là loài cây thường xanh nhỏ, mọc chậm, bản địa ở vùng tây bắc Hoa Kỳ và sống tại các khu vực nhạy cảm về môi trường [3] [2]. Việc bóc vỏ để lấy hoạt chất sẽ giết chết cây, khiến nguồn cung này trở nên hạn chế trước nhu cầu điều trị ngày càng tăng [1] [3] [2].
Để giải quyết bài toán khan hiếm, các nhà khoa học tìm kiếm giải pháp thay thế từ các hợp chất liên quan thuộc nhóm taxane có mặt trong chi Thanh tùng (Taxus), chẳng hạn như baccatin III, cephalomannine và đặc biệt là 10-deacetylbaccatin III [1] [6] [7]. Hợp chất 10-deacetylbaccatin III là một tiền chất có thể chuyển hóa thành taxol thông qua con đường bán tổng hợp trong phòng thí nghiệm [1]. Phương pháp khả thi được áp dụng là bán tổng hợp taxol từ 10-deacetylbaccatin III phân lập từ lá kim của cây thanh tùng châu Âu (Taxus baccata) [2]. Vì lá kim có thể thu hoạch mà không cần đốn hạ hay bóc vỏ làm chết cây, thanh tùng châu Âu trở thành nguồn cung cấp nguyên liệu có khả năng tái tạo, giúp giảm bớt áp lực lên quần thể thanh tùng tự nhiên [1] [2].
Bằng chứng khoa học về hàm lượng hoạt chất ở hai loài
Các nghiên cứu phân tích hóa học qua nhiều thập kỷ đã đo lường cụ thể sự hiện diện và hàm lượng của taxol, baccatin III cũng như 10-deacetylbaccatin III trên cả thanh tùng Thái Bình Dương và thanh tùng châu Âu.
Một nghiên cứu công bố năm 1982 đã ghi nhận sự hiện diện của 10-deacetylbaccatin III cùng các dẫn xuất taxol phân lập từ cây Taxus brevifolia Nutt. dựa trên các đặc tính quang phổ [7]. Đến năm 1990, một nghiên cứu tiến hành kiểm tra lá kim và thân của 6 loài thuộc chi Taxus để tìm kiếm taxol và tiền chất 10-deacetylbaccatin III [1]. Kết quả cho thấy hàm lượng taxol trong lá kim của 4 trên 6 loài được khảo sát đạt mức tương đương với lượng tìm thấy trong vỏ cây Taxus brevifolia [1]. Nhóm nghiên cứu cũng phân lập thành công taxol từ lá kim của một loài, chứng minh lá kim thanh tùng có thể cung cấp nguồn hợp chất tái tạo [1].
Không chỉ dừng lại ở việc so sánh giữa các loài, một nghiên cứu công bố năm 1992 đã phân tích định lượng taxol, cephalomannine và baccatin III trên hơn 200 cá thể cây đại diện cho nhiều quần thể Taxus brevifolia và các phân loài thanh tùng khác [3]. Nghiên cứu này chỉ ra ba phát hiện quan trọng: có sự biến thiên đáng kể về hàm lượng taxane giữa các quần thể và trong cùng một loài; hàm lượng taxol trong chồi của từng cá thể cây ở hầu hết các phân loài nghiên cứu thậm chí vượt qua mức được báo cáo ở vỏ cây Taxus brevifolia; đồng thời mùa thu thập mẫu và quy trình xử lý mẫu có ảnh hưởng đến hàm lượng taxane đo được [3].
Về phía thanh tùng Thái Bình Dương (Taxus brevifolia), một nghiên cứu năm 1995 đã đánh giá quy trình chiết xuất quy mô lớn từ vỏ, lá kim và gỗ của loài này [5]. Các phương pháp cô lập truyền thống từ vỏ cây Taxus brevifolia trước đó đòi hỏi nhiều thao tác phức tạp nhưng chỉ thu được taxol với hiệu suất 0,01% [5]. Khi áp dụng quy trình cột pha đảo một bước mới trên phân đoạn chiết chloroform từ vỏ cây Taxus brevifolia, các nhà khoa học thu được đồng thời 8 hợp chất taxane kết tinh trực tiếp với hiệu suất cao hơn [5]. Cụ thể, hiệu suất từ vỏ đạt: taxol 0,04%, tiền chất 10-deacetylbaccatin III 0,02%, 10-deacetyl taxol-7-xyloside 0,1%, 10-deacetyl taxol-C-7-xyloside 0,04%, 10-deacetyl cephalomannine-7-xyloside 0,006%, taxol-7-xyloside 0,008%, 10-deacetyl taxol 0,008% và cephalomannine 0,004% [5]. Trong khi đó, xử lý lá kim của Taxus brevifolia thu được brevifoliol (0,17%), còn phần gỗ cho 10-deacetyl taxol-C-7-xyloside (0,01%) và 10-deacetyl taxol-C [5].
Đối với loài Taxus baccata (thanh tùng châu Âu, và trong một nghiên cứu năm 2002 được khảo sát tại vùng Trung Himalaya ở Jageshwar, quận Almora dưới tên gọi thanh tùng Himalaya), các nhà khoa học đã định lượng taxol trong vỏ cây mọc ở môi trường đồng nhất theo độ tuổi và giới tính của cây bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), xác nhận bằng tia cực tím (UV) và khối phổ [4]. Nồng độ taxol trung bình trong vỏ các cây lấy mẫu đạt 0,0558 +/- 0,008% tính theo trọng lượng khô [4]. Tính trung bình qua các độ tuổi, cây đực có nồng độ taxol cao hơn khoảng 64% so với cây cái, tuy nhiên phân tích phương sai (ANOVA) cho thấy sự khác biệt giữa hai giới tính không có ý nghĩa thống kê, trong khi sự khác biệt theo độ tuổi của cây lại có ý nghĩa thống kê rõ rệt [4]. Hàm lượng taxol tối đa được ghi nhận ở các mẫu vỏ lấy từ những cây trên 110 năm tuổi [4]. Tổng lượng taxol trong vỏ một cây dao động từ 0,064 đến 8,032 g/cây qua chuỗi độ tuổi khảo sát, và một cây khoảng 100 năm tuổi có thể cho 5,74 kg vỏ khô [4].
Công nghệ đo lường và kiểm soát hoạt chất trong điều chế
Do hàm lượng các chất taxol, baccatin III và 10-deacetylbaccatin III trong mô thực vật rất nhỏ và dễ lẫn với nhau, ngành dược phải sử dụng các kỹ thuật phân tích hiện đại để định lượng chính xác nguồn nguyên liệu cũng như nồng độ thuốc trong máu bệnh nhân.
Một nghiên cứu năm 1994 đã so sánh độ chính xác, ngưỡng định lượng và tốc độ của ba phương pháp phân tích dịch chiết vỏ và lá kim cây Taxus brevifolia để đo phần trăm trọng lượng của taxol, cephalomannine và baccatin III [6]. Hai công nghệ chính được đặt lên bàn cân là khối phổ nối tiếp (MS/MS) sử dụng ion hóa hóa học giải hấp và sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) [6]. Kết quả cho thấy phương pháp MS/MS dùng nội chuẩn (trideuterated 10-acetyltaxol) là phương pháp phân tích tổng thể tốt nhất: định lượng được taxol trong dịch chiết Taxus brevifolia ở mức picomole thấp, độ lệch chuẩn tương đối từ 17% trở xuống cho tất cả các mẫu và thời gian phân tích chưa đầy 5 phút mỗi mẫu [6].
Bên cạnh đó, một nghiên cứu năm 1993 đã phát triển phương pháp xét nghiệm miễn dịch enzym ức chế cạnh tranh gián tiếp (CIEIA) dùng kháng thể đa dòng trên thỏ để định lượng nhanh nhóm taxane trong dịch chiết mô cây Taxus brevifolia và trong huyết tương người [8]. Phương pháp CIEIA này phát hiện được taxol và cephalomannine ở nồng độ thấp tới 0,3 ng/ml (tương đương 3,5 x 10^-4 microM) [8]. Tuy nhiên, giới hạn của kỹ thuật miễn dịch này là không phát hiện được baccatin III hoặc 10-deacetylbaccatin III ở nồng độ dưới 1000 ng/ml (tương ứng 1,7 microM và 1,8 microM) [8]. Do đó, phương pháp này hữu ích để ước tính hàm lượng taxane trong dịch chiết Taxus brevifolia và theo dõi nồng độ taxol trong huyết tương của bệnh nhân đang điều trị bằng taxol, nhưng không nhạy với hai tiền chất baccatin III và 10-deacetylbaccatin III ở nồng độ thấp [8].
Lợi ích, giới hạn của nguồn nguyên liệu và hiểu lầm thường gặp
Việc tìm ra lượng taxol tương đương ở lá kim của nhiều loài Taxus và sử dụng 10-deacetylbaccatin III từ lá kim thanh tùng châu Âu (Taxus baccata) để bán tổng hợp thuốc đã mang lại lợi ích lớn, giúp giảm tình trạng tận diệt cây thanh tùng Thái Bình Dương lấy vỏ [1] [2]. Nhờ các quy trình phân tách cải tiến như cột pha đảo một bước hay kỹ thuật ozon phân chọn lọc để tách taxol khỏi cephalomannine, hiệu suất thu hồi hoạt chất từ nguyên liệu thô đã tăng từ 0,01% lên 0,04% đối với taxol đi kèm nhiều taxane khác [5].
Tuy vậy, nguồn cung từ tự nhiên và bán tổng hợp vẫn đối mặt với giới hạn lớn. Nghiên cứu năm 2010 chỉ ra rằng dù phương pháp bán tổng hợp từ lá kim Taxus baccata đã làm dịu bớt sự khan hiếm, nhưng khi thuốc được sử dụng rộng rãi hơn, đặc biệt là can thiệp sớm trong quá trình điều trị ung thư và mở rộng sang các ứng dụng trị liệu mới, áp lực lên quần thể cây thanh tùng trên toàn thế giới vẫn tiếp tục gia tăng [2]. Chi phí và tính sẵn có vẫn là vấn đề đáng kể, buộc nguồn cung thương mại đối với taxol và các tiền chất bán tổng hợp phải ngày càng dựa vào các phương pháp sản xuất sinh học như: chiết xuất từ cây Taxus nguyên vẹn, nuôi cấy tế bào Taxus, hoặc hệ thống vi sinh vật biến đổi gen [2].
Từ thực tế khoa học trên, độc giả cần tránh hai hiểu lầm phổ biến. Thứ nhất là quan niệm chỉ có vỏ cây thông đỏ mới chứa chất trị ung thư; thực tế lá kim và chồi của nhiều loài Taxus có hàm lượng taxol tương đương hoặc vượt vỏ cây Taxus brevifolia, đồng thời chứa tiền chất 10-deacetylbaccatin III [1] [3] [2]. Thứ hai là hiểu lầm rằng có thể tự hái lá hoặc vỏ cây thanh tùng về nấu nước uống để ngừa hoặc trị ung thư. Các nghiên cứu cho thấy hàm lượng taxol trong vỏ khô rất thấp (chỉ từ 0,01% đến khoảng 0,0558%), lẫn với hàng loạt hợp chất taxane khác và phải qua quy trình chiết xuất bằng dung môi như chloroform, acetonitrile/nước, kết tinh và tinh chế phức tạp trong công nghiệp mới thu được hoạt chất chuẩn [4] [5].
Ai nên thận trọng?
Taxol là một loại thuốc hóa trị ung thư mạnh và có độc tính tế bào rất cao [2]. Ngay cả trong y học hiện đại, khi sử dụng hoạt chất này cho bệnh nhân, các nhà khoa học cũng phải nghiên cứu phương pháp xét nghiệm miễn dịch để theo dõi sát nồng độ taxol trong huyết tương của người bệnh [8].
Vì vậy, người dân tuyệt đối không tự ý thu hái, mua bán hay sử dụng trực tiếp vỏ, lá kim hoặc gỗ của bất kỳ loài thanh tùng nào dưới dạng trà, thuốc sắc hay thực phẩm truyền miệng. Bệnh nhân ung thư, người có bệnh nền hoặc đang sử dụng thuốc điều trị bắt buộc phải thăm khám và tuân thủ phác đồ tại bệnh viện chuyên khoa, không dùng thảo dược tự chế thay thế thuốc bác sĩ kê đơn.
Gợi ý áp dụng thông tin vào thực tế
Hiểu đúng về sự khác biệt giữa thanh tùng châu Âu và thanh tùng Thái Bình Dương giúp người bệnh và gia đình có cái nhìn khoa học khi tiếp cận các thông tin quảng cáo trên thị trường. Khi nghe các lời chào mời mua "vỏ thông đỏ trăm năm" hay "lá thông đỏ" với giá đắt đỏ để chữa bệnh, người tiêu dùng nên nhận thức rằng cây trên 100-110 năm tuổi ngoài tự nhiên chỉ được các nhà khoa học lấy mẫu nghiên cứu định lượng trong phòng thí nghiệm, và hoạt chất phải trải qua quy trình bán tổng hợp hoặc sắc ký công nghiệp mới trở thành thuốc [4] [5] [2].
Đối với bệnh nhân đang điều trị ung thư bằng phác đồ có chứa paclitaxel (taxol), người bệnh hoàn toàn có thể yên tâm rằng thuốc thương mại hiện nay được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu chuẩn hóa (như bán tổng hợp từ tiền chất 10-deacetylbaccatin III trên lá kim Taxus baccata hoặc các phương pháp sinh học) với quy trình kiểm định chất lượng nghiêm ngặt [6] [2]. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào về nguồn gốc thuốc hóa trị hoặc muốn dùng thêm sản phẩm hỗ trợ, người bệnh nên trao đổi trực tiếp với bác sĩ điều trị để được tư vấn an toàn.
Tóm lại, thanh tùng Thái Bình Dương là nguồn cung cấp taxol tự nhiên đầu tiên từ vỏ cây nhưng bị giới hạn về sinh thái, trong khi thanh tùng châu Âu nổi bật với vai trò cung cấp tiền chất 10-deacetylbaccatin III từ lá kim để bán tổng hợp thuốc một cách bền vững [1] [2]. Việc điều chế các hợp chất này đòi hỏi công nghệ chiết xuất và phân tích phức tạp, do đó người dân chỉ nên tiếp cận dưới góc độ kiến thức khoa học và luôn tuân thủ chỉ định của bác sĩ chuyên khoa khi điều trị bệnh.
