NMR in Vivo

Để phân tích các thành phần chất chuyển hóa (metabolites) trong cơ thể sống, người ta phải lấy dịch sinh học (huyết thanh, nước tiểu, nước ối, dịch chiết tế bào, ...) từ cơ thể hay tế bào sống đem đi chiết, tách, làm sạch để được một hoặc vài chất chuyển hóa cần quan tâm rồi đo phổ NMR dạng mẫu lỏng, hay còn gọi là NMR phân giải cao, hoặc đo phổ NMR trực tiếp dịch sinh học không chiết tách rồi dùng phương pháp NMR thống kê hay còn gọi là Metabolomics - NMR.

Việc phân tích NMR trực tiếp tế bào sống để có được thông tin sát thực và sống động về các chất chuyển hóa trong tế bào là ước ao của các nhà khoa học nhưng gặp rất nhiều khó khăn kỹ thuật. Khó khăn lớn nhất liên quan tới hiện tượng "méo do cảm ứng từ" (magnetic susceptibility distortions) khi đưa tế bào với thành phần hóa học khá phức tạp vào trong vùng cộng hưởng của máy NMR. Trong khi đó, MRI là phương pháp dựa trên nguyên lý NMR, cho phép đo trực tiếp cơ thể sống, nhưng nó chỉ cho ta hình ảnh "cơ học" của cơ thể chứ không cho ta bức tranh về hóa học tế bào. Nói cách khác, Metabolomics - NMR hay MRI, cũng vẫn chỉ cho ta bức tranh gián tiếp về tế bào, chứ không phải là bức tranh hóa học tế bào.    

NMR tầm soát ung thư

NMR được biết đến như là một công cụ phân tích cấu trúc phân tử rất hữu hiệu. Yêu cầu số một đối với mẫu đo NMR là mẫu phải sạch theo nghĩa là chỉ có duy nhất 01 loại phân tử trong mẫu phân tích. Ngược lại, với NMR thống kê, mẫu đo NMR lại ở dạng hỗn hợp, chứa hàng trăm đến hàng ngàn loại phân tử trong cùng một mẫu đo. Phổ NMR của mẫu "bẩn" như vậy chắc chắn không cung cấp cho chúng ta chút thông tin nào về cấu trúc.

Mẫu hỗn hợp trong nghiên cứu NMR thống kê thường là các dạng dịch sinh học (máu, nước tiểu, mồ hôi, nước bọt) dịch chiết động thực vật hay các sản phẩm nông nghiệp. Những mẫu không tách, không làm sạch như vậy sẽ chứa hàng nghìn tới hàng chục nghìn đơn chất trong cùng một mẫu đo NMR do vậy phổ NMR sẽ vô cùng phức tạp, không thể giải phổ như khi phân tích cấu trúc.

Quy tắc "Hai ngang, Một dọc"

Vào dịp nghỉ lễ 4 ngày đầu tháng 5, khi tìm hiểu để viết bài giới thiệu phổ mới H2BC, NMRHanoi nảy sinh ý tưởng làm sao đó để có thể ghép phổ HSQC với phổ H2BC thành một phổ duy nhất để giải phổ. Khi đó chỉ cần thực hiện quy tắc đơn giản "Hai ngang, Một dọc" là có thể nối các nút C thành "dây C" để dựng khung cấu trúc phân tử. Cụ thể quy tắc ấy như sau:

Giả sử ta đã có bộ dữ liệu 2 phổ HSQC và H2BC. Việc làm đầu tiên là bằng cách nào đó ghép (chồng khít) 2 phổ này thành 1 phổ duy nhất, với các pic Xanh là liên kết C-H (1J HSQC) và các pic Đỏ là liên kết C-C-H (2J H2BC). Lưu ý: Để xác định số nút Xanh hay Đỏ trên một hàng ngang (trục C), ta nêu một quy ước như sau: các cặp píc của CH2 bất đối xứng trên cùng hàng ngang C thì chỉ tính là Một píc (píc kép).

Sát thủ CCH

Bước quan trọng trong giải phổ chính là xác định khung cấu trúc, chủ yếu là xác định các liên kết C-H, trừ các phân tử quá nhỏ, rất đơn giản, nhìn lướt qua phổ đã xác định được cấu trúc, gán được phổ, không cần dựng khung. Khoảng 30 năm về trước, hai công cụ chính để xác định liên kết C-H là phổ HETCOR để xác định 1J(C-H) và phổ COLOC đối với 2J, 3J, thậm chí 4J. Sau này, phổ HETCOR và COLOC được thay thế tương ứng bằng 2 dạng phổ HMQC và HMBC là những phổ đo đảo có độ nhạy cao hơn nhiều. Gần đây, người ta có xu hướng thay thế phổ HMQC bằng kỹ thuật tương tự là phổ HSQC, vốn được dùng xác định liên kết N-H trong cấu trúc protein.

Mật mã trầm hương

Nữ hoàng Sheba là nhân vật huyền thoại nổi tiếng trong cổ sử Trung Đông và Kitô giáo. Nữ hoàng của vương quốc Sheba cổ đại bên bờ Địa Trung Hải mê hoặc hậu thế bởi câu chuyện tình lãng mạn giàu tính tiểu thuyết. Tương truyền rằng nữ hoàng đã mang theo một đoàn tùy tùng dắt những con lạc đà trên lưng tải nhiều của quý, tìm đến kinh thành Jerusalem để cầu thân với hoàng đế thông tuệ lừng danh Salomon. Theo đồn đại, vàng bạc, châu báu chỉ xếp hàng thứ hai, thứ ba trong số của cải nữ hoàng Sheba mang theo sang Jerusalem. Vị trí thứ nhất thuộc về trầm hương xứ Sheba, có nguồn gốc từ cây Boswellia Sacra, với mùi thơm đặc biệt, người đời sau gọi tên là Frankicense hay còn gọi là Trầm Sheba.