Nghiên cứu điều trị bệnh alzheimer của các hợp chất tiềm năng bằng mô phỏng máy tính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN QUỐC THÁI NGHIÊN CỨU ĐIỀU TRỊ BỆNH ALZHEIMER CỦA CÁC HỢP CHẤT TIỀM NĂNG BẰNG MÔ PHỎNG MÁY TÍNH Chuyên ngành: VẬT LÝ KỸ THUẬT - VẬT LÝ TÍNH TỐN Mã số chun ngành: 62520401 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2022 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Người hướng dẫn 1: GS TSKH Mai Xuân Lý Người hướng dẫn 2: PGS TS Huỳnh Quang Linh Phản biện độc lập: GS TS Đặng Văn Giáp Phản biện độc lập: PGS TS Trịnh Xuân Hoàng Phản biện: GS TSKH Lê Văn Hoàng Phản biện: TS Nguyễn Thụy Việt Phương Phản biện: PGS TS Đỗ Ngọc Sơn Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án họp Trường Đại học Bách khoa – Đại học Quốc gia Tp.HCM vào lúc 09 giờ, ngày 26 tháng 02 năm 2022 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM - Thư viện Đại học Quốc gia Tp.HCM - Thư viện Khoa học Tổng hợp Tp.HCM GIỚI THIỆU Bệnh Alzheimer (AD) bệnh phổ biến liên quan đến thần kinh Các nguyên nhân AD cân tế bào, cân gen, cân phân tử Qua nhiều thập niên, nhóm nghiên cứu cố gắng tìm thuốc chữa AD khơng thành cơng chế gây AD chưa sáng tỏ Có khoảng 20 giả thuyết liên quan đến chế gây AD, tập trung chủ yếu vào ba giả thuyết chính: giả thuyết cholinergic, giả thuyết tau giả thuyết amyloid Trong đó, giả thuyết amyloid liên quan đến cân phân tử, quan tâm nhiều Giả thuyết cho trình ngưng tụ amyloid beta (Aβ) (Hình 1.1) nguyên nhân gây AD Mỗi chuỗi Aβ có 36-43 amino acids hình thành cách cắt APP (Amyloid Precursor Protein) enzyme β-secretase γ-secretase (Hình 1.2) Do đó, phương pháp điều trị AD ngăn chặn hình thành Aβ ức chế hoạt động Aβ Hình 1.1 Mặt cắt não người bình thường não người mắc AD (bên trái), mảng amyloid đám rối sợi thần kinh (bên phải) Hình 1.2 APP bị cắt enzym α-secretase, β-secretase γsecretase theo hai lộ trình chính: non-amyloidogenic amyloidogenic Bên cạnh đó, có nhiều gen gây nguy hiểm làm cân gen, làm tăng nguy phát triển bệnh AD gen Apolipoprotein E (ApoE), thể protein thụ thể nhân: PPAR (alpha, beta/delta, gamma) LXR (alpha, beta) Đây mục tiêu cho thuốc công nhằm điều trị AD Khoa học công nghệ nên việc khám phá thuốc làm giảm chi phí, rút ngắn thời gian Khám phá thuốc máy tính (CADD) trình tìm hợp chất tiềm từ ngân hàng hợp chất làm ứng viên thuốc (Hình 1.3) Có nhiều dược phẩm điều chế thành công đường kết hợp mơ máy tính thực nghiệm thuốc Dorzolamide, Zanamivir, Sildenafil (VIAGRA), hay thuốc Amprenavir Hình 1.3 Sự đóng góp CADD vào trình nghiên cứu thuốc Tuy đạt số kết sàng lọc hợp chất tiềm điều trị AD Dihydrochalcone, Dracorubin, Taraxerol, Taraxasterol, Hinokiflavone Diosgenin hôm chưa điều chế thuốc điều trị AD với trợ giúp máy tính hay phương pháp khác Tuy nhiên, khám phá nghiên cứu thuốc với hỗ trợ máy tính cơng đồng khoa học quan tâm mạnh mẽ Do đó, luận án đề mục tiêu nghiên cứu cụ thể sau: a) Sàng lọc hợp chất tiềm nhằm ức chế sợi Aβ (đơn mục tiêu) cách kết hợp quy tắc Lipinski với phương pháp mô sở liệu PubChem So sánh kết phương pháp mô với thực nghiệm in vitro Kết so sánh tiền đề cho việc đánh giá khả điều trị AD b) Từ sở liệu PubChem tìm chất công đồng thời nhiều mục tiêu: sợi Aβ, PPARγ, LXRα, β-secretase γ-secretase Sử dụng phương pháp mô động lực học toàn nguyên tử để xác định lượng liên kết tự hợp chất tiềm với mục tiêu gây AD So sánh kết mô cho lượng liên kết tự với nồng độ ức chế tối đa nửa (IC50) đo thực nghiệm c) Năm 2012, Cramer cộng cho bexarotene có tác dụng tích cực cho việc điều trị AD chuột Sau nghiên cứu cơng bố, nhiều nhóm giới nghiên cứu đánh giá khả điều trị AD bexarotene, phương pháp thực nghiệm in vivo với mô kết nhóm khác nhiều trái ngược Vì kết cịn gây nhiều tranh cãi, mơ động lực học phân tử sử dụng để xác định khả thực bexarotene điều trị AD d) Về phương pháp luận, đưa sơ đồ hiệu để sàng lọc chất tiềm từ sở liệu lớn Cụ thể sơ đồ nhiều bước, mô động lực học phân tử định hướng đưa vào bước cuối PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN VÀ PHÂN TÍCH 2.1 Đối tượng nghiên cứu vật liệu nghiên cứu 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu Sàng lọc ảo hợp chất tiềm từ ngân hàng PubChem cho nhiều mục tiêu gây AD Sau nghiên cứu khả ức chế mục tiêu gây AD hợp chất tiềm phương pháp in silico thực nghiệm in vitro Nghiên cứu tương tác bexarotene Aβ khả hợp chất việc điều trị AD thơng qua ức chế q trình tích tụ Aβ Về mặt phương pháp, để đẩy nhanh trình sàng lọc ảo, nhóm nghiên cứu đề xuất đưa phương pháp mô động lực học định hướng vào sơ đồ sàng lọc 2.1.2 Vật liệu nghiên cứu Vật liệu nghiên cứu mục tiêu dạng sợi (fibril) tạo peptide Aβ17-42 (2BEG), Aβ9-40 (2LM) Aβ1-40 (2M4J) (Hình 2.1) Lưu ý Aβ17-42 Aβ9-40 peptide bị chặt cụt 16 amino axit khơng trật tự đầu N Bên cạnh cịn có mục tiêu gây AD: enzym β-secretase (BACE-1), γ-secretase, PPARγ, LXRα Hình 2.1 Cấu trúc sợi 5Aβ17-42 (2BEG), cấu trúc sợi Aβ1-40 (2LMN, 2M4J), β-secretase, PPARγ, LXRα Trong luận án sử dụng ngân hàng hợp chất PubChem để sàng lọc hợp chất tiềm nhằm ức chế mục tiêu gây AD có nhiều ưu điểm so với sở liệu khác nhiều nhà nghiên cứu sử dụng 2.1.3 Phương tiện nghiên cứu Để thực mô phỏng, phần mềm sử dụng luận án phần mềm Gromacs 5.01, Gromacs 2018, Autodock Tool 1.5.4, Autodock Vina phiên 1.1, Pymol 2.4.1 Các phần mềm cài hệ thống máy tính Viện khoa cơng nghệ tính tốn (gold.icst.org.vn, rice.icst.org.vn, banana.icst.org.vn) Để tiến hành thực nghiệm in vitro, nhóm nghiên cứu kết hợp với nhóm thực nghiệm Đài Loan, Slovakia 2.2 Phương pháp nghiên cứu Tương tác mục tiêu phối tử nghiên cứu phương pháp docking, mơ MD, với mơ hình nước SPC kết hợp trường lực GROMOS, mơ hình nước TIP3P kết hợp trường lực AMBER gói phần mềm Gromacs 5.1 Amber 11 2.2.1 Mơ động lực học phân tử Có nhiều FF (force field-trường lực) khác hầu hết FF diễn tả sau: E = Ebonded + Enonbonded (3.1) Ebonded tương tác liên kết, Enonbonded tương tác không liên kết, tương tác van der Waals tương tác tĩnh điện có vai quan trọng 2.2.1.1 Động lực học Langevin Phương trình động học Langevin có dạng sau: (3.2) γ hệ số ma sát môi trường, khối lượng hạt FC lực tác dụng lên nguyên tử gây tương tác, E tính theo cơng thức (3.1) Lực ngẫu nhiên Γ môi trường tác động lên phân tử lực liên quan đến chuyển động nhiệt hỗn loạn 2.2.1.2 Thuật tốn nhảy cóc (leap-frog) Thuật tốn mặc định mô động lực học phân tử gói Gromacs Amber thuật tốn nhảy cóc (leap-frog) dùng để giải phương trình động học Langevin (3.2) 2.2.2 Mô động lực học phân tử gói phần mềm Gromacs Để thực mơ động lực học phân tử, nghiên cứu sử dụng gói chương trình GROMACS 5.01, AMBER 11 với trường lực GROMOS AMBER với mơ hình nước SPC TIP3P tương ứng 2.2.3 Phương pháp in silico tính tốn liên kết protein-phối tử 2.2.3.1 Mối quan hệ lượng liên kết tự nồng độ ức chế Mối quan hệ lượng liên kết tự (ΔGbind) nồng độ ức chế tối đa nửa (IC50) số ức chế (Ki) biểu diễn theo công thức sau: ( ) ( ), (3.3) -1 -1 đó, số R = 1.989 cal.mol K , T = 300 K nhiệt độ, Ki (Mole) 2.2.3.2 Phương pháp docking Theo phương pháp docking, hàm chấm điểm lượng liên kết, ΔEbind, thu từ cấu hình ổn định thụ thể phối tử 2.2.3.3 Phương pháp động lực học phân tử định hướng (SMD) Trong phương pháp SMD, lực phá vỡ liên kết (rupture force) mục tiêu phối tử, Fmax, lớn khả liên kết mạnh công không cân bằng, Wpull, sử dụng hàm chấm điểm để xếp hạng lực liên kết xác định theo biểu thức toán học sau: ( ) ⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗ ∑ ( ) (3.4) ∫ đó, Nstep tổng số bước thực suốt q trình mơ 2.2.3.4 Phương pháp học phân tử Poisson-Boltzmann diện tích bề mặt Theo phương pháp học phân tử Poisson-Boltzmann diện tích bề mặt (MMPBSA), lượng liên kết tự do, ∆Gbind, phối tử thụ thể xác định công thức sau: ∆Gbind = ∆Eelec+ ∆EvdW+ ∆Gsur + ∆GPB - T∆S (3.5) đó, ∆Evdw, ∆Eelec tương tác van der Waals tương tác tĩnh điện ∆Gsur lượng không phân cực, ∆GPB lượng phân cực ∆S độ biến thiên entropy, xác định phương pháp gần normal mode phương pháp dựa lượng tương tác suốt q trình mơ 2.2.4 Qui tắc Lipinski hàng rào máu não (BBB) 2.2.4.1 Qui tắc Lipinski Theo qui tắc Lipinski hợp chất có đặc tính thuốc phải thỏa mãn điều kiện sau: khối lượng phân tử từ đến 500 Da, xlogP từ đến 5, số liên kết cho hydro từ đến 5, số liên kiết nhận hydro từ đến 10 2.2.4.2 Hàng rào máu não log(BB) dùng để mô tả khả xuyên qua hàng rào máu não xác định cơng thức sau: ( ) (3.6) [ ] đó, lơ-ga-rít số 10 (log10) tỉ số nồng độ phối tử não (Cbrain) nồng độ phối tử phận phía não (Cblood) 3.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Ứng dụng phương thức sàng lọc nhanh hợp chất tiềm đa thụ thể cho bệnh Alzheimer 3.1.1 Giới thiệu Việc thiết kế ứng viên thuốc tiềm với hỗ trợ máy tính bao gồm bước liên hệ chặc chẽ với Mô động lực học phân tử xem thời gian nhiều Trong phần nghiên cứu đề xuất giải pháp ứng dụng phương pháp SMD thay cho phương pháp MM-PBSA bước cuối sàng lọc Kết SMD hợp chất sàng lọc phải liên kết tốt hợp chất đối chứng thụ thể Cụ thể có Fmax Wpull lớn Fmax Wpull hợp chất đối chứng Sàng lọc ứng viên hợp chất tiềm từ ngân hàng hợp chất PubChem, có khoảng 1.4 triệu hợp chất, tiến hành sau: qui tắc Lipinski, mô docking, log(BB), phương pháp SMD liệu thực nghiệm hợp chất tham chiếu Kết sàng lọc hai hợp chất CID 16040294 CID 9998128 ứng viên tiềm cho mục tiêu: sợi Aβ, β-secretase, γsecretase, PPARγ LXRα Bên cạnh đó, phương pháp MMPB-SA kiểm chứng ứng viên tiềm với thụ thể AChE 3.1.2 Đối tượng phương pháp nghiên cứu 3.1.2.1 Đối tượng nghiên cứu Sử dụng qui tắc Lipinski để lọc hợp chất có đặc điểm giống thuốc Kết thu 5372 hợp chất Cấu trúc sợi đoạn Aβ11-42 với PDB ID 2MXU, PPARγ (4EMA), RXRα (4K6I), γ-secretase (4Y6K), β-secretase (1M4H), AChE (1H22) Bảng 4.1 cho thấy, hợp chất đầu có cơng khơng cân lớn hợp chất đối chứng Năng lượng liên kết tự tính thông qua số ức chế (Ki) theo công thức ΔGexp = RTln(Ki) ΔEbind tính phương pháp docking Bảng Hằng số ức chế (Ki) hợp chất đối chứng cho thụ thể Năng lượng liên kết tự ước lượng theo cơng thức ΔGexp = RTln(Ki), R=1.987×10-3 kcal/mol, T=300 K, Ki xác định theo M Ki ΔGexp ΔEbind (kcal/mol) (nM) (kcal/mol) docking Curcumin 0.2 -13.3 -7.2 β-secretase (1M4H) 71548079 0.03 -14.4 -8.9 γ-secretase (4Y6K) 44354431 0.49 -12.7 -8.5 PPARγ (4EMA) 18944089 0.4 -12.9 -8.3 RXRα (4K6I) Bexarotene 14 -10.8 -12.6 AChE (1H22) 10107976 0.03 -14.4 -9.5 Thụ thể Phối tử Sợi Aβ (2MXU) 3.1.3 Phương pháp nghiên cứu 3.1.3.1 Phương pháp Docking Sử dụng Autodock Vina version 1.1 với tham số “exhaustiveness” 600 Kích thước hộp Aβ 7.4x4.6x5.6 nm Kích thước 4.0x4.0x4.0 nm (1M4H), 1.6x1.6x1.4 nm (4Y6K), 2.0x1.6x1.6 nm (4K6I), 1.6x1.8x2.0 nm (4EMA) 3.1.3.2 Mô động lực học phân tử (MD) Mô động lực học phân tử với trường lực AMBER-f99SB-ILDN kết hợp với mơ hình nước TIP3P Để trung hịa hệ, ion Na + thêm vào hệ 12(2MXU), 9(1M4H), 8(4EMA), 1(4Y6K), 6(4K6I) 5(1H22) Phương pháp SMD: Các tham số cho phương pháp SMD trình bày tương tự chương Kích thước hộp liệt kê Bảng 4.2 Bảng Kích thước hộp dùng mô SMD cho tất thụ thể Thụ thể Kích thước hộp Sợi Aβ (2MXU) 10.1x8.4x18.5 β-secretase (1M4H) 4.6x8.4x15.4 γ-secretase (4Y6K) 7.1x7.2x11.6 PPARγ (4EMA) 7.7x6.7x11.1 RXRα (4K6I) 6.7x6.8x10.7 AChE (1H22) 8.3x7.5x12.1 Phương pháp MM-PBSA trình bày chi tiết phần 3.1.4 Kết thảo luận 3.1.4.1 Hiệu phương thức sàng lọc in silico Phương pháp SMD cho thấy công không cân Wpull lớn liên kết mạnh Vì thế, chọn hợp chất có Wpull lớn hợp chất đối chứng 3.1.4.2 Kết mô a) Kết docking, hàng rào máu não Đối với 2MXU lượng liên kết biến đổi từ -1.4 đến -11.9 kcal/mol, -1.2 ≤ ΔEbind ≤ -11.3 kcal/mol (1M4H), -1.3 ≤ ΔEbind ≤ -9.8 kcal/mol (4Y6K), -1.4 ≤ ΔEbind ≤ -10.6 kcal/mol (4EMA), -1.0 ≤ ΔEbind ≤ -10.6 kcal/mol (4K6I) Năng lượng tự liên kết thuốc vào thụ thể -9 ÷ -8 kcal/mol tương ứng với số ức chế Ki ∼ µM Với điều kiện ΔEbind < -8.0 kcal/mol, thu số hợp chất: 792, 834, 1417, 540, 121 tương ứng với thụ thể 2MXU, 4K4I, 1M4H, 4EMA, 4Y6K Khả vượt màng não hợp chất trình bày chương Kết thu 10 hợp chất tốt b) Kết SMD Với mục tiêu sợi Aβ (2MXU), CID 16040294 thu Wpull = 82 kcal/mol, lớn nhất, hợp chất đối chứng Curcumin xếp hạng thứ Với thụ thể PPARγ (4EMA), với hợp chất với Wpull lớn hợp chất đối chứng CID 18944089 Với thụ thể RXRα (4K6I), hợp chất 9998128 6419766 tốt Bexarotence Đối với thụ thể β-secretase (1M4H), có hai hợp chất liên kết tốt hợp chất đối chứng 71548079 Với thụ thể γ-secretase (4Y6K), có hợp chất tốt hợp chất đối chứng 44354431 Hình Cấu trúc 2D CID 9998128 CID 16040294 c) Dự đốn hợp chất dẫn đầu Hợp chất 9998128 có Wpull lớn hợp chất đối chứng cho mục tiêu Trong đó, hợp chất 16040294 có Wpull lớn hợp chất đối chứng Kết luận: CID 9998128 hợp chất tiềm đa thụ thể cho bệnh Alzheimer Sử dụng phương pháp in vitro in silico, kết nghiên cứu cho thấy hợp chất Q128 có khả ức chế nhiều mục tiêu gây AD tương tác vdW đóng vai trị quan trọng tương tác Q128 với mục tiêu Block chứa nhóm indazole nguyên nhân gây không ổn định hệ (2MXU+Q128, 2NAO+Q128, 1M4H+Q128) tương tác đẩy Bằng thực nghiệm in vitro xác định nồng độ hợp chất Q128 ức chế hình thành sợi Aβ42 Các giá trị IC50 DC50 thu từ thực nghiệm nằm khoảng μM, điều cho thấy Q128 có khả tác động đáng kể vào anti-amyloid Kết thực nghiệm cho thấy hợp chất Q128 làm giảm đáng kể hoạt tính BACE-1, Q128 liên kết mạnh với enzyme β-secretase 3.2.4 Hợp chất Hoechst 34580 33342 ức chế hình thành amyloid beta: Nghiên cứu in silico in vitro 3.3.1 Giới thiệu Nguyên nhân, chế gây AD, đặc điểm Aβ trình bày chương tổng quan Các bước sàng lọc hợp chất tiềm từ ngân hàng hợp chất PubChem để định hướng ức chế sợi Aβ Trong hợp chất tiềm nhất, Hoechst 34580 Hoechst 33342 nghiên cứu thực nghiệm in vitro có nồng độ ức chế (IC50) tương ứng 0.86 µM 0.68 µM Kết thực nghệm hồn toàn phù hợp với lượng liên kết tự tính phương pháp MMPBSA Phân tích QSAR cho thấy Hoechst 34580 Hoechst 34580 có khả vượt màng não tốt, có tiềm điều trị AD 3.3.2 Đối tượng phương pháp nghiên cứu 3.3.2.1 Dữ liệu phối tử thụ thể Ngân hàng PubChem có khoảng 1.4 triệu hợp chất Sợi Aβ9-40 có PDB ID: 2LMN, gồm có lớp, lớp có chuỗi, cấu trúc đối xứng ba sợi Aβ 40 với ID: 2M4J chứa chuỗi Đối với cấu trúc Aβ17-42 (PDB ID: 2BEG) có chuỗi giống nhau, Aβ11-42 với PDB ID 2MXU có 12 chuỗi (Hình 4.1) Áp dụng qui tắc Lipinski cho ngân hàng hợp chất PubChem, số lượng hợp chất giảm đáng kể, khoảng 1.4 triệu hợp chất cịn 5372 hợp chất có tính chất giống thuốc (Hình 6.1) 3.3 13 Hình 6.1 Các bước sàng lọc hợp chất tiềm 3.3.2.2 Phương pháp mô in silico a) Phương pháp Docking: Autodock Vina version 1.1 sử dung với “exhaustiveness” 400 Kích thước hộp mục tiêu Aβ: 4.7x5.3x7.4 nm (2LMN), 2.9x4.6x25.0 nm (2BEG), 5.3x4.2x6.5 nm (2MXU) 9.2x9.2x3.5 nm (2M4J) Trong nghiên cứu chọn phối tử có lượng liên kết ΔEbind thấp -10.0, -8.0 -9.0 kcal/mol cho mục tiêu 2LMN, 2BEG, 2MXU, tương ứng b) Mô động lực học phân tử (MD): Mô động học phân tử thực với trường lực AMBER-f99SB-ILDN mơ hình nước TIP3P Điện tích trung hịa hệ, ion Na+ 12 (2LMN), (2BEG), (2MXU) 27 (2M4J Phương pháp động lực học phân tử định hướng: Chi tiết phương pháp SMD trình bày chương Sử dụng phần mềm CAVER 3.0, để xác định hướng kéo Lực phá vỡ liên kết, Fmax, lớn khả liên kết mạnh c) Phương pháp MM-PBSA: Phương pháp MM-PBSA dùng để xác định lượng liên kết tự do, Gbind, Hoechst 33342 Hoechst 34580 vào thụ thể 12Aβ9-40 (2LMN), 9Aβ1-40 (2M4J), 5Aβ17-42 (2BEG), 8Aβ11-42 (2MXU) d) Hàng rào máu não: Hàng rào máu não đại lượng dùng để phân tích số liệu trình bày chương 3.3.2.3 Thực nghiệm ThT Thực nghiệm Thioflavin T (ThT) trình bày phần 3.3.3 Kết thảo luận 3.3.3.1 Kết mô a) Kết Docking Năng lượng liên kết thu với cấu hình tốt 5327 phối tử, giá trị 14 lượng liên kết từ -0.6 đến -11.4 kcal/mol (2LMN), -1.2 đến -8.8 kcal/mol (2BEG), -1.4 đến -11.9 kcal/mol (2MXU) Có 96 hợp chất có lượng thấp -10.0 kcal/mol mục tiêu 2LMN, 55 hợp chất có ΔEbind < -8.0 kcal/mol mục tiêu 2BEG 57 hợp chất có ΔEbind < -9.0 kcal/mol mục tiêu 2MXU Trong mô docking, Hoechst 33342 có liên kết hydro với mục tiêu 2LMN, khơng có HB với 2BEG, 2MXU 2M4J, Hoechst 34580 khơng có HB với bốn mục tiêu b) Kết phân tích hàng rào máu não Hoechst 34580 Hoechst 33342 đánh giá vượt màng não dễ dàng với giá trị log(BB) = 0.73 0.67, tương ứng c) Kết SMD Đối với 2MXU, Hoechst 34580 tốt SMD đứng thứ docking Hoechst 34580 Hoechst 33342 có lượng liên kết gần lực kéo cực đại Fmax gần Đối với 2LMN, Hoechst 34580 Hoechst 33342, xếp hạng vị trí thứ 10 d) Kết MM-PBSA Phương pháp MM-PBSA, xác định lượng liên kết tự do, ΔGbind, Hoechst 34580 Hoechst 33342 Kết tính tốn mục tiêu phối tử cho thấy tương tác vdW chiếm ưu so với tương tác tĩnh điện, hai ΔGelec ΔGvdW có giá trị âm trị tuyệt đối ΔGvdW lớn ΔGelec (Bảng 6.1) Hoechst 34580 Hoechst 33342 có năm (05) block Bốn block giống nhau, block thứ Hoechst 33342 có nguyên tử từ 55-62, Hoechst 34580 có nguyên tử từ 55-63 Sự đóng góp tương tác vdW, tĩnh điện block phụ thuộc vào mục tiêu (Bảng 6.2-6.5) 15 Bảng Năng lượng liên kết tự (kcal/mol) Thụ Phối tử thể 2LMN 2M4J 2BEG 2MXU Hoechst 34580 -14.9 -61.9 31.5 -7.4 -25.8 -26.9 ± 1.8 Hoechst 33342 -8.2 -58.6 32.4 -5.6 -23.3 -16.7 ± 2.4 Hoechst 34580 -10.6 -41.1 23.2 -4.5 -23.0 -10.0 ± 6.2 Hoechst 33342 -8.0 -36.3 14.1 -5.7 -21.8 -14.0 ± 2.2 Hoechst 34580 -3.8 -49.7 15.5 -7.1 -21.6 -23.6 ± 4.4 Hoechst 33342 -10.9 -51.3 22.6 -5.4 -22.9 -22.0 ± 5.7 Hoechst 34580 -4.6 -65.3 29.0 -5.8 -23.2 -23.5 ± 1.1 Hoechst 33342 -4.5 -52.2 21.4 -8.3 -23.1 -20.5 ± 4.3 Bảng Sự đóng góp block vào lượng tương tác Hoechst 33342 (và Hoechst 34580) với 2LMN Năng lượng Block Block Block Block Block EvdW -14.2(-13.8) -10.7(-15.3) -14.0(-14.8) -11.6(-11.1) -7.8(-7.5) Eelec -2.9(-4.1) -2.1(-7.1) -4.8(0.9) -1.0(20.0) 2.7(-24.4) Evdw + Eelec -17.1(-17.9) -12.8(-22.5) -18.8(-13.9) -12.7(8.8) -5.1(-31.9) Bảng Sự đóng góp block vào lượng tương tác Hoechst 33342 (và Hoechst 34580) với 2M4J Năng lượng Block Block Block Block Block EvdW -10.1(-9.0) -9.3(-11.0) -9.2(-11.2) -5.7(-6.0) -2.3(-3.7) Eelec -2.7 (-5.6) -5.7(-13.1) -7.2(10.0) 1.0(36.9) 7.0(-38.5) Evdw + Eelec -12.9(-14.7) -15.0(-24.1) -16.5(-1.1) -4.7(30.8) 5.3(-42.3) Bảng Sự đóng góp block vào lượng tương tác Hoechst 33342 (và Hoechst 34580) với 2BEG Năng lượng Block Block Block Block Block EvdW -15.1(-12.2) -14.7(-12.8) -12.2(-14.6) -6.1(-7.8) -2.9(-3.6) Eelec -0.9(-2.9) -8.4(-1.6) -3.7(1.8) 0.03(9.0) 2.2(-10.4) Evdw + Eelec -16.0(-15.2) -23.2(-14.5) -15.9(-12.8) -6.1(1.1) -0.7(-14.1) Với phối tử Hoechst 34580, nguyên tử 26, 29, 30, 37, 42 43 có tương tác tĩnh điện đóng vai trò quan trọng với thụ thể 2LMN, ΔEelec < -30 kcal/mol, phối tử Hoechst 33342, nguyên tử 24, 26, 29, 30, 38, 42, 43 56 quan trọng 16 Bảng Sự đóng góp block vào lượng tương tác Hoechst 33342 (và Hoechst 34580) với 2MXU Năng lượng Block Block Block Block Block EvdW -11.6(-14.9) -13.0(-16.2) -13.5(-17.2) -10.2(-10.4) -4.3(-6.4) Eelec -0.7(-1.5) -0.9(-0.8) -2.4(-0.9) -0.7(4.1) 0.3(-5.4) Evdw + Eelec -12.3(-16.5) -13.9(-17.1) -15.9(-18.2) -10.9(-6.2) -3.9 (-11.8) Đối với 2BEG, phối tử Hoechst 33342 với nguyên tử 26, 29, 30, 37, 42 43 đóng góp chính, đó, nguyên tử 24, 26, 29, 30, 38, 42 43 Hoechst 34580 quan trọng Block thứ Hoechst 33342 có lượng tương tác tĩnh điện đóng vai trị quan trọng với mục tiêu 2LMN, 2M4J 2MXU, block thứ 2BEG quan trọng (Bảng 6.2-6.5) Block thứ Hoechst 34580 liên kết tốt với 2LMN 2M4J, block thứ 2BEG 2MXU chiếm ưu 3.3.3.2 Kết thực nghiệm: Ức chế hình thành sợi Aβ42 Hoechst 34580 Hoechst 33342 Thực nghiệm thực nhóm thực nghiệm (Ning-Hsuan Tseng, ChinKun Hu, Yun-Ru Chen, Viện hàn lâm khoa học Sinica, Đài Loan) xác định nồng độ ức chế tối đa nửa (IC50) Hoechst 34580 0.86 ± 0.05 µM 0.68 ± 0.05 µM cho Hoechst 33342 Kết luận: Hợp chất Hoechst 34580 33342 ức chế hình thành amyloid beta: nghiên cứu in silico in vitro Quá trình sàng lọc hợp chất tiềm thực qua nhiều bước Sàng lọc Hoechst 34580 Hoechst 33342 có tiềm chữa AD chúng có khả ức chế tạo sợi Aβ Kết mô phù hợp với kết thực nghiệm in vitro cho thấy Hoechst 34580 Hoechst 33342 liên kết cạnh AA kị nước (hydrophobic) chuỗi Aβ Kết tính lượng liên kết tự cho thấy tương tác vdW chiếm ưu tương tác tĩnh điện Phân tích QSAR Hoechst 34580 Hoechst 33342 có khả vượt màng não tốt, với giá trị log(BB) lớn 0.5 Đặc biệt Hoechst 34580 Hoechst 33342 biết khơng có độc với tế bào nên đề xuất tiến hành nghiên cứu thực nghiệm in vivo chúng 3.3.4 17 3.4 Bexarotene khơng xóa mảng amyloid beta: Cơ chế phân tử 3.4.1 Giới thiệu Cramer cộng (Science, 2012, 335, 1503–1506) cho bexarotene có hiệu đáng ngạc nhiên việc làm giảm khoảng 50% mảng Aβ vịng 72h mơ hình chuột bị AD Bexarotene liên kết với thụ thể nhân làm tăng khả liên kết ApoE với lipoprotein, hạt lipoprotein liên kết tương tác với Aβ dung mơi, kích thích q trình xóa Aβ não Sau nghiên cứu Cramer et al (Science, 2012, 335, 1503-1506) cơng bố, có nhiều nhóm giới nghiên cứu đánh giá khả điều trị AD bexarotene, thực nghiệm in vivo mô kết nhóm nhiều trái ngược Vậy, chế bexarotene trực tiếp phá hủy sợi Aβ chưa hiểu rõ, bexarotene ảnh hưởng lên trình phát triển sợi Aβ, đặc biệt pha (phase) Aβ Nghiên cứu tiến hành mơ động học tồn ngun tử bexarotene với vài cấu trúc Aβ Kết thấy bexarotene liên kết yếu với sợi Aβ, phù hợp với kết in vitro, điều cho thấy bexarotene khơng thể xóa sợi Aβ Hình (A) Cấu trúc 2D bexarotene, (B) cấu hình docking tốt 5Aβ17−42 (2BEG) với bexarotene, (C) monomer Aβ1-42 với 10 bexarotene 3.4.2 Đối tượng phương pháp nghiên cứu 3.4.2.1 Cấu trúc bexarotene thụ thể Bexarotene lấy từ sở liệu mở Cấu trúc 3D trước tiên thiết kế GaussView5, sau đó, bexarotene tối ưu gói GAUSSIAN09 Cấu trúc sợi Aβ17−42 lấy từ PDB với PDB ID: 2BEG (Hình 7.1) 18 3.4.2.2 Phương pháp mô in silico Phương pháp Docking: Autodock Vina 1.1 với tham số “exhaustiveness” chọn 800 Kích thước hộp 5Aβ17−42 36x35x55 Å3, khích thước hộp bao phủ tồn thụ thể Mơ động lực học phân tử (MD), phương pháp MM-PBSA: Để mô động lực học phân thụ thể phối tử, gói Amber11 sử dụng để tạo tham số trường lực AMBER99SB kết hợp với mơ hình nước TIP3P cho mơ toàn phân tử Chi tiết phương pháp MM-PBSA trình bày chương 3.4.3 Kết thảo luận 3.4.3.1 Tác dụng chống ngưng tụ amyloid bexarotene Khả ức chế ngưng tụ amyloid bexarotene quan sát thực nghiệm huỳnh quang Thioflavin-T Kết cho thấy rõ ràng bexarotene không ảnh hưởng đáng kể lên ngưng tụ sợi Aβ1-42 cường độ huỳnh quang không thay đổi so với mẫu đối chứng Aβ1-42 (~80-100%) Hơn nữa, bexarotene khơng có khả phá hủy sợi Aβ1-42 cường độ huỳnh quang không giảm tăng nồng độ bexarotene 3.4.3.2 Kính hiển vi lực nguyên tử Kết cho thấy hình thái sợi Aβ1-42, sợi ngưng tụ khơng phân nhánh, có chiều dài vài µm Với nồng độ bexarotene 10 µM 100 µM, ngưng tụ sợi Aβ1-42 giảm không đáng kể so với hình ảnh mẫu đối chứng Điều khẳng định bexarotene ảnh hưởng đến q trình hình thành sợi Aβ1-42 3.4.3.3 Kết Docking Bexarotene khơng hình thành HB có 09 tương tác khơng liên kết với thụ thể 5Aβ17−42 Kết docking cho thấy Bexarotene liên kết yếu với sợi Aβ (∆Ebind = -7.0 kcal/mol) 19 Hình A) Hình ảnh đối chứng 10 μM Aβ42, (B) Hình ảnh với diện baxerotene nồng độ mM, (C) nồng độ 100 pM (C) Những sợi Aβ 42 với nồng độ bexarotene 100 μM (D)và 10 μM (E) 3.4.3.4 Bexarotene không phá huy sợ Aβ42 lực liên kết thấp a) Bexarotene liên kết yếu với sợi Aβ42 Năng lượng liên kết tự bexarotene với 5Aβ17−42 tính mơ MD với quỹ đạo độc lập Đối với quỹ đạo, thực mô MD 200 ns nhận thấy hệ đạt trạng thái cân sau khoảng thời gian từ 40 đến 160ns Sử dụng phương pháp MM-PBSA cấu hình lấy từ trạng thái cân Năng lượng liên kết tự cho quỹ đạo trình bày kết bảng 7.1 Bảng cho ta thấy tương tác vdW vượt trội so với tương tác tĩnh điện, óng góp tương tác bexarotene với 5Aβ17−42 Năng lượng liên kết tự thấp (∆Gbind ≈ -0.7 kcal/mol) bexarotene với sợi Aβ phù hợp với kết in vitro nhóm nghiên cứu Bảng Năng lượng liên kết tự bexarotene với 5Aβ17−42 (2BEG) Quỹ đạo ∆Evdw ∆Eele ∆GPB ∆Gsur −T∆S ∆Gbind -30.2 -10.2 24.3 -3.2 18.7 -0.6 -33.9 -1.9 16.3 -3.8 16.5 -6.9 -35.7 -6.4 25.8 -3.6 19.2 -0.7 -22.0 -10.5 25.1 -2.8 15.4 +5.3 Trung bình -30.5 ± 6.1 -7.3 ± 4.0 22.9 ± 4.4 3.4 ± 0.4 17.5 ± 1.8 -0.7 ± 5.0 20 b) Phải lực liên kết bexarotene với sợi Aβ42 nhạy cảm với sợi thụ thể? Thụ thể 12Aβ11-42(2MXU) Mô docking cho ta lượng liên kết bexarotene với 12Aβ11-42 (2MXU) Ebind = -7.8 kcal/mol, kết thấp sợi 5Aβ17-42 (2BEG) Từ bảng 7.2 ta thấy tương tác vdW chiếm ưu so với tương tác tĩnh điện Năng lượng liên kết tự với 2MXU ΔGbind ≈ -14 ± kcal/mol, trái ngược với bexarotene liên kết với 2BEG Như lượng liên kết phụ thuộc vào cấu trúc thụ thể Bảng Năng lượng liên kết tự (kcal/mol) bexarotene với 2MXU Quỹ đạo ΔEwdW ΔEele ΔGPB ΔGSur -TΔS ΔGbind -44.9 ± 2.7 -6.0 ± 2.8 23.8 ± 3.3 -4.4 ± 0.1 15.0 ± 5.5 -16.5 ± 6.3 -47.4 ± 2.7 -2.5 ± 2.5 22.8 ± 3.9 -4.5 ± 0.1 20.6 ± 2.2 -11.0 ± 3.7 -33.8 ± 2.3 -1.3 ± 1.8 15.5 ± 2.7 -3.6 ± 0.1 16.9 ± 2.3 -6.3 ± 3.4 -51.2 ± 3.2 -4.6 ± 4.8 28.2 ± 4.8 -4.7 ± 0.1 16.1 ± 2.2 -16.2 ± 4.3 -37.7 ± 3.1 -4.5 ± 5.3 18.5 ± 4.2 -4.4 ± 0.1 14.3 ± 3.7 -13.8 ± 5.1 -48.4 ± 2.4 -4.1 ± 2.2 25.6 ± 3.5 -4.3 ± 0.1 14.6 ± 4.2 -16.6 ± 5.2 -43.1 ± 3.7 0.3 ± 1.7 15.6 ± 2.3 -4.2 ± 0.1 14.4 ± 5.1 -16.9 ± 5.9 Trung bình -43.8 ± 6.1 -3.2 ± 2.2 21.4 ± 4.9 -4.3 ± 0.3 16.0 ± 2.2 -13.9 ± 3.9 Thụ thể 10Aβ11-42(5KK3) Cấu trúc bị cắt 5KK3 giống cấu trúc 2MXU Cấu hình tốt docking có lượng liên kết Ebind = -7.9 kcal/mol gần với 2MXU Năng lượng liên kết tự bexarotene với 5KK3 thu phương pháp MMPBSA dẫn bảng 7.3 Những kết thu cho sợi bị cắt Aβ không thuyết phục bexarotene liên kết yếu với thụ thể (2BEG 5KK3) lại liên kết mạnh với 2MXU động lực để nghiên cứu sợi đầy đủ 6Aβ1-42 21 Bảng Năng lượng liên kết tự (kcal/mol) bexarotene với 5KK3 Quỹ đạo ∆Evdw ∆Eele ∆GPB ∆Gsur −T∆S ∆Gbind -25.1 ± 2.8 -8.7 ± 7.1 20.6 ± 7.1 -2.9 ± 0.1 16.5 ± 1.1 0.3 ± 2.8 -29.5 ± 6.2 -3.3 ± 4.0 15.0 ± 4.8 -3.1 ± 0.4 16.3 ± 1.5 -4.5 ± 4.8 -19.7 ± 3.6 -7.1 ± 5.1 15.7 ± 5.2 -2.4 ± 0.3 16.1 ± 5.6 2.6 ± 6.2 -21.2 ± 3.6 -3.1 ± 6.4 10.6 ± 5.8 -2.5 ± 0.3 14.7 ± 2.6 -1.6 ± 3.7 Trung bình -23.9 ± 4.4 -5.6 ± 2.8 15.5 ± 4.1 -2.7 ± 0.3 15.9 ± 0.9 0.8 ± 3.0 Thụ thể 6Aβ1-42 (2NAO) Năng lượng thấp docking Ebind = -7.8 kcal/mol Năng lượng liên kết gần cho ba thụ thể 2NAO, 2MXU, 5KK3 Tương tác vdW yếu trường hợp 2MXU (Bảng 7.2 7.4) nên bexarotene liên kết với 6Aβ1-42 yếu, với ΔGbind ≈ -0.2±6.2 kcal/mol Bảng Năng lượng liên kết tự (kcal/mol) bexarotene với 6Aβ1−42 Quỹ đạo ΔEwdW ΔEele ΔGPB ΔGSur -TΔS ΔGbind -20.6 ± 7.1 -7.2 ± 8.3 18.8 ± 11.0 -2.4 ± 0.5 18.2 ± 10.7 6.7 ± 11.4 -34.3 ± 2.2 -8.7 ± 2.8 24.4 ± 3.4 -3.1 ± 0.1 18.1 ± 4.9 -3.6 ± 5.9 -20.6 ± 7.7 -4.6 ± 5.2 14.1 ± 6.5 -2.5 ± 0.7 16.8 ± 2.4 -42.6 ± 3.7 -4.6 ± 5.3 26.8 ± 4.9 -4.2 ± 0.1 17.6 ± 4.1 -7.0 ± 5.6 3.0 ± 5.9 Trung bình -29.5 ± 10.8 -6.3 ± 2.0 21.0 ± 5.7 -3.1 ± 0.8 17.7 ± 0.6 -0.2 ± 6.2 Tóm lại, kết cho thấy bexarotene có lượng liên kết yếu với thụ thể sợi Aβ Tuy nhiên có trường hợp thụ thể 2MXU, baxerotene lại liên kết mạnh, đáng thụ thể 2NAO sợi đầy đủ lại có liên kết yếu, kết thụ thể phù hợp với thực nghiệm Như kết in silico phù hợp với kết thực nghiệm bexarotene không phá hủy sợi Aβ42 lượng liên kết yếu c) Bexarotene không phá hủy sợi Aβ42 Bexarotene liên kết yếu với sợi 5Aβ17−42 khẳng định bexarotene khơng tham gia xóa Aβ trực tiếp từ não Để khẳng định điều này, nghiên cứu tiến hành 22 mô MD 200 ns cho trường hợp sợi 5Aβ17−42 với bexarotene sợi 5Aβ17−42 khơng có bexarotene Kết thấy với diện bexarotene không ảnh hưởng nhiều đến trạng thái ổn định sợi Kết luận: Bexarotene khơng xóa mảng amyloid beta - Cơ chế phân tử Bởi bexarotene hợp chất tiềm cho việc điều trị AD nên việc nghiên cứu tỉ mỉ ảnh hưởng bexarotene lên tự xếp Aβ1-42 (selfassembly) cần thiết Kết thực nghiệm in vitro cho thấy bexarotene khơng thể phá hủy sợi Aβ bexarotene ngăn cản trình tự xếp Aβ Lần đầu tiên, nghiên cứu chứng minh mức độ phân tử cho tượng mơ tồn nguyên tử môi trường nước Cụ thể, bexarotene khả xóa sợi Aβ bexarotene liên kết yếu với Aβ Nhìn chung, nghiên cứu phù hợp với vài thí nghiệm in vivo bexarotene khơng thể xóa sợi Aβ 3.4.4 3.5 Bàn luận chung kết nghiên cứu Kể từ thời điểm phát bệnh Alzheimer (AD) đến nay, nguyên gây AD chưa xác định cách rõ ràng, chưa có phương pháp điều trị ngăn chặn đảo ngược tiến trình AD Hiện có số biện pháp nhằm cải thiện triệu chứng AD Với phát triển mạnh mẽ khoa học máy tính xuất nhiều nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm AD, chưa tìm thuốc điều trị AD Có nhiều nguyên nhân cho thất bại việc tìm thuốc Có thể là: Thứ nhất, có nhiều giả thuyết nguyên nhân gây AD, nghiên cứu không xác định rõ mục tiêu thật gây bệnh; Thứ hai, nghiên cứu chưa hiểu cách sâu sắc, chi tiết đặc điểm, thuộc tính thuốc điều trị AD; Thứ ba, thuốc điều trị AD tập trung vào mục tiêu gây bệnh số mục tiêu gây bệnh số lượng mục tiêu chưa đủ lớn Mặc dù có nhiều giả thuyết gây AD chia thành nhóm sau: cân tế bào, gen hay phân tử Trong nhóm cân phân tử, giả thuyết amyloid quan tâm nghiên cứu nhiều nhất, có nhiều thơng tin liệu kết lý thuyết lẫn thực nghiệm Vì lí trên, luận án tập trung nghiên cứu sàng lọc hợp chất tiềm có khả điều trị AD theo giả thuyết amyloid dựa mơ máy tính nhằm tạo sở để dược học thực nghiệm lựa chọn phương án tối ưu chế tạo thử nghiệm 23 thước điều trị phù hợp Kết nghiên cứu trường hợp ức chế mục tiêu, thực sàng lọc qua nhiều bước thu hai hợp chất tiềm năng: Hoechst 34580, Hoechst 33342 Kết mô động lực học phân tử với tất nguyên tử cho thấy Hoechst 34580, Hoechst 33342 liên kết mạnh với mục tiêu Aβ tương quan tốt với nồng độ ức chế IC50 đo thực nghiệm Trong đó, trường hợp ức chế nhiều mục tiêu, kết sàng lọc docking, SMD thu CID 16040294 CID 9998128 liên kết tốt với đa mục tiêu gây AD sợi Aβ, PPARγ, LXRα, β-secretase γ-secretase Kết hợp thực nghiệm in vitro mô động học toàn nguyên tử cho thấy CID 9998128 ức chế lúc nhiều mục tiêu AD Từ kết trên, khẳng định Hoechst 34580, Hoechst 33342, CID 16040294 CID 9998128 hợp chất tiềm thiết kế thuốc điều trị AD Ngồi có nghiên cứu cho Bexarotene có khả điều trị AD thơng qua phá vỡ đám rối Aβ Tuy nhiên kết cịn nhiều tranh cãi Để có sở so sánh kết nghiên cứu nhóm khác đánh giá khả thực bexarotene điều trị AD, kết mô luận án cho thấy bexarotene liên kết yếu với sợi Aβ, kết phù hợp với kết in vitro việc bexarotene phá huỷ sợi Aβ Đóng góp luận án vấn đề giải thích chế tương tác bexarotene với sợi Aβ mức độ nguyên tử, ảnh hưởng bexarotene lên phát triển ổn định sợi Aβ Kết nghiên cứu làm sáng tỏ vai trò bexarotene điều trị AD bexarotene không hủy sợi Aβ mà kéo dài pha tiềm phát Một đóng góp quan trọng luận án liên quan đến cải tiến phương pháp sàng lọc hợp chất từ ngân hàng liệu lớn Những phương pháp dùng để xác định lượng liên kết tự mục tiêu phối tử phương pháp LRA, LIE, TI, FEP, MM-PBSA chưa thực phù hợp cho việc sàng lọc cần nhiều tài ngun máy tính, tốn nhiều thời gian Để khắc phục khó khăn nhóm nghiên cứu đề xuất cơng cụ, đưa phương pháp mô động lực phân tử định hướng vào bước cuối sơ đồ sàng lọc hợp chất tiềm Phương pháp không sử dụng cho nghiên cứu mà áp dụng cách tổng quát cho lĩnh vực liên quan đến sàng lọc hợp chất tiềm từ ác ngân hàng liệu lớn cho bệnh HIV, SARSCoV-2, sàng lọc hợp chất tự nhiên ức chế thụ thể LSD1 gây ung thư vv… 24 KẾT LUẬN Các kết đóng góp khoa học luận án Kết hợp phương pháp mô thực nghiệm in vitro, luận án trình bày số kết thu sau: - Bằng phương pháp mơ phỏng, nhóm nghiên cứu xem xét mục tiêu gây AD Sử dụng phương thức sàng lọc qua nhiều bước có tính cải tiến (trong tính tốn Wpull phương pháp SMD thời gian ΔGbind), nhóm nghiên cứu thu hai hợp chất CID 16040294 CID 9998128 có cơng khơng cân lớn cơng khơng cân hợp chất đối chứng Trong trường hợp tương tác vdW vượt trội so với tương tác tĩnh điện phối tử thụ thể Từ kết mơ thực nghiệm khẳng định CID 16040294 CID 9998128 chất tiềm điều trị AD - Về mặt phương pháp luận phương pháp SMD tích hợp vào sơ đồ sàng lọc thuốc tiềm đa bước từ ngân hàng liệu lớn Sơ đồ cho phép nâng cao tính xác hiệu tính tốn phương pháp SMD nhanh đảm bảo độ xác cao - Áp dụng phương pháp SMD vào sơ đồ sàng lọc thuốc tiềm đa bước từ ngân hàng liệu chọn lọc tính tốn lượng tương tác, nhóm nghiên cứu tìm thấy hợp chất Q128 tương tác mạnh với sợi Aβ42 BACE1, nhóm indazole Q128 tương tác đẩy Kết thực nghiệm in vitro cho thấy Q128 ức chế tốt sợi Aβ42 BACE1 Từ kết in vitro in silico, nhóm nghiên cứu cho Q128 có khả ức chế nhiều thụ thể gây AD - Kết nghiên cứu mơ dự đốn khả ức chế Aβ Hoechst 34580 Hoechst 33342, phù hợp với kết nghiên cứu thực nghiệm Các hợp chất Hoechst 34580 Hoechst 33342 nằm vị trí gần AA hydrophobic Aβ peptide Tương tác vdW chiếm ưu vượt trội so với tương tác tĩnh điện khả tương tác Hoechst 34580 Hoechst 33342 với thụ thể Phân tích QSAR cho thấy Hoechst 34580 Hoechst 33342 vượt màng não tốt, có log(BB) lớn 0.5 - Bằng phương pháp mơ tồn ngun tử thực lần bexarotene mô hình nước, kết nhận thấy bexarotene khơng thể phá huy sợi Aβ bexarotene liên kết yếu với mục tiêu; nhiên, bexarotene kéo dài thời gian pha, điều liên qua đến suy giảm 25 β-sheet trạng thái monomer Sự kéo dài thời gian phát triển sợi quán sát nồng độ bexarotene cao ảnh hưởng đến trình tự xếp Aβ Thực nghiệm in vitro khẳng định bexarotene đảo ngược q trình tạo sợi kéo dài trình tự xếp Aβ Hướng phát triển luận án Cho đến nay, số thuốc phổ biến điều trị giảm nhẹ bệnh AD bào chế dựa giả thuyết cholinergic Nghĩa người ta sử dụng chất ức chế Cholinesterase giúp ngăn ngừa giảm hàm lượng acetylcholine, loại chất dẫn truyền thần kinh khác liên quan đến trình ghi nhớ học hỏi Các phương pháp điều trị dựa sở giả thuyết amyloid, giả thuyết tau nghiên cứu hy vọng áp dụng tương lai gần, đặc biệt kết hợp nhiều phương pháp trị liệu tiên tiến tế bào gốc, kỹ thuật gen, siêu âm xung ngắn, trị liệu xạ… nhằm đưa thuốc vượt qua hàng rào máu não tạo đột biến nhằm ức chế mảng amyloid Bằng công cụ tính tốn mơ phỏng, nhóm nghiên cứu tiếp cận đến lĩnh vực điều trị AD nhiều phương thức: tương tác dược động học thuốc, ức chế gây đột biến lên chuỗi amyloid, tác động vật lý tăng hiệu dẫn thuốc vượt hàng rào máu não, vv… Một cách tổng quát, nghiên cứu nhằm xác định giải pháp tối ưu hiệu điều trị, ứng dụng mô cho nhiều lĩnh vực y sinh phân tử khác Do vậy, định hướng phát triển luận án là, thứ nhất, với quy trình mơ sàng lọc thuốc tiềm đa bước từ ngân hàng hợp chất lớn tính tốn động lực học phân tử thực luận án, áp dụng cho nhiều bệnh lý khác tương tự (Parkinson, viêm não virus, coronavirus) Thứ hai, đánh giá, kiểm chứng khả tương tác hợp chất tiềm CID 16040294, Hoechst 34580, Hoechst 33342 CID 9998128 với nhiều thụ thể hơn, nhiều phương pháp tính tốn gần phản ứng tuyến tính, lượng tương tác tuyến tính, tích phân nhiệt động lực học, nhiễu loạn lượng tự do, để nâng cao độ tin cậy áp dụng hợp chất Thứ ba, kết hợp tương tác thuốc khả gây đột biến, nâng cao khả ức chế xóa amyloid, tăng cường hiệu điều trị bệnh AD 26 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Tạp chí quốc tế N Q Thai, N.-H Tseng, M T Vu, T T Nguyen, H Q Linh, C.-K Hu, et al., "Discovery of DNA dyes Hoechst 34580 and 33342 as good candidates for inhibiting amyloid beta formation: in silico and in vitro study," Journal of Computer-Aided Molecular Design, vol 30, pp 639-650, 2016 P D Q Huy, N Q Thai, Z Bednarikova, L H Phuc, H Q Linh, Z Gazova, et al., "Bexarotene does not clear amyloid beta plaques but delays fibril growth: molecular mechanisms," ACS Chemical Neuroscience, vol 8, pp 1960-1969, 2017 N Q Thai, H L Nguyen, H Q Linh, and M S Li, "Protocol for fast screening of multi-target drug candidates: Application to Alzheimer’s disease," Journal of Molecular Graphics and Modelling, vol 77, pp 121129, 2017 H D Q Pham, N Q Thai, Z Bednarikova, H Q Linh, Z Gazova, and M S Li, "Bexarotene cannot reduce amyloid beta plaques through inhibition of production of amyloid beta peptides: in silico and in vitro study," Physical Chemistry Chemical Physics, vol 20, pp 24329-24338, 2018 N Q Thai, Z Bednarikova, M Gancar, H Q Linh, C.-K Hu, M S Li, et al., "Compound CID 9998128 Is a Potential Multitarget Drug for Alzheimer’s Disease," ACS Chemical Neuroscience, vol 9, pp 2588-2598, 2018 ... tượng nghiên cứu vật liệu nghiên cứu 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu Sàng lọc ảo hợp chất tiềm từ ngân hàng PubChem cho nhiều mục tiêu gây AD Sau nghiên cứu khả ức chế mục tiêu gây AD hợp chất tiềm. .. ngân hàng hợp chất PubChem, số lượng hợp chất giảm đáng kể, khoảng 1.4 triệu hợp chất cịn 5372 hợp chất có tính chất giống thuốc (Hình 6.1) 3.3 13 Hình 6.1 Các bước sàng lọc hợp chất tiềm 3.3.2.2... có hợp chất tốt hợp chất đối chứng 44354431 Hình Cấu trúc 2D CID 9998128 CID 16040294 c) Dự đoán hợp chất dẫn đầu Hợp chất 9998128 có Wpull lớn hợp chất đối chứng cho mục tiêu Trong đó, hợp chất