CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ VÀ BÀN LUẬN
3.2. Kết quả nghiên cứu cây Xuyên tâm liên (Andrographis paniculata (Burm.f.)
Nees., Acanthaceae)
3.2.1. Thu thập thông tin về thành phần hoá học của Xuyên tâm liên và sàng lọc các hợp chất đạt yêu cầu về sinh khả dụng đường uống
Thông tin về thành phần hóa học của cây Xuyên tâm liên (Andrographis
paniculata (Burm.f.) Nees., Acanthaceae) được thu thập theo phương pháp mô tả ở mục
2.4.2, kết quả thu được 187 hợp chất. Sàng lọc các hợp chất đạt yêu cầu về sinh khả
dụng đường uống theo phương pháp mô tả ở mục 2.4.2, kết quả thu được 83 hợp chất với cấu trúc hóa học tương ứng được trình bày chi tiết ở Phụ lục 2.
3.2.2. Thu thập thơng tin về đích tác dụng của các hợp chất trong Xuyên tâm liên (CSDL2.1)
Chuẩn hóa cơng thức SMILES của 83 hợp chất trên bằng cơ sở dữ liệu PubChem
(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/). 83 hợp chất với công thức SMILES tương ứng được nhập vào SwissTargetPrediction để dự đốn các đích tác dụng của các hợp chất này. Kết quả thu được 798 đích tác dụng tương ứng với 83 hợp chất trên.
Tiến hành so sánh 798 đích tác dụng trên với 3304 gen có liên quan tới COVID- 19 thu thập được từ GeneCards (CSDL1), thu được 195 đích tác dụng tiềm năng của các hợp chất trong cây Xuyên tâm liên liên quan đến COVID-19 (CSDL2.1), được trình bày ở Phụ lục 3.
3.2.3. Xây dựng và phân tích mạng lưới hợp chất - đích tác dụng tiềm năng của Xuyên tâm liên
Mạng lưới hợp chất - đích tác dụng tiềm năng được xây dựng bằng phần mềm
Cytoscape 3.8.0. Mạng lưới thu được gồm 276 nút tương ứng với 81 hợp chất và 195
đích tác dụng tiềm năng; 1489 cạnh. Sơ đồ mạng lưới hợp chất - đích tác dụng tiềm năng của Xuyên tâm liên được trình bày ở Hình 3.1.
Hình 3.1. Mạng lưới hợp chất - đích tác dụng tiềm năng của Xuyên tâm liên
Ghi chú: Hình tam giác: các hợp chất; hình trịn: các đích tác dụng. Kích thước nút đại diện cho bậc (degree). Các hợp chất được thể hiện bằng ID. Tên đầy đủ và cơng thức hố học của hợp chất được trình bày ở Phụ lục 2.
Tiến hành phân tích 3 tham số bậc, độ trung tâm và độ gần của các hợp chất
trong mạng lưới. Lựa chọn ra 22 hợp chất dẫn đầu về mỗi tham số trên thu được 3 tập
hợp các hợp chất. Các hợp chất tiềm năng được xác định là các hợp chất nằm trong vùng
Hình 3.2. Biểu đồ phân tích các tham số của các đích tác dụng trong mạng lưới tương
tác hợp chất – đích tác dụng của Xuyên tâm liên
Kết quả phân tích các tham số ở biểu đồ Hình 3.2 thu được 7 hợp chất tiềm năng trong tác dụng định hướng điều trị COVID-19 của Xuyên tâm liên, được trình bày ở
Bảng 3.1.
Bảng 3.1. 7 hợp chất tiềm năng trong tác dụng định hướng
điều trị COVID-19 của Xuyên tâm liên
TT ID Tên hợp chất 1 8 3,15,19-trihydroxy-ent-labdan-8(17),13-dien-16-oic acid 2 26 3,19-dihydroxy-ent--8(17),12-dien-16,15-olid 3 63 14-deoxy-11-hydroxyandrographolid 4 69 3,19-isopropyliden-14-deoxy-ent--8(17),13-dien-16, 15-olid 5 89 (2R)-hydroxy-7,2′-dimethoxyflavon 6 98 (2S)-5-Hydroxy-6,7-dimethoxyflavanon 7 110 5-Hydroxy-7,8,2′,5′-tetramethoxyflavon
3.2.4. Xây dựng và phân tích mạng lưới tương tác protein - protein (PPI) của Xuyên tâm liên
Xây dựng mạng lưới tương tác protein-protein (PPI) của 195 đích tác dụng tiềm năng của các hợp chất trong Xuyên tâm liên (CSDL2.1) theo phương pháp mô tả ở mục 2.4.5. Mạng PPI thu được gồm 195 nút và 2236 cạnh, được trình bày ở Hình 3.3.
Hình 3.3. Mạng lưới tương tác protein-protein (PPI) của Xuyên tâm liên
Ghi chú: Kích thước của nút thể hiện cho bậc (degree) của chúng. Màu sắc của nút thể hiện cho độ trung tâm (betweenness) (độ trung tâm càng lớn nút có màu càng đậm) và độ dày viền của nút thể hiện cho độ gần (closeness).
Tiến hành phân tích 3 tham số bậc, độ trung tâm và độ gần của các đích tác dụng trong mạng lưới. Lựa chọn ra 10 đích tiềm năng dẫn đầu về mỗi tham số trên thu được 3 tập hợp đích tác dụng. Các đích trung tâm của mạng lưới được xác định là các đích nằm trong vùng giao của 3 tập hợp trên. Biểu đồ ven phân tích các tham số được trình
bày ở Hình 3.4. Kết quả thu được 7 đích trung tâm của mạng lưới có vai trị quan trọng
trong tác dụng định hướng điều trị COVID-19 của Xuyên tâm liên là: TNF, AKT1, IL6,
Hình 3.4. Biểu đồ phân tích các tham số của các đích tác dụng trong mạng lưới PPI
của Xuyên tâm liên
3.2.5. Phân tích làm giàu GO và con đường KEGG của Xuyên tâm liên
Thực hiện phân tích làm giàu GO và con đường KEGG theo phương pháp mô tả ở mục 2.4.6 với 195 đích tác dụng tiềm năng của Xuyên tâm liên (CSDL 2.1). Kết quả phân tích chức năng phân tử (molecular function), thành phần tế bào (cellular
component), các quá trình sinh học (biological process) và các con đường KEGG được
trình bày dưới dạng biểu đồ tương ứng ở các Hình 3.5 - Hình 3.8. Các quá trình và chức năng phân tử được sắp xếp theo độ giá trị tăng dần của giá trị fold enrichment. Kích thước của điểm đại diện cho số gen cùng tham gia vào một con đường. Màu sắc của điểm đại diện cho giá trị FDR (false discovery rate).
Hình 3.6. Kết quả làm giàu GO – Thành phần tế bào của Xuyên tâm liên
Hình 3.7. Kết quả làm giàu GO – Quá trình sinh học của Xuyên tâm liên
Nhận xét: Kết quả làm giàu GO cho thấy các đích tiềm năng của Xuyên tâm liên tham gia chủ yếu vào các quá trình sinh học gồm: đáp ứng với hợp chất hữu cơ vòng
(response to organic cyclic compound), đáp ứng với hợp chất chứa oxy (response to
oxygen-containing compound), hoạt hoá tế bào bạch cầu (leukocyte activation), hoạt hoá
và di cư tế bào (cell activation/cell migration), điều hồ q trình tăng sinh quần thể tế
bào (regulation of cell population proliferation) và điều hoà chết tế bào theo chu trình (regulation of programmed cell death). Đây là các q trình có thể dẫn tới phản ứng
viêm, sinh miễn dịch và có liên quan tới “cơn bão cytokin” trong cơ chế bệnh sinh của COVID-19 được trình bày ở Hình 3.9.
Hình 3.8. Kết quả phân tích các con đường KEGG của Xuyên tâm liên
Nhận xét: Các con đường quan trọng trong kết quả phân tích KEGG là: con đường chuyển hố carbon trung tâm trong ung thư (central carbon metabolism in cancer), đề
kháng ức chế EGFR tyrosin kinase (EGFR tyrosine kinase inhibitor resistance), ung thư
tuyến tiền liệt (prostate cancer), con đường biểu hiện PD-L1 và điểm kiểm tra PD-1 trong ung thư (PD-L1 expression and PD-1 checkpoint pathway in cancer).
Cơ chế tác dụng của Xuyên tâm liên hướng tới COVID-19 có thể thơng qua các con đường KEGG liên quan tới q trình như: con đường tín hiệu AGE-RAGE trong biến chứng tiểu đường (AGE-RAGE signaling pathway in diabetic complications), biệt hoá tế bào Th17 (Th17 cell differentiation), con đường tín hiệu chemokin (chemokine
signaling pathway) và con đường tín hiệu PI3K-Akt (PI3K-Akt signaling pathway). Các
con đường này sẽ được phân tích kỹ ở phần bàn luận.
Đáng chú ý, các đích tác dụng tiềm năng của Xuyên tâm liên còn tham gia vào
con đường gây viêm và phản ứng quá viêm (hyper-imflammation) do cơn bão cytokin
3.2.6. Mô phỏng tương tác phân tử
Kết quả mô phỏng tương tác của 7 hợp chất tiềm năng trong Xuyên tâm liên với các mục tiêu phân tử của SARS-CoV-2 được trình bày dưới dạng bảng số liệu ở
Phụ lục 4. Giá trị năng lượng liên kết của phối tử càng nhỏ hơn mẫu chuẫn thì ái lực
liên kết của phối tử đó với protein virus càng lớn. Biểu đồ nhiệt mô phỏng tương tác phân tử của 7 hợp chất được trình bày ở Hình 3.10.
Hình 3.10. Biểu đồ nhiệt mơ phỏng tương tác của 7 hợp chất tiềm năng trong
Xuyên tâm liên
Ghi chú: Màu đỏ là các giá trị năng lượng liên kết nhỏ hơn chuẩn (ái lực tốt hơn) và ngược lại; độ đậm của màu sắc thể hiện sự chênh lệch với giá trị năng lượng liên kết
của chất chuẩn.
Nhận xét: Từ kết quả mơ phỏng tương tác phân tử được trình bày ở Hình 3.10
cho thấy 7 hợp chất tiềm năng trong Xuyên tâm liên đều có khả năng gắn tốt với 2 mục
tiêu phân tử của SARS-CoV-2 là EndoRNAse và Helicase (7/7 hợp chất) với giá trị năng
lượng liên kết của phối tử với protein nhỏ hơn năng lượng liên kết của chất chuẩn. Điều này chứng tỏ EndoRNAse và Helicase là hai mục tiêu phân tử của SARS-CoV-2 cần
được quan tâm trong quá trình nghiên cứu phát triển thuốc điều trị COVID-19 từ Xuyên
tâm liên.
Đáng chú ý, trong số 7 hợp chất tiềm năng trên, hợp chất ID 63 và ID 69 có khả năng tương tác đồng thời với nhiều mục tiêu phân tử của virus (3CLP, CatL,
EndoRNAse, Furin, Helicase, Methyltransferase, PLP, RdRp và S-protein) với năng
lượng liên kết thấp (liên kết bền vững). Đây là những hợp chất quan trọng nhất liên quan đến tác dụng định hướng điều trị COVID-19 của Xuyên tâm liên. Tên và cấu trúc hóa học của 2 hợp chất này được trình bày ở Hình 3.11.
Hình 3.11. 2 hợp chất quan trọng nhất liên quan đến tác dụng định hướng điều trị
COVID-19 của Xuyên tâm liên