Đánh giá tác dụng gây Độc tế bào ung thư in vitro của cao chiết và in silico của một số hợp chất trong cây xuyên tiêu (zanthoxylum simulans hance )

8 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Khối lượng và hiệu suất chiết xuất cao toàn phần và các phân Bảng 3.2 Tác dụng gây độc tế bào của cao chiết toàn phần vỏ quả Xuyên tiêu trên bốn dòng tế bào u

TỔNG QUAN

TỔNG QUAN VỀ XUYÊN TIÊU

1.1.1 Tên khoa học, phân loại Xuyên tiêu

• Tên khoa học: Zanthoxylum simulans Hance

• Mã số phân loại: 825207 (ITIS, 2016)

• Từ đồng nghĩa: Zanthoxylum simulans var podocarpum [1]

• Phân loại theo hệ thống phân loại thực vật [2]

• Tên thường gọi: Tiêu Tàu, xuyên tiêu, tiêu chanh, tiêu hồi, tiêu Tứ Xuyên, tro gai Trung Quốc, tro gai dẹt, hoa tiêu, cây đau răng

Copies for internal use only in Phenikaa University

1.1.2 Đặc điểm thực vật Xuyên tiêu

Cây Xuyên tiêu là cây bụi hoặc cây nhỏ Thân và cành non có gai Cành non và mặt dưới lá chét dọc theo gân giữa có lông tơ Phiến lá có hình trứng, hình elip hoặc hình mũi mác, dọc trục có gai và nhiều tuyến dầu Hoa nhỏ, màu xanh lục, đơn tính hoặc đa thê; thường ra hoa trước sự xuất hiện của lá sau khi lá rụng; lá có mùi thơm nhẹ

Hoa Xuyên tiêu nhỏ, mọc thành chùm ở nách lá, thường xuất hiện trước khi cây đâm chồi lá mới, tạo nên cảnh quan hấp dẫn vào mùa ra hoa Quả khi chín có màu nâu đỏ đặc trưng, với vỏ ngoài khô và hơi nhô lên do các tuyến dầu bên trong Hạt màu đen bóng, nhỏ nhưng có khả năng nảy mầm mạnh mẽ, góp phần duy trì quần thể cây trong tự nhiên

Quả có dạng nang, màu nâu đỏ, đường kính 5 mm, phần gốc thuôn lại thành cuống dài 1-2 mm, nhiều tuyến dầu và hơi nhô ra Hạt có đường kính 4-4,5 mm Cây ra hoa từ tháng 3 đến tháng 5 và quả chín từ tháng 7 đến tháng 9 [3-5] Thụ phấn là nhờ ong Nhân giống chủ yếu bằng hạt, đôi khi bằng cách giâm rễ Rễ, cành và lá thu hái quanh năm Phần vỏ của thân cây thu hái vào mùa xuân Quả thu hái khi chưa chín vào khoảng tháng 5 đến tháng 6, thu hái khi chín thường từ tháng

Cây Xuyên tiêu là một loài thực vật phổ biến, thường sinh trưởng tự nhiên tại các khu vực có khí hậu nhiệt đới Tại Việt Nam, cây xuất hiện nhiều ở các tỉnh Lào Cai, Hòa Bình, Cao Bằng, Lạng Sơn, Vĩnh Phúc và dọc khu vực miền Trung gồm Nghệ An, Hà Tĩnh, Đăk Lăk [6] Đây là loại cây ưa sáng, mặc dù cũng có thể phát triển trong điều kiện bóng bán phần Lá của cây không chỉ có hình dạng đa dạng mà còn có mùi thơm đặc trưng, nhờ vào các tuyến dầu phân bố trên bề mặt, tạo nên giá trị đặc biệt cho việc sử dụng trong y học và ẩm thực Copies for internal use only in Phenikaa University

1.1.3 Thành phần hóa học của Xuyên tiêu

Theo Yang (2008), hai loài tiêu Tứ Xuyên được thương mại hóa phổ biến nhất là Zanthoxylum bungeanum (huajiao đỏ) và Zanthoxylum schinifolium

(huajiao xanh) Tổng cộng có 120 hợp chất tạo mùi thơm cho mỗi loài đã được tìm thấy Cảm giác ngứa ran của huajiao chủ yếu là do alkylamid hydroxy-a-sanshool gây ra Hợp chất gây ngứa dễ bị phân hủy trong điều kiện thủy phân hoặc dưới tia

UV [7] Các chồi non của Zanthoxylum bungeanum được phát hiện rất giàu chất dinh dưỡng [8] Từ vỏ của Zanthoxylum bungeanum, sáu amid acid béo không bão hòa (1-6) đã được phân lập [9] Mười alkylamid không bão hòa được phân lập từ vỏ quả Zanthoxylum bungeanum [10] Các hợp chất dễ bay hơi chính của hỗn hợp bài tiết trong tuyến tiết của quả Zanthoxylum bungeanum là β-phelandren, hydroxy-α-sashol, piperiton [11] Bốn mươi lăm hợp chất chiếm 86,76% đã được xác định trong vỏ quả Zanthoxylum bungeanun [12] Tinh dầu của vỏ Zanthoxylum bungeanum được tìm thấy bao gồm anken (80,96%), alcol (12,45%), ceton (3,63%), epoxide (1,51%) và ester (1,43%) [13] Trong một nghiên cứu khác, tinh dầu thu được từ quả Zanthoxylum bungeanum được phát hiện có chứa 35 hợp chất

Copies for internal use only in Phenikaa University

6 được tạo thành chủ yếu từ monoterpene oxy hóa (59,7%) và hydrocarbon monoterpene (34,4%) [14]

Zanthoxylum simulans Hance chứa nhiều loại hợp chất hóa học, bao gồm terpene, alcol, este, alkaloid, phenolic và các hợp chất dễ bay hơi, chủ yếu là tinh dầu Bốn mươi ba hợp chất đã được xác định trong chất dễ bay hơi của quả

Zanthoxylum simulans, bao gồm 20 terpen, 10 rượu, 8 este và 5 thành phần khác

[15] Trong một nghiên cứu khác, 108 hợp chất của dầu dễ bay hơi của vỏ quả

Zanthoxylum simulans và 46 hợp chất của hạt đã được xác định riêng biệt [16] Sáu hợp chất được phân lập từ quả Zanthoxylum simulans và hai hợp chất được xác định là trielaidin và arbutin; 11 hợp chất được phân lập từ rễ và 7 hợp chất được xác định

Alkaloid chính trong Zanthoxylum simulans là chelerythrine Các alcaloid khác được phân lập từ thân và vỏ rễ bao gồm pyrrole, pyrolezanthine [5-hydroxy- ethyl-1-[2-(4-hydroxyphenyl)]-1H-pyrole-2-carbaldehyd] Các alkaloid edulinine, (±) ribalinine và (±) araliopsine được phân lập từ rễ và vỏ rễ của Zanthoxylum simulans Ngoài ra, Peng và cộng sự, đã xác định được zanthoxylumin A, zanthoxylumin B, (2)-magnolin, và (2)-pinoresinol-di-3,3-dimethylallyl ether như các lignan khác có trong vỏ cây [17-23]

1.1.4 Công dụng theo y học cổ truyền của Xuyên tiêu Ở Trung Quốc, Zanthoxylum simulans là cây thảo dược thông dụng, có thể dùng quả lá và rễ để làm thuốc Vỏ quả có vị cay, tính ấm, dùng để giảm đau, tống giun ra ngoài, bổ tỳ vị, chữa chứng ẩm thấp, ngứa ngoài da và đau răng hoại tử Hạt có vị đắng, hăng, tính mát, có công dụng lợi tiểu, giảm phù thũng Rễ cây có vị cay nồng, tính hơi ấm, chữa được các chứng bệnh liên quan tới tiêu hóa và dùng trị rắn cắn Quả có công dụng tống hơi, lợi tiểu, kích thích ra mồi hôi, được dùng nhiều trong điều trị đau dạ dày và khó tiêu do lạnh kèm theo nôn mửa, tiêu chảy, giun đũa Ngoài ra, quả Xuyên tiêu còn được sử dụng để gây tê cục bộ, diệt sán dây lợn Lá được sử dụng để tống hơi, chống viêm và lợi tiểu [16, 24]

Copies for internal use only in Phenikaa University

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của một số hợp chất hóa học có trong cây

Tại Việt Nam, Xuyên tiêu cũng được sử dụng trong nhiều bài thuốc Đông y và trong dân gian với các công dụng tương tự Dùng 6 – 12 g rễ cây dạng sắc hoặc ngâm rượu để chữa sốt, sốt rét, thấp khớp Quả Xuyên tiêu có tác dụng tán hàn, trừ thấp, ôn trung, trợ hỏa, trục giun đũa, kích thích tiêu hóa Quả lúc xanh được dùng làm thuốc thanh nhiệt, giảm đau, giải độc [25]

1.1.5 Tác dụng dược lý của Xuyên tiêu

Các nghiên cứu dược lý đã khẳng định rằng cây Xuyên tiêu nổi bật với khả năng chống ung thư và gây độc chọn lọc đối với tế bào khối u, bên cạnh các tác dụng quan trọng khác như tiêu diệt ấu trùng, chống viêm, chống kết tập tiểu cầu và kháng khuẩn Những đặc tính này cho thấy tiềm năng lớn của Xuyên tiêu trong việc phát triển các liệu pháp điều trị ung thư hiệu quả [26]

Copies for internal use only in Phenikaa University

1.1.5.1 Tác dụng chống ung thư/ gây độc tế bào

Vỏ rễ của cây chứa 25 hợp chất, trong đó zanthosimuline và huajiaosimuline có tác dụng gây độc tế bào Huajiaosimuline có khả năng gây biệt hóa giai đoạn cuối trong các tế bào HL60 (tế bào bạch cầu tiền tủy) được nuôi cấy từ người, trong khi zanthosimuline có khả năng gây độc tế bào đáng chú ý trên nhiều loại tế bào ung thư khác nhau, bao gồm HT1080 (tế bào u xơ), BC1 (tế bào ung thư vú), Lul (tế bào ung thư phổi), Mel (khối u ác tính) và Col2 (tế bào ung thư đại tràng) Cả hai hợp chất này đều có tác dụng gây độc tế bào trên tất cả các loại tế bào ung thư đó được thử nghiệm, với giỏ trị ED50 thấp nhất là 4,0 àM trờn tế bào KBV1VLB (vinblastine) và 11,10 àM trờn tế bào ZR751 (ung thư vỳ) [19]

Trong một nghiên cứu mới đây, nhóm nghiên cứu của Tian và cộng sự đã khảo sát tác dụng ức chế chọn lọc của các hợp chất alkaloid bậc bốn từ cây

Zanthoxylum simulans lên Janus kinase (JAKs), một loại enzyme liên quan đến việc điều tiết sự phát triển, tử vong và biến đổi tế bào ung thư Berberine và chelerythrine được tìm thấy có tính chọn lọc cao hơn đối với JAK1, JAK2 và JAK3 so với Tyk2 (Tyrosine kinase 2) Chelerythrine cũng đã cho thấy khả năng ức chế sự bám dính, di cư, xâm lấn và kích thích tử vong theo chương trình của tế bào AGS, phù hợp với việc điều chỉnh giảm đáng kể các thụ thể estrogen (bao gồm ERα36, ERα66 và ERβ1) và biểu hiện của gen tiền ung thư Src [33] Mặt khác, chelerythrine đã được xác định là chất ngăn chặn đặc hiệu quá trình phosphoryl hóa protein kinase C (PKC), quá trình đóng một vai trò quan trọng trong các phản ứng của tế bào[34] Tuy nhiên, tiền xử lý với việc tăng liều chelerythrine đã làm giảm tác dụng này của PMA theo cách phụ thuộc vào liều lượng Chelerythrine thể hiện sự ức chế tương tự chuyển vị PKC-α và PKC-β Ngoài việc ức chế quá trình phosphoryl hóa PKC, chelerythrine cũng được chứng minh là có tác dụng ức chế Bcl-2, một thành viên của họ protein chống apoptotic [35]

TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ

Ung thư là một nhóm bệnh lý phức tạp, đặc trưng bởi sự tăng sinh không kiểm soát của tế bào, dẫn đến khả năng xâm lấn các mô xung quanh hoặc di căn tới cơ quan khác Đây là một trong những thách thức lớn của y học hiện đại, khi tế bào ung thư không chỉ phá hủy cấu trúc mô bình thường mà còn gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chức năng của các cơ quan bị tổn thương Tuy nhiên, không phải mọi khối u đều mang tính chất ác tính; nhiều khối u lành tính không có khả năng xâm nhập hoặc lan rộng đến các mô khác Về mặt lâm sàng, các triệu chứng thường gặp ở ung thư ác tính bao gồm xuất huyết bất thường, ho kéo dài không rõ nguyên nhân, giảm cân không mong muốn, và rối loạn chức năng đại tiểu tiện Dù vậy, các biểu hiện này không đặc hiệu cho ung thư Đến nay, y học đã phân loại được hơn

100 loại ung thư với sự đa dạng về cơ chế bệnh sinh, đặc điểm mô học và biểu hiện lâm sàng Phát hiện sớm ung thư rất quan trọng để cải thiện hiệu quả điều trị Trong những năm qua, các kỹ thuật chẩn đoán và điều trị tiên tiến đã giúp nâng cao tỷ lệ chữa khỏi ở nhiều loại ung thư, đặc biệt khi bệnh được chẩn đoán ở giai đoạn đầu Mặc dù việc điều trị ung thư thường kéo dài và phức tạp, nhưng nó đóng vai trò

Copies for internal use only in Phenikaa University

11 thiết yếu trong việc nâng cao chất lượng cuộc sống và tăng cường tuổi thọ cho bệnh nhân [37, 38]

Tại các quốc gia đang phát triển, khoảng 20% trường hợp ung thư có liên quan đến việc phơi nhiễm với một số loại vi khuẩn và virus [39] Những tác nhân này góp phần gây ra các biến đổi trong vật chất di truyền của tế bào, từ đó làm gia tăng nguy cơ phát triển ung thư Để một tế bào trở thành ung thư, thông thường cần phải tích lũy một số lượng lớn các biến đổi gen khác nhau [40]

1.2.2 Dịch tễ học ung thư

Tính đến năm 2022, trên toàn cầu ghi nhận khoảng 19 triệu ca ung thư mới mỗi năm Bệnh ung thư là nguyên nhân gây tử vong cho khoảng 9 triệu người mỗi năm, trở thành một trong những thách thức lớn đối với y tế công cộng toàn cầu Đặc biệt, năm 2022 đã có khoảng 202.000 bệnh nhân nhỏ hơn 15 tuổi được xác định mắc ung thư, cho thấy căn bệnh này không chỉ ảnh hưởng đến người lớn mà còn tác động nghiêm trọng đến trẻ em Tỷ lệ người mắc bệnh ung thư đang có xu hướng gia tăng rõ rệt theo độ tuổi, cho thấy lão hóa và sự phát triển bệnh có liên quan Ung thư thường xuất hiện ở các quốc gia phát triển, nơi lối sống hiện đại và tuổi thọ cao góp phần làm gia tăng nguy cơ mắc bệnh Nguyên nhân chính bao gồm sự già hóa dân số và thói quen sinh hoạt, chẳng hạn như gia tăng tình trạng ô nhiễm, thay đổi chế độ dinh dưỡng và lối sống ít vận động Những xu hướng này đặt ra nhu cầu cấp thiết về các chiến lược phòng ngừa, phát hiện sớm và điều trị ung thư hiệu quả trên phạm vi toàn cầu [41]

Tại Việt Nam, năm 2022 ghi nhận 180.480 ca mắc mới ung thư và 120.184 ca tử vong do ung thư Ở nam giới, các loại ung thư phổ biến nhất là ung thư gan (chiếm 19,9% số ca mắc), ung thư phổi (17,8%) và ung thư dạ dày (10,6%) Trong khi đó, ở nữ giới, ung thư vú đứng đầu danh sách với tỷ lệ 28,8%, tiếp theo là ung thư phổi và ung thư trực tràng, mỗi loại chiếm 8,7% Những số liệu này phản ánh gánh nặng ung thư tại Việt Nam, đồng thời cho thấy sự khác biệt về mô hình mắc

Copies for internal use only in Phenikaa University

12 bệnh giữa nam và nữ giới, đặt ra yêu cầu cấp thiết về các chương trình phòng ngừa, tầm soát và điều trị hiệu quả [42]

Ung thư được phân loại dựa trên loại tế bào mà khối u phát triển từ đó Việc phân loại này không chỉ giúp tìm nguyên nhân mà còn hỗ trợ xác định liệu pháp điều trị hợp lý Dưới đây là các nhóm ung thư chính cùng với đặc điểm chi tiết:

➢ Ung thư biểu mô (Carcinoma): Đây là nhóm ung thư phổ biến nhất, xuất phát từ các tế bào biểu mô, là lớp tế bào bao phủ bề mặt bên trong và bên ngoài của cơ thể, chẳng hạn như da, niêm mạc đường tiêu hóa hoặc các tuyến Carcinoma bao gồm hầu hết các loại bệnh thường gặp, như ung thư vú, tuyến tiền liệt, phổi, tuyến tụy và ruột kết Do tính chất đặc thù của biểu mô, loại ung thư này có thể di căn qua hệ bạch huyết và máu, khiến nó trở thành một thách thức lớn trong điều trị

➢ Ung thư mô liên kết: Sarcoma là loại hiếm gặp hơn, phát triển từ các mô liên kết như mạch máu, sụn, xương, mỡ, cơ và thần kinh Các tế bào ung thư trong nhóm này có nguồn gốc từ tế bào trung mô, một loại tế bào trong mô liên kết ngoài tủy xương Sarcoma có thể được phân loại thành hai nhóm: sarcoma xương (như osteosarcoma) và sarcoma mô mềm (như liposarcoma hoặc leiomyosarcoma)

➢ Lymphoma: liên quan đến các tế bào máu Lymphoma phát triển từ tế bào bạch huyết (lymphocytes), một loại tế bào bạch cầu chịu trách nhiệm trong hệ miễn dịch Lymphoma thường khởi phát trong các hạch bạch huyết và được chia thành hai loại chính: Hodgkin lymphoma và non-Hodgkin lymphoma Leukemia liên quan đến các tế bào máu chưa trưởng thành trong tủy xương, khiến các tế bào này tăng sinh không kiểm soát và lấn át các tế bào máu khỏe mạnh Bệnh bạch cầu thường được phân loại thành cấp tính hoặc mạn tính, cũng như theo dòng tế bào bạch cầu bị ảnh hưởng (dòng lympho hoặc dòng tủy)

Copies for internal use only in Phenikaa University

➢ Ung thư tế bào mầm

Mỗi loại ung thư có cơ chế và biểu hiện lâm sàng riêng biệt, đòi hỏi các chiến lược chẩn đoán và điều trị khác nhau Việc hiểu rõ đặc điểm của từng nhóm ung thư là nền tảng để xây dựng phác đồ điều trị cá nhân hóa, nâng cao hiệu quả và cải thiện chất lượng sống cho bệnh nhân

1.2.4 Các phương pháp nghiên cứu tác dụng chống ung thư in vitro

Trong nghiên cứu chống ung thư và tác dụng gây độc tế bào, phương pháp nghiên cứu in vitro đóng vai trò quan trọng để cung cấp những dữ liệu ban đầu về hiệu quả và cơ chế tác động của các hợp chất Các phương pháp in vitro này bao gồm các kỹ thuật đo lường sự sống sót của tế bào, sự thay đổi chu kỳ tế bào, và sự kích hoạt các cơ chế chết theo chương trình Dưới đây là chi tiết về các phương pháp chính được sử dụng để nghiên cứu tác dụng gây độc tế bào và chống ung thư

1.2.4.1 Phương pháp đo tăng trưở ng t ế bào

- Cơ chế: Các phương pháp đo tăng trưởng tế bào chủ yếu dựa vào việc đánh giá khả năng sống sót và sự phát triển của tế bào sau khi tiếp xúc với hợp chất nghiên cứu Các tế bào sống sẽ chuyển hóa các hóa chất hoặc các hợp chất đánh dấu, và sự thay đổi trong hoạt động sinh học của tế bào này được đo lường để phản ánh mức độ sống sót hoặc chết tế bào

MTT Assay: Tế bào nuôi cấy được xử lý với các hợp chất trong một khoảng thời gian xác định Sau khi điều trị, MTT được thêm vào môi trường nuôi cấy và các tế bào sống sẽ chuyển hóa MTT thành sản phẩm formazan không hòa tan, tạo thành màu sắc có thể đo được qua quang phổ Đo độ hấp thụ ánh sáng tại bước sóng 570 nm sẽ cung cấp thông tin về mật độ tế bào sống Copies for internal use only in Phenikaa University

SRB Assay: Sau khi điều trị, tế bào được cố định bằng axit tricloroacetic và nhuộm với SRB Chất SRB sẽ gắn vào protein tế bào Sau đó, tế bào được ly giải và mức độ màu sắc của SRB sẽ được đo qua máy quang phổ ở bước sóng 540 nm

MTT Assay: Chỉ số OD (Optical Density) được sử dụng để đo lường mật độ tế bào sống Một sự giảm OD cho thấy sự giảm số lượng tế bào sống

SRB Assay: Chỉ số OD của SRB được sử dụng để đánh giá sự sống sót của tế bào

TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU IN SILICO

Phương pháp docking protein là một công cụ quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong thiết kế thuốc dựa trên cấu trúc nhờ khả năng dự đoán chính xác sự hình thành liên kết giữa các phân tử nhỏ (ligand) và receptor trong túi liên kết Không chỉ dừng lại ở việc xác định các liên kết có ý nghĩa, kỹ thuật này còn cung cấp khả năng định lượng cường độ liên kết thông qua các hàm tính điểm Các hàm này cho phép phân loại mức độ mạnh yếu của các cấu tử dựa trên giá trị năng lượng liên kết Năng lượng này được tính toán thông qua việc đánh giá các tương tác hóa lý quan trọng, bao gồm tương tác liên phân tử, ảnh hưởng của môi trường solvat và các yếu tố liên quan đến entropy Mức độ chính xác của dự đoán phụ thuộc vào số lượng và chất lượng của các tham số hóa lý được tính đến Tuy nhiên, việc tăng số lượng biến cũng đồng nghĩa với việc thời gian tính toán sẽ tăng theo, đặc biệt khi xử lý các cơ sở dữ liệu lớn Do đó, các hàm tính điểm hiệu quả cần đạt được sự cân bằng giữa độ chính xác và tốc độ xử lý, đây là yếu tố then chốt để tối ưu hóa quy trình trong các nghiên cứu sàng lọc thuốc [53,54]

Docking protein hoạt động dựa trên hai bước chính là tạo thế kết hợp (pose generation) và đánh giá/xếp hạng các tư thế liên kết (scoring and ranking)

Copies for internal use only in Phenikaa University

• Tạo thế kết hợp (Pose Generation): Quá trình tạo thế kết hợp bao gồm việc xác định nhiều tư thế liên kết khác nhau của ligand với receptor Các phần mềm docking sử dụng các thuật toán như:

➢ Sampling thuật toán ngẫu nhiên: Thay đổi vị trí, định hướng và sự linh hoạt của ligand trong túi liên kết của protein để tạo ra hàng loạt cấu hình khác nhau

➢ Cân nhắc tính linh hoạt của ligand: Các nhóm chức năng trong ligand có thể xoay quanh các liên kết đơn, tạo nên nhiều cấu hình không gian (conformation)

➢ Cân nhắc tính linh hoạt của protein: Một số phương pháp docking hiện đại cho phép điều chỉnh cấu trúc protein trong quá trình tương tác để phản ánh tính động học thực tế, mặc dù điều này làm tăng độ phức tạp và thời gian tính toán

Quá trình tạo thế kết hợp nhằm mục tiêu bao phủ toàn bộ không gian có khả năng liên kết, từ đó cung cấp một tập hợp các tư thế tiềm năng để đánh giá [55, 56]

• Đánh giá và xếp hạng tư thế liên kết (Scoring and Ranking): Sau khi các thế kết hợp được tạo ra, mỗi tư thế liên kết được đánh giá thông qua các hàm tính điểm (scoring functions) Các hàm này đo lường mức độ "phù hợp" giữa ligand và receptor dựa trên năng lượng liên kết và các yếu tố hóa lý khác Các yếu tố chính được xem xét bao gồm:

➢ Tương tác Van der Waals: Đánh giá các lực tương tác tĩnh điện yếu giữa các nguyên tử không liên kết trực tiếp

➢ Liên kết hydro: Xác định các tương tác giữa nhóm cho và nhận proton, có vai trò quan trọng trong việc ổn định cấu trúc liên kết

➢ Tương tác tĩnh điện: Bao gồm lực hút giữa các điện tích đối lập hoặc lực đẩy giữa các điện tích cùng dấu trong ligand và receptor

➢ Ảnh hưởng solvat (Solvation effects): Tác động của môi trường dung dịch (như nước) lên sự ổn định của liên kết

Copies for internal use only in Phenikaa University

➢ Entropy: Phản ánh sự mất trật tự của hệ thống khi ligand gắn kết với receptor Tổng hợp các yếu tố trên, hàm tính điểm sẽ dự đoán năng lượng tự do Gibbs (ΔG), một thông số quan trọng để đánh giá mức độ mạnh yếu của liên kết Các tư thế có năng lượng liên kết thấp nhất sẽ được xếp hạng cao hơn [57]

Phương pháp docking thường được thực hiện qua ba giai đoạn chính: chuẩn bị ligand, chuẩn bị protein và thực hiện mô phỏng docking

Cấu trúc 3D của các ligand có thể được thu thập từ các cơ sở dữ liệu hóa học như PubChem, ZINC, hoặc xây dựng thông qua các phần mềm chuyên dụng như ChemDraw, ChemSketch Sau khi có cấu trúc ban đầu, các phần mềm xử lý cấu trúc như AutoDockTools hoặc Open Babel sẽ được sử dụng để chuẩn bị ligand cho quá trình mô phỏng docking Các bước chuẩn bị thường bao gồm:

➢ Gắn nguyên tử hydro: Đảm bảo tất cả các vị trí liên kết được bão hòa

➢ Áp dụng trường lực (force field): Gắn các tham số hóa lý cần thiết cho tính toán

➢ Tạo file đầu vào: Xuất cấu trúc ligand ở định dạng tương thích như PDBQT để sử dụng trong phần mềm docking [58, 59]

Cấu trúc 3D của protein thường được lấy từ Ngân hàng Dữ liệu Protein (Protein Data Bank - PDB) Trong trường hợp cấu trúc protein chưa có sẵn, mô hình hóa đồng dạng (homology modeling) có thể được sử dụng để dự đoán cấu trúc 3D dựa trên các protein tương đồng đã biết Sau khi có được cấu trúc 3D, các bước xử lý protein trước docking bao gồm:

➢ Loại bỏ phân tử nước và các phối tử không cần thiết: Loại bỏ các phân tử có thể gây nhiễu trong quá trình mô phỏng

➢ Gắn hydro: Hoàn thiện cấu trúc với các nguyên tử hydro để đảm bảo trạng thái ion hóa chính xác

Copies for internal use only in Phenikaa University

➢ Áp dụng trường lực: Cài đặt các tham số hóa lý cho các nguyên tử trong protein

➢ Xuất file định dạng PDBQT: Chuẩn bị cấu trúc protein để sử dụng trong phần mềm docking [60]

• Thực hiện mô phỏng docking:

Quá trình mô phỏng docking được thực hiện bằng cách xác định một vùng tìm kiếm (grid box) cụ thể trên bề mặt protein, tại đó ligand được dự đoán sẽ gắn kết Quy trình bao gồm:

➢ Định nghĩa vùng tìm kiếm: Kích thước và vị trí của grid box cần được tối ưu hóa để cân bằng giữa độ chính xác và thời gian tính toán Thông thường, vùng tìm kiếm được đặt tại trung tâm hoạt động hoặc các túi liên kết tiềm năng của protein

➢ Tìm kiếm cấu dạng tối ưu: Phần mềm sẽ sử dụng các thuật toán tối ưu hóa để dự đoán cấu dạng của ligand với năng lượng liên kết thấp nhất Quá trình này cũng xác định các tương tác hóa lý quan trọng giữa ligand và protein, chẳng hạn như liên kết hydro, tương tác Van der Waals, và tương tác tĩnh điện

➢ Phân tích kết quả: Cấu dạng có năng lượng liên kết thấp nhất và các tương tác tương ứng sẽ được phân tích bằng các công cụ chuyên dụng như MOE, PyMOL, hoặc Discovery Studio để đánh giá hiệu quả liên kết và tính tương thích

1.3.1.3 Các protein đích có vai trò quan trọng trong ung thư

EGFR (Epidermal Growth Factor Receptor – thụ thể với yếu tố tăng trưởng biểu bì, tên gọi khác: ErbB-1 hay HER1 ở người) là 1 thành viên của gia đình các thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì (EGF family) gồm 4 loại thụ thể Tyrosine Kinases đã được biết đến hiện nay: HER1 (EGFR – ErbB-1), HER2/neu (ErbB-2), HER3 và HER4 [79]

Copies for internal use only in Phenikaa University

EGFR có bản chất là 1 protein xuyên màng đơn chuỗi (Single-chain transmembrane protein) với: Phần ngoại bào mang vùng gắn với các phối tử (Ligants) đặc hiệu – yếu tố tăng trưởng biểu bì và TGFα (Transforming Growth Factor α), 1 đoạn ngắn xuyên màng và phần nội bào được tạo nên mới vùng hoạt tính tyrosine kinase và vùng phosphoryl hoá đầu tận C EGFR được mã hoá bởi gen nằm trên nhiễm sắc thể số 7 ở người

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

BÀN LUẬN