Khóa luận sàng lọc một số hợp chất alcaloid ức chế egfr bằng phương pháp docking phân tử định hướng điều trị ung thư phổi

Luận văn tốt nghiệp nghiên cứu sàng lọc một số hợp chất alcaloid ức chế egfr bằng phương pháp docking phân tử định hướng điều trị, điều tra thực trạng, phân tích số liệu, đề xuất

• Tác giả: Phan Đăng Hải
• Người hướng dẫn: PGS. Bùi Thanh Tùng
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược học
• Đề tài: Nghiên cứu hợp chất alcaloid ức chế EGFR trong điều trị ung thư phổi bằng phương pháp docking phân tử
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Đại cương về ung thư phổi
• 1.2. Nguyên nhân-Yếu tố nguy cơ
• 1.3. Điều trị ung thư phổi
• 1.4. Tổng quan về thụ thể EGFR
• 1.4.1. Sơ lược về thụ thể EGFR
• 1.4.2. Sự biểu hiện quá mức của EGFR và bệnh lý ung thư phổi không phải tế bào nhỏ
• 1.4.3. Các thuốc ức chế thụ thể EGFR
• 1.5. Tổng quan về các hợp chất alkaloid
• 1.6. Tổng quan về nghiên cứu in silicon
• 1.6.1. Docking phân tử
• 1.6.2. Quy tắc Lipinski về các hợp chất giống thuốc
• 1.6.3. Dự đoán ADMET các thông số dược động học và độc tính
• 2. CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên liệu và thiết bị
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Sàng lọc bằng phương pháp docking phân tử
• 2.3.2. Nghiên cứu các đặc điểm giống thuốc
• 2.3.3. Nghiên cứu các đặc tính dược động học và độc tính (ADMET)
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ
• 3.1. Mô phỏng protein docking
• 3.2. Đánh giá quy trình docking
• 3.3. Tìm kiếm các hợp chất tiềm năng từ kết quả docking
• 3.4. Sàng lọc các hợp chất giống thuốc
• 3.5. Mô tả tương tác của hợp chất với protein đích
• 3.6. Dự đoán các thông số ADMET
• 4. CHƯƠNG 4: VỀ KẾT LUẬN
• 4.1. Về phương pháp
• 4.2. Những hạn chế và thách thức trong mô hình nghiên cứu in silico
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu hợp chất alcaloid ức chế EGFR

Nghiên cứu hợp chất alcaloid ức chế EGFR trong điều trị ung thư phổi đang thu hút sự chú ý của cộng đồng khoa học. EGFR là một thụ thể quan trọng trong quá trình phát triển của ung thư phổi không phải tế bào nhỏ (NSCLC). Việc tìm kiếm các hợp chất tự nhiên có khả năng ức chế EGFR có thể mở ra hướng đi mới trong điều trị bệnh. Nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của EGFR mà còn tìm ra các phương pháp điều trị hiệu quả hơn cho bệnh nhân.

1.1. Hợp chất alcaloid và vai trò trong điều trị ung thư

Hợp chất alcaloid là các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học cao. Chúng đã được chứng minh có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư. Nghiên cứu cho thấy một số alcaloid có thể tác động lên EGFR, từ đó làm giảm sự phát triển của khối u. Việc tìm hiểu sâu về các hợp chất này có thể giúp phát triển các liệu pháp điều trị mới.

1.2. Tầm quan trọng của EGFR trong ung thư phổi

EGFR là một thụ thể quan trọng trong quá trình phát triển của ung thư phổi. Sự biểu hiện quá mức của EGFR liên quan đến sự phát triển và di căn của khối u. Việc ức chế EGFR có thể làm giảm sự phát triển của tế bào ung thư, từ đó cải thiện tiên lượng cho bệnh nhân. Nghiên cứu này nhằm mục tiêu tìm ra các hợp chất có khả năng ức chế EGFR hiệu quả.

II. Thách thức trong nghiên cứu hợp chất alcaloid ức chế EGFR

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nhưng việc nghiên cứu hợp chất alcaloid ức chế EGFR cũng gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là tính khả thi của các hợp chất này trong điều trị thực tế. Nhiều hợp chất có thể có hiệu quả trong môi trường phòng thí nghiệm nhưng lại không đạt được hiệu quả tương tự trong cơ thể người. Ngoài ra, việc xác định liều lượng và cách thức sử dụng cũng là một thách thức lớn.

2.1. Khó khăn trong việc xác định liều lượng hợp chất

Việc xác định liều lượng hợp chất alcaloid là một thách thức lớn trong nghiên cứu. Liều lượng quá thấp có thể không đạt hiệu quả, trong khi liều lượng quá cao có thể gây ra tác dụng phụ nghiêm trọng. Do đó, cần có các nghiên cứu lâm sàng để xác định liều lượng tối ưu cho từng loại hợp chất.

2.2. Tính khả thi của hợp chất alcaloid trong điều trị

Nhiều hợp chất alcaloid có thể không đạt được hiệu quả điều trị mong muốn khi được sử dụng trong cơ thể người. Các yếu tố như khả năng hấp thu, chuyển hóa và thải trừ của hợp chất có thể ảnh hưởng đến hiệu quả điều trị. Cần có thêm nhiều nghiên cứu để đánh giá tính khả thi của các hợp chất này.

III. Phương pháp docking phân tử trong nghiên cứu hợp chất alcaloid

Phương pháp docking phân tử là một công cụ mạnh mẽ trong nghiên cứu hợp chất alcaloid ức chế EGFR. Phương pháp này cho phép mô phỏng tương tác giữa hợp chất và thụ thể, từ đó dự đoán khả năng ức chế của hợp chất. Việc sử dụng docking phân tử giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong quá trình nghiên cứu, đồng thời cung cấp thông tin quý giá về cấu trúc và hoạt tính của hợp chất.

3.1. Nguyên lý của phương pháp docking phân tử

Phương pháp docking phân tử dựa trên nguyên lý mô phỏng tương tác giữa phân tử thuốc và thụ thể. Qua đó, có thể xác định vị trí liên kết và độ mạnh của tương tác. Điều này giúp các nhà nghiên cứu lựa chọn được các hợp chất tiềm năng cho điều trị ung thư phổi.

3.2. Ứng dụng của docking phân tử trong nghiên cứu

Phương pháp docking phân tử đã được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu dược phẩm. Nó giúp xác định các hợp chất có khả năng ức chế EGFR một cách nhanh chóng và hiệu quả. Các kết quả từ mô phỏng có thể được sử dụng để thiết kế các thử nghiệm lâm sàng tiếp theo.

IV. Kết quả nghiên cứu hợp chất alcaloid ức chế EGFR

Kết quả nghiên cứu cho thấy một số hợp chất alcaloid có khả năng ức chế EGFR hiệu quả. Các thử nghiệm mô phỏng cho thấy các hợp chất này có thể liên kết với EGFR và ức chế hoạt động của thụ thể. Điều này mở ra triển vọng cho việc phát triển các liệu pháp điều trị mới cho bệnh nhân ung thư phổi không phải tế bào nhỏ.

4.1. Các hợp chất alcaloid tiềm năng

Nghiên cứu đã xác định được một số hợp chất alcaloid có khả năng ức chế EGFR. Các hợp chất này cho thấy hoạt tính cao trong các thử nghiệm mô phỏng và có tiềm năng ứng dụng trong điều trị ung thư phổi.

4.2. Đánh giá hiệu quả của hợp chất trong mô hình thực nghiệm

Các thử nghiệm thực nghiệm cho thấy các hợp chất alcaloid có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư phổi. Kết quả này cho thấy tiềm năng của các hợp chất này trong việc phát triển các liệu pháp điều trị mới.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu hợp chất alcaloid ức chế EGFR trong điều trị ung thư phổi đã mở ra nhiều triển vọng mới. Mặc dù còn nhiều thách thức, nhưng kết quả nghiên cứu cho thấy các hợp chất này có tiềm năng lớn trong việc phát triển các liệu pháp điều trị hiệu quả hơn. Cần tiếp tục nghiên cứu để xác định rõ hơn về cơ chế hoạt động và tính khả thi của các hợp chất này trong điều trị thực tế.

5.1. Triển vọng nghiên cứu hợp chất alcaloid

Nghiên cứu hợp chất alcaloid có thể mở ra hướng đi mới trong điều trị ung thư phổi. Các hợp chất này có thể được phát triển thành các liệu pháp điều trị hiệu quả hơn, giúp cải thiện chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân.

5.2. Hướng đi tương lai trong nghiên cứu EGFR

Nghiên cứu về EGFR và các hợp chất ức chế thụ thể này sẽ tiếp tục được đẩy mạnh. Các phương pháp mới như docking phân tử sẽ được áp dụng để tìm kiếm các hợp chất tiềm năng, từ đó phát triển các liệu pháp điều trị hiệu quả hơn cho bệnh nhân ung thư phổi.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Ung thư phổi là một loại bệnh gây ra bởi những khối u bắt nguồn từ nhu mô phổi.Đây là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong liên quan đến ung thư.Hiện tại ,trên thế giới có khoảng 2,2 triệu ca mắc mới (chiếm khoảng 11,4% tổng số ca mắc ung thư,đứng thứ 2) và khoảng 1,8 triệu ca tử vong (chiếm 18%,đứng hàng đầu).Tại Việt Nam có khoảng 26262 ca mắc mới(chiếm 14,2%,hàng thứ hai) và khoảng 23 797 ca tử vong (chiếm 19,4%,đứng hàng thứ hai).Tuy nhiên ,nhờ các tiến bộ trong phương pháp chẩn đoán,sàng lọc và điều trị nên tỉ lệ mắc mới và tử vong có thể giảm đi trong tương lai. Trong ung thư phổi có hai loại chính: -Ung thư phổi không phải tế bào nhỏ (NSCLC) ,đây là loại ung thư phổi phổ biến nhất. -Ung thư phổi tế bào nhỏ(SCLC), chiếm khoảng 20% các trường hợp ung thư phổi[1]. Thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì EGFR là một đích quan trong trong điều trị ung thư phổi ,đặc biệt là ung thư phổi không phải tế bào nhỏ.EGFR là một thành viên của thụ thể tyrosine kinase ERBB truyền tín hiệu kích thích tăng trưởng đến các tế bào đã được kích thích bởi phối tử EGFR.Trong các mô bình thường, sự sẵn có của các phối tử EGFR được quy định chặt chẽ để đảm bảo rằng động học của quá trình tăng sinh tế bào khớp chính xác với các yêu cầu của mô đối với cân bằng nội môi.

Tuy nhiên, trong bệnh ung thư, EGFR thường được kích thích liên tục do quá trình sản xuất bền vững các phối tử EGFR trong môi trường vi mô khối u.Vì vậy việc ức chế thụ thể EGFR là mục tiêu chính trong điều trị ung thư phổi.Một số dược chất đang được phát triển để tác động vào thụ thể này như erlotinib hay gefitinib[8]. Trên cơ sở đó,nhằm góp phần tìm kiếm các hợp chất tiềm năng giúp điều trị ung thư phổi ,đặc biệt là ung thư phổi không phải tế bào nhỏ và ức chế sự phơi nhiễm của các kim loại nặng,đề tài tiến hành với 2 mục đích chính: 1. Sàng lọc các hợp chất alcaloid có tác dụng ức chế thụ thể EGFR bằng phương pháp docking phân tử 2. Nghiên cứu các đặc điểm giống thuốc và tính toán các thông số dược động học và độc tính của các hợp chất tốt nhất thu được sau quá trình sàng lọc.Tổng quan về bệnh ung thƣ phổi không phải tế bào nhỏ 1.Đại cƣơng về ung thƣ phổi Ung thư phổi (tiếng Anh là Lung Cancer) là loại ung thư khởi phát từ phổi hay còn được gọi là khối u ác tính ở đường hô hấp.

Bệnh xảy ra khi một khối u ác tính hình thành trong phổi, phát triển nhanh về kích cỡ dẫn tới xâm lấn, chèn ép các cơ quan xung quanh. Ung thư bắt đầu trong phổi được gọi là ung thư phổi nguyên phát. Ung thư lan đến phổi từ một nơi khác trong cơ thể được gọi là ung thư phổi thứ phát.Có hai dạng chính của ung thư phổi nguyên phát. Chúng được phân loại theo loại tế bào mà ung thư bắt đầu phát triển.

Nó bao gồm: ● Ung thư phổi không phải tế bào nhỏ – dạng phổ biến nhất, chiếm khoảng 80 đến 85 trong số 100 trường hợp. Nó có thể là một trong ba loại: ung thư biểu mô tế bào vảy, ung thư biểu mô tuyến hoặc ung thư biểu mô tế bào lớn. ● Ung thư phổi tế bào nhỏ – một dạng ít phổ biến hơn thường lây lan nhanh hơn ung thư phổi không phải tế bào nhỏ[1]. Ung thư phổi là một trong những loại ung thư phổ biến trên thế giới và là một trong những nguyên nhân gây tử vong cao trên thế giới.Trong năm 2020,trên thế giới có khoảng 2.2 triệu ca mắc mới.935 nghìn ca tử vong.Tỷ lệ mắc ung thư phổi ở nam cao gấp đôi nữ.Tỉ lệ mắc bệnh ở các nước đang phát triển cao hơn so với các nước phát triển[2].

Vào năm 2020,tại Việt Nam,có khoảng 26262 ca mắc mới và 23797 ca tử vong vào năm 2020.Tỷ lệ tử vong do ung thư phổi đứng thứ hai,sau ung thư vú.Tỉ lệ mắc bệnh ung thư phổi ở độ tuổi 45 trở lên chiếm tỉ lệ cao.Ở nam giới,số ca tử vong do ung thư phổi đứng hàng thứ hai sau ung thư gan và ở nữ giới con số này đứng thứ hai sau ung thư vú[2]. Chẩn đoán sớm ung thư phổi là một trong những cách tốt nhất để giảm tỷ lệ tử vong do ung thư phổi.Các yếu tố tiên lượng quan trọng ảnh hưởng đến ung thư phổi bao gồm:giai đoạn bệnh,phương pháp điều trị và sức khỏe và thể trạng của người bệnh. Tỉ lệ sống 5 năm của bệnh nhân ung thư phổi chủ yếu phụ thuộc vào tình trạng bệnh hiện tại của bệnh nhân.Ở giai đoạn khu trú tỷ lệ sống của người bệnh trên 5 năm 3 chiếm khoảng 52%.Khi ung thư lan tới các hạch bạch huyết lân cận người bệnh sống được trên 5 năm chỉ còn chiếm tỷ lệ là 25%.Với trường hợp xuất hiện di căn xa thì tỷ lệ sống trên 5 năm của người bệnh lúc đó chỉ còn khoảng 4%.Nguyên nhân-Yếu tố nguy cơ Ung thư phổi không tế bào nhỏ được gây ra bởi nhiều nguyên nhân và yếu tố nguy cơ dưới đây: • Thuốc lá: ước tính 80 - 90% ung thư phổi liên quan đến thuốc lá. Nguy cơ ung thư phổi tăng theo thời gian và số lượng thuốc lá.

Một người hút một gói thuốc mỗi ngày có nguy cơ mắc ung thư phổi gấp 20 lần người không hút thuốc. Nguy cơ ung thư phổi do hút thuốc thụ động cũng được ghi nhận: người sống cùng nhà với người hút thuốc tăng 30% nguy cơ ung thư phổi so với người không cùng hoàn cảnh[3]. • Tiếp xúc amiăng: người hút thuốc có tiếp xúc amiăng có nguy cơ cao gấp 90 lần người không tiếp xúc. • Bụi phóng xạ và radon: làm tăng nguy cơ ung thư phổi, người tiếp xúc với mức độ radon cao tại nhà ở để mắc ung thư phổi • Nhiễm khuẩn: Siêu vi bướu nhú ở người (Human papillomavirus (HPV)) được quy cho là một nguyên nhân gây ung thư phổi.

Gần 25% ung thư phổi trên người không hút thuốc có thể liên quan đến HPV. Chứng đa bướu nhú tái diễn (Recurrent respiratory papillomatosis (RRP)) có thể gây ho, tắc nghẽn hô hấp mạn tính và thoái hóa ác tính. Nhiễm HPV 16/18 thường đi kèm đột biến p53. • Di truyền: một vài đột biến di truyền là yếu tố liên quan.

Đột biến T790M xảy ra trên tế bào mầm kèm theo ung thư biểu mô tuyến của phổi. • Ô nhiễm không khí: khói bụi trong không khí ô nhiễm có thể làm tăng nguy cơ mắc ung thư phổi, đặc biệt là ung thư biểu mô tuyến[1], [4], [5]. Tỷ lệ tử vong do ung thư phổi cao do bệnh thường được chẩn đoán vào giai đoạn tiến xa nên cần tăng cường hiệu quả hoạt động tầm soát, phát hiện sớm ung thư phổi. Gần đây chụp cắt lớp điện toán xoắn ốc năng lượng thấp được chấp thuận như biện pháp tầm soát cho đối tượng nguy cơ cao (hút thuốc lá nhiều năm trên 30 gói/năm)[6].Điều trị ung thƣ phổi 4 1.Phẫu thuật Phẫu thuật là phương pháp điều trị triệt căn,đặc biệt là các trường hợp được chẩn đoán ung thư phổi giai đoạn sớm.Nguyên nhân là do các khối u còn quá nhỏ,chưa di căn và chưa ảnh hưởng đến sức khỏe của bệnh nhân nên vẫn có thể đáp ứng điều trị.

Sau khi phẫu thuật,khả năng chữa khỏi bệnh tăng cao.Đồng thời,tăng tỉ lệ sống sót của bệnh nhân trên 5 năm cao hơn.Tuy nhiên ,số trường hợp phát hiện sớm ung thư phổi thường rất thấp[1].Xạ trị Xạ trị là phương pháp điều trị đối với những trường hợp ung thư phổi giai đoạn II hoặc III ,do bệnh nhân không thể điều trị bằng phẫu thuật.Ở giai đoạn này bệnh nhân sử dụng các máy chiếu tia năng lượng cao(tia X,tia gamma,.) giúp tiêu diệt các tế bào ung thư. Tuy nhiên việc điều trị bằng xạ trị có thể gây ra các biến chứng sau vài ngày điều trị như : chán ăn,buồn nôn,rụng tóc,khô da,đau rát,viêm da,[1][7].Hóa trị Hóa trị là phương pháp điều trị đối với những trường hợp bệnh nhân ở giai đoạn muộn,lúc mà các tế bào ung thư đã lan rộng. Phương pháp này giúp tiêu diệt tế bào ung thư và ngăn chặn di căn.Phương pháp này thường được kết hợp với các phương pháp khác như phẫu thuật hoặc xạ trị.Thuốc được đưa vào cơ thể theo đường tĩnh mạch và nó có thể gây ra các tác dụng phụ:thiếu máu,buồn nôn,suy nhược cơ thể,rụng tóc,khả năng hấp thu chất dinh dưỡng của cơ thể suy giảm,.Điều trị đích ung thƣ phổi Bệnh ung thư,tiêu biểu là ung thư không phải tế bào nhỏ thường có liên quan đến đột biến gen.Vì vậy ,đây là một phương pháp giúp tiêu diệt tế bào ung thư bằng cách sử dụng các thuốc nhắm tới đích để tiêu diệt tế bào ung thư nhưng ít gây ảnh hưởng đến tế bào lành đồng thời ít gây tác dụng phụ.Dây cũng là một phương pháp giúp cải thiện thời gian sống và chất lượng của sống của bệnh nhân[5].Điều trị miễn dịch ung thƣ phổi 5 Đây là một phương pháp giúp tạo miễn dịch thụ động của bệnh nhân bằng cách phát hiện các điểm kiểm soát tế bào ung thư.Tuy nhiên giá của các loại thuốc này thường rất cao. Ngoài ra bệnh nhân có thể sử dụng một số biện pháp hỗ trợ khác trong điều trị như:massage,châm cứu,sử dụng thảo dược hoặc các tinh dầu,.Tổng quan về thụ thể EGFR 1.Sơ lƣợc về thụ thể EGFR Thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì(EGFR) là một thành viên của siêu họ ERBB của thụ thể tyrosine kinase (RTK) - là các protein xuyên màng được kích hoạt sau khi gắn yếu tố tăng trưởng peptid thuộc họ protein EGF.Tất cả các protein thuộc họ này đều có miền liên kết phối tử ngoại bào, miền xuyên màng kỵ nước đơn và miền chứa tyrosine kinase tế bào chất và miền quy định đầu cuối C.

Miền tyrosine kinase nội bào của các thụ thể ErbB được bảo tồn cao.Miền ngoại bào được chia nhỏ hơn nữa thành bốn miền. Miền tyrosine kinase bao gồm một thùy N và một thùy C, và ATP liên kết với khe hở hình thành giữa hai thùy này. Miền điều hòa đầu cuối C có một số gốc tyrosine được phosphoryl hóa đặc biệt khi liên kết phối tử[9]–[12].Cấu trúc protein EGFR (A), kích hoạt (B) và giảm dần bằng liên kết phối tử Mười một phối tử được biết là liên kết với họ thụ thể ERBB.