Xem mẫu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
BÙI THỊ PHƯƠNG THÚY
THIẾT KẾ, SÀNG LỌC MỘT SỐ DẪN XUẤT FLAVONOID VÀ
ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC LÊN DÒNG TẾ BÀO HELA
DỰA VÀO CÁC TÍNH TOÁN HÓA LƯỢNG TỬ
Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và hóa lý
Mã số: 62.44.01.19
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA LÝ THUYẾT VÀ HÓA LÝ
HUẾ, NĂM 2018
Công trình được hoàn thành tại Khoa Hóa học, trường Đại học Khoa
học, Đại học Huế.
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. PHẠM VĂN TẤT
2. PGS.TS. TRẦN DƯƠNG
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Huế chấm luận án
tiến sĩ họp tại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
vào hồi
giờ
ngày
tháng
năm
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: ..................................
MỞ ĐẦU
Các phương pháp phòng và trị bệnh ung thư hiện nay như phẫu thuật,
xạ trị, hóa trị. Tuy nhiên các phương pháp này vẫn có những tác dụng
phụ nhất định đối với bệnh nhân. Nhu cầu về dược chất kháng ung thư
có khả năng phòng và trị bệnh đang rất lớn nhưng khả năng đáp ứng
còn hạn chế. Các nhà khoa học, dược học đã và đang quan tâm nghiên
cứu, tìm kiếm các loại dược chất mới. Trong đó nhóm flavonoid nói
chung flavone, isoflavone nói riêng là nhóm dược chất có nhiều trong
thực vật với hoạt tính kháng oxi hóa, kháng ung thư, kháng viêm, …
hiệu quả. Các nghiên cứu thực nghiệm trên thế giới và Việt Nam đã
cung cấp một cơ sở dữ liệu quý giá về nguồn dược chất trong tự nhiên,
nhưng các nghiên cứu thực nghiệm thuần túy còn nhiều hạn chế để tạo
ra hợp chất có hoạt tính kháng ung thư hiệu quả, nhanh chóng, kinh tế.
Các nghiên cứu lý thuyết trên thế giới nói chung, trong nước nói riêng
về nhóm flavone và isoflavone có hoạt tính kháng ung thư cổ tử cung
còn khá khiêm tốn. Nghiên cứu mối quan hệ cấu trúc – hoạt tính nhằm
thiết kế các dẫn xuất flavone, isoflavone mới có hoạt tính được cải
thiện; các nghiên cứu lý thuyết là rất cần thiết để thúc đẩy và làm tiền
đề cho các nghiên cứu thực nghiệm, nhằm tìm kiếm các dược chất
kháng ung thư hiệu quả.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng các thông tin mô tả cấu trúc
điện tích nguyên tử, độ dịch chuyển hóa học, tính chất hóa lý, tham số
2D và 3D của phân tử kết hợp các kỹ thuật phân tích hồi quy, mạng nơ
ron, phân tích thành phần chính, giải thuật di truyền, bình phương cực
tiểu riêng phần để xây dựng các mối quan hệ định lượng cấu trúc - hoạt
tính (QSAR). Các flavonoid được xây dựng và tối ưu hóa bằng các
phương pháp cơ học phân tử MM+. Các tham số mô tả phân tử 2D, 3D
được sử dụng để xây dựng các mô hình đa biến như hồi quy tuyến tính
đa biến (MLR), phân tích thành phần chính (PCR), bình phương cực
tiểu riêng phần (PLS) và mạng nơ ron nhân tạo (ANN). Xây dựng các
mô hình QSAR nhằm xác định những yếu tố tham số mô tả phân tử ảnh
hưởng đến tác dụng kháng ung thư cổ tử cung từ đó xác định hướng
thiết kế phân tử mang lại hoạt tính cao hơn. Trong nghiên này cũng đã
tiến hành chiết tách và phân lập flavonoid từ gừng gió, đậu nành, tía tô,
xa kê, actiso, một vài kỹ thuật phân tích hóa lý cũng được sử dụng để
xác định cấu trúc phân tử các dẫn xuất flavonoid. Các phân tử flavonoid
đã phân lập sẽ được dự báo hoạt tính, và sử dụng làm chất mẫu để thiết
kế hợp chất mới có hoạt tính cao hơn.
1
Từ các cơ sở trên, chúng tôi nghiên cứu đề tài “Thiết kế, sàng lọc một
số dẫn xuất flavonoid và đánh giá hoạt tính gây độc lên dòng tế bào
Hela dựa vào các tính toán hóa lượng tử”.
Mục tiêu của luận án: Tính toán các tham số cấu trúc phân tử; Xây
dựng các mô hình QSAR; Phân lập và tinh chế một số flavonoid; Dự
đoán tính sinh học của các hợp chất mới.
Ý nghĩa khoa học của luận án:
Việc mô phỏng kết hợp giữa phương pháp lý thuyết với phương pháp
thực nghiệm trong nghiên cứu tìm kiếm hợp chất có hoạt tính kháng
ung thư có nguồn gốc thiên nhiên là một hướng nghiên cứu đáng chú ý
đang được quan tâm và phát triển mạnh mẽ trong thời gian gần đây.
Phương pháp tiếp cận hiện đại, khoa học, mang lại hiệu quả về thời
gian, công sức, tiền bạc trong nghiên cứu thực nghiệm. Kết quả nghiên
cứu đáng tin cậy và có nhiều ứng dụng quan trọng cho các nghiên cứu
lý thuyết cũng như nghiên cứu thực nghiệm.
Đóng góp mới:
Công trình này, chúng tôi đã xác định được cấu trúc và thử hoạt tính
pGI50 in vitro đối với 6 hợp chất flavonoid phân lập từ lá tía tô, lá xa kê,
lá actiso, hạt đậu nành và củ gừng gió. Đã tính toán và sàng lọc được
các tham số mô tả cấu trúc phân tử như tham số điện tích, tham số độ
dịch chuyển hóa học, tham số 2D, 3D ảnh hưởng chính đến hoạt tính
kháng ung thư của các dẫn xuất flavonoid. Đã xây dựng thành công các
mô hình QSAR. Đã dự đoán hoạt tính kháng ung thư và tính chất hóa lý
của các hợp chất mới được thiết kế từ các chất mẫu và hợp chất tự
nhiên. Hoạt tính kháng ung thư của các hợp chất mới tốt hơn hoạt tính
kháng ung thư của chất mẫu, hợp chất phân lập từ gừng gió, đậu nành,
tía tô, xa kê, actiso.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
Phần tổng quan giới thiệu về bệnh ung thư cổ tử cung, các hợp chất
flavonoid, mối liên hệ giữa cấu trúc và hoạt tính, tính toán các tham số
cấu trúc, các mô hình QSAR, các dẫn xuất flavonoid, phân lập và tinh
chế flavonoid, ứng dụng hóa học tính toán lượng tử trong nghiên cứa
các dẫn xuất flavonoid.
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG & PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU
2.2. CƠ SỞ DỮ LIỆU, NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.2.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin phân tử
2
2.2.2. Nguyên liệu và phương pháp
2.2.2.1. Phần mềm ứng dụng
2.2.2.2. Hóa chất, thiết bị
2.2.2.3. Nguyên liệu
2.3. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT
2.3.1. Phương pháp tính toán thông tin cấu trúc
2.3.1.1. Cơ học phân tử
2.3.1.2. Hóa lượng tử
2.3.1.3. Các tham số cấu trúc
2.3.2. Xây dựng các mô hình QSAR
2.4. SÀNG LỌC, PHÂN LẬP FLAVONOID TỰ NHIÊN
2.4.1. Phân lập các hợp chất flavonoid
2.4.2. Xác định cấu trúc hóa học các hợp chất flavonoid
2.4.2.1. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân
2.4.2.2. Đo nhiễu xạ tia X đơn tinh thể
2.4.3. Kỹ thuật thử hoạt tính in vitro
2.4.3.1. Nguyên tắc phương pháp Sulforhodamine B
2.4.3.2. Nuôi cấy tế bào
2.4.3.3. Nhuộm SRB
2.4.3.4. Xử lý kết quả
2.4.3.5. Xác định GI50
2.5. THIẾT KẾ VÀ DỰ BÁO HOẠT TÍNH CỦA FLAVONOID
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT
3.1.1. Phương pháp tính toán thông tin cấu trúc
3.1.1.1. Cơ học phân tử
3.1.1.2. Hóa lượng tử
3.1.2. Tham số cấu trúc
3.1.2.1. Tham số điện tích
3.1.2.2. Phổ 13C-NMR, 15O-NMR và độ dịch chuyển hóa học
3.1.2.3. Tham số hóa lý
3.1.2.4. Tham số hình học 2D, 3D
3.2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH QSAR
3.2.1. Khảo sát các biến số mô hình
3.2.2. Xây dựng các mô hình QESAR
3.2.2.1. Mô hình tuyến tính QESARMLR
Quan hệ định lượng cấu trúc điện tử - họa tính (QESAR) của 26 dẫn
xuất flavone và isoflavone với hoạt tính kháng ung thư được xây dựng
3
nguon tai.lieu . vn
ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
BÙI THỊ PHƯƠNG THÚY
THIẾT KẾ, SÀNG LỌC MỘT SỐ DẪN XUẤT FLAVONOID VÀ
ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC LÊN DÒNG TẾ BÀO HELA
DỰA VÀO CÁC TÍNH TOÁN HÓA LƯỢNG TỬ
Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và hóa lý
Mã số: 62.44.01.19
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA LÝ THUYẾT VÀ HÓA LÝ
HUẾ, NĂM 2018
Công trình được hoàn thành tại Khoa Hóa học, trường Đại học Khoa
học, Đại học Huế.
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. PHẠM VĂN TẤT
2. PGS.TS. TRẦN DƯƠNG
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Huế chấm luận án
tiến sĩ họp tại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
vào hồi
giờ
ngày
tháng
năm
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: ..................................
MỞ ĐẦU
Các phương pháp phòng và trị bệnh ung thư hiện nay như phẫu thuật,
xạ trị, hóa trị. Tuy nhiên các phương pháp này vẫn có những tác dụng
phụ nhất định đối với bệnh nhân. Nhu cầu về dược chất kháng ung thư
có khả năng phòng và trị bệnh đang rất lớn nhưng khả năng đáp ứng
còn hạn chế. Các nhà khoa học, dược học đã và đang quan tâm nghiên
cứu, tìm kiếm các loại dược chất mới. Trong đó nhóm flavonoid nói
chung flavone, isoflavone nói riêng là nhóm dược chất có nhiều trong
thực vật với hoạt tính kháng oxi hóa, kháng ung thư, kháng viêm, …
hiệu quả. Các nghiên cứu thực nghiệm trên thế giới và Việt Nam đã
cung cấp một cơ sở dữ liệu quý giá về nguồn dược chất trong tự nhiên,
nhưng các nghiên cứu thực nghiệm thuần túy còn nhiều hạn chế để tạo
ra hợp chất có hoạt tính kháng ung thư hiệu quả, nhanh chóng, kinh tế.
Các nghiên cứu lý thuyết trên thế giới nói chung, trong nước nói riêng
về nhóm flavone và isoflavone có hoạt tính kháng ung thư cổ tử cung
còn khá khiêm tốn. Nghiên cứu mối quan hệ cấu trúc – hoạt tính nhằm
thiết kế các dẫn xuất flavone, isoflavone mới có hoạt tính được cải
thiện; các nghiên cứu lý thuyết là rất cần thiết để thúc đẩy và làm tiền
đề cho các nghiên cứu thực nghiệm, nhằm tìm kiếm các dược chất
kháng ung thư hiệu quả.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng các thông tin mô tả cấu trúc
điện tích nguyên tử, độ dịch chuyển hóa học, tính chất hóa lý, tham số
2D và 3D của phân tử kết hợp các kỹ thuật phân tích hồi quy, mạng nơ
ron, phân tích thành phần chính, giải thuật di truyền, bình phương cực
tiểu riêng phần để xây dựng các mối quan hệ định lượng cấu trúc - hoạt
tính (QSAR). Các flavonoid được xây dựng và tối ưu hóa bằng các
phương pháp cơ học phân tử MM+. Các tham số mô tả phân tử 2D, 3D
được sử dụng để xây dựng các mô hình đa biến như hồi quy tuyến tính
đa biến (MLR), phân tích thành phần chính (PCR), bình phương cực
tiểu riêng phần (PLS) và mạng nơ ron nhân tạo (ANN). Xây dựng các
mô hình QSAR nhằm xác định những yếu tố tham số mô tả phân tử ảnh
hưởng đến tác dụng kháng ung thư cổ tử cung từ đó xác định hướng
thiết kế phân tử mang lại hoạt tính cao hơn. Trong nghiên này cũng đã
tiến hành chiết tách và phân lập flavonoid từ gừng gió, đậu nành, tía tô,
xa kê, actiso, một vài kỹ thuật phân tích hóa lý cũng được sử dụng để
xác định cấu trúc phân tử các dẫn xuất flavonoid. Các phân tử flavonoid
đã phân lập sẽ được dự báo hoạt tính, và sử dụng làm chất mẫu để thiết
kế hợp chất mới có hoạt tính cao hơn.
1
Từ các cơ sở trên, chúng tôi nghiên cứu đề tài “Thiết kế, sàng lọc một
số dẫn xuất flavonoid và đánh giá hoạt tính gây độc lên dòng tế bào
Hela dựa vào các tính toán hóa lượng tử”.
Mục tiêu của luận án: Tính toán các tham số cấu trúc phân tử; Xây
dựng các mô hình QSAR; Phân lập và tinh chế một số flavonoid; Dự
đoán tính sinh học của các hợp chất mới.
Ý nghĩa khoa học của luận án:
Việc mô phỏng kết hợp giữa phương pháp lý thuyết với phương pháp
thực nghiệm trong nghiên cứu tìm kiếm hợp chất có hoạt tính kháng
ung thư có nguồn gốc thiên nhiên là một hướng nghiên cứu đáng chú ý
đang được quan tâm và phát triển mạnh mẽ trong thời gian gần đây.
Phương pháp tiếp cận hiện đại, khoa học, mang lại hiệu quả về thời
gian, công sức, tiền bạc trong nghiên cứu thực nghiệm. Kết quả nghiên
cứu đáng tin cậy và có nhiều ứng dụng quan trọng cho các nghiên cứu
lý thuyết cũng như nghiên cứu thực nghiệm.
Đóng góp mới:
Công trình này, chúng tôi đã xác định được cấu trúc và thử hoạt tính
pGI50 in vitro đối với 6 hợp chất flavonoid phân lập từ lá tía tô, lá xa kê,
lá actiso, hạt đậu nành và củ gừng gió. Đã tính toán và sàng lọc được
các tham số mô tả cấu trúc phân tử như tham số điện tích, tham số độ
dịch chuyển hóa học, tham số 2D, 3D ảnh hưởng chính đến hoạt tính
kháng ung thư của các dẫn xuất flavonoid. Đã xây dựng thành công các
mô hình QSAR. Đã dự đoán hoạt tính kháng ung thư và tính chất hóa lý
của các hợp chất mới được thiết kế từ các chất mẫu và hợp chất tự
nhiên. Hoạt tính kháng ung thư của các hợp chất mới tốt hơn hoạt tính
kháng ung thư của chất mẫu, hợp chất phân lập từ gừng gió, đậu nành,
tía tô, xa kê, actiso.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
Phần tổng quan giới thiệu về bệnh ung thư cổ tử cung, các hợp chất
flavonoid, mối liên hệ giữa cấu trúc và hoạt tính, tính toán các tham số
cấu trúc, các mô hình QSAR, các dẫn xuất flavonoid, phân lập và tinh
chế flavonoid, ứng dụng hóa học tính toán lượng tử trong nghiên cứa
các dẫn xuất flavonoid.
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG & PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU
2.2. CƠ SỞ DỮ LIỆU, NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.2.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin phân tử
2
2.2.2. Nguyên liệu và phương pháp
2.2.2.1. Phần mềm ứng dụng
2.2.2.2. Hóa chất, thiết bị
2.2.2.3. Nguyên liệu
2.3. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT
2.3.1. Phương pháp tính toán thông tin cấu trúc
2.3.1.1. Cơ học phân tử
2.3.1.2. Hóa lượng tử
2.3.1.3. Các tham số cấu trúc
2.3.2. Xây dựng các mô hình QSAR
2.4. SÀNG LỌC, PHÂN LẬP FLAVONOID TỰ NHIÊN
2.4.1. Phân lập các hợp chất flavonoid
2.4.2. Xác định cấu trúc hóa học các hợp chất flavonoid
2.4.2.1. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân
2.4.2.2. Đo nhiễu xạ tia X đơn tinh thể
2.4.3. Kỹ thuật thử hoạt tính in vitro
2.4.3.1. Nguyên tắc phương pháp Sulforhodamine B
2.4.3.2. Nuôi cấy tế bào
2.4.3.3. Nhuộm SRB
2.4.3.4. Xử lý kết quả
2.4.3.5. Xác định GI50
2.5. THIẾT KẾ VÀ DỰ BÁO HOẠT TÍNH CỦA FLAVONOID
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT
3.1.1. Phương pháp tính toán thông tin cấu trúc
3.1.1.1. Cơ học phân tử
3.1.1.2. Hóa lượng tử
3.1.2. Tham số cấu trúc
3.1.2.1. Tham số điện tích
3.1.2.2. Phổ 13C-NMR, 15O-NMR và độ dịch chuyển hóa học
3.1.2.3. Tham số hóa lý
3.1.2.4. Tham số hình học 2D, 3D
3.2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH QSAR
3.2.1. Khảo sát các biến số mô hình
3.2.2. Xây dựng các mô hình QESAR
3.2.2.1. Mô hình tuyến tính QESARMLR
Quan hệ định lượng cấu trúc điện tử - họa tính (QESAR) của 26 dẫn
xuất flavone và isoflavone với hoạt tính kháng ung thư được xây dựng
3