Nghiên cứu xây dựng mô hình sàng lọc ảo các chất có hoạt tính ức chế HER2

Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019<br /> <br /> <br /> NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH SÀNG LỌC ẢO CÁC CHẤT<br /> CÓ HOẠT TÍNH ỨC CHẾ HER2<br /> Lê Minh Trí*, Chương Hòa Thuận*, Thái Khắc Minh*<br /> <br /> TÓMTẮT<br /> Mở đầu: Việc điều trị ung thư vú di căn trở nên khó khăn hơn khi các tế bào ung thư biểu hiện thụ thể<br /> yếu tố tăng trưởng thượng bì 2 (HER2) trên bề mặt. Hiện nay, FDA chỉ mới cấp phép cho một loại thuốc ức<br /> chế HER2 dùng để điều trị ung thư vú HER2 dương tính là lapatinib. Tuy nhiên nhiều dòng tế bào ung<br /> thư đã học được cách đề kháng với lapatinib. Do đó, việc tìm ra các thuốc ức chế HER2 thì cần thiết.<br /> Mục tiêu: Trong nghiên cứu này, hai phương pháp sàng lọc ảo là mô hình mô tả phân tử docking và<br /> 3D-pharmacophore đã được sử dụng để sàng lọc các chất ức chế HER2 mới.<br /> Đối tượng -Phương pháp nghiên cứu: Phần kinase của HER2 chứa một túi gắn kết với ATP và đây<br /> là vị trí tác động của các chất ức chế HER2. Trong nghiên cứu này, mô hình sàng lọc ảo được xây dựng dựa<br /> trên cấu trúc của các chất ức chế cạnh tranh với ATP và cấu trúc tinh thể đồng kết tinh của phần kinase<br /> HER2 với một chất ức chế. Phần mềm MOE được dùng để xây dựng mô hình 3D- pharmacophore của các<br /> chất ức chế HER2. Mô hình mô tả phân tử docking được thực hiện trên phần kinase của HER2 (mã PDB:<br /> 3RCD) bằng phần mềm FlexX/LeadIT.<br /> Kết quả: Mô hình 3D-pharmacophore xây dựng từ 6 chất đã đưa vào thử nghiệm lâm sàng gồm năm<br /> điểm là một trung tâm nhận liên kết hydro (F1: Acc2), hai trung tâm kỵ nước (F2: Hyd và F4: Hyd) và một<br /> trung tâm vòng thơm/vòng liên hợp π (F3:Aro|PiR và F5:Aro|PiR). Các điểm thơm và kỵ nước trong mô<br /> hình này thì phù hợp với nghiên cứu SAR của các chất ức chế HER2. Mô hình mô tả phân tử docking trên<br /> protein HER2 đã chỉ ra được điểm số docking lý tưởng là từ 18,5 đến 30,5 kJ.mol-1. Ứng dụng mô hình<br /> trong sàng lọc các chất trong thư viện TCM đã xác định được môt số chất có hoạt tính ức chế HER2 dự<br /> đoán cao. 59 chất thỏa mô hình sẽ được đề nghị thử hoạt tính sinh học để thẩm định mô hình sàng lọc.<br /> Kết luận: Sự kết hợp của hai phương pháp sàng lọc gồm mô hình mô tả phân tử docking và mô hình<br /> 3D-pharmacophore trên protein HER2 giúp cho việc chọn lọc các chất có tiềm năng ức chế HER2 tốt. Kết<br /> quả của nghiên cứu này có thể dung để tìm ra các chất khởi nguồn mới<br /> Từ khóa: 3D-Pharmacophore, Docking, HER2, Kinase, Lapatinib, Ung thư vú di căn<br /> ABSTRACT<br /> VIRTUAL SCREENING FOR IDENTIFICATION OF HER2 INHIBITORS<br /> Le Minh Tri, Chuong Hoa Thuan, Thai Khac Minh<br /> * Ho Chi Minh City Journal of Medicine * Supplement of Vol. 23 - No 2- 2019: 346 – 353<br /> <br /> Background: The treatment of metastatic breast cancer is more difficult when the breast cancer cells<br /> express human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) on the surface. Currently, the FDA approved<br /> only one small-molecule HER2 inhibitor whose name is lapatinib to treat HER2- positive metastatic breast<br /> cancer. However, many breast cancer cell lines learned how to resist lapatinib. Therefore, it is necessary to<br /> discover new HER2 inhibitors.<br /> Objectives: In this study, two virtual screening approach namely molecular docking and 3D-<br /> <br /> *<br /> Khoa Dược, Đại Học Y Dược Thành Phố Hồ Chí Minh<br /> Tác giả liên lạc: Thái Khắc Minh ĐT: 0909680385 Email: thaikhacminh@ump.edu.vn<br /> <br /> 346 Chuyên Đề Dược<br /> Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Nghiên cứu Y học<br /> <br /> pharmacophore were performed and used to screen for new HER2 inhibitors.<br /> Materials and methods: The kinase domain of HER2 contains an ATP-binding pocket where is target<br /> for HER2 inhibitors. In this study, the virtual screening was constructed based on structures of ATP-<br /> competitive inhibitors and crystal structure of the kinase domain of HER2 in complex with an inhibitor.<br /> 3D-pharmacophore modeling of HER2 inhibitors was also developed by MOE package. The molecular<br /> docking studies were carried out by FlexX/LeadIT on the kinase domain of HER2 (PDB code: 3RCD).<br /> Results: The 3D-pharmacophore model was developed containing five pharmacophoric features<br /> comprising H-bond acceptor (F1:Acc2), two hydrophobic center (F2: Hyd and F4: Hyd) and two aromatic<br /> center | Pi ring center (F3:Aro|PiR and F5:Aro|PiR) from 6 drug candidates. Aromatic features and<br /> hydrophobic features in this model were suitable with SAR research of HER2 inhibitors. Molecular docking<br /> on HER2 proteins indicated that favorable docking score is from 18.5 to 30.5 kJ.mol-1. 3D-pharmacophore<br /> and molecular docking were also used to screen on TCM library for discovery new HER2 inhibitors. The 59<br /> identified compounds with high affinity in silico on HER2 will tested their bioactivities to evaluate virtual<br /> screening model.<br /> Conclusions: The combination between molecular docking and 3D-pharmacophor human epidermal<br /> growth factor receptor 2 (HER2) could help to select new inhibitor with highly HER2 affinity. The results<br /> could be applied to discovery new lead compouds.<br /> Key words: 3D-Pharmacophore, Docking, HER2, Kinase, Lapatinib, Metastatic breast cancer.<br /> ĐẶT VẤNĐỀ Trong nghiên cứu này, mô hình sàng lọc<br /> Ung thư vú là ung thư hình thành trong ảo các chất ức chế HER2 gồm hai phương<br /> các mô của vú, thường là các ống dẫn sữa và pháp pharmacophore và docking đã được xây<br /> các tiểu thùy. Bệnh xảy ra ở cả hai giới, mặc dựng dựa trên thông tin về cấu trúc tinh thể<br /> dù rất ít gặp ở nam giới (www.cancer.gov). của HER2 và các chất đã biết hoạt tính. Mô<br /> Ung thư vú là loại ung thư phổ biến nhất và hình xây dựng được dùng để chọn lọc các chất<br /> có tỷ lệ tử vong cao nhất ở nữ. Quá trình điều<br /> có hoạt tính ức chế HER2 từ thư viện các chất<br /> trị ung thư vú di căn rất khó khăn khi các tế<br /> bào ung thư vú có sự biều hiện của thụ thể phân lập từ các bài thuốc cổ truyền Trung<br /> HER2 trên bề mặt(4). Hiện nay FDA đã cấp Hoa, nhằm mục đích đề nghị các chất có tiềm<br /> phép cho bốn loại thuốc điều trị ung thư vú năng cho các nghiên cứu thực nghiệm.<br /> dương tính với HER2, trong đó có ba thuốc ĐỐITƯỢNG-PHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU<br /> thuộc loại kháng thể đơn dòng và chỉ có một<br /> thuốc thuộc loại thuốc phân tử nhỏ là Cấu trúc của HER2<br /> lapatinib (www.fda.gov). Theo các nghiên cứu Cấu trúc HER2 được lấy từ ngân hàng dữ<br /> lâm sàng đã cho thấy các ích lợi trong việc liệu protein (Protein Data Bank<br /> điều trị ung thư vú dương tính HER2 có sự www.rcsb.org/pdb). Cấu trúc nhận được, ký<br /> phối hợp giữa các thuốc loại thuốc ức chế hiệu là 3RCD, là cấu trúc đồng kết tinh của<br /> HER2 và các thuốc tiêu diệt tế bào ung thư(3). domain kinase của HER2 và chất ức chế TAK-<br /> Tuy nhiên nhiều dòng tế bào ung thư đã học 285. Domain kinase của HER2 có trình tự từ<br /> được cách đề kháng với lapatinib, do đó vấn acid amin thứ 720 đến 987(1).<br /> đề tìm ra các thuốc ức chế HER2 mới là một Cơ sở dữ liệu các chất ức chế HER2<br /> vấn đề quan trọng trong việc điều trị ung thư<br /> Các chất ức chế HER2 trong thử nghiệm<br /> vú dương tính HER2.<br /> lâm sàng trình bày ở Bảng 1.<br /> <br /> <br /> Chuyên Đề Dược 347<br /> Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019<br /> <br /> Bảng 1: Tập hợp các chất ức chế HER2 trong thử pharmacophore tạo ra thì cần xây dựng một<br /> nghiệm lâm sàng tập hợp các chất ức chế mạnh (tập có hoạt<br /> Chất thử<br /> Khung cấu trúc<br /> Phase<br /> Nhà phát triển<br /> tính) và một tập hợp các chất ức chế yếu<br /> nghiệm lâm sàng (tập không hoạt tính). Khi có càng nhiều<br /> GlaxoSmithKli<br /> Lapatinib Quinazolin 4<br /> ne chất trong tập có hoạt tính và càng ít chất<br /> Neratinib cyanoquinolin 3 Wyeth-Ayerst trong tập không hoạt tính thỏa điều kiện của<br /> Afatinib Quinazolin 3<br /> Boehringer một pharmacophore thì nghĩa là<br /> Ingelheim<br /> pharmacophore đó được đánh giá tốt. Tập<br /> CP-724714 Quinazolin 2 Pfizer<br /> pyrrolo[2,3-d]<br /> có hoạt tính được sử dụng ở đây gồm 3 tập<br /> TAK-285 1 Takeda<br /> pyrimidin hợp được ký hiệu lần lượt là: (i) "Data 2":<br /> BMS- pyrrolo[1,2-f] Bristol Myers gồm 55 chất trong nhóm 1; (ii) "Data 3": gồm<br /> 1<br /> 599626 [1,2,4]triazin Squibb<br /> 68 chất trong nhóm 2; (iii) "Data 4": gồm 96<br /> Các chất ức chế mạnh HER2 trong nghiên chất trong nhóm 3. Tập không hoạt tính<br /> cứu in vitro bao gồm: được ký hiệu là "Tập 05" gồm 35 chất. Tóm<br /> - Nhóm 1: Công ty Bristol-Myers Squibb tắt cơ sở dữ liệu này trình bày ở Bảng 2.<br /> nghiên cứu phát triển khung cấu trúc Bảng 2: Cơ sở dữ liệu các chất ức chế HER2<br /> pyrrolo[1,2-f][1,2,4]triazin và chọn lọc được Cơ sở dữ liệu Số chất (n)<br /> dữ liệu của 55 chất (ký hiệu là "Data 2"). Tập có hoạt tính<br /> - Nhóm 2: Công ty Takeda phát triển Data 2 55<br /> Data 3 68<br /> khung cấu trúc pyrrolo[2,3-d]pyrimidin và<br /> Data 4 96<br /> chọn lọc được dữ liệu của 68 chất (ký hiệu là Tập không hoạt tính<br /> "Data 3"). Data 5 35<br /> - Nhóm 3: Công ty GlaxoSmithKline Từ mỗi cấu trúc phân tử có thể tạo ra<br /> nghiên cứu phát triển khung chính là nhiều các cấu dạng có thể có nhờ ứng dụng<br /> quinazolin, nhưng cũng có công bố thêm dữ Conformation Import. Các thông số cài đặt<br /> liệu về các khung khác như 5- cho bước tạo cấu dạng này nhằm đảm bảo<br /> ethynylpyrimidin, thieno[2,3-d]pyrimidin, rằng số lượng cấu dạng được tạo ra là toàn bộ<br /> pyrido[3,4-d]pyrimidin (ký hiệu là "Data 4"). các cấu dạng có thể có của một cấu trúc.<br /> Các chất ức chế yếu HER2 trong nghiên Theo nguyên tắc chỉ sử dụng các cấu dạng<br /> cứu in vitro (Data 5): Điều kiện để chọn ra các gắn kết nên việc tạo cấu dạng không sử<br /> chất có hoạt tính yếu là trị số IC50 lớn hơn 100 dụng ứng dụng Conformation Import như<br /> µM. Dựa trên điều kiện này ta thu thập được quy trình cơ bản mà thực hiện các bước sau<br /> 35 chất có hoạt tính ức chế HER2 yếu(5-8). Các đây: (i) Sử dụng ứng dụng Dock để tạo ra<br /> chất này ký hiệu là "Tập 05". các cấu dạng gắn kết của mỗi chất trong tập<br /> xây dựng; (ii) Sử dụng cấu dạng của ligand<br /> Xây dựng mô hình 3D-pharmacophore<br /> đồng kết tinh (TAK-285) trong cấu trúc<br /> Các chất dùng để xây dựng<br /> protein như một tiêu chuẩn để loại các cấu<br /> pharmacophore gồm 6 chất ở Bảng 1. Sự lựa<br /> dạng gắn kết sai được tạo ra bởi Dock. Việc<br /> chọn này là để đảm bảo rằng các chất dùng để<br /> loại các cấu dạng sai được thực hiện bằng tùy<br /> xây dựng pharmacophore là những chất chắc<br /> chọn Placement trong ứng dụng Dock với<br /> chắn có hoạt tính ức chế HER2 mạnh, mặc dù<br /> điều kiện chọn lọc là một pharmacophore<br /> phương pháp đo hoạt tính khác nhau. Tập<br /> định vị được tạo từ ligand đồng kết tinh TAK-<br /> hợp 6 chất này gọi là tập xây dựng và ký hiệu<br /> 285. Điều này có nghĩa là các cấu dạng gắn kết<br /> là "Data 1". Để đánh giá tính chọn lọc của<br /> được tạo ra từ một phân tử nếu không thỏa<br /> <br /> <br /> 348 Chuyên Đề Dược<br /> Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Nghiên cứu Y học<br /> <br /> được pharmacophore định vị sẽ bị loại bỏ. dụng ứng dụng Prepair để xử lý protein trở<br /> Pharmacophore định vị được xây dựng bằng thành dạng gần giống với trong tự nhiên theo<br /> cách dùng các điểm của pharmacophore tốt quy trình của phần mềm.<br /> nhất được tạo từ quy trình cơ bản đặt vào Sử dụng phần mềm ChemBioDraw Ultra<br /> những vị trí tương ứng trong cấu dạng của 11.0 để xây dựng cấu trúc hóa học 2D của các<br /> ligand đồng kết tinh TAK-285. chất. Sau đó tự động chuyển đổi cấu trúc hóa<br /> Quá trình xây dựng mô hình 3D- học 2D của các chất sang cấu trúc 3D bằng<br /> pharmacophore ức chế HER2 được thực hiện phần mềm ChemBio3D 11.0. Cấu trúc phân tử<br /> bằng ứng dụng Pharmacophore Elucidator trong được lưu lại dưới dạng tập tin mol2.<br /> phần mềm MOE (www.chemcomp.com). Mục Sử dụng phần mềm Sybyl-X 1.1 (Tripos,<br /> đích của chương trình này là tạo ra tất cả các www.certara.com) để đưa cấu trúc 3D của<br /> truy vấn pharmacophore mà có sự chồng phủ ligand chuyển về gần với dạng tự nhiên của<br /> tốt ở hầu hết các phân tử hợp chất có hoạt phân tử ligand. Lưu tất cả các cấu trúc cần<br /> tính. Đánh giá các truy vấn pharmacophore docking dưới dạng tập tin sdf.<br /> tạo thành dựa trên phần trăm các chất thỏa<br /> Sử dụng phần mềm LeadIT 2.1.1 để tiến<br /> mãn truy vấn trong các tập có hoạt tính và tập<br /> hành docking. Nhập thông tin về cấu trúc<br /> không hoạt tính.<br /> protein dưới dạng tập tin pdb và thông tin về<br /> Xây dựng mô hình mô tả phân tử docking cấu trúc ligand dưới dạng tập tin sdf. Thiết lập<br /> Sử dụng phần mềm MOE 2008.10 để xử lý khoang gắn kết là vùng không gian cách<br /> thông tin về cấu trúc của protein. Thông tin về ligand đồng kết tinh 5,5 Å. Kết quả trả về là<br /> cấu trúc của protein được tải xuống dưới dạng cấu dạng có điểm số gắn kết tốt nhất. Kết quả<br /> tập tin pdb. Loại bỏ các phần không dùng của docking gồm cấu dạng gắn kết và điểm số gắn<br /> cấu trúc protein như các phân tử nước và các kết được lưu lại dưới dạng tập tin sdf. Điểm số<br /> chuỗi không liên quan đến đích tác động. Sử gắn kết càng âm thì khả năng gắn kết càng tốt.<br /> KẾTQUẢ<br /> Mô hình 3D-pharmacophore<br /> Bảng 3: Bảng đánh giá các mô hình 3D pharmacophore<br /> Tỷ lệ các chất thỏa pharmacophore<br /> Các điểm Tập có hoạt tính Tập không hoạt tính<br /> Pharmacophore<br /> pharmacophore Data 2 Data 3 Data 4 Data 5<br /> (55 chất) (68 chất) (96 chất) (35 chất)<br /> A01 RHHa 100% 100% 100% 82,86%<br /> A02 RHHa 100% 100% 100% 54,29%<br /> A03 RHHa 100% 100% 100% 74,29%<br /> A04 RHHHa 100% 100% 100% 22,86%<br /> A05 RRHa 100% 100% 100% 17,14%<br /> A06 RHHa 100% 100% 100% 91,43%<br /> A07 RHHa 100% 100% 100% 62,86%<br /> A08 RHHa 100% 100% 100% 85,71%<br /> B01 RRHHa 100% 100% 76,04% 8,57%<br /> Khi sử dụng phương pháp xây dựng Kết quả đánh giá cho thấy các<br /> pharmacophore cơ bản thu được 8 pharmacophore này không có tính chọn lọc<br /> pharmacophore tốt nhất với các kết quả giữa tập có hoạt tính và tập không hoạt tính.<br /> đánh giá kèm theo và trình bày ở Bảng 3. Về mặt lý thuyết thì khi một phân tử ligand<br /> gắn kết với đích tác động tại vị trí gắn kết<br /> <br /> <br /> Chuyên Đề Dược 349<br /> Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019<br /> <br /> thì chỉ có một số cấu dạng của phân tử sẽ dựng pharmacophore đã được sửa lại theo<br /> tạo được liên kết với đích tác động. Tuy nguyên tắc là chỉ sử dụng cấu dạng gắn kết<br /> nhiên theo quy trình cơ bản thì các cấu dạng của ligand để xây dựng pharmacophore. Khi<br /> được tạo thành là toàn bộ các cấu dạng có áp dụng phương pháp mới để xây dựng<br /> thể có của một phân tử nên cấu dạng dùng pharmacophore kết quả thu được là<br /> để xây dựng pharmacophore không chính pharmacophore trình bày ở Hình 1 và có kết<br /> xác. Vì vậy trong đề tài này, quy trình xây quả đánh giá kèm theo trình bày ở Bảng 3.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1: Mô hình 3D pharmacophore các chất ức chế HER2<br /> Mô hình mô tả phân tử docking theo quy trình (3) Cấu dạng TAK-285 tạo từ<br /> MOE được chuẩn bị theo quy trình. Hai cấu<br /> Kết quả redocking<br /> dạng này được tiến hành redock trên protein<br /> Bảng 5: Kết quả redock của các cấu dạng TAK-285<br /> HER2. Kết quả được trình bày trong Bảng 5.<br /> trên protein 3RCD<br /> Với giá trị RMSD < 2,00 Å chứng tỏ phương<br /> RMSD Đánh giá<br /> Cấu dạng<br /> (Å) (RMSD< 2Å) pháp cùng với các thông số cài đặt của LeadIT<br /> TAK-285 tách từ phức hợp đồng là thích hợp để tiến hành docking.<br /> 1,5029 Đạt<br /> kết tinh<br /> Điểm số docking của các chất đã biết<br /> TAK-285 tách từ phức hợp đồng<br /> kết tinh được chuẩn bị theo quy 1,6518 Đạt hoạt tính<br /> trình<br /> Biểu đồ phân tích ở Hình 2 cho thấy điểm số<br /> TAK-285 tạo từ MOE được<br /> 1,8153 Đạt docking của các chất có hoạt tính (92,24%) nằm<br /> chuẩn bị theo quy trình<br /> Quá trình redock được tiến hành trên ba trong khoảng từ -19 đến -31 kJ.mol-1. Trong 6<br /> cấu dạng ligand đồng ức chế là: (1) Cấu dạng chất được thử nghiệm lâm sàng thì cả 6 chất đều<br /> của TAK-285 tách từ phức hợp đồng kết tinh nằm trong khoảng điểm docking này. Điểm số<br /> (PDB ID là 3RCD) và (2) Cấu dạng TAK-285 docking của các chất không hoạt tính thì phân bố<br /> tách từ phức hợp đồng kết tinh được chuẩn bị không tập trung và có vùng phân bố khá rộng từ<br /> -12 đến -35 kJ.mol-1.<br /> <br /> <br /> 350 Chuyên Đề Dược<br /> Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Nghiên cứu Y học<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2: Biểu đồ phân tích kết quả điểm số docking của các chất đã biết hoạt tính<br /> BÀNLUẬN chế HER2 đã được công bố. Theo đó các chất<br /> ức chế HER2, theo cơ chế tương tranh với<br /> Mô hình 3D Pharmacophore ATP, nếu có thêm một nhóm thế là một vòng<br /> Kết quả trên cho thấy pharmacophore B01 thơm tại vị trí tương ứng với F5 thì hoạt tính<br /> có sự chọn lọc giữa các chất thuộc tập có hoạt ức chế tăng lên(6-8). Nhưng afatinib lại là một<br /> tính và tập không hoạt tính. Sự chọn lọc của chất ức chế theo một cơ chế mới là tạo liên kết<br /> kết quả đánh giá ủng hộ lập luận về mặt lý cộng hóa trị với các acid amin tại vị trí gắn kết,<br /> thuyết của phương pháp xây dựng mới. do đó các protein đã bị bất hoạt sẽ không phục<br /> Nhưng phương pháp này đòi hỏi nhiều yêu hồi hoạt tính nữa. Để phân tích mối liên hệ<br /> cầu hơn so với phương pháp cơ bản, gồm các giữa mô hình pharmacophore và cấu dạng<br /> điều kiện sau: (i) Phải có cấu trúc tinh thể gắn kết, các điểm của pharmacophore B01<br /> đồng kết tinh giữa ligand và thụ thể đích tác được đặt vào cấu dạng gắn kết của phân tử<br /> động; (ii) Cấu trúc của ligand đồng kết tinh và TAK-285 đồng kết tinh. Liên kết mạnh nhất<br /> cấu trúc của các chất trong tập xây dựng phải theo phân tích của phần mềm MOE là liên kết<br /> có sự tương đồng nhất định. Ngoài ra cần áp hydro giữa nitơ trên dị vòng thơm và acid<br /> dụng phương pháp xây dựng mới qua các amin methionin 801, tương ứng với điểm F1<br /> nghiên cứu khác để có thể đánh giá một cách của pharmacophore B01. Các điểm F2, F3, F4,<br /> tổng quát hơn về phương pháp. F5, tương ứng với các vòng thơm trên cấu trúc<br /> Kết quả có 5 chất trong tập xây dựng thỏa của TAK-285, định vị trong vùng kỵ nước nằm<br /> được pharmacophore B01, ngoại trừ afatinib. sâu trong khoang gắn kết. Điều này có nghĩa<br /> Hình 3 minh họa các điểm tương ứng của là mặc dù các vòng thơm không tạo nên các<br /> pharmacophore trên cấu trúc của các chất tương tác mạnh với túi gắn kết để giữ ligand<br /> trong tập xây dựng. Theo Hình 3, cấu trúc của lại, nhưng các vòng thơm có thể giúp phân tử<br /> các chất thỏa pharmacophore B01 có một điểm ligand dễ dàng tiến sâu vào trong túi gắn kết<br /> nhận liên kết hydro là nitơ trên dị vòng thơm. bởi các tương tác kỵ nước. Nhờ đó cấu dạng<br /> Ngoài ra các 2 điểm kỵ nước (F2, F4) và 2 điểm gắn kết của một ligand sẽ nằm khít với túi gắn<br /> tạo liên kết π (F3, F5) tương ứng với 4 vòng kết điều này sẽ giúp cho các ligand này không<br /> thơm trên 5 cấu trúc. Phân tử afatinib do bị đẩy khỏi túi gắn kết bởi ATP hay các phân<br /> không có vòng thơm thứ 4 nên không thỏa tử nước. Đây là một cơ sở quan trọng cho việc<br /> được pharmacophore B01. Điều này có thể giải phân tích các cấu dạng gắn kết trong phần<br /> thích theo các nghiên cứu SAR của các chất ức phương pháp docking.<br /> <br /> <br /> Chuyên Đề Dược 351<br /> Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3: Sự tương đồng giữa pharmacophore và cấu trúc các chất trong tập xây dựng<br /> Mô hình mô tả phân tử docking các chất có hoạt tính cao không phải là các<br /> Về mặt lý thuyết phần mềm LeadIT 2.1.1 chất có điểm số docking tốt nhất.<br /> đánh giá điểm số docking dựa trên độ mạnh Điểm số docking của các chất trong tập<br /> của liên kết gắn kết của ligand và protein. không hoạt tính phân bố dàn trải và không<br /> Sắp xếp theo độ mạnh liên kết thì liên kết liên tục trên biểu đồ phân tích. Điều này có thể<br /> điện tích > liên kết hydro > liên kết π-π > lý giải bởi các nguyên nhân sau: (i) Số lượng<br /> liên kết van der Waals. Nếu một phân tử tạo các chất không hoạt tính quá ít không đại diên<br /> được nhiều tương tác mạnh như liên kết được cho toàn bộ các chất không hoạt tính; (ii)<br /> hydro thì điểm số docking của phân tử đó sẽ Giới hạn của phương pháp docking như sự<br /> tốt. Tuy nhiên như đã phân tích về tầm linh động của cấu trúc đích tác động, vai trò<br /> quan trọng của các tương tác kỵ nước được của nước đối với tương tác ligand và protein,<br /> tạo ra bởi các vòng thơm đối với hoạt tính giới hạn của các thuật toán đánh giá ái lực gắn<br /> ức chế, các chất ức chế có hoạt tính tốt nên kết. Do đó vùng điểm số docking tốt từ -31<br /> là các chất có thể tạo các tương tác kỵ nước đến -35 kJ.mol-1 không phải là điểm số lý<br /> yếu. Điều này dẫn đến điểm số docking của tưởng trong trường hợp docking các chất ức<br /> <br /> <br /> <br /> 352 Chuyên Đề Dược<br /> Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Nghiên cứu Y học<br /> <br /> chế HER2. Khoảng điểm số docking lý tưởng dụng mô hình sàng lọc ảo trên thư viện TCM<br /> được đề nghị nên là từ -19 đến -31 kJ.mol-1. thu được 59 chất có khả năng là các chất ức<br /> Ứng dụng sàng lọc ảo chế HER2.<br /> Lời cảm ơn: Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Phát triển<br /> Mô hình sàng lọc các chất có khả năng ức<br /> khoa học và công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) trong đề tài<br /> chế HER2 được xây dựng được mô tả ở Hình mã số 108.05-2017.12 (Lê Minh Trí).<br /> 4. Mô hình sàng lọc các chất có hoạt tính ức<br /> TÀILIỆUTHAMKHẢO<br /> chế HER2 được ứng dụng vào tập hợp các<br /> 1. Aertgeerts K, Skene R, Yano J, Sang BC, Zou H, Snell G,<br /> chất được phân lập từ các bài thuốc cổ truyền Jennings A, Iwamoto K, Habuka N, Hirokawa A,<br /> Trung Hoa(2). Sau khi sử dụng mô hình sàng Ishikawa T, Tanaka T, Miki H, Ohta Y, Sogabe S (2011).<br /> lọc được xây dựng để tiến hành chọn lọc các Structural analysis of the mechanism of inhibition and<br /> allosteric activation of the kinase domain of HER2<br /> chất có hoạt tính ức chế HER2, kết quả thu protein. J Biol Chem, 286(21): pp.18756-18765.<br /> được gồm 59 chất (cấu trúc không công bố) và 2. Chen CY (2011). TCM Database@Taiwan: The World's<br /> Largest Traditional Chinese Medicine Database for<br /> được phân tích chuẩn bị cho thử nghiệm in<br /> Drug Screening In silico. PLoS ONE, 6(1): pp.e15939.<br /> vitro. 3. Engel RH, Kaklamani VG (2007). HER2-positive breast<br /> cancer: current and future treatment strategies. Drugs,<br /> 67(9): pp.1329-1341.<br /> 4. English DP, Roque DM, Santin AD (2013). HER2<br /> expression beyond breast cancer: therapeutic<br /> implications for gynecologic malignancies. Mol Diagn<br /> Ther, 17(2): pp.85-99.<br /> 5. Lin R, Chiu G, Yu Y, Connolly PJ, Li S, Lu Y, Adams M,<br /> Fuentes-Pesquera AR, Emanuel SL, Greenberger LM<br /> (2007). Design, synthesis, and evaluation of 3,4-<br /> disubstituted pyrazole analogues as anti-tumor CDK<br /> inhibitors. Bioorg Med Chem Lett, 17(16): pp.4557-61.<br /> 6. Lin R, Connolly PJ, Lu Y, Chiu G, Li S, Yu Y, Huang S,<br /> Li X, Emanuel SL, Middleton SA, Gruninger RH,<br /> Adams M, Fuentes-Pesquera AR, Greenberger LM<br /> (2007). Synthesis and evaluation of pyrazolo[3,4-<br /> b]pyridine CDK1 inhibitors as anti-tumor agents.<br /> Bioorg Med Chem Lett, 17(15): pp.4297-302.<br /> 7. Petrov KG, Zhang YM, Carter M, Cockerill GS,<br /> Dickerson S, Gauthier CA, Guo Y, Mook RA Jr, Rusnak<br /> DW, Walker AL, Wood ER, Lackey KE (2006).<br /> Hình 4: Sơ đồ mô tả mô hình sàng lọc Optimization and SAR for dual ErbB-1/ErbB-2 tyrosine<br /> kinase inhibition in the 6-furanylquinazoline series.<br /> KẾTLUẬN Bioorg Med Chem Lett, 16(17): pp.4686-4691.<br /> 8. Sun L, Tran N, Tang F, App H, Hirth P, McMahon G,<br /> Trong nghiên cứu này, mô hình sàng lọc Tang C (1998 Synthesis and biological evaluations of 3-<br /> ảo các chất ức chế HER2 gồm hai phương substituted indolin-2-ones: a novel class of tyrosine<br /> kinase inhibitors that exhibit selectivity toward<br /> pháp pharmacophore và docking đã được xây<br /> particular receptor tyrosine kinases. J Med Chem, 41(14):<br /> dựng thành công với việc sử dụng các thông pp.2588-603.<br /> tin về cấu trúc của HER2 và các chất đã biết<br /> hoạt tính. Trong đó phương pháp<br /> pharmacophore đã được xây dựng theo một Ngày nhận bài báo: 18/10/2018<br /> phương pháp mới là sử dụng thông tin của cả Ngày phản biện nhận xét bài báo: 01/11/2018<br /> cấu trúc của đích tác động và các chất đã biết Ngày bài báo được đăng: 15/03/2019<br /> hoạt tính. Phương pháp docking đã đề nghị<br /> được khoảng điểm số gắn kết lý tưởng cho các<br /> chất có hoạt tính ức chế HER2. Kết quả ứng<br /> <br /> <br /> <br /> Chuyên Đề Dược 353<br />