Sàng lọc in silico các hợp chất của cây mỏ quạ (cudrania tricuspidata) có tác dụng ức chế enzym metalloprotein 9 định hướng điều trị ung thư

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC

VŨ THỊ THU TRANG
SÀNG LỌC IN SILICO CÁC HỢP CHẤT CỦA CÂY MỎ QUẠ
(Cudrania tricuspidata) CÓ TÁC DỤNG ỨC CHẾ ENZYM
METALLOPROTEIN-9 ĐỊNH HƯỚNG ĐIỀU TRỊ UNG THƯ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC

Hà Nội - 2022


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC

VŨ THỊ THU TRANG
SÀNG LỌC IN SILICO CÁC HỢP CHẤT CỦA CÂY MỎ QUẠ
(Cudrania tricuspidata) CÓ TÁC DỤNG ỨC CHẾ ENZYM
METALLOPROTEIN-9 ĐỊNH HƯỚNG ĐIỀU TRỊ UNG THƯ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC
Khóa: QH.2017.Y
Người hướng dẫn: 1. PGS.TS. Bùi Thanh Tùng
2. ThS. Đỗ Thị Hồng Khánh

Hà Nội - 2022


Lời cảm ơn
Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến PGS. TS.

Bùi Thanh Tùng công tác tại Bộ môn Dược lý - Trường Đại học Y Dược - Đại
học Quốc gia Hà Nội, người thầy đã tận tình chỉ dạy, hướng dẫn cũng như
động viên, quan tâm đến em trong suốt quá trình thựchiện khóa luận.
Em cũng xin cảm ơn ThS. Đỗ Thị Hồng Khánh công tác tại Trường Đại
học Y Dược - Đại học Quốc gia Hà Nội đã hỗ trợ cho em trong suốt q trình
hồn thành đề tài khóa luận của mình.
Bên cạnh đó, em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các lãnh đạo, các
thầy cô công tác tại Trường Đại học Y Dược - Đại học Quốc gia Hà Nội, đặc
biệt là các thầy cô tại bộ môn Dược lý cũng như các thầy cô trong Hội đồng
chấm Khóa luận tốt nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi giúp em hồn thành
khóa luận tốt nghiệp của mình.
Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã ở cạnh bên yêu thương,
động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian qua!
Hà Nội, ngày 25 tháng 5 năm 2022
Sinh viên

Vũ Thị Thu Trang


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
ADMET

Sự hấp thụ, phân bố, chuyển hóa, thải trừ

HIA

Tính hấp thu thuốc ở ruột người

MMP

Matrix metalloproteinase

MMP-9

Matrix metalloproteinase-9

pro-MMP

Tiền enzym metalloprotein

pro-MMP9

Tiền enzym metalloprotein-9

RMSD

Độ lệch bình phương trung bình gốc

RO5

Quy tắc 5 của Lipinski


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1

Cấu trúc 3D của enzym 1L6J được tải về từ cơ sở dữ liệu Protein
Data Bank

Hình 3.1

Hình ảnh tương tác 2D của 1,3,5-Trihydroxy-4-prenylxanthon với
enzym MMP-9

Hình 3.2

Hình ảnh tương tác 2D của Isocudraxanthon K với enzym MMP-9

Hình 3.3

Hình ảnh tương tác 2D của Isocudraniaxanthon A với enzym
MMP-9

Hình 3.4

Hình ảnh tương tác 2D của Macluraxanthon C với enzym MMP-9

Hình 3.5

Hình ảnh tương tác 2D của Nicotiflorin với enzym MMP-9

Hình 3.6

Hình ảnh tương tác 2D của Licoflavon C với enzym MMP-9


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1

Kết quả của quá trình sàng lọc các hợp chất xanthon và flavonoid

của cây Mỏ quạ có tác dụng ức chế đích enzym MMP-9

Bảng 3.2

Các thơng số Lipinski của 6 hợp chất

Bảng 3.3

Thơng số các đặc tính ADMET của các hợp chất giống thuốc


MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................ 3
1. Tổng quan về ung thư .....................................................................................3
1.1. Tình hình ung thư tại Việt Nam ..................................................................3
1.2. Quá trình tiến triển tự nhiên của ung thư ....................................................4
1.3. Xếp giai đoạn bệnh trong ung thư ...............................................................5
1.4. Các phương pháp điều trị ung thư hiện nay ................................................6
2. Tổng quan về enzym metalloprotein-9 .......................................................... 9
2.1. Sơ lược về enzym metalloprotein-9 ............................................................9
2.2. Vai trò của MMP-9 trong ung thư ............................................................ 10
3. Nghiên cứu về các hợp chất của cây Mỏ quạ (Cudrania tricuspidata) ...... 11
4. Tổng quan về nghiên cứu in silico ...............................................................12
4.1. Mơ hình in silico trong quá trình nghiên cứu và phát triển thuốc ............12
4.2. Docking phân tử ........................................................................................ 13
4.3. Quy tắc Lipinski về các hợp chất giống thuốc ......................................... 15
4.4. Dự đoán ADMET các thơng số dược động học và độc tính .................... 15
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................17
1. Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................17

2. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 18
3. Phương pháp nghiên cứu ..............................................................................18
4. Nghiên cứu đặc điểm giống thuốc ............................................................... 20
5. Nghiên cứu các đặc tính dược động học và độc tính ...................................20
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ...................................................... 22
1. Kết quả sàng lọc các hợp chất xanthone và flavonoid của cây Mỏ quạ ......22
2. Kết quả phân tích các thơng số Lipinski ......................................................34
CHƯƠNG 4: BÀN LUẬN ..............................................................................38
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................... 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 41


ĐẶT VẤN ĐỀ
Theo báo cáo của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), ung thư là căn bệnh
gây tử vong đứng thứ hai tồn đầu sau bệnh tim, ước tính khoảng 9,6 triệu ca
tử vong, tương ứng với 1/6 trường họp tử vong vào năm 2018 và đang có xu
hướng tăng lên cả về số ca mắc và số trường hợp tử vong [1].
Tại Việt Nam, ước tính có khoảng 182.653 ca mắc mới và 122.690
trường hợp tử vong do ung thư. Cứ 100.000 người thì có 159 người được
chẩn đoán mắc mới ung thư và 106 người tử vong do ung thư (số liệu năm
2020). Số ca mắc ung thư và số trường hợp tử vong do ung thư tại Việt Nam
ngày càng tăng nhanh tương đương với tình hình trên thế giới [2]. Sự khác
biệt ở đây nằm ở việc tình hình thu nhập, tài chính của người dân nước ta đa
phần cịn thấp nên có rất nhiều ca mắc ung thư được phát hiện muộn, không
được chăm sóc, điều trị kịp thời hay người bệnh khơng muốn tiếp tục điều trị
bệnh dẫn đến việc các trường hợp tử vong ở nước ta có tỷ lệ cao hơn so với
các quốc gia phát triển trên thế giới.
Trước tình hình như hiện nay, việc nghiên cứu phát triển thuốc mới
định hướng điều trị ung thư đang được giới khoa học ưu tiên hàng đầu, trong
đó có Việt Nam. Các phương pháp nghiên cứu trước đó hay hiện có hầu hết

điều đang theo hướng tập trung vào cả các đích tác dụng chính và các đích
phụ thậm chí là khơng cần thiết. Điều đó sẽ đảm bảo nếu thuốc có tác dụng sẽ
có phổ tác dụng rộng hơn nhưng lại không đảm bảo mức tác dụng và mang
đến nhiều tác dụng phụ hơn [3]. Do đó, việc phát triển nghiên cứu các thuốc
có đích tác dụng chọn lọc trên các đích phân tử khác nhau đang là mục tiêu
cần hướng tới để nâng cao khả năng điều trị và ít độc hơn cho người bệnh.
Hiện nay, các loại thuốc được sản xuất từ nguyên liệu có nguồn gốc tự
nhiên đang được sử dụng rộng rãi do tính hiệu quả, an tồn, ít tác dụng khơng
mong muốn, tiết kiệm chi phí,… Cây Mỏ quạ (Cudrania tricuspidata) là một
trong những loại cây được biết đến là màn lại nhiều tác dụng trong điều trị
bệnh như chống viêm, chống ung thư, chống oxy hóa, bảo vệ gan,… [25,30]
đang được nhiều nhà khoa học nhắm đến để nghiên cứu, phát triển trên nhiều
loại mô hình nhờ nguồn tài ngun hóa học đa dạng mà nó mang lại bao gồm

1


2 nhóm lớn như flavonoid, xanthon và nhiều nhóm chất nhỏ khác với khoảng
trên dưới 250 chất hóa học đã được tìm thấy [31]. Khả năng chống ung thư của
cây là khơng nhỏ, người ta đã tìm thấy gần 80 hợp chất hóa học có trong
thành phần của Mỏ quạ có khả năng chống ung thư theo nhiều đích tác dụng
khác nhau [27].
Enzym metalloprotein-9 hay matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) là
một trong những enzym được xác định có vai trị trong việc hình thành mạch,
di căn, xâm lấn và sự tồn tại của khối u. Đây cũng là đích tác dụng quan trọng
của các hợp chất hóa học được tìm thấy trong cây Mỏ quạ. Việc tác động ức
chế enzym này sẽ giúp cải thiện phần nào tình trạng bệnh ung thư trong giai
đoạn sớm.
Từ những phân tích nêu trên, nhằm góp phần tìm kiếm các hoạt chất có
hoạt tính tốt phù hợp phát triển thành thuốc điều trị ung thư em tiến hành đề

tài “Sàng lọc in silico các hợp chất của cây Mỏ quạ (Cudrania tricuspidata)
có tác dụng ức chế enzym Metalloprotein-9 định hướng điều trị ung thư” với
mục tiêu chính như sau:
- Sàng lọc một số hợp chất của cây Mỏ quạ có tác dụng ức chế MMP-9
bằng phương pháp Docking phân tử.
- Phân tích các đặc tính giống thuốc và đánh giá các thông số ADMET.

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1. Tổng quan về ung thư
Trong thời đại ngày nay mặc dù khoa học đã có những tiến bộ vượt bậc
đặc biệt là trong lĩnh vực sinh học phân tử nhưng để định nghĩa bệnh ung thư
vẫn khơng phải điều dễ dàng. Tuy nhiên có thể định nghĩa ung thư như là quá
trình bệnh lý mà trong đó một số tế bào thốt ra khỏi sự kiểm sốt, sự biệt hóa
sinh lý của tế bào và tiếp tục nhân lên. Những tế bào này có khả năng xâm lấn
và phá hủy các tổ chức xung quanh đồng tời chúng di trú và đến phát triển ở
nhiều cơ quan khác nhau và hình thành nên di căn, cuối cùng gây tử vong do:
- Các biến chứng cấp tính như xuất huyết ồ ạt, chèn ép não, ngạt thở.
- Tiến triển nặng dần tiến đến rối loạn chức năng của các cơ quan do
khối u di căn như thiểu năng hơ hấp, suy chức năng gan thận.
- Sự thối triển dần dần, kéo dài dẫn đến suy kiệt và cuối cùng bệnh
nhân tử vong [23].
1.1. Tình hình ung thư tại Việt Nam
Tại Việt Nam, ước tính có khoảng 182.653 ca mắc mới và 122.690
trường hợp tử vong do ung thư. Cứ 100.000 người thì có 159 người được
chẩn đốn mắc mới ung thư và 106 người tử vong do ung thư (số liệu năm
2020). Số ca mắc ung thư và số trường hợp tử vong do ung thư tại Việt Nam
ngày càng tăng nhanh tương đương với tình hình trên thế giới [2].

Hiện nay, chỉ có 185/204 quốc gia có báo cáo thống kê về tình hình
bệnh ung thư theo GLOBOCAN. Năm 2020, Việt Nam xếp thứ 91/185 về tỷ
suất mắc mới và thứ 50/185 về tỷ suất tử vong trên 100.000 người. Thứ hạng
này tương ứng ở năm 2018 là 99/185 và 56/185. Từ đó có thể thấy tình hình
mắc mới và tử vong do ung thư ở Việt Nam đang tăng nhanh. Tình hình này
cũng xảy ra tương tự với nhiều quốc gia phát triển trên thế giới như Anh,
Pháp, Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Ý, Thái Lan,… Tuy nhiên, tỷ lệ tử vong do
ung thư tại các quốc gia này lại giảm [2] do tình hình thu nhập, tài chính, điều
kiện y tế, trang thiết bị của các quốc gia này tốt hơn so với Việt Nam nên

3


người bệnh có nhiều cơ hội phát hiện sớm và tiếp cận điều trị ung thư phù
hợp.
1.2. Quá trình tiến triển tự nhiên của ung thư
Mỗi loại ung thư đều có sự tiến triển khác nhau, tuy nhiên nếu khơng
được điều trị thì sẽ diễn biến qua các giai đoạn sau: giai đoạn khởi đầu, ung
thư tiến triển, ung thư di căn [23].
Giai đoạn khởi đầu
Bước khởi đầu: Thường xảy ra rất nhanh, sau khi các tế bào tiếp xúc
với các tác nhân gây ung thư tác nhân vật lý, tác nhân hóa học, tác nhân virus.
Các tác nhân này sẽ gây ra thương tổn DNA của tế bào không hồi phục.
Giai đoạn thúc đẩy: Do tiếp xúc liên tục, kéo dài với các chất gây ung
thư làm ổn định và duy trì thương tổn đầu tiên.
Giai đoạn tiến triển: Các tế bào nhân lên khơng kiểm sốt được, phát
triển độc lập, mất khả năng biệt hóa, xâm lấn cục bộ và cho di căn.
Ung thư tiến triển
Sự tiến triển của bệnh ung thư có thể giải thích được bản chất của bệnh
ung thư. Khối u phát triển cục bộ tại chỗ, xâm lấn tại vùng và di căn toàn thân.

Khi tiến triển ung thư xảy ra, có nhiều biện pháp để chống lại sự tiến
triển đó:
- Sàng lọc và điều trị các thương tổn tiền ung thư.
- Sàng lọc và điều trị những khối u kích thước cịn nhỏ (chủ yếu bằng
phẫu thuật hoặc tia xạ).
- Điều trị tích cực các ung thư đang còn tại chỗ (thường kết hợp với
điều trị hỗ trợ hóa trị liệu hoặc nội tiết trị liệu).
Ung thư di căn
Di căn ung thư là tình trạng các tế bào ung thư tách rời ra khỏi khối u
nguyên phát để đến cư trú và phát triển thành khối u ở cơ quan khác qua các
đường khác nhau: đường bạch huyết, đường máu, đường kế cận,…

4


Di căn theo đường bạch huyết: Loại ung thư biểu mô thường di căn đến
các trạm bạch huyết khu vực. Khi khối u tiến đến thành bạch huyết, tế bào
ung thư xâm lấn nhanh chóng đi qua thành bạch huyết và được hệ thống lưu
thông bạch huyết mang tới trạm hạch đầu tiên. Khi các tế bào ung thư đi đến
hạch, người ta nhận thấy được phản ứng đặc hiệu gọi là viêm bạch mạch mạn
tính đặc hiệu (specific chronic lymphadenitis) [24]. Sự hiện diện của di căn
bạch huyết trên mẫu bệnh phẩm phẫu thuật, hoặc sự xâm lấn hạch bạch huyết
là đặc hiệu của ung thư đang tiến triển. Tiên lượng thường nghèo nàn và các
nhà ung thư học phải tính đến điều trị kết hợp xạ trị, hóa trị, nội tiết, miễn
dịch sau phẫu thuật [24].
Di căn theo đường máu: Các loại ung thư của tổ chức liên kết (ung thư
xương, ung thư phần mềm) thường di căn theo đường máu đến các tạng ở xa
như gan, phổi, não.
Di căn theo đường kế cận: Di căn hay di dọc theo mạch máu và thần
kinh, theo lối ít bị cản trở, điển hình là ung thư dạ dày lan qua lớp thanh mạc

vào ổ bụng gây di căn buồng trứng. Ngồi ra, dao mổ, dụng cụ phẫu thuật có
thể reo rắc tế bào ung thư ra nơi khác trong phẫu thuật nếu mổ trực tiếp vào
khối u [24].
1.3. Xếp giai đoạn bệnh trong ung thư
Việc xếp giai đoạn bệnh trong ung thư là cần thiết trước khi đề ra các
phương án hay quyết định điều trị trong bất cứ trường hợp nào, mục đích là
để:
- Dự đốn được tiên lượng của bệnh.
- Chỉ định điều trị phù hợp với giai đoạn của bệnh, tránh những điều trị
không cần thiết.
- So sánh kết quả điều trị giữa các nhóm bệnh nhân tương đối đồng
nhất.
- Nghiên cứu kết quả điều trị theo giai đoạn bệnh.
Xếp loại chủ yếu dựa vào các dữ kiện về lâm sàng và cận lâm sàng.
Những yếu tố chính để căn cứu xếp loại như sau:

5


- Mức độ xâm lấn của khối u tại chỗ.
- Mức độ di căn xa.
- Loại giải phẫu bệnh của ung thư với đánh giá độ biệt hóa của loại ung
thư đó.
- Có thể sử dụng nhiều loại chất chỉ điểm khối u.
- Trong một tương lai gần các chất chỉ điểm về gen và những bất
thường khác về protein có thể trở thành các yếu tố để xếp giai đoạn [23,24].
- Tình trạng tồn thân của bệnh nhân.
1.4. Các phương pháp điều trị ung thư hiện nay
1.4.1. Điều trị phẫu thuật
Trong thời gian đầu đây được xem là phương pháp duy nhất để điều trị

ung thư và được sử dụng lâu dài trong những khoảng thời gian sau đó, hiện
nay đây vẫn là phương pháp chủ yếu trong điều trị ung thư cùng với những
tiến bộ vượt bậc về kỹ thuật mổ, gây mê hồi sức [2,23].
Các ưu điểm của phẫu thuật ung thư:
- Các loại u ác tính khơng có sự đề kháng sinh học đối với các kỹ thuật
ngoại khoa.
- Phẫu thuật khơng có tác dụng phụ tiềm năng gây ung thư.
- Phẫu thuật có khả năng điều trị một số lớn ung thư ở giai đoạn tại chỗ
và tại vùng.
- Phẫu thuật cho phép đánh giá mức độ xâm lấn của khối u cũng như
xác định đặc tính mơ học của khối u làm cơ sở cho xếp loại và chỉ định điều
trị.
Các nhược điểm của phẫu thuật ung thư:
- Phẫu thuật có thể có các biến chứng đe dọa đến tính mạng bệnh nhân
hoặc làm mất chức năng sinh lý một số cơ quan. Bác sĩ phẫu thuật cần cân
nhắc mức độ rộng của phẫu thuật để tránh tổn thương những cơ quan quan
trọng dẫn đến phẫu thuật thất bại.

6


- Những tổn thương ác tính đã vượt qua giai đoạn tại chỗ và tại vùng thì
phẫu thuật khơng cịn phù hợp.
Phân loại phẫu thuật:
- Phẫu thuật để chẩn đoán
- Phẫu thuật triệt căn
- Phẫu thuật giới hạn
- Phẫu thuật giảm thể tích khối u
- Phẫu thuật thám sát
- Phẫu thuật tái tạo và di căn

- Phẫu thuật triệu chứng
- Phẫu thật tái tạo
- Phẫu thuật giảm đau
1.4.2. Điều trị tia xạ
Điều trị tia xạ là sử dụng tia bức xạ ion hóa để điều trị ung thư, là
phương pháp điều trị thứ 2 sau phẫu thuật đã được áp dụng hơn 100 năm nay.
Trong thời đại ngày nay điều trị tia xạ đã có những tiến bộ vượt bậc đặc
biệt,các quang tử và âm điện tử năng lượng cao ngày được sử dụng nhiều hơn,
kỹ thuật tính liều và điều trị ngày càng tinh vi hơn. Với sự phát triển các kiến
thức sâu về vật lý phóng xạ, sinh học phóng xạ cùng với việc phát triển hệ
thống vi tính trong lập kế hoạch điều trị đã làm cho điều trị tia xạ chính xác
hơn, hiệu quả điều trị được tăng lên đáng kể góp phần chửa khỏi hơn 50% số
ca ung thư mới được chẩn đoán [2].
Điều trị tia xạ chia làm 2 loại: tia xạ ngoài và tia xạ áp sát. Trong đó tia
xạ áp sát ít được sử dụng đơn thuần ngoại trừ một số ung thư ở giai đoạn rất
sớm, thông thường sẽ phối hợp tia xạ ngoài và các phương pháp điều trị khác.
1.4.3. Điều trị hóa trị
Từ khi bắt đầu tiến triển, ung thư đã có thể cho di căn, do đó các
phương pháp điều trị tại chỗ và tại vùng như phẫu thuật và xạ trị thường

7


không mang lại hiệu quả. Sử dụng các thuốc điều trị ung thư đặc biệt là các
hóa chất chống ung thư có thể ngăn chặn được tiến triển của ung thư. Hóa
chất chống ung thư đều là những chất gây độc tế bào. Điều trị hóa chất dựa
trên sự đáp ứng khác biệt nhau giữa tế bào ung thư và tế bào lành. Đặc trưng
tăng trưởng của ung thư có ảnh hưởng rất lớn đến đáp ứng với hóa trị. Các
hiểu biết về động học tế bào, sự tăng trưởng của khối u, sinh học ung thư là
căn bản cho các nguyên tắc hóa trị lâm sàng [23,24].

Các chỉ định của điều trị hóa trị:
- Hóa trị gây đáp ứng (induction chemotherapy) áp dụng đối với các
loại ung thư đã ở giai đoạn muộn.
- Hóa trị hỗ trợ (adjuvant chemotherapy) sau khi điều trị phẫu thuật, tia
xạ các ung thư đang cịn tại chỗ và tại vùng.
- Hóa trị tân hỗ trợ (neoadjuvant chemotherapy) hóa trị được thực hiện
trước khi điều trị tại chỗ và tại vùng.
- Hóa trị tại chỗ: nhằm mục đích làm tăng nồng độ thuốc tại khối u
bằng cách bơm thuốc vào các xoang, hốc của cơ thể hoặc bơm thuốc trực tiếp
vào động mạch nuôi khối u.
Chỉ định điều trị hóa trị cịn dựa vào nhiều yếu tố như giai đoại bệnh,
loại bệnh học, tuổi của bệnh nhân, các phương pháp đã được điều trị trước đó,
thể trạng bệnh nhân để xác định chỉ định cụ thể của hóa trị. Phải ln ln cân
nhắc một bên là lợi ích của hóa trị và một bên là độc tính và những nguy hiểm
có thể xảy ra.
Bên cạnh khả năng có thể điều trị khỏi một số ung thư, hóa trị có thể
giúp làm giảm thiểu một số triệu chứng liên quan đến ung thư và từ đó làm
tăng chất lượng cuộc sống và kéo dài thời gian sống thêm cho bệnh nhân ung
thư.
1.4.4. Các phương pháp điều trị khác
Điều trị ung thư hướng đích: là sử dụng các loại thuốc ngăn chặn sự
phát triển và lan rộng của tế bào ung thư bằng cách cản trở các phân tử đặc
hiệu liên quan đến quá trình sinh ung thư và sự phát triển của khối u. Bởi vì

8


các nhà khoa học gọi các phân tử này là phân tử đích (moleculer targets), nên
các phương pháp điều trị ngăn cản chúng gọi là điều trị hướng đích phân tử
(moleculerly target therapies). Điều trị nhắm vào đích phân tử là phương pháp

điều trị có hiệu quả hơn các phương pháp điều trị hiện nay và ít gây độc tế
bào hơn.
Điều trị miễn dịch: bao gồm 2 loại chính:
- Miễn dịch thụ động không đặc hiệu
- Miễn dịch chủ động đặc hiệu
2. Tổng quan về enzym metalloprotein-9
2.1. Sơ lược về enzym metalloprotein-9
Matrix metalloproteinase (MMPs) là một họ các enzym phân giải
protein phụ thuộc ion kim loại như kẽm (Zn2+) và Canxi (Ca2+) [4], dóng vai
trị quan trọng trong việc phân hủy các protein trong chất nền ngoại bào như
collagen, laminin, elastin, fibronectin,… và giúp tái cấu trúc chất nền ngoại
bào trong các quá trình sinh lý và bệnh lý khác nhau [5]. Trong đó, MMP-9 là
dạng phức tạp nhất trong các metalloproteinase.
MMP-9 được tìm thấy lần đầu tiên vào năm 1974, còn được gọi là
gelatinase B thuộc họ phân giải protein. MMP-9 được xem như enzym chủ
chốt trong họ MMPs gây nên sự phân hủy các protein do nó có khả năng phân
hủy mạnh một trong những thành phần quan trọng của chất nền ngoại bào và
màng đáy là collagen typ 4. Ngồi ra MMP-9 cịn phân hủy các collagen typ 5,
11, 16 và các gelatin trong quá trình sửa mô cho sự xâm lấn và di căn khối u
[6]. Sự biểu hiện quá mức MMP-9 có liên quan đến nhiều loại bệnh ung thư
khác nhau như ung thư vú, ung thư phổi, ung thư dạ dày,…
Các MMPs thường được sản xuất dưới dạng tiền enzym gọi là proMMP. Để giữ cho các tiền enzym này không hoạt động cần có axit amin
cystein phối hợp với xúc tác là các ion hóa trị II tạo ra “cơng tắc cystein”.
MMP tiến vào trạng thái hoạt động khi “công tắc” này bị phân tách hay miền
pro của tiền enzym bị phân giải bởi các chất hoạt hóa. Một số chất hoạt hóa

9


enzym MMP-9 tiêu biểu như MMP-2, 3, 7, 10, 13, catepsin G, plasmin và

thrombospondin-1 [7,8,9].
2.2. Vai trò của MMP-9 trong ung thư
Trong quá trình nghiên cứu sự tiến triển của các tế bào ung thư, các nhà
nghiên cứu phát hiện ra rằng sự tương tác giữa các tế bào và chất nền ngoại
bào đóng vai trị quan trọng trong việc biến đổi tế bào và quá trình sinh ung
thư [10]. Tế bào ung thư tiết ra nhiều các tác nhân như interferon, interleukin,
các yếu tố tăng trưởng và các chất cảm ứng MMP ngoại bào kích thích các tế
bào chủ xung quanh tạo ra MMPs cần thiết tạo môi trường cho sự hình thành
khối u [10].
MMP-9 được xác định là nắm vai trị trong các q trình hình thành
mạch, di căn, xâm lấn cũng như sự tồn tại và lây lan của các tế bào ung thư.
Di căn
Di căn là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến tử vong ở các bệnh nhân ung
thư.
Quá trình di căn của các tế bào khối u xảy ra theo một số bước. Ban
đầu, do sự phá vỡ liên kết của một phần nội bào mà giải phóng ra tế bào khối
u. Sau đó, tế bào khối u di chuyển ra ngoài do sự phá vỡ của hàng rào vật lý
chất nền ngoại bào và thâm nhập vào các mạch máu, mạch bạch huyết và kết
dích với tế bào màng trong. Cuối cùng, các tế bào khối u thứ cấp được hình
thành và phát triển ở các bộ phận khác trong cơ thề. MMP-9 thúc đẩy quá
trình di căn bằng cách phá vỡ hàng rào vật lý của chất nền ngoại bào bằng
cách làm thoái hóa, phân hủy gelatin và các collagen type 4, 5, 11, 16 [6]. Do
đó, bằng cách giảm hoạt tính của MMP-9 có thể giúp ích cho việc ngăn chặn
sự di căn của tế bào khối u.
Xâm lấn
MMP-9 làm phân hủy collagen typ 4 của màng đáy gần tế bào khối u,
gây ra sự xâm lấn và di căn [11]. Protein sửa chữa DNA - protein Ku tương tác
với pro-MMP9 ở bề mặt tế bào ở hàng tế bào bạch cầu để tạo thành phức hợp
Ku/MMP-9 điều hịa q trình xâm lấn tế bào. Do đó, bằng cách ức chế sự

10


hoạt hóa MMP-9 từ tiền enzym của nó có thể ức chế sự xâm lấn tế bào khối u
qua trung gian Ku/MMP-9 trên bề mặt tế bào [12].
Hình thành mạch
Đây là quá trình cần thiết cho sự tăng trưởng và phát triển của các tế
bào khối u. MMP-9 với khả năng phân hủy mạnh collagen typ 4 - thành phần
quan trọng của chất nền ngoại bào và màng đáy. Khi màng đáy bị phá vỡ, các
tế bào nội mô sẽ di chuyển từ mạch máu hiện có để tạo ra mạch máu mới và
giải phóng các yếu tố liên kết chất nền ngoại bào.
Tuy nhiên, MMP-9 cũng có thể ức chế cơ chế hình thành mạch bằng
cách phân hủy plasminogen để giải phóng angiostatin cũng như phân cắt
collagen typ 18 để tạo ra endostatin, ức chế quá trình hình thành mạch. Các
angiostatin có thể dẫn tới chết tế bào apoptosis trong các tế bào khối u, trong
khi đó endostatin sẽ liên kết với pro-MMP9 tạo thành phức hợp ổn định và ức
chế sự hoạt hóa MMP-9 [10].
3. Nghiên cứu về các hợp chất của cây Mỏ quạ (Cudrania tricuspidata)
Cây Mỏ quạ (Cudrania tricuspidata) là một cây thuốc tiêu biểu với
nhiều tác dụng trong điều trị bệnh với tính chất dược lý và giá trị y học cao.
Cây Mỏ quạ là một loại cây lâu năm thuộc họ Moraceae với nhiều ứng
dụng làm thuốc và dinh dưỡng. Nó đã được sử dụng rộng rãi ở Đông Á như
một loại thuốc dân gian truyền thống quan trọng để điều trị nhiều bệnh như
chàm, quai bị, lao, bệnh lây lan, mất ngủ và viêm khớp cấp tính,... Tồn bộ
cây Mỏ quạ, bao gồm rễ, lá, vỏ, thân và quả, đã được phát hiện là có chứa các
chất hóa thực vật đa dạng, bao gồm xanthon, flavonoid, acid hữu cơ và
polysaccharid, với các hoạt tính sinh học khác nhau. Đặc biệt, xanthon và
flavonoid, là thành phần hoạt động chính, được phân lập từ Mỏ quạ đã được
chứng minh là có tác dụng chống viêm, chống oxy hóa, chống ung thư, bảo vệ
gan, bảo vệ thần kinh và chống béo phì [25]. Trong đề tài này, em sẽ tập trung

chủ yếu vào tác dụng kháng u, ngăn chặn phát triển ung thư của cây Mỏ quạ.
Các hợp chất của cây Mỏ quạ chống khối u, ngăn chặn sự phát triển của
ung thư bằng cách ức chế khả năng tồn tại của dòng tế bào ung thư và thúc
đẩy quá trình chết theo quy trình của tế bào [26]. Ngoài ra, các hợp chất của

11


cây Mỏ quạ còn ngăn chặn hiệu quả sự di chuyển và xâm lấn của tế bào ung
thư. Theo các tài liệu đã được công bố hiện nay, các hợp chất xanthon góp
phần gây ra tác dụng ức chế quá trình apoptosis, sự xâm lấn và di chuyển của
các tế bào khối u [27]. Nghiên cứu phát hiện ra rằng có khoảng gần 80 hợp
chất xanthon và flavonoid có tác dụng lên nhiều đích khác nhau, ngăn chặn
các khối u khác nhau như ung thư da, ung thư huyết học, ung thư niệu sinh
dục, ung thư tiêu hóa và ung thư đường hô hấp ở cấp độ tế bào, thể hiện hoạt
tính kháng u tuyệt vời như một loại thuốc kháng u tiềm năng chống lại các
loại khối u [27].
4. Tổng quan về nghiên cứu in silico
Thuật ngữ in silico có nguồn gốc từ tiếng Latin, dùng để diễn đạt các
cơng việc được thực hiện trên máy tính thơng qua các chương trình giả lập
dùng để mơ phỏng các q trình tự nhiên và khơng đề cập đến tính tốn được
thực hiện bởi máy tính nói chung. Sau đó, các nhà khoa học đã nhanh chóng
mở rộng và ứng dụng phương pháp này để dự đoán khả năng phát triển một
hợp chất cho mục đích y học, bao gồm tác dụng dược lý cũng như tác dụng
phụ của chúng trên con người. Một trong số đó là ứng dụng về sàng lọc các
ứng cử viên tiềm năng trở thành thuốc.
4.1. Mơ hình in silico trong q trình nghiên cứu và phát triển thuốc
Phát triển thuốc mới là một quá trình rất phức tạp, tốn nhiều thời gian
và tiền bạc (hàng tỷ đô la cho một loại thuốc mới) mà tỷ lệ thành cơng trong
việc có được từ một hợp chất dẫn đường ban đầu để thương mại hóa là rất

thấp (< 2% của hợp chất mới được nghiên cứu có thể có đặc tính sinh học học
phù hợp để là thuốc. Theo nghiên cứu năm 2016 của DiMasi và cộng sự Trung tâ nghiên cứu và phát triển thuốc, Đại học Tufts Hoa Kỳ, trung bình
cần hơn 2,5 tỷ đơ với thời gian 10 - 15 năm cho mỗi dự án (nếu thành cơng)
đưa một thuốc ra ngồi thị trường.
Q trình nghiên cứu và phát triển thuốc bao gồm nhiều khâu: xác định
bệnh, xác định đích tác dụng của thuốc, thiết lập quy trình thử nghiệm, tìm
kiếm hợp chất dẫn đường, xây dựng mối quan hệ giữa hợp chất và tác dụng,
xác định pharmacophore, tối ưu hóa dược lực học và dược động học, sàng lọc

12


in vitro (cơ quan phân lập, tế bào), nghiên cứu in vivo (nghiên cứu dược lý
của hợp chất, mơ hình hiệu quả điều trị bệnh, nghiên cứu sớm về độ an tồn
và độc tính), các nghiên cứu tiền lâm sàng (độc tính), tiến hành bào chế, phát
triển sản xuất, đăng ký giấy tờ pháp lý và thử nghiệm lâm sàng.
Trong các nghiên cứu hiện nay, vấn đề thiết kế thuốc hiệu quả nhất đã
được giải quyết bằng cách sử dụng kỹ thuật thiết kế thuốc dựa trên sự hỗ trợ
của máy tính [13]. Trong q trình đó máy tính được ứng dụng vào nhiều khâu,
từ việc tìm kiếm các hợp chất hóa học có tác dụng sinh học, đến tối ưu hóa
cấu trúc các hợp chất này nhằm tăng hoạt tính sinh học, giảm độc tính, tăng
các tính chất dược động học của thuốc, đến các khâu nghiên cứu tiền lâm sàng
và lâm sàng. Chúng được gọi chung là các phương pháp “in silico” nhằm
phân biệt với các phương pháp còn lại như in vivo, in situ và in vitro. So với
các phương pháp thực nghiệm truyền thống, các phương pháp in silico có ưu
thế giúp thiết kế những phân tử thuốc mới với những ưu thế vượt trội như giải
thích bản chất phân tử của các tương tác thuốc, rút ngắn thời gian thực hiện.
Ngoài ra chúng cho phép dự đốn hoạt tính sinh học sử dụng các mơ
hình toán học, nghiên cứu dự đoán cơ chế tác dụng, cơ chế gây độc của các
hợp chất. Các phương pháp này giúp tiết kiệm đáng kể cả thời gian và tiền

bạc trong việc phát triển một thuốc mới. Các phương pháp in silico đã giúp
ích rất nhiều cho việc phát hiện các hợp chất mới có hoạt tính sinh học ngay
cả trước khi chúng được tổng hợp hay phân lập thơng qua q trình sàng lọc
ảo (virtual screening) [13].
4.2. Docking phân tử
Docking là một phương pháp mới để sàng lọc các hợp chất thơng qua
việc dự đốn tư thế liên kết của một phân tử với phân tử thứ hai để tạo thành
một phức hợp ổn định với năng lượng liên kết thấp nhất. Đây là một trong
những phương pháp phổ biến nhất trong thiết kế thuốc dựa trên cấu trúc bởi
độ chính xác khá cao khi dự đốn cấu trúc của phối tử phân tử nhỏ trong vị trí
liên kết đích phù hợp [14].
Về cơ bản, mục đích của docking phân tử là đưa ra dự đoán về cấu trúc
phức hợp phối tử - thụ thể bằng cách sử dụng các phương pháp tính tốn.

13