Phát triển các mô hình xác định hoạt tính ức chế tế bào ung thư và định hướng thiết kế tổng hợp dược chất flavone và isoflavone mới

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

KHOA Mổl TRƯỜNG

BÁO CÁO TỎNG KÉT
ĐÈ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

PHÁT TRIẺN CÁC MƠ HÌNH XÁC ĐỊNH HOẠT
TÍNH ỨC CHẾ TẾ BÀO UNG THƯ VÀ ĐỊNH HỨỚNG
THĨẾT KẾ TỔNG HỢP DƯỢC CHAT FLAVONE VÀ
ISOFLAVONE MÓI
Mã số:

Chủ nhiệm đề tài: ThS. LÊ THỊ ĐÀO

Bình Dương, 01/2014


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

KHOA MOI TRƯỜNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT
®È TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

PHÁT TRIEN CÁC MƠ HÌNH XÁC ĐỊNH HOẠT TÍNH
ỨC CHẾ TẾ BÀO UNG THƯ VÀ ĐỊNH HƯỚNG THIẾT
KẾ TỎNG HỢP DƯỢC CHẤT FLAVONE VÀ
ISOFLAVONE MỚI
Mã sơ:

Xác nhận của đon vị chủ trì đề tài
o

o

Bình Duong, 01/2014

Chủ nhiệm đề tài


DÀNH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN cứu ĐÈ TÀI

1. PGS.TS. PHẠM VĂN TẤT: Khoa Cơng nghệ Hóa học, Trường ĐH Cơng Nghiệp.
2. ThS. BÙI THỊ PHƯƠNG THÚY: Khoa Hóa, Trường ĐH Khoa học - Huế
3. ThS. LÊ THỊ ĐÀO, Khoa Môi Truông, Trường ĐH Thủ Dầu Một


MỤC LỤC
Trang
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Mở đầu
1

Thực trạng nghiên cứu ở trong nước
1.1 Tình hình nghiên cứu bệnh ung thư trong nước
1.2 Hướng nghiên cứu để tiếp cận bệnh ung thư

1
1
1
2

2

Kết quả nghiên cứu ở ngồi nước

3

Tính cấp thiết của đề tài

3

4

Mục tiêu nghiên cứu

5

5

Đối tượng và phạm vi nghiên cúư

5

6

Phương pháp nghiên cứu

5

7

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Chương 1 - Tổng

5

quan

7

1.1 Tổng quan về flavonoid

2

7
7

1.1.1

Khái niêm và nhân loai flavonoid

9

1.1.2

Tác duns của flavonoid

9

1.1.3

Phân bố flavonoid trons tư nhiên

11

1.2 Liên quan cấu trúc và tác duns
1.2.1

Nôi duns và V nshĩa

1.2.2
1.2.2.1
1.2.2.2

Cấu trúc nhân tử
Quan niệm cấu trúc
Mơ tả cấu trúc

1
1
12
12
13

1.3 Tính tốn thơng tin cấu trúc

14

1.3.1

Phương pháp cơ học phân tử

14

1.3.2

Phương pháp hóa lượng tử

15

1.4 Phương pháp hồi quy tuyến tính

16

1.4.1

Dạng tổng quát

16

1.4.2

Trắc nghiệm giả thuyết

18

1.4.3

Xây dựng mơ hình hồi quy tuyến tí nil

18

1.5 Phương pháp thông minh, nhân tạo
1.5.1

Khái niệm

1.5.2

Cấu trúc hoạt động

1.6 Đánh giá mơ hình
1.6.1

1
9
19
19
22


1.6.2
1.6.3

Các bài báo

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIÉT TẮT

1.6.4

1.6.5

Ký
1.6.6

hiệu, chữ viết

Y nghĩa

1.6.7 tắtAbinitio
1.6.9 ARE,
%
1.6.11 ANOV
A
1.6.13 MSE

1.6.8

1.6.15 Bond
dipole
1.6.17 Cal (tt)

1.6.16 Lưỡng cực liên kết

1.6.19 Exp

1.6.20 Thực nghiệm

1.6.21 GIso

1.6.22 Nồng độ thuốc ức chế 50% sự phát triển của tế bào gây ung thư

1.6.23 Linear

1.6.24 Tuyến tính

1.6.25 LogP

1.6.26 Giá trị logarit hệ số phân tán

1.6.27 LD5ũ(m
g/kg)

Phương pháp nguyên lý ban đầu

1.6.10 Giá trị tuyệt đối của sai số tương đối
1.6.12 Phân tích phương sai
1.6.14 Mean of square errors: Sai số trung bình

1.6.18 Tính tốn

1.6.28 “Lethal Dose, 50%
1.6.29 Liều lượnggây chết 50%số đối tượng nhiễm độc.

1.6.30 MM

1.6.31 Phương pháp cơ học phân tử MM

1.6.32 MARE
,%
1.6.34 MSE

1.6.33 Giá trị trung bình của ARE, %

1.6.36 Neural

1.6.37 Mạng thần kinh nhân tạo

1.6.35 Sai số trung bình bình phương

1.6.39 (Quantitative structure-property relationships) Quan hệ cấu trúc-tính
1.6.38 QSPR

chất
1.6.41 (Quantitative structure-activity relationship) Quan hệ cấu trúc-hoạt

1.6.40 QSAR
1.6.42 QESA
R
1.6.44 QSDA
R
1.6.47
1.6.48

tính
1.6.43 (Quantitative electronic structure - activity relationship) Quan hệ giữa

cấu trúc điện tử và hoạt tính sinh học
1.6.45 (Quantitativespectral data - activity relationship) Quan hệ giữa cấu trúc
phổ NMR và hoạt tính
1.6.46
QSSR: (Quantitative structure - structure relationship)
QSSR Hay QCCR (Quantitative compound - compound relationship)
1.6.49

Quan hệ cấu trúc và cấu trúc

1.6.51 (Principal component linear regression)
1.6.50 PCR

1.6.52 Mơ hình tuyến tính sử dụng phân tích thành phần chính


(Quantitative
topystructure
- activity relationship) Quan hệ câu trúc hình
1.6.54
(Artificial
neural network)
1.6.53 ANN
1.6.56 PCAANN

1.6.55
Mơ
hình
phi tuyến giữa điện tích ngun tủ’ và hoạt tính
học và

hoạt
tính
1.6.57(principal component analysis- Artificial neural network) Mơ hình phi
tuyến kết hợp phân tích thành phần chính

1.6.58
1.6.60 R adj
1.6.62 SE

1.6.59 R2hiệu chỉnh khi xây dựng mơ hình

1.6.64 Mol._
weight
1.6.66 Volum
e
1.6.68 Polar

1.6.65 Khối lượng mol phân tử (M)

1.6.63 Sai số chuẩn

1.6.67 Thể tích phân tử
1.6.69 Polarizability (Ằ3): Độ khả phân cực phân tử
1.6.71Chỉ số liên kết phân tử bậc 1 được tính tốn trên tất cả các liên kết đơn

1.6.70 xi

của khung phân tử

1.6.72 x3

1.6.73 Chỉ số liên thứ 3 của nguyên tử

1.6.74 xvO

1.6.75 Chỉ số chi hóa trị bậc 0

1.6.76 XV1

1.6.77 Chỉ số chi hóa trị bậc 1

1.6.78 ABSQ

1.6.79 Tổng giá trị tuyệt đối của điện tích trên mỗi nguyên tử

1.6.80 ABSQ
on

1.6.81Tổng giá trị tuyệt đối của điện tích trên nguyên tử oxy và nitơ trong
phân tử
1.6.83Thông số chuẩn topo w được xác định bằng tổng khoảng cách giữa 2

1.6.82 Wienl
1.6.84 MaxQ
pos
1.6.86 MaxQ
neg 1.6.88
1.6.1 Q
TSAR

nguyên tủ' c
1.6.85 Điện tích dương lớn nhất trên nguyên tử
1.6.87 Điện tích âm lớn nhất trên nguyên tử


1.6.89

DANH MỤC BANG

1.6.90 số
1.6.91 Tên bảng

hiệu bảng
1.6.93
2.1

1.6.94 Hoạt tính pGI5o của nhóm dẫn xuất flavone và isoflavone

1.6.96
3.1

1.6.98 30)

1.6.97 Năng lượng tối thiểu (kcal/mol) của phân tử isoflavone (isofla-

1.6.101 Tham số moment lưỡng cực (p) của các ílavonone và
1.6.100
3.2
isoflavone
1.6.103

3.3
1.6.106
3.4
1.6.109
3.5
1.6.112
3.6
1.6.115
3.7
1.6.118
3.8
1.6.121
3.9

1.6.104 Ảnh hưởng của loại biến độc lập đến giá trị R 2iuyện
1.6.107 Ảnh hưởng của số biến độc lập đến giá trị R2|Uyện
1.6.110 Ảnh hưởng của số nút ẩn đến giá trị R2iuyệng
1.6.113 Ảnh hưởng của cấu trúc mạng đến giá trị R2]uyện và R2thử
1.6.116 Ảnh hưởng của loại hàm truyền đến R2iuyện và R2fhử
1.6.119 Ảnh hưởng của moment và sai số luyện đến R2Uyện
1.6.122 Các mơ hình tuyến tính QESARiinear (k= \ đến 10) và giá trị
thống kê

1.6.92
Trang
1.6.95
27
1.6.99
33
1.6.102

35
1.6.105
35
1.6.108
36
1.6.111
36
1.6.114
37
1.6.117
37
1.6.120
37
1.6.123
40

1.6.125 Giá trị thống kê và các mơ hình QESARiinear
1.6.124
3.10

1.6.128 3.11
1.6.131
3.12

1.6.134 3.13
1.6.137 3.14

1.6.126 (với k = 5 - 7)
1.6.129 Giá trị thống kê và giá trị đóng góp GMPnjCk,% của ngun
tử trong các mơ hình QESARiinear (với k- 5 - 7)

1.6.132 pGI5o của nhóm kiểm tra dự đốn từ mơ hình QESAR]inear,
QESARneurai
1.6.135 Hoạt tính pGI5o và LD50 (mg/kg) của các flavone và
isoflavone mới được dự đốn từ mơ hình QESAR|inear và QESARneurai
1.6.138 Các mơ hình QSDAR và các giá trị thống kê

1.6.141 Giá trị thống kê, các hệ số và phần trăm đóng góp của các độ
1.6.140
dịch chuyển hóa học ựrong các mơ hình.QSDARiinear
3.15
1.6.143

1.6.127
41
1.6.130
41
1.6.133
43
1.6.136
45
1.6.139
46
1.6.142
47


1.6.144
3.16

1.6.145 Hoạt tính pGI50.it của các dẫn xuất kiểm tra và các giá trị

ARE,% từ các mơ hình QSDAR|inear(với £=7) và QSDARneurai với kiên
trúc I(7)-HL(2)-O(1)

1.6.146
48

1.6.147
3.17

1.6.148 Hoạt -tính pGIso và LD50 (mg/kg) của flavone và isoflavone
mới được thiết kế và dự đốn từ mơ hình QSDARiinear và
QSDARneural

1.6.149
49

1.6.150
3.18

1.6.151 Mối tương quan của các hợp chất sử dụng mơ tả điện tích
ngun tử

1.6.152
51

1.6.153
3.19

1.6.154 Tính chất hóa lý và hoạt tính kháng ung thư pGI 5o của các hợp
chất nghiên cửu bằng mơ hình QSSRiinear và các chất dùng để dự

đoán

1.6.155
52

1.6.156
3.20

1.6.157 Giá trị hoạt tính pGI50 và ARE% của flavonoid dự đốn từ mơ
hình QTSARiinear và QTSARneural

1.6.158
56

1.6.159
3.21

1.6.160 Dự đốn pGIsoexpt từ ba mơ hình PCR, ANN và PCA-ANN

1.6.161
59

1.6.163 Tính chất hóa lý và giá trị hoạt tính kháng ung thư pGIso của
1.6.162 3.22

nhóm dẫn xuất flavone và isoflavone tương tự được nghiên cứu từ mơ
hình QSSRiinear

1.6.165
3.23

1.6.168

1.6.166 Giá trị pGI50tt từ 3 mơ hình QSSRiinear, QESARiinear và
QSDARiiaear

1.6.164
62

1.6.167
63


1.6.169

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

1.6.170 Số hiệu
hình vẽ
1.6.173
1.1
1.6.176
1.2
1.6.179
1.3
1.6.182
1.4
1.6.185
1.5
1.6.188
1.6

1.6.191
1.7
1.6.194
2.1
1.6.197
2.2
1.6.200
2.3
1.6.203
3.1
1.6.206
3.2
1.6.209
3.3

1.6.171 Tên hình vẽ và SO’ đồ
1.6.174 Mối liên quan cấu trúc tác dụng
1.6.177 Minh họa các mức mô tả cấu trúc
1.6.180 Phương pháp cơ học phân tử
1.6.183 Phương pháp hóa lượng tử
1.6.186 Xây dựng mơ hình hồi quy
1.6.189 Hoạt động mạng thần kinh nhân tạo
1.6.192 Minh họa quá trình đánh giá mơ hình QSAR
1.6.195 Phát triển mơ hình QSAR
1.6.198 Khung cấu trúc: a) flavone và b) isoflavone
1.6.201 Nghiên cứu tính chất và tổng hợp nhóm dẫn xuất
flavone và isoflavone
1.6.204 Sự giảm năng lượng phân tử theo mức gradient
1.6.207 Ảnh hưởng của k đến R2iuyện
1.6.210 Giá trị đóng góp trung bình tồn cục GMPxk

1.6.213 Hoạt tính pGIso.tt dự đốn từ mơ hình tuyển tính

1.6.212
3.4

QESARiinear: a) Các flavone mới và chất mẫu; b) Các isoflavone

1.6.215
3.5

1.6.216 Mối tương quan giữa các hợp chất:
1.6.217 a) sử dụng điện tích; b) sử dụng tính chất hóa lý
1.6.220 Quan hệ giữa tính chất hóa lý dự đoán và dữ liệu thực

1.6.219 3.6
1.6.222
3.7
1.6.225
3.8
1.6.228 3.9

mới và chất mẫu

nghiệm
1.6.223 Hệ số tích lũy, phương sai của các thành phần chính
1.6.226 Biến thiên MSE theo số nơron trong lóp ẩn
1.6.229 Giá trị thực nghiệm và giá trị dự đoán từ q trình luyện
của hai mơ hình:(a) mơ hình ANN-I(17)-HL(44)-O(1), (b) PCAANN- I(8)-HL(23)-O(1)

1.6.231 3.10

1.6.232 Cấu trúc dược chất trong cây nghể

1.6.234 3.11

1.6.235 Cấu trúc dược chất trong cây hoàng cầm

1.6.172
Trang
1.6.175
12
1.6.178
13
1.6.181
14
1.6.184
16
1.6.187
18
1.6.190
20
1.6.193
21
1.6.196
26
1.6.199
27
1.6.202
33
1.6.205

34
1.6.208
36
1.6.211
42
1.6.214
44
1.6.218
51
1.6.221
54
1.6.224
57
1.6.227
58
1.6.230
59
1.6.233
61
1.6.236
61


1.6.237 TRƯỜNG ĐẠI IIỌC THỦ DẦU MỘT
1.6.238 Đơn VỆ Khoa Mơi Trường

1.6.239 THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN cứu

1. Thơng tin chung
-

Tên đề tài: PHÁT TRIẾN CÁC MƠ HÌNH XÁC ĐỊNH HOẠT TÍNH ức CHẾ TÉ BÀO
UNG THƯ VÀ ĐỊNH HƯỚNG THIẾT KẾ TỒNG HỢP DƯỢC CHẤT FLAVONE VÀ
ISOFLAVONE MỚI

- Mã số:
- Chủ nhiệm: ThS. LÊ THỊ ĐÀO
- Đon vị chủ trì: Khoa Mơi trường
- Thịi gian thực hiện: Từ tháng 03 năm 2013 đến tháng 03 năm 2014
2. Mục tiêu
1.6.240

Phát triển các mơ hình QSAR nhằm dự báo hoạt tính kháng ung thư của các dẫn

xuất flavone và isoflavone, đồng thời thiết kế các dẫn xuất mới có hoạt tính cao, độc tính thấp.
Ngồi ra, đề tài định hướng tổng hợp một số dẫn xuất flavone và isoflavone.
3. Tính mói và sáng tạo
-

Các mơ hình quan hệ cấu trúc hoạt tính QSAR của các dẫn xuất flavone và isoflavone có
hoạt tính kháng HeLa được nghiên cứu bằng các tính tốn hóa lượng tử PM3, MM+ và
mạng thần kinh.

-

14 họp chất mới có hoạt tính cao hơn được thiết kế từ các tính tốn lý thuyết. Từ kết quả
này có thể được sử dụng cho các nghiên cứu thực nhiệm tiếp theo.

4. Kết quả nghiên cứu:
-

Phát triển thành công các mô hình quan hệ cấu trúc hoạt tính (QSAR).

-

Xác định được hoạt tính kháng ung thư cổ tử cung của các dẫn xuất flavone và
isoflavone.

-

Định hướng thiết kế các dẫn xuất flavone và isoflavone mới, đề xuất hướng tổng họp một
số dẫn xuất mới.

5. Sản phẩm:
1.6.241 Ba bài báo đăng trên tạp chí Hóa học, tạp chí Hóa Học Và ứng Dụng, Tạp chí Trường Đại
học Thủ Dầu Một.


1.6.242 ó. Hiệo quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:
-

ứng dụng phương pháp nghiên cứu mối quan hệ cấu trúc hoạt tính cho các nhóm chất
khác nhau.

-

Định hướng tơng hợp dược liệu tìr thực vật.

1.6.243 Ngày 12 tháng 12 năm 2013
Đon vị chủ trì

1.6.244

Chủ nhiệm đề tài

1.6.245

(chữ ký, họ và tên)


1.6.246 INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1. General information:
1.6.247 Project title investigation of new QSAR modelsfor determininginhibitory
activity’santi-canceranddesigning new flavone andisoflavone - orientedsynthetic.
1.6.248 .Code number:
1.6.249 Coordinator: M.S. Dao Le Thi
1.6.250 Implementing institution: Environmental Faculty
1.6.251 Duration: from 03/2013 to 03/2014
2. Objective(s):
1.6.252 Development of QSAR model to predict antitumor activity of flavone and
isoflavone derivatives, and design new derivatives that have high activity, low toxicity. In
addition, this project oriented to synthetic flavone and some isoflavone derivatives.
3. Creativeness and innovativeness:
-

-

A QSAR of a series of lavone and isoflavone derivatives with cytotoxicity against HeLa
has been studied by using PM3, MM+ and artificial neural networkscalculations as well

as statistical methods.
14 new compounds with higher cytotoxicity have been theoretically designed. Such
theoretical results can be used as references for the further experimental works.

4. Research results:
-

Success in developing new QSAR models

-

Identify activity anti-cancer of flavones and isoflavones derivatives.

-

Design-oriented, synthetic high activity and low toxicity of new pharmaceuticals.

5. Products:
1.6.253 Threearticles werepublished serially in TheVietNam Journal Of Chemistry; Journal Of
Chemitry And Application; Journal Of Thu Dau Mot University.
6. Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability:
-

Introduce the methods of quantitative structure-activity relationships (QSAR)
developedinto other specific derivatives

-

Predetermine the orientation towardsmedicinal synthesis and extraction fromflora.

1.6.254

MỎ ĐẤU

1. THỰC TRẠNG NGHIÊN cứu Ở TRONG NƯỚC
1.1 Tình hình nghiên cứu bệnh ung thư trong nước
1.6.255

Hiện nay, thuốc kháng chữa bệnh ung thư sử dụng tại Việt Nam đa số là thuốc

ngoại nhập. Một số cơng trình nghiên cứu tại Đại học Y Dược thành phố Hồ Chí Minh về tác
dụng kháng ung thư đối với nhóm 3-aminoquinolone [26] đăng trên tạp chí Hóa học và ứng dụng.
Các nghiên cứu về thuốc nam có khả năng chống lại ung thư [3]. Đến nay, đã có nhiều hoạt chất
chống ung thư có nguồn góc tự nhiên đã được khám phá ra và đưa vào sử dụng trên lâm sàng. Các
hoạt chất điển hình là paclitaxel (taxol), vinblastin và vincristin, camptothecin, adriamycin... Có
rất nhiều loại cây được sử dụng là những dược liệu q. Đã có nhiều hoạt chất được chiết xuất từ
thực vật có tác dụng hỗ trợ điều trị căn bệnh ung thư cũng như ngăn chặn sự phát triển của khối u
được tìm thấy như:
1.6.256

Dừa cạn: tên khoa học là Catharanthus roseus, thuộc họ trúc đào Apocynaceae.

Từ dừa cạn đã chiết được các alkaloid chữa ung thư là vinblastin, vincristin, cũng như các bán
tổng họp từ vinblastin là vinorelbin và eldisin.
1.6.257

Một số cây trong họ hành tỏi Liliaceae như tỏi ta, hành ta và tỏi độc. Nước chiết

từ tỏi có tác dụng chống lại ung thư miệng của chuột hamster, khi gây ung thư miệng chuột. Dầu

tỏi và dầu hành có tác dụng chống lại khối u ở da chuột nhắt trắng.
1.6.258

Cây bát giác liên tên khoa học là Podophyllum tonkinense Gagnep, họ Hoàng liên

gai Berberidaceae. Cây này ở nước ta chưa thấy nghiên cứu tác dụng chữa ung thư nhưng ở Mỹ
ngưòi ta đã chiết được từ cây Podophyllum peltatum L. cùng họ Berberidaceae chất
podophyllotoxin có tác dụng chữa ung thư.
1.6.259

Cây thông đỏ tên khoa học là Taxus wallichiana ZUCC, thuộc họ thanh tùng

Taxaceae. Từ thông đỏ đã chiết xuất ra chất 10-deacetylbaccatin II, rồi chuyển hóa ra thành taxol
có tác dụng chữa ung thư.
1.6.260

Đu đủ tên khoa học là Carica papaya L, họ đu đủ papayaceae, qua nghiên cứu

đều cho thấy có tác dụng chữa ung thư ...
1.6.261

Do đó, chắc chắn trong thiên nhiên vẫn cịn tiềm ẩn các hoạt chất có tác dụng

chống ung thư đang chờ được nghiên cứu.
1.2 Hướng nghiên cứu đế tiếp cận bệnh ung thư
1.6.262

Hướng nghiên cửu, thiết kể dược liệu bằng máy tính, dựa trên các phương pháp
1
4

hóa lượng tử, các kĩ thuật chiết xuất dược liệu chất kháng ung thư đang được nghiên cứu tại Đại
học Y Dược thành phố Hồ Chí Minh, điển hình như nghiên cứu mối quan hệ cấu trúc - hoạt tính
về tác dụng kháng HIV của một số dẫn xuất flavonoid [6] trên tạp chí Hóa học & cơng nghiệp hóa
chất. Hay nghiên cứu mối quan hệ cấu trúc - hoạt tính và tác dụng kháng sốt rét của nhóm
artemisinin [24] Tạp chí Hóa học và ứng Dụng. Nghiên cứu liên quan nhân quả trong chiết xuất
tối uư cao quả nhàu tạp chí Dược liệu, tạp chí Y Học tp HCM.
1.6.263

Các cơng trình nghiên cứu thực nghiệm về chiết xuất, tổng hợp flavonoid trong

nước hiện nay còn tốn kém, mất thời gian, hiệu quả chưa cao.
1.6.264

Trong cơng trình này ngồi việc tiếp cận phương pháp nghiên cứu mối quan hệ

cấu trúc - hoạt tính của nhóm dẫn xuất flavonoid cịn định hướng, thiết kế, tổng hợp flavonoid có
hoạt tính kháng ung thư cổ tử cung. Qua đó giải quyết được các vấn đề như định hướng, dự đốn
hoạt tính, tính chất hóa lý của dược liệu, định hướng tổng hợp, chiết xuất dược liệu.
2. KÉT QUẢ NGHIÊN cứu Ở NGOÀI NƯỚC
1.6.265

Hiện nay trên thế giới đã có nhiều cơng trình nghiên cửu tính chất, hoạt tính cũng

như chiết xuất flavonoid từ các sản phẩm tự nhiên bằng nhiều con đường, phương pháp khác
nhau. 32 dẫn xuất flavonoid được tổng hợp có tác dụng kháng ung thư cổ tử cung công bố trong
tạp chí Bioorganic & Medicinal Chemistry. Từ 32 dẫn xuất flavonoid, người ta đã xây dựng mơ
hình quan hệ cấu trúc với hoạt tính kháng ung thư cổ tử cung dựa trên lý thuyết hàm mật độ DFT
(density functional theory).

1.6.266

Ngoài ra, các dẫn xuất flavonoid chiết xuất từ thực vật và nghiên cứu về tác dụng

kháng một số dòng ung thư như ung thư vú, tác dụng kháng HIV [10].
1.6.267

Một số cơng trình nghiên cứu về tính chất các dẫn xuất flavonoid như khả năng

kháng oxi hóa, độ tan [9].Hay các cơng trình nghiên cứu mối quan hệ cấu trúc hoạt tính của
flavonoid để dự đốn khả năng kháng oxi hóa của flavonoid [17].
1.6.268

Ngồi nhóm dẫn xuất flavonoid thì đã có nhiều cơng trình nghiên cứu mối quan

hệ cấu trúc - tính chất, cấu trúc - hoạt tính trên các nhóm dẫn xuất như phenolic, amino acid,
acid, ... [21],
1.6.269

Hiện nay, chưa có kết quả nào nghiên cứu, tổng họp, chiết xuất flavonoid có tác

dụng kháng ung thư cổ tử cung bằng các tính tốn hóa lượng tử, với sự hỗ trợ của máy tính.
3. TÍNH CẮP THIẾT CỦA ĐÈ TÀI
1.6.270

Tìm kiếm các loại dược liệu mới là vấn đề cấp bách đối với bất cứ quốc gia nào
1
5

trên thế giới nhằm cung cấp cho nhân loại những vũ khí để chống lại bệnh tật, nâng cao sức khỏe
con người.
1.6.271

Trong đó, tìm ra các loại dược liệu có nguồn gốc từ thực vật để chữa các bệnh

hiểm nghèo là một vấn đề có tính cấp thiết, thu hút được sự quan tâm đặc biệt của giới khoa học
dược liệu. Trong các loại bệnh tật nguy hiểm, ung thư cổ tử cung xếp vị trí thứ hai trong danh
sách các bệnh ung thư mà phụ nữ thường mắc phải, gây tử vong cho phụ nữ với gần 200 000
người chết mỗi năm trên thế giới [10], [11].
1.6.272

Một trong các nhóm dược liệu điển hình là nhóm dẫn xuất flavonoid có nhiều

trong thực vật, đã có nhiều nghiên cứu về khả năng kháng ung thư của họ flavonoid nói chung,
flavone và isoflavone nói riêng.
1.6.273

Các dẫn xuất flavone và isoflavone là các họp chất có nguồn gốc từ thảo dược và

có hoạt tính kháng ung thư cổ tử cung quan trọng (GI 50 ((.iM) là nồng độ thuốc gây ức chế 50%
sự phát triển của tế bào ung thư cổ tử cung) [23]. Các dẫn xuất flavone và isoflavone là các hợp
chất có nguồn gốc từ thảo dược. Chúng có mặt trong trong nhiều bộ phận của cây như thân, lá, rễ,
củ, quả... [28],[23].
1.6.274

Việc sử dụng trực tiếp thực phẩm để cung cấp nguồn flavonoid thì chưa phát huy

hết tác dụng kháng ung thư, chính vì vậy các nghiên cứu đang hướng đến mục tiêu tìm ra các loại
dược chất hoạt tính cao, kháng ung thư mạnh mễ, tác dụng trực tiếp đến khả năng phòng và chữa

bệnh là một trong những nhiệm vụ quan trọng hàng đầu của các nhà khoa học cũng như các nhà
nghiên cứu dược liệu.
1.6.275

Đa số các phương pháp nghiên cứu về tác dụng kháng ung thư vẫn cịn nhiều khía

cạnh chưa đề cập đến, đặc biệt các nghiên cứu thực nghiệm kết hợp với sự hỗ trợ của cơng nghệ
máy tính cịn là một mảnh đất màu mỡ đang được khai thác từng bước. Nhóm này hiện nay đang
được quan tâm nghiên cứu theo các hướng khác nhau như tổng họp chuyển hóa từ hợp chất tự
nhiên hoặc chiết tách từ thực vật [28]. Hoặc xem xét mối quan hệ định lượng giữa cấu trúc của
flavone và isoflavone với hoạt tính kháng ung thư để góp phần định hướng tìm kiếm dẫn xuất
flavone và isoflavone mới có giá trị.
1.6.276

Việc xác định tính chất hóa lý, hoạt tính sinh học của các hợp chất hữu cơ nói

chung, nhóm dẫn xuất flavonoid nói riêng vẫn rất cần thiết đối với các nhà tổng hợp hữu cơ, họp
chất tự nhiên, hóa dược, tách chất trong hóa dầu và kỹ thuật xử lý môi trường. Các sơ liệu thực
nghiệm đo đạc không phải lúc nào cũng đầy đủ và có thể đo được cho mọi trường họp. Việc xác
định các tính chất, hoạt tính của các họp chất hữu cơ bổ sung vào cơ sở dữ liệu thực nghiệm và
1
6


giúp sử dụng nhanh chóng các quy trình tách chất trong thực tế hiện nay, trong điều kiện trang
thiết bị cịn hạn chế, đây là một cơng trình có ý nghĩa khoa học.
1.6.277

Một ý tướng quan trọng và mới mẻ hiện nay là căn cứ vào tính chất mơ tả cấu

trúc hóa học của các hợp chất tương tự để dự đốn tính chất, hoạt tính của một họp chất tìr đó tìm
ra các hợp chất có dược tính cao trong việc tìm ra các loại thuốc mới là một nhiệm vụ vơ cùng
quan trọng và cần thiết.
1.6.278

Đã có nhiều nghiên cứu, tìm kiếm dược liệu chữa bệnh bằng nhiều phưong pháp

khác nhau. Trong đó các phương pháp tính tốn hóa học lượng tử được ứng dụng rộng rãi vào
việc nghiên cứu tính chất hóa học của các hợp chất nói chung và nghiên cứu tìm kiếm dược liệu
mới nói riêng. Lĩnh vực thiết kế dược liệu mới bằng máy tính đã và đang trở thành một cơng cụ
quan trọng hiện nay. Nghiên cứu mối quan hệ định lưọng giữa cấu trúc và hoạt tính (QSAR) của
các họp chất tự nhiên được các nhà nghiên cửu thuốc và các cơ sở sản xuất dược phẩm quan tâm.
Đây là con đường lựa chọn mang lại hiệu quả kinh tế cao.
1.6.279

Chúng tôi nghiên cứu dựa trên mối quan hệ giữa tham số điện tích với hoạt tỉnh

(QESAR), độ dịch chuyển hóa học của nguyên tử và hoạt tính (QSDAR), các mối quan hệ giữa
cấu trúc và cấu trúc (QSSR),... nhằm xây dựng các 1Ĩ1Ơ hình quan hệ cấu trúc - hoạt tính
(QSAR) với sự hỗ trợ của cơng nghệ máy tính đã và đang ngày được ứng dụng rộng rãi.
1.6.280
được được
hoạt
Từ
các
tính,
mơ
hình
tính
QSAR

chất
được
cấu
trúc
thiết
lập
dược
có
thể
chất
dự
từ
đốn
thơng
ngun
tin
tử
cấu
trong
trúc
phân
điện
từ.
tử,
Phương
hay
cấucủa
pháp
trúc
này

phổ
cho
của
phép
các
xác
định
tử.
vị
trí
trung
tâm
hoạt
động
chính
trên
phân

1
7


1.6.281

Xuất phát từ những đề cập trên chúng tôi nghiên cứu “ Phát triển các mơ hình

xác định hoạt tính ức chế tế bào ung thư và định hướng thiết kế tổng hợp dược chất
flavone và isoflavone mới”.
4. MỤC TIÊU NGHIÊN cứu
1.6.282

Phát triển các mơ hình QSAR nhằm dự báo hoạt tính kháng ung thư của các dẫn

xuất flavone và islavone, đồng thời thiết kế các dẫn xuất mới có hoạt tính cao, độc tính thấp.
Ngồi ra, đề tài định hướng tổng họp một số dẫn xuất flavone và isoflavone.
5. ĐÔĨ TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN cúu
1.6.283

Đối tượng nghiên cứu là dữ liệu về cấu trúc và các giá trị hoạt tính sinh học ức

chế tế bào ung thư cổ tử cung pGIso của các flavone và isoflavone [28].
1.6.284

Phạm vi nghiên cứu là phát triển các mơ hình QSAR để dự đốn hoạt tính sinh

học cũng như một số tính chất của nhóm dẫn xuất flavone và isoflavone. Bước đầu định hướng
tổng họp một số dẫn xuất flavone và isoílavone hoạt tính cao có khả năng kháng ung thư cao hơn
so với các kết quả nghiên cứu trước đây.
6. PHƯONG PHÁP NGHIÊN cứu
1) Phương pháp hóa lượng tử
2) Phương pháp cơ học phân tử
3) Phương pháp hồi quy tuyến tính và mạng thần kinh
4) Phương pháp đánh giá mơ hình QSAR
5) Phương pháp ANOVA
7. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THựC TIỄN CỦA ĐÈ TÀI
1.6.285

Sử dụng các kỹ thuật tính tốn hóa học lượng tử và thống kê tốn học để xây

dựng các mơ hình quan hệ giữa cấu trúc và hoạt tính của các họp chất.

1.6.286

Cơng trình này đã phát triển các mơ hình tuyến tính (linear) và mạng thần kinh

nhân (neural) nhằm xác định được những vị trí nguyên tử ảnh hưởng đến tác dụng kháng ung thư
cổ tử cung từ đó xác định vị trí tác dụng mạnh để xem xét gắn nhóm thế để tạo ra hợp chất mới và
chọn lựa được những họp chất có hoạt tính cao.
1.6.287 Đề xuất xây dựng sơ đồ tổng hợp chất mới có hoạt

tính cao, phục vụ cho các nghiên cứu thực nghiệm. Từ
cơng trình này, có thể ứng dụng phương pháp cũng như
kết quả nghiên cứu để kết hợp các nghiên cứu thực
nghiệm với các nghiên cứu lý 5


giảm trình
nghiệm,
thiểu
chính
đáng
vìnghĩa
kể
vậy
chi
chúng
phí học
cho vơ
tơi
cáccùng
cho

nghiên
rằng
đây
cứu
làthực
một
cơng
có
ý
khoa
quan
trọng.

1
9


1.6.289

Chương 1 - TỒNG QUAN

1.1 TỐNG QUAN VÈ FLAVONOID

1.1.1

Khái niệm và phân loại flavonoid

1.6.290

Flavonoid là nhóm họp chất phenol có cấu

tạo 'khung theu kiểu CỐ ■ Ọj—Gs—huy lả kiìViiig Cũ bầiì
gồm 2 vịng benzen A và B nối với nhau qua một mạch 3
carbon, có nhiều trong hợp chất tự nhiên và thường gặp

Cấu trúc hóa học

trong dược liệu nguồn gốc thực vật [3].
1.6.291

Đứng về sinh nguyên, người ta xem cấu trúc này gồm hai phần (được theo dõi

bằng chất đồng vị).
1.6.292

c6 - c3 (tức là vòng B + 3C) phần này xuất phát từ acid shikimic dẫn đến các dẫn

1.6.293 xuất phenylpropan.
COOH

COOH

ỌH ĩ
HO-P-O—n—COOH

Adenosine triphosphat v

II

(ATP)

OH

Aeid shikimic

O CH2
o

OH

5-phpsphoshikimic

Phosphoenolpyruvic

phosphat
CH=CH—COOH

OH

Acid paracoumaric
Tyrosin
1.6.294
1.6.295 c6 hay là C2+C2+C2 (vòng A) xuất phát từ 3 đơn vị

acetat dẫn đến acid triacetic
7


1.6.296

H3C-COOH + HCH2-COOH -> CH3-CO-CH2-COOH
1.6.297 Acid acetoacetic

1.6.298

CH3-CO-CH2-COOH + H-CH2-COOH -> H3C-CO-CH2-CO-CH2-COOH
1.6.299 Acid triacetic

Sau đó hai phần được ghép lại

Nguồn gốc
1.6.300
1.6.301
Cũng giống vitamin c, các flavonoid được khám phá bởi một trong những nhà
sinh hóa nổi tiếng nhất của thế kỷ 20: Albert Szent - Gyorgyi (1893-1986). Ong nhận giải Nobel
năm 1937 với những khám phá quan trọng về các đặc tính của vitamin c và flavonoid.
1.6.302 Phân loại flavonoid
1.6.303

Flavonoid được phân thành các phân nhóm sau:

1.6.304

Elavonoid là các flavonoid có gốc aryl ở vị trí c2: flavone, flavonol, flavanone,

flavanol, chaicone, anthocyanin, anthocyanidin có nhiều trong hoa hịe, lúa mạch 3 góc, cây táo
ta, bạch đàn, râu mèo, rau nghể, hồng cầm, kim ngân hoa, actiso, dâu, hồng hoa ...Ví dụ:

o
Flavone

1.6.305
1.6.306
Isoflavonoid có gốc aryl ở vị trí c3: isoflavone, isoflavanone, rotenoid có nhiêu
trong xạ can, dây mật, hạt củ đậu... Ví dụ:

2
1


o

HO

1.6.2

1.6.307
1.6.308

isoflavane

Isoflavone

1.6.309

Neoflavonoid có gốc aiyl ở vị trí c4: calophylloid có nhiều trong tơ mộc...

1.6.310

Ngồi ra các biflavonoid là những flavonoid dimmer, triflavonoid cấu tạo bởi 3

1.6.311 monomer flavonoid và flavolignan là nhũng flavonoid mà phân tử có một phần cấu
1.6.312

trúc lignan.---------------

1.6.313 1.1.2Tác dụng của flavonoid
1.6.314

Một số tác dụng điển hình của flavonoid như sau:

- Các dẫn xuất flavonoid được bĩet lấnhom chấf~ẽỔ~ĩâoxi hóa của các gốc tự' do trong q trình trao đối chất. Các gốc tự do thường là OH‘,
ROO’..., chúng sinh ra trong tế bào bởi nhiều nguyên nhân và khi sinh ra cạnh ADN thì sẽ
gây ra những ảnh hưởng nguy hại như gây biến dị, hủy hoại tế bào, gây ung thư, tăng
nhanh sự lão hoá [11].
1.6.315

Các dẫn xuất flavone và isoflavone có thể tạo phức với các ion kimloại mà chính

các ion kim loại này là xúc tác của nhiều phản ứng oxy hoá. Bởi vậy các chất flavonoid có tác
dụng bảo vệ cơ thê. Chúng có thể ngăn cản xơ vữa động mạch, đột quỵ, lão hóa và các bệnh do tia
bức xạ. Chúng cũng cổ thể ngăn cản thối hóa xương, huyết áp cao, bệnh tim và một vài căn bệnh
ung thư [28],[23].
- Thành phần của màng tế bào có các chất lipid dễ bị peroxyd hoá, tạo ra những sản phẩm
làm rối loạn sự trao đổi chất cũng dẫn đến sự huỷ hoại tế bào. Đưa các chất ehốn g oxy hoá
nhnMLavơũoid vào cơ thể đề bảo vê tế bào thì có thể ngăn ngừa các nguy cơ như xơ vữa
động mạch, tai biến mạch, lão hoá, tổn thương do bức xạ, thoái hoá gan...
- Flavonoid cùng với acid ascorbic tham gia trong quá trình hoạt động của enzym oxy hố khử. Flavonoid cịn ức chế tác động của hyaluronidase, enzym này làm tăng tính thấm của
mao mạch, khi thừa thì gây hiên tượng xuất huyết dưới da. Các chế phẩm chúa flavonoid
chiết từ các lồi Citrus có tác dụng làm bền thành mạch, làm giảm tính "giịn" và tính

thấm của mao mạch. Tác dụng này được hợp lực cùng với vitamin c (acid ascorbic).
Flavonoid được dùng trong các trường họp rối loạn chức


1.6.316

năng tĩnh mạch, tĩnh mạch bị suy yếu, giãn tĩnh mạch, trĩ, chảy máu do đặt vòng trong phụ

khoa, các bệnh trên nhãn khoa như sung huyết kết mạc, rối loạn tuần hồn võng mạc. Các dẫn chất
anthocyanosid có tác dụng tái tạo tế bào võng mạc và đã được chứng minh có tác dụng tăng thị lực vào ban
đêm.
-

Tác dụng chống độc của flavonoid thể hiện làm giảm thương tổn gan, bảo vệ được chức năng gan.
Việc sử dụng một số dược liệu trong điều trị viêm gan, xơ gan, bảo vệ tế bào gan rất hiệu quả như:
cây actisơ, có biệt dược là Chophytol.

-

Tác dụng kích thích tiét mật thể htện ở các~chất thttộc-nhém flavanone, flavone flavonol và flavane3-ol.

-

Flavonoid thể hiện tác dụng chống co thắt những tổ chức cơ nhẵn (túi mật, ống djin mật, phế quản và
một số tổ chức khác).

-

Trên bộ máy tiết niệu, nhiều flavonoid thuộc nhóm flavone, flavanone, flavonol thể hiện tác dụng
thơng tiểu rõ rệt.

-

Tác dụng chống loét của flavanone và chalcone glycosid của rễ cam thảo đã được ứng dụng để chữa
đau dạ dày.

-

Tác dụng chống viêm của nhiều flavonoid thuộc các nhóm flavone, flavanone, dihydroflavonol,
anthocyanin, flavane-3-ol, chaicone, isoflavone, biflavone, 4-aryl coumarine, 4-aryl chromane đều
được chứng minh bằng thực nghiệm do các chất flavonoid này ức chế con đường sinh tổng họp
prostagladin.
1.6.317

Người ta đã sử dụng rutin, citrin, leucodelphinidin, quercetin và catechin để điều trị ban đỏ,

viêm da, tổn thương da và màng nhầy trong trường họp xạ trị.
-

Trên hệ tim mạch, nhiều flavonoid thuộc nhóm flavonol, flavane-3-ol, anthocyanin như quercetin,
rutin, myricetin, pelargonin, hỗn hợp catechin của trà có tác dụng làm tăng biên độ co bóp và tăng thể
tích phút của tim, bình thường lại sự rối loạn nhịp tim.

-

Cao chiết từ lá cây bạch quả có tác dụng tăng tuần hoàn máu trong động mạch, tĩnh mạch và mao
mạch. Thuốc dùng cho những người có biểu hiện lão suy: rối loạn trí nhớ, khả năng làm việc bằng trí
óc sút kém, mất tập trung tư tưởng, hay cáu gắt.

-

Trên hệ thần kinh, một số C-flavone glycosid của hạt táo có tác dụng an thần.

-

Một số tài liệu gần đây có nói đên tãc dụng chong ung thư và lác dụng kháng HIV của một số dẫn
chất thuộc nhóm flavone.
1.6.318

- Một số flavonoid khác có trong dây mật thì tác dụng diệt côn trùng đã được biết và ứng


dụng từ lâu.
1.6.319
1.6.320

1.1.3 Phân bố flavonoid trong tự nhiên
Flavonoid ít gặp trong thực vật bậc thấp. Trong ngành rêu ít thấy, trong dương xỉ số lượng

flavonoid ít nhưng có mặt các nhóm anthocyanin, flavanone, flavone, flavonol, chaicone, dihydrochalcone.
1.6.321

Trang ngành hạí trần có khoảng 700 lồi, 20 họ gồm anthocyanidin, leucoanthocyanidin,

flavanone, flavone, flavonol, isoflavone. Flavonoid tập trung chủ yếu vào ngành hạt kín ở lớp 2 lá mầm.
1.6.322------------------------------------------------------------Có rất nhiều họ chứa flavonoid và đủ các loại
flavonoid. Lớp 1 lá mầm có 53 họ nhưng chi khoảng tron 10 họ tìm tháy có ílavunuid.-------1.6.323

Động vật khơng tổng hợp được flavonoid. Hàm lượng, thành phần flavonoid trong cây phụ

thuộc vào nơi mọc. Cây mọc ở vùng nhiệt đới, vùng núi cao có hàm lượng cao hơn ở cây nơi thiếu ánh
sáng.
1.2 LIÊN QUAN CÁU TRÚC VÀ TÁC DỤNG
1.2.1
1.6.324

Nội dung và ý nghĩa
Đây là nguyên tắc cơ bản nhất để xây dựng các mơ hình quan hệ cấu trúc - hoạt tính ( QSAR)

hay mơ hình quan hệ cấu trúc - tính chất (QSPR), mơ hình quan hệ cấu trúc - cấu trúc để dự đốn tính chất
vì cấu trúc - tính chất - hoạt tính có mơi quan hệ biện chứng với nhau, là các mối liên quan nhân - quả [1],
[14] có thể được tính tốn một cách chính xác và thiết lập theo những mơ hình tốn học rõ ràng. Theo Testa
và Kier, quan hệ định lượng cấu tróc - tác dụng là tổng hòa các mối quan hệ thể hiện trên Minh t t trftn-rnr
CTÌr riiìy vơ vịn kip.il mơ-hình QSAR đựợc xây dựng nên cho các đối tượng khác nhau thì cần các về cấu
trúc khác nhau để quyết định phương pháp xây
1.6.325
1.6.326

dựng mơ hình cụ thể.
Cấu trúc - tính chất khơng phải lúc nào cũng được phân định rõ ràng, nên mối liên quan giữa

chúng được biểu hiện bằng giản đồ Venn có phần giao [5], [4]. Tính chât - tác- dụng, có tbể trùng hơp trong
một số trường hợp nên mối liên quan giữa tính chất và tác dụng cũng được diễn tả bằng giản đồ Venn có
phần giao, cấu trúc - hoạt tính có sự phân định rõ ràng nên mối liên quan giữa cấu trúc và tác dụng được
diễn tả bởi hai vòng tròn khơng có phần giao nhau mà tiếp xúc tại một điếm.

1.6.327

1.6.328

1.6.329 Hình 1.1 Mối liên quan định lượng cấu trúc và tac dụng
1.2.2

Cấu trúc phân tử


1.2.2.1

Quan niệm cấu trúc

1.6.330 Theo quan niệm tương tự trong hóa 11ỌC
1.6.331

Một phân tử có tác dụng sinh học mang hai nhóm chức: nhóm tác dụng (thường có cấu tạo

đặc biệt) và nhóm ảnh hưởng (thường là các nhóm có khả năng thay đồi tính chất lý hóa của phân tử như
hydroxyl, halogen, carboxyl, nitro ...) [1], [6].
1.6.332 Theo quan niệm tương tự trong sinh hóa1.6.333

Một phân tử có tác dụng sinh học có 2 thành phần chính: Khung phân tử đặc tiling cho tính

chất lý hóa, cịn nhóm chức quyết định hoạt tính sinh học [17].
1.6.334 Theo quan niệm hiện đại
1.6.335

Phân tử hợp chất là một thể thống nhất (gồm các nguyên tử liên kết khung phân tử, nhóm

chức...). Tác dụng sinh học không những do cấu trúc phân tủ' trực tiếp quyết định mà còn gián tiếp chịu ảnh
hưởng bởi các quá trình như hâp thụ, vận chuyên, phân bố hay chuyển hóa của phân tử trong cơ thể sinh vật.
1.6.336

Do đó, khi nghiên cứu mơ hình liên quan giữa cấu trúc với tác dụng, người ta không những

phái khảo sát cấu trúc mà còn xem xết những yéu to ánh hường nêu co thể.