Sàng lọc in silico các hợp chất flavonoid có tác dụng ức chế enzym chuyển angiotensin định hướng điều trị tăng huyết áp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC

CAO THỊ XUÂN QUỲNH

SÀNG LỌC IN SILICO CÁC HỢP
CHẤT FLAVONOID CÓ TÁC DỤNG
ỨC CHẾ ENZYM CHUYỂN
ANGIOTENSIN ĐỊNH HƯỚNG ĐIỀU
TRỊ TĂNG HUYẾT ÁP

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC

Hà Nội - 2021


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC

Người thực hiện: Cao Thị Xuân Quỳnh

SÀNG LỌC IN SILICO CÁC HỢP
CHẤT FLAVONOID CÓ TÁC DỤNG
ỨC CHẾ ENZYM CHUYỂN
ANGIOTENSIN ĐỊNH HƯỚNG ĐIỀU
TRỊ TĂNG HUYẾT ÁP

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
(NGÀNH DƯỢC HỌC)

Khóa

: QH.2016.Y
Người hướng dẫn : PGS.TS. Bùi Thanh
Tùng PGS.TS. Vũ Mạnh Hùng

Hà Nội - 2021


LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc và gửi lời cảm ơn
chân thành tới PGS.TS. Bùi Thanh Tùng, Trưởng bộ môn Dược lýDược lâm sàng, Trường Đại học Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội và
PGS.TS. Vũ Mạnh Hùng công tác tại Học viện Quân y là hai người thầy
đã tận tình chỉ bảo, động viên và giúp đỡ tơi hồn thành khóa luận này.
Tôi xin chân thành cảm ơn em Tạ Thị Thu Hằng, sinh viên lớp K62
Dược học, Trường Đại học Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội đã nhiệt
tình hỗ trợ tơi trong q trình thực hiện đề tài.
Bên cạnh đó, tơi cũng xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo, thầy cô Trường Đại
học Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi được học
tập, nghiên cứu, rèn luyện tại đây trong suốt 5 năm qua và thực hiện đề tài này.

Sau cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình, anh chị
em và bạn bè ln sát cánh, đồng hành, ủng hộ, động viên tôi trong q
trình học tập, nghiên cứu hồn thành khóa luận.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song với kiến thức, kỹ năng và thời gian cịn hạn
chế, luận văn của tơi khó tránh khỏi những thiếu sót. Tơi rất mong nhận được những
ý kiến đóng góp của các thầy cơ để khóa luận của tơi được hồn thiện hơn.

Tơi xin chân thành cảm ơn.

Hà Nội, ngày 24 tháng 5 năm 2021

Sinh viên
Cao Thị Xuân Quỳnh


DANH
THA
ACE
GBD
BMI
GPCRs
RAA
Arg
Ser
His
Gln
Val
Glu
Lys
Tyr
Ala
Asp
Phe
Trp
Leu
Met
Pro
ACEi
AngII
SBVS

NMR
ADMET
CSDL
RMSD
MW
HBD
HBA
HATT
LD50

Angiotensi
The Globa
Body mas
G protein-

Angiotensi
inhibitor

Structure-ba
Nuclear M
Absorption
Metabolism

Root mean
Molecular
Hydro bon
Hydro bon

Lethal dos

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Hệ renin- angiotensin- aldosteron............................................................. 6
Hình 1.2. Cấu trúc chính của sACE và tACE............................................................. 8
Hình 1.3. Cấu trúc 3D của tACE....................................................................................... 9
Hình 1.4. Biểu diễn liên kết của lisinopril với ACE tại vị trí hoạt động......9
Hình 1.5. Các phân nhóm chính của flavonoid..................................................... 12
Hình 2.1. Cấu trúc 3D của enzym 1O86 được tải về từ CSDL Protein Data Bank. 17

Hình 2.2. Minh họa quá trình re-dock lisinopril đồng kết tinh. .....................19
Hình 2.3. Thực hiện dự đốn tính giống thuốc và các thơng số ADMET bằng cơng

cụ trực tuyến pkCSM.......................................................................................................... 21
Hình 3.1. Minh họa quá trình sàng lọc in silico.................................................... 22
Hình 3.2. RMSD của lisinopril đồng kết tinh trước và sau khi re-dock. . .23
Hình 3.3. Minh họa hai chiều các tương tác của lisinopril tại vị trí hoạt động. 23

Hình 3.4. Tương tác của 5 hợp chất với ACE........................................................ 30


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Phân độ tăng huyết áp theo mức huyết áp đo tại phòng khám.
........................................................................................................................................................... 3

Bảng 3.1. Kết quả mô phỏng docking........................................................................ 24
Bảng 3.2. Kết quả các thông số quy tắc 5 Lipinski. ........................................... 26
Bảng 3.3. Kết quả phân tích các đặc tính hấp thu, phân bố và chuyển hóa.
......................................................................................................................................................... 27

Bảng 3.4. Kết quả phân tích các đặc tính thải trừ và độc tính. ....................28
Bảng 3.5. Kết quả phân tích mơ phỏng docking.................................................. 31


MỤC LỤC

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG
ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.............................................................................................. 3
1.1.

Tổng quan về bệnh tăng huyết áp........................................................ 3

1.1.1.

Bệnh tăng huyết áp................................................................................. 3

1.1.2.

Điều trị tăng huyết áp............................................................................ 5

1.2.

Tổng quan về enzym chuyển angiotensin (ACE)....................... 6

1.2.1.

Sơ lược về hệ Renin-angiotensin-aldosteron và ACE...6

1.2.2.

Trung tâm hoạt động của ACE........................................................ 8

1.2.3.

Một số chất ức chế ACE (ACEi)................................................... 10

1.3.

Tổng quan về nhóm hợp chất flavonoid....................................... 11

1.4.

Tổng quan về nghiên cứu in silico.................................................... 13

1.4.1.

Docking phân tử..................................................................................... 13

1.4.2.

Quy tắc Lipinski về các hợp chất giống thuốc.................15

1.4.3.

Dự đoán ADMET các thơng số dược động học và độc tính
15

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU............................................................................................................................................. 17
2.1. Nguyên liệu và thiết bị..................................................................................... 17
2.2. Nội dung nghiên cứu........................................................................................ 18
2.3. Phương pháp nghiên cứu............................................................................ 18
2.3.1. Sàng lọc bằng docking phân tử...................................................... 18
2.3.2. Nghiên cứu các đặc điểm giống thuốc...................................... 20
2.3.3. Nghiên cứu các đặc tính dược động học và độc tính (ADMET) .. 21


CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ ............................................................................

3.1. Mô phỏng protein docking

3.1.

3.1.

3.2. Sàng lọc các hợp chất giốn

3.3. Dự đốn các thơng số ADM

CHƯƠNG 4: BÀN LUẬN..........................................................................
4.1. Về kết quả ...........................

4.1.

4.1.

4.1.

4.1.

4.2. Về phương pháp ................
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤ


ĐẶT VẤN ĐỀ
Tăng huyết áp (THA) là một thách thức lớn đối với sức khỏe cộng đồng do
tỷ lệ mắc bệnh cao và có mối liên quan mật thiết với các bệnh tim mạch, bên cạnh
sự phức tạp trong sinh lý bệnh và cơ chế bệnh sinh. Theo thống kê năm 2015 của
Tổ chức Y tế thế giới, có khoảng 1,13 tỷ người mắc cao huyết áp, trong đó đa số
khơng biết mình mắc bệnh. Tỷ lệ (THA) cao nhất ở những người trên 18 tuổi là ở
các nước có thu nhập thấp (28,4%) và các nước có thu nhập trung bình (25,5%). Tỉ
lệ mắc ở nam giới (25%) lớn hơn so với nữ giới (20%) [72] . Tăng huyết áp là một
yếu tố nguy cơ hàng đầu của các bệnh tim mạch, bao gồm bệnh mạch vành, suy
tim, bệnh thận mãn tính, đột quỵ, đau tim và sa sút trí tuệ. Trong năm 2015, có
khoảng 10 triệu người tử vong do THA, trong đó 4,9 triệu trường hợp là do bệnh
mạch vành và 3,5 triệu trường hợp do đột quỵ [1] .

Tại Việt Nam, tỉ lệ chung của tăng huyết áp là 21,1% dựa trên 10
nghiên cứu được công bố từ năm 2005 đến 2018 và 18,4% dựa trên ba
cuộc điều tra trên toàn quốc [50] . Khi nghiên cứu trên nhóm người ở độ
tuổi 40 đến 69, chỉ có 67,3% tổng số người biết mình mắc cao huyết áp,
trong đó số người được điều trị chiếm 33,2% và chỉ 12,2% được kiểm soát
tăng huyết áp hiệu quả [33] . Điều đó cho thấy tỉ lệ mắc cao huyết áp ở Việt

Nam khá cao trong khi tỉ lệ được điều trị và điều trị có hiệu quả cịn thấp.
Hệ renin-angiotensin-aldosteron là đích đến quan trọng trong việc điều trị tăng
huyết áp. Angiotensin I được phân cắt từ angiotensinogen bằng renin khi huyết áp
giảm, sau đó chuyển thành peptide ở dạng hoạt động là angiotensin II nhờ tác dụng
của enzym chuyển angiotensin (ACE), làm tăng huyết áp theo nhiều cơ chế khác nhau
[22] . Nhiều dược chất đã được phát triển với mục tiêu tác dụng trên hệ thống này,
điển hình là các thuốc ức chế ACE như captopril, lisinopril, ramipril...
được coi như liệu pháp điều trị khởi đầu cho bệnh nhân tăng huyết áp. Bên cạnh
những tác dụng có lợi trên hệ tim mạch, các thuốc ức chế men chuyển (ACEi) cũng
được chứng minh một số tác dụng không mong muốn khi sử dụng lâu ngày như tăng
nồng độ kali máu, ho, phù mạch... và chống chỉ định cho phụ nữ có thai [53] . Vì vậy,
nhiều nghiên cứu được thực hiện trên các hợp chất từ tự nhiên sàng lọc các ứng cử
viên tiềm năng trở thành thuốc hoặc có tác dụng hỗ trợ điều trị tăng huyết áp. Trong
số các hợp chất chiết xuất từ thực vật, flavonoid là một nhóm lớn, xuất hiện ở hầu
khắp các lồi, được cho là có nhiều tác dụng tốt cho cho sức khỏe như chống oxi
hóa, chống nhiễm trùng, ức chế khối u, giảm nguy cơ xơ vữa mạch

1


vành...[74] . Gần đây, có nhiều nghiên cứu đã cho thấy tiềm năng của flavonoid trong
điều trị tăng huyết áp, đặc biệt là tác dụng ức chế enzym chuyển angiotensin

[19] . Tuy nhiên, các nghiên cứu tập trung thực hiện in vitro, chưa nhiều
nghiên cứu cụ thể về tương tác ở cấp độ phân tử của các hợp chất
flavonoid với ACE để giải thích rõ hơn cơ chế ức chế enzym.
Trên cơ sở đó, đề tài “Sàng lọc in silico các hợp chất flavonoid có
tác dụng ức chế enzym chuyển angiotensin định hướng điều trị tăng
huyết áp” được tiến hành với 2 mục tiêu chính:
1.

Sàng lọc các hợp chất flavonoid có tác dụng ức chế
enzym chuyển angiotensin bằng phương pháp docking phân
tử.
2.
Dự đốn tính giống thuốc, các thơng số dược động
học và độc tính của các hợp chất tốt nhất thu được sau quá
trình sàng lọc.


2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

Tổng quan về bệnh tăng huyết áp

1.1.1. Bệnh tăng huyết áp
Theo Hội Tim mạch học quốc gia Việt Nam và Phân hội Tăng
huyết áp: Tăng huyết áp là tình trạng bệnh lý có huyết áp tâm thu ≥ 140
mmHg và/hoặc huyết áp tâm trương ≥ 90 mmHg khi đo tại phịng khám.
Chẩn đốn xác định tăng huyết áp sau khi đo chính xác huyết áp
tại phịng khám và huyết áp ngồi phịng khám (huyết áp tại nhà và
huyết áp liên tục), bao gồm cả việc khai thác tiền sử cá nhân và tiền sử
gia đình, khám thực thể và các xét nghiệm cận lâm sàng nhằm xác định
nguyên nhân THA thứ phát hay THA tiên phát, đánh giá các yếu tố nguy
cơ tim mạch, tổn thương cơ quan đích, và bệnh cảnh lâm sàng đi kèm
để phân tầng nguy cơ [70] . Phân độ THA được thể hiện ở bảng 1.1.
Bảng 1.1. Phân độ tăng huyết áp theo mức huyết áp đo tại phịng khám.

Bìn
Bình

T

T

T

THA tâm

Theo thống kê ở Hoa Kỳ năm 2007-2010, có 81,5% trường hợp biết mình
mắc tăng huyết áp và chỉ có 52,5% kiểm soát được bệnh. Phần lớn tăng huyết áp
ở người trưởng thành là không rõ nguyên nhân (tăng huyết áp nguyên phát), chỉ
có khoảng 10% là có nguyên nhân (tăng huyết áp thứ phát) có thể kể đến là: Bệnh
thận cấp hoặc mạn tính (viêm cầu thận cấp/mạn, viên thận kẽ, sỏi thận, thận đa
nang, thận ứ nước, suy thận); Hẹp động mạch thận; U tủy thượng thận

3


(Pheocromocytome); Cường Aldosterone tiên phát (Hội chứng Conn); Hội chứng
Cushing’s; Bệnh lý tuyến giáp/cận giáp, tuyến yên; Do thuốc, liên quan đến thuốc
(kháng viêm non-steroid, thuốc tránh thai, corticoid, cam thảo, hoạt chất giống giao
cảm trong thuốc cảm/thuốc nhỏ mũi …); Hẹp eo động mạch chủ; Bệnh Takayasu;
Nhiễm độc thai nghén; Ngừng thở khi ngủ; Yếu tố tâm thần … [1] . Một số yếu tố nguy
cơ trong tăng huyết áp cũng được đề cập như: Thừa cân, béo phì, chế độ ăn quá
nhiều muối, hút thuốc, uống rượu bia, ít vận động, tuổi cao, căng thẳng... [4, 15] . Điều
đó cho thấy những đối tượng này cần tầm sốt nguy cơ tăng huyết áp sớm để được
chẩn đoán sớm và có kế hoạch theo dõi và điều trị phù hợp.

Theo báo cáo của Gánh nặng bệnh tật toàn cầu năm 2010 (GBD 2010), cao
huyết áp trở thành yếu tố nguy cơ hàng đầu của các bệnh tim mạch và tỷ lệ tử
vong trên thế giới với khoảng 7,6 triệu ca tử vong mỗi năm (chiếm 13,5% tổng số)
[44] . Tại Việt Nam, theo thống kê của Hội Tim mạch học quốc gia Việt Nam và
Phân hội Tăng huyết áp, năm 2000 có khoảng 16,3% người lớn bị THA, đến năm
2009 tỷ lệ THA ở người lớn là 25,4% và năm 2016 tỷ lệ người lớn bị THA đang ở
mức báo động là 48%. Đặc biệt, trong những người bị tăng huyết áp, có 39,1% (8,1
triệu người) khơng được phát hiện bị tăng huyết áp; có 7,2% (0,9 triệu người) bị
tăng huyết áp khơng được điều trị; có 69,0% (8,1 triệu người) bị tăng huyết áp
chưa kiểm soát được (theo báo cáo của GS.TS Nguyễn Lân Việt, Chủ tịch Hội Tim
mạch học Việt Nam tại Hội nghị Tăng huyết áp Việt Nam năm 2016). Trên điện tâm
đồ hoặc siêu âm tim, có thể đánh giá tình trạng phì đại thất trái, dày thành động
mạch cảnh (độ dày > 0,9 mm) hoặc mảng xơ vữa để phân loại chính xác nhóm
nguy cơ của bệnh nhân tăng huyết áp [39] . Nghiên cứu dịch tễ học cho thấy phì
đại thất trái làm nguy cơ xuất hiện suy mạch vành tăng gấp 3, suy tim gấp 5, tai
biến gấp 6 lần; phì đại thất trái có kèm loạn nhịp tim, nhất là nhịp thất (rung thất,
ngoại tâm thu thất) nguy cơ đột tử tăng 5-6 lần. Các động mạch não rất dễ bị tổn
thương do bệnh tăng huyết áp, các động mạch dày ra, mất độ đàn hồi, biến dạng
và dễ làm thành các túi phồng nhỏ, có nguy cơ bị vỡ khi xảy ra cơn tăng huyết áp
kịch phát hoặc khi huyết áp tăng rất cao và kéo dài. Cơn THA kịch phát q cao
cịn có thể gây phù não và các tổn thương vi thể khác làm ảnh hưởng đến hoạt
động của não. Nhiều nghiên cứu cho thấy tăng huyết áp là yếu tố nguy cơ chiếm
tần suất cao nhất trong đột quỵ [3] . Ngồi ra, tăng huyết áp cịn dẫn đến một số
tổn thương cơ quan đích khác như: bệnh mạch máu ngoại vi, bệnh thận (protein
niệu, suy giảm chức năng thận, bệnh thận mạn, suy thận...), bệnh về mắt (xuất
huyết hoặc xuất tiết võng mạc, phù gai thị...) [18, 52] .

4

1.1.2. Điều trị tăng huyết áp
Tăng huyết áp là bệnh mạn tính nên cần theo dõi đều, điều trị đúng và đủ
hàng ngày, điều trị lâu dài, điều trị tích cực ở bệnh nhân có tổn thương cơ quan
đích. Mục tiêu điều trị là đạt “huyết áp mục tiêu” (< 140/90 mmHg và thấp hơn nữa
nếu người bệnh vẫn dung nạp được) và giảm tối đa “nguy cơ tim mạch” [1] .
Người bệnh tăng huyết áp trước hết cần thay đổi lối sống để ngăn ngừa tiến
triển bệnh và giảm lượng thuốc cần dùng. Lượng muối ăn được khuyên dùng ít hơn 5
g/ngày, cùng với chế độ ăn bổ sung kali (ngoại trừ mắc bệnh thận mạn hoặc nguyên
nhân khác gây tăng kali máu), hạn chế thức ăn có nhiều cholesteron và acid béo no.
Người bệnh cần hạn chế uống rượu, bia (ít hơn 14 cốc chuẩn/tuần đối với nam, ít hơn
9 cốc chuẩn/tuần đối với nữ), ngừng hút thuốc lá, thuốc lào bên cạnh việc tăng cường
hoạt động thể lực hợp lý (30 phút/ngày), tránh âu lo, căng thẳng thần kinh và duy trì
cân nặng lý tưởng (BMI từ 18,5 đến 22,9 kg/m2) [2, 65] .

Đối với điều trị tăng huyết áp bằng thuốc theo cá nhân hóa:
các

Tăng huyết áp độ I với nguy cơ thấp: có thể lựa chọn một thuốc trong số

nhóm: lợi tiểu thiazide liều thấp; ức chế men chuyển; chẹn kênh canxi
loại tác dụng kéo dài; chẹn β giao cảm (nếu khơng có chống chỉ định).
Tăng huyết áp từ độ 1 với nguy cơ trung bình, cao, rất cao hoặc
độ II, III: nên phối hợp 2 loại thuốc (lợi tiểu, chẹn kênh canxi, ức chế
men chuyển, chẹn thụ thể angiotensin, chẹn β giao cảm.
Nếu chưa đạt huyết áp mục tiêu, cần điều chỉnh liều tối ưu hoặc
từng bước phối hợp từ liều thấp các thuốc hạ huyết áp:
+ Phối hợp 2 thuốc: ức chế men chuyển/chẹn thụ thể angiotensin
phối hợp với chẹn kênh canxi hoặc lợi tiểu.
+ Phối hợp 3 thuốc: ức chế men chuyển/chẹn thụ thể angiotensin

phối hợp với chẹn kênh canxi và lợi tiểu.
+ Phối hợp 4 thuốc (Tăng huyết áp kháng trị): Thêm kháng
aldosteron hoặc lợi tiểu khác, chẹn α hoặc chẹn β.
-

Đối với tăng huyết áp có chỉ định điều trị bắt buộc:

+ Bệnh mạch vành: Chẹn β + ức chế men chuyển/chẹn thụ thể
angiotensin, chẹn kênh canxi.

5


+ Suy tim: ức chế men chuyển/chẹn thụ thể angiotensin + chẹn β
+ kháng aldosteron, lợi tiểu quai khi ứ dịch.
+ Đột quỵ: ức chế men chuyển + lợi tiểu.
+ Bệnh thận mạn, đái tháo đường: ức chế men chuyển/chẹn thụ
thể angiotensin + lợi tiểu/chẹn kênh canxi [67, 70] .
1.2.

Tổng quan về enzym chuyển angiotensin (ACE)

1.2.1. Sơ lược về hệ Renin-angiotensin-aldosteron và ACE
Hệ renin-angiotensin-aldosteron (hình 1.1) góp phần đáng kể trong sinh lý
bệnh của tình trạng tăng huyết áp, chủ yếu thơng qua đặc tính co mạch của
angiotensin II và đặc tính giữ natri của aldosterone. Khi huyết áp giảm, renin được
giải phóng vào máu, gặp và phân cắt angiotensinogen thành angiotensin I, một
decapeptide không hoạt động. Angiotensin I lưu hành trong máu đến phổi, bị
enzym chuyển angiotensin ở phổi phân cắt thành octapeptide hoạt động,
angiotensin II, bằng cách giải phóng dipeptide histidyl-leucine ở đầu C.

Angiotensin II gắn kết với hai thụ thể có lộ trình thơng qua GPCRs là AT1 và AT2 ở
mô gan, thận và thượng thận gây co mạch, tăng hoạt động của hệ giao cảm (tăng
nhịp tim, tăng tuần hồn, tăng huyết áp) và kích thích tuyến thượng thận tiết
aldosteron gây giữ natri. Natri tăng trong tế bào, làm cơ trong thành mạch đáp
ứng mạnh hơn với các kích thích của giao cảm. Do đó, khi có một tác nhân làm
tăng huyết áp thì theo thời gian, nhiều tác nhân khác sẽ cùng tham gia [36, 42] .

Hình 1.1. Hệ renin- angiotensin- aldosteron.

6


Gần đây, các nghiên cứu cho thấy angiotensinogen, renin và angiotensin II
cũng được tổng hợp cục bộ tại nhiều mô, bao gồm não, tuyến yên, động mạch chủ,
động mạch, tim, tuyến thượng thận, thận, tế bào mỡ, bạch cầu, buồng trứng, tinh
hoàn, tử cung, lá lách và da. Hệ RAA ở các mơ có khả năng điều hịa trương lực máu
tại chỗ nên có vai trị lớn trong huyết áp. Hiểu biết về hệ RAA được mở rộng với một
số thành phần mới và các con đường khác để tổng hợp angiotensin II, tạo cơ sở cho
các kết quả về sinh lý bệnh trong các bệnh tim mạch và thận [36, 42] .
Angiotensin II là peptide angiotensin hoạt động nhất, các tác dụng chính trên
hệ tim mạch bao gồm: đáp ứng tăng áp nhanh, đáp ứng tăng áp chậm, sự phì đại và
tái cấu trúc tế bào tim và mạch. Sự gia tăng vừa phải nồng độ angiotensin II trong
huyết tương vẫn có thể làm tăng huyết áp đáng kể. Nếu tính theo nồng độ hiệu dụng,
angiotensin II mạnh hơn norepinephrin khoảng 40 lần. EC50 của angiotensin
II để làm tăng huyết áp một cách mạnh mẽ vào khoảng 0,3 nM. Khi tiêm angiotensin II
vào tĩnh mạch, huyết áp toàn thân bắt đầu tăng trong vài giây, đạt đỉnh nhanh chóng
và trở lại bình thường trong vịng vài phút. Angiotensin II cũng có thể gây ra các đáp
ứng chậm giúp ổn định áp suất máu động mạch trong thời gian dài, có thể cần nhiều
ngày để đạt hiệu quả tối đa. Hiện tượng đáp ứng chậm này có nền tảng từ sự giảm
chức năng bài tiết của thận do angiotensin II làm co trực tiếp mạch máu thận, tăng

trương lực giao cảm của thận. Ngoài ra, khi đề cập sâu hơn về tác dụng làm tăng
huyết áp động mạch, angiotensin II được cho là tác nhân kích hoạt hiện tượng tái cấu
trúc hệ tim mạch, gây phì đại tế bào mạch máu và tế bào tim, tăng sự tổng hợp và lắng
đọng collagen bởi các nguyên bào sợi cơ tim. Vì vậy, việc giảm nồng độ angiotensin II
trong máu là một hướng đi quan trọng trong việc điều trị tăng huyết áp và hạn chế các
tổn thương cơ quan đích [42] .
ACE đóng vai trị trung tâm trong hệ RAA điều chỉnh huyết áp, cân bằng nội
môi chất lỏng, chức năng thận và mạch máu. ACE là một metalloenzyme phụ thuộc
kẽm tìm thấy chủ yếu trong mơ, thủy phân peptit bằng cách loại bỏ một dipeptit khỏi
đầu tận cùng C. ACE trong cơ thể được giải phóng khỏi bề mặt tế bào nội mô nhờ tác
động của ACE-secretase phân cắt liên kết peptit Arg1203-Ser1204 gần vùng xuyên
màng, đến gắn với màng và gây tác dụng tại chỗ thông qua những tế bào biểu bì và tế
bào nội mạc mạch máu. Một thể khác là ACE huyết tương có thể hịa tan, tuần hoàn
trong huyết tương và những dịch khác của cơ thể, tuy nhiên tác dụng sinh lý chưa
được biết rõ [5, 7, 20] . Enzym này bên cạnh tác dụng chuyển angiotensin I thành
angiotensin II cịn có khả năng bất hoạt bradykinin, một chất gây giãn mạch

7


và hạ huyết áp. Gen mã hóa ACE có hiện tượng đột biến thêm/bớt đa hình ở intron

16. Điều này giải thích tại sao có đến 47% trường hợp có sự khác nhau về
biểu hiện kiểu hình của ACE trong huyết thanh. Sự mất allele có liên quan
đến hiện tượng gia tăng nồng độ ACE trong huyết thanh và tăng chuyển
hóa bradykinin có thể là một yếu tố nguy cơ đối với các rối loạn tăng huyết
áp, phì đại cơ tim, xơ vữa mạch máu và tiểu đường do bệnh lý thận [71] .

1.2.2. Trung tâm hoạt động của ACE
Enzym chuyển angiotensin được phát hiện bởi Leonard T. Skeggs Jr. vào

năm 1956 và đến năm 2002, cấu trúc ACE tinh hồn người được tìm ra và cơng bố
trên tạp chí Nature bởi R. Natesh và cộng sự. Có hai dạng đồng dạng của ACE:
ACE tinh hoàn (tACE) và ACE soma (sACE). tACE (701 axit amin) chỉ có ở tinh
hồn nam giới, trong khi sACE (1277 axit amin) phân bố rộng rãi trong các tế bào
khác nhau cũng như các chất lỏng ngoại bào như huyết tương. sACE bao gồm hai
miền tương đồng (miền N và miền C) trong khi tACE chỉ có một miền, gần giống
với miền C của sACE; cả miền C của sACE và tACE đều có trình tự axit amin gần
như giống nhau, ngoại trừ tACE chứa thêm trình tự 36 gốc ở đầu cuối N (Hình 1.2)
[55]
liên
kết Zn

2+

. tACE (miền C của sACE) phân hủy Ang I thành Ang II thơng qua mơ típ
HEXXH (vị trí hoạt động), nơi hai histidine (His383 và His387), cùng với

glutamate phía dưới (Glu411), tạo thành các phối tử liên kết kẽm, cần thiết cho hoạt
2+

tính peptidase. Một phân tử nước được hoạt hóa tạo phức với Zn
đóng vai trị là nucleophile để tấn cơng nhóm cacbonyl của liên kết
peptit mục tiêu. Người ta đã chỉ ra rằng miền C có sự phụ thuộc clorua
lớn hơn miền N, cả về khả năng thủy phân cơ chất và liên kết với chất
ức chế. Vì vậy, vùng C là vị trí chuyển đổi angiotensin chiếm ưu thế, là
mục tiêu để kiểm soát huyết áp và chức năng tim mạch [7, 24] .

Hình 1.2. Cấu trúc chính của sACE và tACE

8

Cấu trúc của phức hợp tACE-lisinopril được sử dụng để xác định vị
trí hoạt động của phân tử. Cấu trúc của tACE chủ yếu là hình xoắn với 27
vịng xoắn (gần như phân bổ đều ở cả hai miền phụ), 20 vòng xoắn α và
bảy vòng xoắn 310 vòng. Cấu trúc β duy nhất, chiếm 4% tổng các dư
lượng, xuất hiện dưới dạng sáu sợi tương đối ngắn, hai trong số đó nằm
gần vị trí hoạt động. Về tổng thể, ACE có hình dạng ellipsoid với một rãnh
trung tâm kéo dài khoảng 30 A˚ vào phân tử và chia protein thành hai 'miền
phụ', được bao quanh bởi các xoắn α13, α14, α15, α17 và β4 (Hình 1.3).

Hình 1.4. Biểu diễn liên kết của
lisinopril với ACE tại vị trí hoạt động.

Hình 1.3. Cấu trúc 3D của tACE Protein
được chia thành hai phần miền phụ I
và II (lam, hồng). Ion kẽm ở vị trí hoạt
động và lisinopril (lục, vàng) tương
ứng. Hai ion clorua (đỏ).

Hoạt tính thủy phân peptide của ACE cũng phụ thuộc vào hai ion clorua.
Clorua chủ yếu kích hoạt các vị trí hoạt động của ACE và tăng cường sự liên kết
của các cơ chất. Phân tử lisinopril được gắn vào sâu khoảng 10 Å bên trong rãnh
hoạt động. Vị trí của các dư lượng tại vị trí hoạt động khơng thay đổi nhiều khi
hình thành phức hợp. Cacboxyalkyl cacboxylat của lisinopril được định vị tốt để
liên kết với ion kẽm tại vị trí hoạt động và cung cấp một phối tử phối trí. Vị trí của
ba phối tử khác (hai histidine và một axit glutamic) là giống nhau trong cả hai cấu
trúc. Nguyên tử oxy thứ hai của cacboxylat này cách nguyên tử kẽm 2,6 Å và tạo
ra tương tác liên kết H với Glu384 của mơ típ HEXXH. Nhóm phenylpropyl S1 tạo
ra các tương tác van der Waals với Val518, và lysyl amin tạo thành liên kết H yếu

với Glu162 (nguyên tử OE2, 3,4 Å) tại tiểu vùng S1’ của tACE. Cacboxylat ở đầu C

9


liên kết với Lys511 cũng như Tyr 520 (Hình 1.4). Từ đây có thể kết luận,
2+

ion Zn cùng với một số axit amin như His383, His387, Glu411, Lys511,
Tyr520 đóng vai trị quan trọng, nhắm vào vị trí này có thể ức chế hoạt
tính peptidase của ACE [25, 64] .
1.2.3. Một số chất ức chế ACE (ACEi)
Hiện nay, có hơn 10 loại thuốc ức chế men chuyển lưu hành trên
thị trường và là liệu pháp đầu tay trong điều trị các bệnh tim mạch, bao
gồm tăng huyết áp, suy tim và rối loạn chức năng thất trái. Các chất ức
chế ACE được chia thành ba nhóm lớn dựa trên nhóm chức:
1. Thuốc ức chế men chuyển chứa sulfhydryl liên quan đến cấu
trúc của captopril.
2. Thuốc ức chế men chuyển chứa carboxyl liên quan đến cấu
trúc của enalapril (ví dụ: lisinopril, benazepril, quinapril, moexipril,
ramipril, trandolapril, perindopril).
3. Các chất ức chế men chuyển chứa phosphinyl có liên quan đến
cấu trúc của fosinopril.
Một số chất ức chế men chuyển hiện được sử dụng trên lâm sàng
dưới dạng tiền chất ethyl- ester, có sinh khả dụng tốt nhưng khơng có
hoạt tính như mong muốn. Chúng được chuyển đổi thành diacid có
hoạt tính bởi các esterase trong cơ thể [30, 59] .
Captopril là thuốc ức chế men chuyển đầu tiên được sử dụng trên lâm
sàng kể từ năm 1981 bởi hiệu quả điều trị đối với tăng huyết áp và sinh khả dụng
đường uống cao (75%). Tuy vậy, captopril (hay D-3-mercapto-2-methylpropanoyl2+

L-proline) có chứa nhóm sulfhydryl tạo phức chelat với ion Zn , gây ra một số tác
dụng phụ như mất vị giác và phát ban da. Điều này dẫn đến sự ra đời của hai chất
ức chế men chuyển khác khơng chứa nhóm sulfhydryl là enalaprilat và lisinopril.
Cả hai về cơ bản đều có cấu trúc tripeptit với nhóm cacboxyl phối hợp kẽm và
một phenylalanin chiếm rãnh S1 trong enzym. Lisinopril là một dẫn xuất của
enalaprilat, ưa nước hơn và có ái lực đối với ACE lớn hơn enalaprilat. Các hợp
chất sau này đều là các biến thể của ba chất ức chế đầu tiên, với hầu hết sự khác
biệt nằm ở các nhóm chức liên kết với kẽm ở và túi S2’ [7, 30, 35] .
Tất cả các chất ức chế men chuyển đều ngăn chặn sự chuyển đổi Angl thành
Angll và có các chỉ định điều trị, tác dụng không mong muốn và chống chỉ định

10


tương tự nhau. Đa số các thuốc đều hấp thu khá tốt qua đường uống (60-75%),
ngoại trừ lisinopril và benazeprilat (khoảng 30%). Fosinopril có tính thân dầu lớn
nhất và lisinopril ít nhất. ACE được tìm thấy trong nhiều mơ, và ngày càng có
nhiều bằng chứng về sự khác biệt về khả năng ức chế ACE ở mô giữa các chất.
Hầu hết các chất ức chế men chuyển được thải trừ chủ yếu qua thận và ở mức độ
ít hơn qua gan. Lisinopril là chất ức chế men chuyển duy nhất khơng cần chuyển
hóa qua gan trong khi các chất cịn lại ở dạng tiền thuốc khi được đưa vào cơ thể
và thể hiện hoạt tính cao hơn sau khi được chuyển hóa [59] .
Mặc dù được chứng minh có nhiều tác dụng tốt trên hệ tim mạch, các thuốc ức
chế men chuyển tồn tại một số tác dụng không mong muốn đáng quan tâm tuy là tần
số xuất hiện còn thấp. Một tác dụng phụ thường gặp là ho khan, xuất hiện ở 5– 20%
bệnh nhân và có thể dẫn đến việc phải ngừng điều trị [75] . Phù mạch ảnh hưởng đến
0,1–0,5% bệnh nhân và có thể đe dọa tính mạng trong trường hợp phù lưỡi hoặc
thanh quản gây ngạt thở [9] . Hai tác dụng không mong muốn trên nhìn chung là do
nồng độ bradykinin bị thay đổi [7] . Thuốc ức chế men chuyển cịn có thể gây tăng kali

huyết ở những người có tiền sử suy thận và/hoặc tiểu đường trước đó, sử dụng đồng
thời thuốc lợi tiểu giữ kali và/hoặc thuốc bổ sung kali. Chống chỉ định sử dụng thuốc
ức chế men chuyển từ ba tháng giữa trở đi của thai kỳ vì chúng có liên quan đến tăng
nguy cơ bệnh lý ở chân, bên cạnh một số các tình trạng bao gồm thiểu ối, thai nhi
chậm phát triển trong tử cung, suy thận, loạn sản thận, vô niệu, suy thận và sảy thai.
Sử dụng thuốc ức chế men chuyển trong ba tháng đầu của thai kỳ có thể khiến trẻ
tăng nguy cơ mắc các dị tật bẩm sinh nặng [12, 49] .

Do tầm quan trọng của hệ renin-angiotensin-aldosteron và tỉ lệ ngày
càng gia tăng của bệnh tăng huyết áp, các nghiên cứu liên tục được thực hiện
để tìm kiếm các hợp chất mới có tiềm năng ức chế sản xuất angiotensin II với
hoạt tính tốt hơn và hạn chế được các tác dụng không mong muốn cũng như
chống chỉ định nhằm cải thiện hiệu quả điều trị tăng huyết áp trên lâm sàng.

1.3.

Tổng quan về nhóm hợp chất flavonoid
Flavonoid là nhóm lớn nhất các hợp chất polyphenolic tìm thấy được ở

thực vật bậc cao, chủ yếu là các phân tử có trọng lượng thấp, cấu trúc cơ bản là
2-phenyl benzopyrone trong đó cầu nối ba cacbon giữa các nhóm phenyl thường
là oxy. Flavonoid được chia thành ba phân nhóm chính: euflavonoid (2phenylbenzopyrans),

isoflavonoid

(3-benzopyrans)

và

neoflavonoid

benzopyrans) (Hình 1.5). Trong mỗi nhóm này các flavonoid lại được chia thành

11

(4-


các nhóm phụ khác nhau dựa vào sự khác biệt trong cấu tạo của vịng C. Một số
phân nhóm flavonoid thường gặp là flavanon, flavon, flavonols, isoflavon,
flavanols (flavan-3-ol, flavan-4-ol) và anthocyanidin (tạo màu sắc cho thực vật).
Các cấu trúc rất đa dạng của flavonoid thể hiện nhiều chức năng trong hệ thống
sinh học. Trong thực vật, flavonoid góp phần thu hút hoặc xua đuổi côn trùng
thông qua màu sắc của lá, quả và hoa; bảo vệ cây chống lại các bệnh do nhiễm vi
rút, nấm, vi khuẩn và tia cực tím; có mặt trong các nốt sần ở rễ cây họ đậu... [21] .

Hình 1.3. Các phân nhóm chính của flavonoid
(A: euflavonoid, B: iso-flavonoid, C: neo-flavonoid).
Flavonoid xuất hiện nhiều trong thực phẩm có nguồn gốc từ thực vật và đã
được chứng minh nhiều tác dụng có lợi cho sức khỏe. Tác dụng được biết đến
nhiều nhất của flavonoid là chống oxi hóa, làm giảm nguy cơ mắc các bệnh tim,
mạch vành, ức chế khối u và làm chậm quá trình lão hóa [74] . Với cấu trúc chứa
các nhóm hydroxyl liên kết trực tiếp với vịng thơm có khả năng bắt giữ các gốc
tự do, flavonoid được chứng minh là chất chống oxi hóa mạnh hơn vitamin C,
vitamin E và carotenoids [23] . Ngồi ra, flavonoid cịn cho thấy tác dụng ức chế vi
sinh vật, chống viêm nhiễm và có khả năng chống ung thư, với một đại diện là
quercetin làm giảm đáng kể tình trạng viêm nhiễm gây ra bởi Helicobacter pylori
trong niêm mạc dạ dày của chuột bạch và ức chế sự phát triển của các tế bào ung
thư tuyến tụy [10, 14, 29] . Gần đây, người ta quan tâm và thực hiện nhiều nghiên
cứu đối với tác dụng trên hệ tim mạch và tiểu đường của flavonoid, được cho là

do khả năng ngăn ngừa sự oxi hóa các lipoprotein tỷ trọng thấp, phịng ngừa xơ
vữa động mạch, chặn sự kết tụ huyết khối, điều hòa nhịp tim, ngăn ngừa bệnh
mạch vành và nhồi máu cơ tim, điều hịa huyết áp. Flavonoid có khả năng tạo
phức với kim loại ở trung tâm hoạt động và có thể ức chế đến 50% hoạt động của
enzym chuyển angiotensin trong các nghiên cứu in vitro và in vivo [8, 31] . Vì vậy,
ngày càng nhiều hơn các nghiên cứu ở mức độ phân tử được công bố nhằm cung
cấp hiểu biết về cơ chế của tương tác flavonoid-protein cũng như sàng lọc ra các
hợp chất tiềm năng đáp ứng nhu cầu hỗ trợ điều trị tăng huyết áp.

12


1.4.

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 các 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 các
ứng dụng đó là sàng lọc các ứng cử viên tiềm năng trở thành thuốc.

Sàng lọc ảo dựa trên cấu trúc (Structure-based virtual screening- SBVS)
đang trở thành một công cụ thiết yếu trong việc hỗ trợ phát hiện và tối ưu hóa
hợp chất tiềm năng nhanh chóng và tiết kiệm chi phí. Việc áp dụng thiết kế thuốc
hợp lý, dựa trên cấu trúc được chứng minh là hiệu quả hơn so với cách phát
minh thuốc truyền thống vì nó hướng đến việc hiểu biết cơ sở phân tử của bệnh
lý và sử dụng kiến thức về cấu trúc ba chiều của mục tiêu sinh học. SBVS dự

đoán các liên kết của hợp chất với protein đích thơng qua các phương pháp tính
tốn và cấu trúc 3D tia X, tia NMR và lựa chọn ra một tập các hợp chất có điểm số
tốt hơn điểm ngưỡng làm cơ sở cho các thử nghiệm in vitro và in vivo [45] .

1.4.1. Docking phân tử
Docking là một phương pháp dự đoán 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. Docking phân tử là một trong số các 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 các
phối tử phân tử nhỏ trong vị trí liên kết đích phù hợp [26] .

Về cơ bản, mục đích của docking phân tử là đưa ra dự đốn về cấu
trúc phức hợp phối tử-thụ thể bằng cách sử dụng các phương pháp tính
tốn. Docking thường gồm hai phần có liên quan với nhau: lấy mẫu sự
tương thích của phối tử trong vị trí hoạt động của protein bằng các thuật
tốn; sau đó xếp hạng các sự tương thích này bằng cách cho điểm [51] .
Nhiều thuật toán lấy mẫu đã được phát triển và sử dụng rộng rãi trong các
phần mềm docking phân tử có thể kể đến như: thuật toán so khớp (MA)- dựa trên
nguyên tắc về khoảng cách giữa các nhóm chức trong phân tử protein và phối tử;
các phương pháp xây dựng tăng dần (IC)- đưa phối tử vào vị trí hoạt động của
protein theo kiểu phân mảnh và thêm dần các mảnh; phương pháp Monte Carlo

13


(MC)- tạo ra các tư thế của phối tử thông qua chuyển động quay liên kết, tịnh
tiến thân cố định hoặc quay, các thuật toán di truyền (GA) với cảm hứng từ
thuyết tiến hóa của Darwin, tạo ra một tập các tư thế của phối tử bằng cách
đột biến và trao đổi chéo; mô phỏng động lực học phân tử (MD)- dự đoán sự
di chuyển của từng nguyên tử riêng biệt trong trường của các nguyên tử còn

lại theo thời gian dựa trên các phương trình động học, thể hiện tính linh hoạt
của cả phối tử và protein hiệu quả hơn các thuật tốn khác [62] .
Chức năng tính điểm được phát triển để mơ tả nhanh chóng và chính xác
sự tương tác giữa protein và phối tử. Ngoài việc xếp hạng các cấu trúc, định
hướng của phối tử khi liên kết với vị trí hoạt động thơng qua độ bền của liên kết,
chức năng tính điểm cịn dự đốn ái lực liên kết protein- phối tử, ứng dụng trong
tối ưu hóa hợp chất dẫn đường cũng như sàng lọc các hợp chất tiềm năng đối
với một đích trong các cơ sở dữ liệu lớn[34] . Năng lượng tự do của phức hợp
protein- phối tử được cho bởi hằng số liên kết (Kd) và năng lượng tự do Gibbs
(ΔG), trong đó xét đến các tương tác như van der Waals, liên kết kị nước, liên kết
Hydro, liên kết cộng hóa trị, liên kết tĩnh điện. Số lượng các tham số hóa lý càng
lớn thì độ chính xác càng cao. Tuy nhiên, thời gian tính tốn sẽ lâu nếu số lượng
biến lớn. Vì vậy, các hàm tính điểm cần cân bằng giữa độ chính xác và tốc độ để
đạt được hiệu quả khi làm việc với các cơ sở dữ liệu lớn.

Quy trình docking
Q trình docking được thực hiện thơng qua ba bước: chuẩn bị
phối tử, chuẩn bị protein, mô phỏng docking.
Chuẩn bị phối tử
Cấu trúc các phối tử có thể được lấy từ hệ thống dữ liệu có sẵn như ZINC, Pubchem,
Asinex database. Trong trường hợp khơng có sẵn, chúng ta có thể xây dựng cấu trúc
phối

tử

bởi

các

phần

mềm

chuyên

dụng

như

ChemDraw,

ChemSketch,

MarvinSketch...Sau khi xây dựng được cấu trúc 3D, phối tử cần chỉnh sửa điện tích,
gắn trường lực và tối ưu hóa năng lượng để chuẩn bị cho docking.

Chuẩn bị protein
Cấu trúc 3D của protein thường có sẵn trên ngân hàng dữ liệu protein (Protein data
bank) “”. Có thể tự xây dựng cấu trúc 3D của protein theo phương
pháp mơ hình hóa tương đồng (Homology modeling) nếu cấu trúc protein khơng có
sẵn. Tiếp theo, chuẩn bị protein cho chương trình mơ phỏng docking bằng

14


các phần mềm chuyên dụng: loại nước và các phối tử (nếu có), thêm
hydro, gắn trường lực và tạo file pdbqt.
Mô phỏng docking
Trước khi tiến hành mô phỏng docking, cần khoanh vùng tìm kiếm (grid box) cho
thuật tốn. Kích thước của vùng tìm kiếm cần được cân đối, khơng nên quá lớn

gây tốn kém thời gian và độ lặp lại khơng cao, cũng khơng nên q nhỏ vì phần
mềm chỉ tìm kiếm được một vùng rất nhỏ, khơng có ý nghĩa. Thơng thường, vị trí
vùng tìm kiếm được đặt ở trung tâm hoạt động của protein. Khi thực hiện
docking, phần mềm sẽ tự động tìm kiếm và đưa ra cấu dạng phù hợp với năng
lượng thấp nhất. Việc phân tích các tương tác của các cấu dạng thu được thực
hiện trên các phần mềm chuyên dụng như MOE, Pymol, Discovery studio... [54]

1.4.2. Quy tắc Lipinski về các hợp chất giống thuốc
Hầu hết các ứng cử viên làm thuốc thất bại trong các thử nghiệm lâm
sàng bởi không đạt các chỉ tiêu về hiệu quả và độc tính. Năm 1997,
Christopher Lipinski và các cộng sự đã đưa ra bộ quy tắc số 5 (Rules of 5RO5) về các hợp chất giống thuốc, theo đó các loại thuốc dùng đường uống
thường có đặc tính hóa lý và cấu trúc trong một phạm vi giá trị nhất định. Một
dược chất đường uống không vi phạm quá một trong 4 tiêu chí sau:

-

Trọng lượng phân tử: MW < 500 Dalton.

Số lượng nhóm cho liên kết hydro (Số lượng các nhóm
–NH và –OH): HBD < 5.
Số lượng nhóm nhận liên kết hydro (Bao gồm
nguyên tử O và N): HBA < 10.
-

Hệ số phân bố octanol/nước: LogP < 5 [46] .

Các thơng số hóa lý này liên quan đến khả năng hịa tan trong nước,
tính thấm ở ruột và bao gồm các bước đầu tiên trong sinh khả dụng đường
uống. Nếu một hợp chất không vượt qua quy tắc RO5, nó sẽ có nguy cơ gặp
vấn đề khi sử dụng đường uống. Tuy vậy một chất đáp ứng RO5 khơng đảm

bảo nó sẽ trở thành thuốc, vì RO5 khơng đề cập đến các đặc điểm cấu trúc
hóa học cụ thể được tìm thấy trong thuốc và hợp chất khơng phải thuốc [47] .

1.4.3. Dự đốn ADMET các thơng số dược động học và độc tính
Trong các nghiên cứu in silico, việc dự đốn các thơng số dược động học như
hấp thu, phân bố, chuyển hóa, thải trừ và độc tính đã trở thành một phần quan

15


trọng của quá trình nghiên cứu và phát triển thuốc mới. Theo thống kê ở những
năm 2000, trong số các thuốc không vượt qua các thử nghiệm lâm sàng, một nửa
số trường hợp là do không đáp ứng yêu cầu về dược động học (39%) và độc tính
trên động vật (11%) [68] . Ngày nay, cùng với các kho dữ liệu khổng lồ các hợp
chất hóa học đang được phát triển và những tiến bộ công nghệ thông tin, việc
sàng lọc các ứng cử viên thuốc dựa trên các thông số ADMET đã được thực hiện
sớm hơn, trước khi đưa vào đánh giá trên lâm sàng. Kể từ khi xuất hiện các cơng
cụ đánh giá thơng số ADMET, chỉ cịn 8% các thuốc thất bại do không đáp ứng
được các thuộc tính ADMET, giúp tiết kiệm thời gian và tiền bạc, đồng thời đảm
bảo tính an tồn và ổn định của thuốc được thiết kế [27] .

Trong rất nhiều công cụ dự đốn ADMET, ngồi một số phần mềm
thương mại như CASE ULTRA, DEREK, META-PC, METEOR, PASS,
GUSAR..., cịn có các công cụ trực tuyến như ADMETlab, admetSAR,
pkCSM, SwissADME... khá phổ biến trong các nghiên cứu khoa học vì
dự đốn ADMET chính xác và thuận tiện [38] .
Cơng cụ trực tuyến pkCSM là một cơng cụ dự đốn ADMET mạnh mẽ, cho
hiệu suất bằng hoặc cao hơn các công cụ tương tự hiện có. pkCSM dự đốn các
thuộc tính ADMET bằng cách sử dụng đồ thị của các đặc tính để phát triển các mơ
hình dự đốn. Nền tảng này có thể nhanh chóng đánh giá các đặc tính dược động

học và độc tính chính cần thiết cho hợp chất giống thuốc và sinh khả dụng chỉ
bằng cách cung cấp phân tử đầu vào dưới dạng SMILES. Với bộ dữ liệu lớn gồm
hơn 10000 cấu trúc phân tử đối với độc tính trên chuột, 18000 hợp chất đối với
các đặc tính chuyển hóa, 14 mơ hình hồi quy định lượng các thuộc tính ADMET và
16 mơ hình phân loại nhị phân, pkCSM có khả năng xử lý các tập dữ liệu lớn, có
thể áp dụng vào các nghiên cứu sàng lọc [38, 60] .

16