Luận án: Sàng lọc Dẫn xuất Flavonoid, Đánh giá Độc tính Tế bào Hela bằng Tính toán

LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận án này là kết quả nghiên cứu thực sự của cá nhân dưới sự hướng dẫn của PGS. Phạm Văn Tất, trường Đại học Hoa Sen và PGS. Trần Dương, trường Đại học Sư Phạm – Đại học Huế. Luận án được thực hiện tại trường Đại học Khoa Học – Đại học Huế.

Chưa từng có kết quả nghiên cứu tương tự được công bố dưới bất cứ hình thức nào trước khi thực hiện luận án. Một phần kết quả của công trình này đã được công bố trên: Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, Tạp chí Hóa học, Tạp Chí Khoa học và Công nghệ - trường Đại học Khoa học – Đại học Huế, Tạp chí Đại học Huế, Tạp chí Computational Chemistry, Cogent Chemistry, Taylor Francis, Tạp chí Organic & Medicinal Chemistry International Journal (OMCIJ), Tạp chí Natural products research. Ký tên i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. Phạm Văn Tất, Trường Đại học Hoa Sen; PGS.

Trần Dương, Trường Đại học Sư Phạm Huế đã giao đề tài, hướng dẫn trực tiếp và truyền đạt những kinh nghiệm và kiến thức quý báu, tận tình chỉ dẫn, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em hoàn thành luận án này. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến GS. Trần Thái Hòa, TS. Trần Xuân Mậu, TS.

Nguyễn Thị Ái Nhung - Khoa Hóa, Trường Đại học Khoa Học Huế. Các thầy cô đã giúp đỡ, động viên và chỉ dạy nhiều kiến thức quý báu trong quá trình em học tập tại trường. Em xin gửi lời cảm ơn các Thầy Cô trong Khoa Hóa, các Thầy Cô trong Khoa Sau đại học và toàn thể Ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa Học Huế đã cho phép và tạo mọi thuận lợi cho em hoàn thành luận án này. Em xin gửi lời cảm ơn đến TS.

Phùng Văn Trung, TS. Hoàng Thị Kim Dung Viện Hoá học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam TP. Hồ Chí Minh đã giúp đỡ em trong quá trình làm luận án. Em xin gửi lời cảm ơn đến PGS.

Nguyễn Hùng Huy, Khoa Hoá, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – ĐHQGHN đã giúp đỡ, tận tình chỉ dẫn em trong quá trình làm luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành gia đình, bạn bè đã động viên, giúp đỡ cho tôi hoàn thành luận án này. Ký tên ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ANOVA Phân tích phương sai ARE, % Giá trị tuyệt đối của sai số tương đối Bond Liên kết Cal Tính toán (Calculation) SKC Sắc kí cột 1 COSY H-1H (Correlation Spectroscopy) d Đỉnh đôi (doublet) dd Mũi đôi của mũi đôi (duplet of duplet) DEPT Phổ DEPT (Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer) DMSO Dimethyl sulfoxide (CH3)2S=O Exp Thực nghiệm (Experiment) EtOAc Ethyl acetate (CH3COOC2H5) EtOH Ethanol (C2H5OH) E-State Trạng thái điện tử (electrotopological state) Nồng độ thuốc ức chế 50% sự phát triển của tế bào gây ung thư GI50 (50% Growth Inhibition) pGI50 pGI50= -log(GI50) pGI50,exp Giá trị pGI50 thực nghiệm pGI50,pr Giá trị pGI50 dự đoán Phổ tương tác đa liên kết hai chiều dị hạt nhân (Heteronuclear HMBC Multiple Bond Vorrelation) Phổ tương tác hai chiều trực tiếp dị hạt nhân (heteronuclear single HSQC quantum coherence) HPV Vi rút u nhú ở người (Human Papillomavirus) IR Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy) 3 LV Biến ẩn (Latent Variables) LogP Giá trị logarit hệ số phân tán Linear Tuyến tính m Mũi đa (multiplet) MM+ Phương pháp cơ học phân tử MM MARE, % Giá trị trung bình của ARE, % MSE Sai số trung bình bình phương (Mean Squared Error) MS Phổ khối (mass spectrometry) MetOH methanol (CH3OH) Nonlinear Phi tuyến tính NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân OD Phương pháp đo mật độ quang (Optical Density) PCA Phân tích thành phần chính (Principal Components Analysis) PCR Hồi qui thành phần chính (Principal Components Regression) PLS Bình phương cực tiểu riêng phần (Partial Least Squares) Quan hệ định lượng cấu trúc - tính chất QSPR (Quantitative Structure - Property Relationship) Quan hệ định lượng cấu trúc - hoạt tính QSAR (Quantitative Structure - Activity Relationship) Quan hệ định lượng giữa cấu trúc điện tử và hoạt tính sinh học QESAR (Quantitative Electronic Structure - Activity Relationship) Quan hệ định lượng giữa cấu trúc phổ NMR và hoạt tính sinh học QSDAR (Quantitative Spectrum Data - Activity Relationship) Quan hệ định lượng cấu trúc - cấu trúc QSSR (Quantitative Structure - Structure Relationship) Hệ số tương quan đánh giá chéo (Cross-validation correlation 2 Q coefficient) R2tr Hệ số tương quan R2 luyện R2pr Hệ số tương quan R2 dự đoán 4 R2ad R2hiệu chỉnh Rf Hệ số lưu giữ (Retention Factor) SAR Quan hệ cấu trúc hoạt tính (Structure - Activity Relationship) s Đỉnh đơn (singlet) SRB Sulforhodamine B SK Sắc ký SKLM Sắc ký lớp mỏng t Mũi ba (triplet) TCA Trichloroacetic acid UV Phổ UV (Ultraviolet Spectroscopy) J (Hz) Hằng số ghép (Hz) (Coupling constant Hz) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Hydrogen Nuclear Magnetic 1 H-NMR Resonance) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13 (Carbon Nuclear Magnetic 13 C-NMR Resonance) (ppm) Độ dịch chuyển hóa học (chemical shift) tính bằng ppm QSARMLR QSARMLR phương trình 3.16) QSARMLR QSARMLR phương trình 3.17) QSARMLR QSARMLR phương trình 3.19) 5 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Năng lượng tối thiểu (kcal/mol) của phân tử isoflavone (isofla-30).2 Tham số moment lưỡng cực (µ) của các flavonone và isoflavone.3 Ảnh hưởng của loại biến độc lập đến giá trị R2tr.4 Ảnh hưởng của số biến độc lập đến giá trị R2tr, R2 , SE.5 Ảnh hưởng của số nơ ron ẩn đến giá trị R2 tr .6 Ảnh hưởng của cấu trúc mạng đến giá trị R2 tr và R2 .7 Ảnh hưởng của hàm truyền đến giá trị R2 tr và R2 .8 Ảnh hưởng của moment và sai số luyện đến R2.9 Các mô hình tuyến tính QESARMLR (k = 2 - 10) và giá trị thống kê.10 Giá trị thống kê và các mô hình QESARMLR (với k = 5 - 7).11 Giá trị thống kê và giá trị đóng góp GMPmxi,% của nguyên tử trong các mô hình QESARMLR (với k = 5 – 7).12 pGI50 của nhóm kiểm tra dự đoán từ mô hình QESARMLR, QESARANN.13 Các mô hình QSDARMLR và các giá trị thống kê.14 Giá trị thống kê, các hệ số và phần trăm đóng góp của các độ dịch chuyển hóa học i trong các mô hình QSDARMLR.15 Hoạt tính pGI50,pr của các dẫn xuất kiểm tra và các giá trị ARE,% từ các mô hình QSDARMLR (với k = 7) và QSDARANN với kiến trúc I(7)-HL(2)-O(1).16 Mối tương quan của các hợp chất sử dụng mô tả điện tích nguyên tử.17 Tính chất hóa lý và hoạt tính kháng ung thư pGI50 của các hợp chất nghiên cứu bằng mô hình QSSRMLR và các chất dùng để dự đoán.18 Các mô hình QSARMLR (k từ 2 đến 10) với các giá trị R2, R2 pred và MSE.19 Các giá trị thống kê và giá trị phần trăm đóng góp MPmxi,% và GMPmxi,% đối với các tham số mô tả phân tử 2D và 3D trong các mô hình QSARMLR (với k là 8, 9 và 10).20 Hoạt tính sinh học pGI50 của nhóm kiểm tra từ các mô hình QSARMLR (3.21 Các mô hình QSARMLR (k từ 2 đến 10) với các giá trị R2, R2 pred và MSE.22 Các giá trị thống kê và phần trăm đóng góp MPmxi,%, GMPmxi,% của các tham số mô tả phân tử 2D, 3D trong các mô hình QSARMLR (với k bằng 5, 6, 7).23 Hoạt tính sinh học pGI50 của nhóm kiểm tra từ các mô hình QSARMLR (3.17), QSARPCR và QSARPCA-ANN.24 Các mô hình QSARMLR với các giá trị R2 tr , SE và R2 r tương ứng.25 Các giá trị thống kê và phần trăm đóng góp MPmxi,%, GMPmxi,% của điện tích nguyên tử trong các mô hình QSARMLR.26 Hoạt tính pGI50 trong nhóm kiểm tra dự đoán từ các mô hình QSARMLR (3.27 Phần trăm gây độc tế bào GI50 (µg/ml) của các mẫu khảo sát trên dòng tế bào Hela ở các nồng độ khác nhau.28 Giá trị GI50 (µg/ml) và pGI50 của các mẫu flavonoid khảo sát từ thực nghiệm in vitro.29 Hoạt tính pGI50 của các flavone và isoflavone mới được dự đoán từ mô hình QESARMLR và QESARANN.30 Hoạt tính pGI50 của flavone và isoflavone mới được thiết kế và dự đoán từ mô hình QSDARMLR (M1) và QSDARANN (M2).31 Tính chất hóa lý và giá trị hoạt tính kháng ung thư pGI50 của nhóm dẫn xuất flavone và isoflavone tương tự được nghiên cứu từ mô hình QSSRMLR.32 Giá trị pGI50,pr từ 3 mô hình QSSRMLR, QSEARMLR và QSDARMLR.33 Nhiệt độ nóng chảy thực nghiệm và dự đoán từ mô hình QSSRMLR của các dẫn xuất flavonoid chiết xuất.34 Hoạt tính sinh học pGI50 của hai hợp chất phân lập ZZL1, ZZL2 từ các mô hình QSARMLR (3.35 Hoạt tính GI50 (µM) của 10 hợp chất mới nhận được từ mô hình QSARANN(1.36 Hoạt tính sinh học pGI50 của nhóm kiểm tra và hai hợp chất phân lập luteolin và daidzin từ các mô hình QSARMLR (3.18), QSARPCR và QSARPCA-ANN.37 Hoạt tính kháng ung thư pGI50 của 5 hợp chất mới được dự đoán từ mô hình QSARPCA-ANN ).38 Hoạt tính pGI50 trong nhóm kiểm tra dự đoán từ các mô hình QSARMLR (3.39 Hoạt tính kháng ung thư pGI50 của 5 hợp chất mới thiết kế bằng cách gắn nhóm thế vào vị trí C6, C3’ của quercetin, dự đoán từ mô hình QSARANN(2). 125 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mối liên quan định lượng cấu trúc, tính chất, độ phản ứng, hoạt tính.2 Giản đồ Venn mối liên quan định lượng cấu trúc và tác dụng [93].3 Mô hình hồi quy tuyến tính với (p = 2) [51, 66].4 Hồi quy đa biến thường với p = 2, N = 3 [51, 66].5 Ý nghĩa của hệ số hồi quy [51, 66].6 Giải thích F-test [51, 66].7 Hồi quy thành phần chính với p = 2, N = 3 [52, 107].8 Thành phần chính với p = 2 [51, 106].9 Hồi quy PLS với p = 2, N = 3 [51, 106].10 Sơ đồ giải thuật di truyền [10].11 Chọn lựa thế hệ cha mẹ (Pk) theo phương pháp bánh xe lăn [76].12 Chọn lựa thế hệ cha mẹ (Pk) theo phương pháp xếp hạng tuyến tính [76].13 Toán tử chéo đơn điểm [76].14 Toán tử chéo hai điểm [76].15 Hệ thống thần kinh sinh học tự nhiên.16 Hoạt động mạng thần kinh nhân tạo [50].17 Cấu trúc mạng nơ ron [101].18 Quá trình học của mạng nơ ron [16].19 Mô hình tính toán một nơ ron [69, 77].20 Cấu khung flavonoid và quy ước đánh số [74].21 Một số dẫn xuất flavonoid [20, 74].1 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát.

Nguyên liệu sử dụng phân lập flavonoid [2].3 Xây dựng các mô hình hồi quy đa biến.4 Quy trình phân lập các dẫn xuất flavonoid [3, 59].1 Sự giảm năng lượng phân tử theo mức gradient.2 Ảnh hưởng của k đến R2 và SE.3 Giá trị đóng góp trung bình toàn cục GMPmxi.4 Mối tương quan giữa các hợp chất: a) sử dụng điện tích; b) sử dụng tính chất hóa lý.5 Quan hệ giữa tính chất hóa lý dự đoán và dữ liệu thực nghiệm.