BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - ĐINH VĂN TOÀN SÀNG LỌC CÁC CHẤT CÓ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ PHOSPHODIESTERASE TRONG ĐIỀU TRỊ BỆNH ALZHEIMER LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - ĐINH VĂN TOÀN SÀNG LỌC CÁC CHẤT CÓ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ PHOSPHODIESTERASE TRONG ĐIỀU TRỊ BỆNH ALZHEIMER Chuyên ngành : Công nghệ dược phẩm – Bào chế Mã số : 60.72.04.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS THÁI KHẮC MINH Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2017 Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Dược học – Khóa: 2015 - 2017 SÀNG LỌC CÁC CHẤT CÓ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ PHOSPHODIESTERASE TRONG ĐIỀU TRỊ BỆNH ALZHEIMER Đinh Văn Toàn Thầy hướng dẫn: PGS TS Thái Khắc Minh Mở đầu Các chất ức chế phosphodiesterase (PDE9) chất có tiềm ứng dụng điều trị bệnh Alzheimer Trong đề tài này, tiến hành xây dựng mơ hình 2DQSAR, 3D-pharmacophore docking nhằm góp phần sàng lọc chất có khả ức chế PDE9 có tiềm ứng dụng điều trị bệnh Alzheimer Đối tượng phương pháp nghiên cứu Mô hình 2D-QSAR xây dựng phần mềm MOE 2015.10 sở liệu gồm 477 chất ức chế PDE9 thu thập từ báo khoa học 15 sáng chế Thuật toán HipHop phần mềm Discovery studio 2017 R2 sử dụng để xây dựng mơ hình 3D-pharmacophore sở liệu gồm chất ức chế mạnh Mơ hình mơ tả phân tử docking xây dựng công cụ CDocker phần mềm Discovery studio 2017 R2, sử dụng cấu trúc protein từ ngân hàng liệu protein Ứng dụng mơ hình để sàng lọc ảo chất có khả ức chế PDE9 sáu thư viện lớn với tổng cộng 380.330 chất Kết bàn luận Kết xây dựng thành cơng mơ hình 2D-QSAR, mơ hình 3Dpharmacophore mơ hình mơ tả phân tử docking có khả sàng lọc tốt Kết sàng lọc ảo thu ba chất có khả ức chế PDE9 tốt, chứa nhiều khung cấu trúc mới, với giá trị IC50 ≤ 50 nM, điểm số phù hợp ≥ 2,5, điểm số docking -CE > 0, -CIE > có hai liên kết hydro với acid amin GLN453 Kết luận Ba mô hình sàng lọc ảo, với Luật CNS Lipinski giúp sàng lọc nhanh chóng chất có khả ức chế PDE9 tốt với khung cấu trúc có tiềm ứng dụng điều trị bệnh Alzheimer Kết tạo tảng cho việc định hướng thiết kế, tổng hợp xác định hoạt tính sinh học nhằm tìm nhiều chất có hoạt tính ức chế PDE9 tốt, có khả vượt qua hàng rào máu não an toàn Final thesis for the degree of Master Pharm - Academic year: 2015 – 2017 SCREENING FOR PHOSPHODIESTERASE INHIBITORS IN TREATMENT OF ALZHEIMER’S Van-Toan Dinh Supervisor: Assoc Prof., Ph D Khac-Minh Thai Introduction Phosphodiesterase (PDE9) inhibitors are potentially applied in the treatment of Alzheimer's disease In this study, 2D-QSAR, 3D-pharmacophore and molecular docking models will be the built in order to help screen PDE9 inhibitors those are applied in Alzheimer's disease treatment Materials and Methods The 2D-QSAR model was built using MOE 2015.10 software on a database of 477 PDE9 inhibitors collected from eight scientific papers and 15 patents The HipHop algorithm in Discovery studio 2017 R2 software is used to build a 3D-pharmacophore model based on a database of six strongly inhibitors The molecular docking model is built using the CDocker in the Discovery studio 2017 R2 software, which uses protein structures from the protein data bank These three models were applied in virtual screening of PDE9 inhibitors on six big databases with a total of 380,330 substances Results and Discussion The results have successfully built a 2D-QSAR model, a 3D-pharmacophore model, and a molecular docking model which well screening The results of the virtual screening were obtained by three substances with good inhibitory activity against PDE9, many new scaffolds, IC50 ≤ 50 nM, fit value ≥ 2,5, docking score -CE > 0, CIE > and have at least two hydrogen bonds with GLN453 Conclusions The three virtual screening models, along with Lipinski’s CNS Ro4, have rapidly screened PDE9 inhibitors with new scaffolds and potential applications in the treatment of Alzheimer's disease The results provide the basis for design, synthesis, and identification of biological activity to find many substances with good PDE9 inhibitory activity, able to cross the blood-brain barrier and safety LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố luận văn khác Tác giả Đinh Văn Toàn i MỤC LỤC Mục lục i Danh mục chữ viết tắt ii Danh mục bảng iv Danh mục hình vi Lời cảm ơn ix Mở đầu CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU .3 1.1 Phosphodiesterase 1.2 Sàng lọc ảo .12 1.3 Phương pháp 2D-QSAR .13 1.4 Phương pháp 3D-pharmacophore 18 1.5 Phương pháp docking 20 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1 Quy trình thực nghiên cứu 2D-QSAR 22 2.2 Quy trình thực nghiên cứu 3D-pharmacophore .34 2.3 Quy trình thực nghiên cứu mơ hình mơ tả phân tử docking 39 2.4 Quy trình thực sàng lọc ảo chất có khả ức chế PDE9 .43 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 44 3.1 Mô hình 2D-QSAR dự đốn hoạt tính ức chế PDE9 xác định phương pháp phóng xạ .44 3.2 Mơ hình 2D-QSAR dự đốn hoạt tính ức chế PDE9 xác định phương pháp chất cGMP .46 3.3 Mơ hình 3D-pharmacophore 49 3.4 Mơ hình mơ tả phân tử docking .56 3.5 Sàng lọc ảo chất có khả ức chế PDE9 67 CHƯƠNG BÀN LUẬN 78 Kết luận kiến nghị 81 Tài liệu tham khảo .82 Phụ lục PL-1 ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 2D-QSAR Two-Dimensions-QSAR (QSAR chiều) 2D-QSAR-RA Mơ hình 2D-QSAR tập liệu xác định hoạt tính phương pháp phóng xạ 2D-QSAR-GS Mơ hình 2D-QSAR tập liệu xác định hoạt tính phương pháp chất cGMP 3D-QSAR Three-Dimensions-QSAR (QSAR chiều) 4D-QSAR Four-Dimensions-QSAR (QSAR chiều) Aβ Amyloid beta BQSAR Binary QSAR (QSAR nhị phân) cAMP Cyclic adenosine monophosphate (AMP vòng) CCC Concordance Correlation Coefficient (Hệ số tương quan phù hợp) -CE -CDocker_Energy (Năng lượng CDocker) -CIE -CDocker_Interaction_Energy (Năng lượng tương tác CDocker) cGMP Cyclic guanosine monophosphate (GMP vòng) CHARMM Chemistry at HARvard Macromolecular Mechanics (trường lực CHARMM) CNS Central Nervous System (Hệ thần kinh trung ương) Da Dalton (đơn vị khối lượng nguyên tử) E Enzyme GMP Guanosine monophosphate GS cGMP as Substrate (Chất cGMP) HCTN Hợp chất tự nhiên HQSAR Hologram-QSAR IC50 50% Inhibitory Concentration (Nồng độ tối thiểu ức chế 50%) Km Michaelis-Menten constant (Hằng số Michaelis-Menten) LOO Leave-One-Out (Bỏ-một-ra) MH Mơ hình MOE Molecular Operating Environment (Phần mềm MOE) iii MSE Mean Square Error (Sai số bình phương trung bình) P Product (Sản phẩm) PC Principal Component (Thành phần bản) PCA Principal Component Analysis (Phân tích thành phần bản) PDB Protein Data Bank (Ngân hàng liệu protein) PDE Phosphodiesterase PDEStrIAn PhosphoDiEsterase Structure and ligand Interaction Annotated database (Cơ sở liệu cấu trúc phosphodiesterase tương tác phối tử) PLS Partial Least Squares (Bình phương tối thiểu phần) QSAR Quatitative Structure Activity Relationship (Mối tương quan định lượng cấu trúc tác dụng sinh học) RA Radioactivity Assay (Phương pháp định lượng phóng xạ) RMSE Root Mean Square Error (Sai số bình phương trung bình) RMSD Root Means Square Deviation (Độ lệch bình phương trung bình) S Substrate (Chất nền) SAR Structure Activity Relationship (Mối tương quan cấu trúc tác dụng sinh học) SPA Scintillation Proximity Assay (Phương pháp định lượng nhấp nháy gần) STT Số Thứ Tự TCM Traditional Chinese Medicine (Các thuốc Y học cổ truyền Trung Hoa) Vmax Maximum enzyme activity (Hoạt tính enzym tối đa) iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các acid amin tương tác với cGMP vùng Å khoang gắn kết 12 Bảng 2.1 Phương pháp thử hoạt tính ức chế PDE9 từ báo khoa học sáng chế 23 Bảng 2.2 Các khung cấu trúc phương pháp phóng xạ 24 Bảng 2.3 Các khung cấu trúc phương pháp chất cGMP 26 Bảng 2.4 Các nhóm thơng số mơ tả phân tử 2D tính tốn phần mềm MOE 2015.10 28 Bảng 2.5 Phân loại hoạt tính sinh học chất ức chế PDE9 35 Bảng 2.6 Các khung cấu trúc tập ức chế mạnh 35 Bảng 2.7 Tập kiểm tra mơ hình 3D-pharmacophore 37 Bảng 2.8 Các thông số đánh giá mơ hình 3D-pharmacophore .39 Bảng 3.1 Ý nghĩa thông số mô tả xây dựng mơ hình 2D-QSAR tập RA .44 Bảng 3.2 Các chất loại nhiễu PCA Z-score tập RA .45 Bảng 3.3 Ý nghĩa thông số mơ tả xây dựng mơ hình 2D-QSAR tập GS 47 Bảng 3.4 Các chất loại nhiễu PCA Z-score tập GS 47 Bảng 3.5 Kết đánh giá mơ hình 2D-QSAR tập GS 48 Bảng 3.6 Tập xây dựng mơ hình 3D-pharmacophore 50 Bảng 3.7 Kết đánh giá 10 mơ hình 3D-pharmacophore tập xây dựng 51 Bảng 3.8 Kết đánh giá 10 mơ hình 3D-pharmacophore tập kiểm tra 53 Bảng 3.9 Kết đánh giá mô hình sau sử dụng giá trị điểm số phù hợp ≥ 2,5 55 Bảng 3.10 Thơng số mơ tả mơ hình 3D-pharmacophore số 55 Bảng 3.11 Các cấu trúc tinh thể PDE9 thu thập từ ngân hàng liệu protein 57 Bảng 3.12 Kết docking lặp lại cấu trúc PDE9 mã 4QGE .59 Bảng 3.13 Thành phần khoang gắn kết ban đầu xác định chuỗi A B PDE9 mã 4Y86 60 v Bảng 3.14 Kết docking lặp lại cấu trúc PDE9 mã 4Y86 61 Bảng 3.15 Số chất dock vào cấu trúc PDE9 mã 4Y86 63 Bảng 3.16 Các acid amin tham gia tạo liên kết hydro, tương tác kỵ nước nhiều khoang gắn kết với 85 chất ức chế .66 Bảng 3.17 Các thư viện ứng dụng để sàng lọc ảo chất có hoạt tính ức chế PDE9 67 Bảng 3.18 So sánh Luật Lipinski Luật CNS Lipinski 68 Bảng 3.19 Kết sau áp dụng Luật CNS Lipinski 68 Bảng 3.20 Kết chất có IC50 ≤ 50 nM sau sàng lọc mơ hình 2DQSAR 69 Bảng 3.21 Kết chất có hoạt tính ức chế PDE9 tốt mơ hình 2D-QSAR 69 Bảng 3.22 Kết sau sàng lọc mơ hình 3D-pharmacophore .71 Bảng 3.23 Kết chất có điểm số phù hợp tốt sau sàng lọc mơ hình 3D-pharmacophore .71 Bảng 3.24 Kết sau sàng lọc mơ hình docking .73 Bảng 3.25 Kết chất thu sau sàng lọc ảo .74 Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.HCM 80 nghiên cứu cặp liên kết cho nhận hydro phối tử với acid amin GLN453 PDE9 đóng vai trị định tính chọn lọc phối tử với PDE9 so với PDE khác Do tiếp tục sàng lọc 59 chất trên, kết thu chất có hai liên kết hydro với GLN453 Kết trình sàng lọc ảo từ thư viện lớn cho thấy sau sàng lọc mơ hình 3D-pharmacophore, chất thu thuộc hai thư viện chất tổng hợp hóa học: Zinc Maybridge; khơng có chất thuộc thư viện hợp chất tự nhiên, thư viện thuốc Y học cổ truyền Trung Hoa thư viện thuốc Drugbank, qua cho thấy hội tìm thấy chất có khả ức chế PDE9 tốt có nguồn gốc tự nhiên, từ thuốc lưu hành Đồng thời, cấu trúc chất sàng lọc không chứa khung pyrazolopyrimidinon – khung chất ức chế PDE9 cơng bố, từ giúp cung cấp nhiều hướng để thiết kế hợp chất có khả ức chế PDE9 tương lai Tuân thủ Luật Sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.HCM 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đề tài sàng lọc chất có khả ức chế PDE9 tốt có tiềm ứng dụng điều trị bệnh Alzheimer từ thư viện lớn với tổng cộng 380.330 chất thơng qua mơ hình 2D-QSAR, mơ hình 3D-pharmacophore mơ hình mơ tả phân tử docking, với Luật CNS Lipinski Các mơ hình xây dựng nên tiếp tục ứng dụng để sàng lọc thư viện lớn khác, sau cần nghiên cứu in silico dược động học khả tương tác thuốc, khả vượt qua hàng rào máu não, tính thấm qua màng tế bào, độc tính, khả gắn kết với protein huyết tương, khả thải,…bằng phần mềm tiên tiến ADMET Predictor, MembranePlus, GastroPlus [85-87] nhằm sàng lọc hợp chất giống thuốc Đồng thời, tiến hành tiếp thử nghiệm sâu để đánh giá chắn khả ức chế PDE9 mức độ chọn lọc PDE9 so với PDE khác nhằm tránh tác dụng không mong muốn Đã 20 năm kể từ nhóm thuốc ức chế cholinesterase gồm galantamin, donepezil rivastigmin chấp thuận để điều trị Alzheimer, từ đến chưa có thuốc điều trị Alzheimer chấp thuận Đề tài “SÀNG LỌC CÁC CHẤT CÓ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ PHOSPHODIESTERASE TRONG ĐIỀU TRỊ BỆNH ALZHEIMER” hy vọng đóng góp phần nhỏ việc rút ngắn thời gian tìm hợp chất có khả điều trị bệnh Alzheimer Tuân thủ Luật Sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.HCM 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo tiếng Anh Z B Cheng, X Lu, J M Bao, Q H Han, Z Dong, G H Tang, L S Gan, H B Luo, S Yin (2014), "(±)-torreyunlignans A-D, Rare 8-9′ linked neolignan enantiomers as phosphodiesterase-9A inhibitors from torreya yunnanensis", Journal of Natural Products 77 (12), pp 2651-2657 N S Ahmed, A H Ali, S M El-Nashar, B D Gary, A M Fajardo, H N Tinsley, G A Piazza, M Negri, A H Abadi (2012), "Exploring the PDE5 H-pocket by ensemble docking and structure-based design and synthesis of novel β-carboline derivatives", European Journal of Medicinal Chemistry 57, pp 329-343 A Asagarasu, S Sato, M Okada (2008), Quinazoline derivative, WO Patent No 2008018306 A1 Aska Pharmaceutical Co Ltd R Aspiotis, D Deschênes, D Dubé, Y Girard, Z Huang, F Laliberté, S Liu, R Papp, D W Nicholson, R N Young (2010), "The discovery and synthesis of highly potent subtype selective phosphodiesterase 4D inhibitors", Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 20 (18), pp 5502-5505 Y H Cai, Y Guo, Z Li, D Wu, X Li, H Zhang, J Yang, H Lu, Z Sun, H.-B Luo, S Yin, Y Wu (2016), "Discovery and modelling studies of natural ingredients from Gaultheria yunnanensis (FRANCH.) against phosphodiesterase-4", European Journal of Medicinal Chemistry 114 (23 May 2016), pp 134-140 A Cereto-Massagué, L Guasch, C Valls, M Mulero, G Pujadas, S Garcia-Vallvé (2012), "DecoyFinder: an easy-to-use python GUI application for building targetspecific decoy sets", Bioinformatics 28 (12), pp 1661-1662 T Changji, W Yinuo, S Yongxian, L Haibin, Z Xuehua, W Laiyou (2017), "Docking-based 3D-QSAR Studies of Phosphodiesterase 9A Inhibitors", Letters in Drug Design & Discovery 14 (9), pp 986-998 S.-K Chen, P Zhao, Y.-X Shao, Z Li, C Zhang, P Liu, X He, H.-B Luo, X Hu (2012), "Moracin M from Morus alba L is a natural phosphodiesterase-4 inhibitor", Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 22 (9), pp 3261-3264 Tuân thủ Luật Sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.HCM 83 Z B Cheng, X Lu, J.-M Bao, Q.-H Han, Z Dong, G.-H Tang, L.-S Gan, H.-B Luo, S Yin (2014), "(±)-Torreyunlignans A–D, Rare 8–9′ Linked Neolignan Enantiomers as Phosphodiesterase-9A Inhibitors from Torreya yunnanensis", Journal of Natural Products 77 (12), pp 2651-2657 10 N Chirico, P Gramatica (2012), "Real External Predictivity of QSAR Models Part New Intercomparable Thresholds for Different Validation Criteria and the Need for Scatter Plot Inspection", Journal of Chemical Information and Modeling 52 (8), pp 2044-2058 11 M M Claffey, C J Helal, X Hou (2014), "PDEs as CNS Targets: PDE9 Inhibitors for Cognitive Deficit Diseases", Spiros Liras et al., chủ biên, Phosphodiesterases and Their Inhibitors, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, pp 117-140 12 M M Claffey, C J Helal, P R Verhoest (2010), Amino-heterocyclic compounds used as PDE9 inhibitors, WO Patent No 2010084438 A1 Pfizer Inc 13 M M Claffey, C J Helal, P R Verhoest, Z Kang, K S Fors, S Jung, J Zhong, M W Bundesmann, X Hou, S Lui, R J Kleiman, M Vanase-Frawley, A W Schmidt, F Menniti, C J Schmidt, W E Hoffman, M Hajos, L McDowell, R E O'Connor, M Macdougall-Murphy, K R Fonseca, S L Becker, F R Nelson, S Liras (2012), "Application of structure-based drug design and parallel chemistry to identify selective, brain penetrant, in vivo active phosphodiesterase 9A inhibitors", J Med Chem 55 (21), pp 9055-9068 14 M P DeNinno, M Andrews, A S Bell, Y Chen, C Eller-Zarbo, N Eshelby, J B Etienne, D E Moore, M J Palmer, M S Visser, L J Yu, W J Zavadoski, E Michael Gibbs (2009), "The discovery of potent, selective, and orally bioavailable PDE9 inhibitors as potential hypoglycemic agents", Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 19 (9), pp 2537-2541 15 D S El-Gamil, N S Ahmed, B D Gary, G A Piazza, M Engel, R W Hartmann, A H Abadi (2013), "Design of Novel β-Carboline Derivatives with Tuân thủ Luật Sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.HCM 84 Pendant 5-Bromothienyl and Their Evaluation as Phosphodiesterase-5 Inhibitors", Archiv der Pharmazie 346 (1), pp 23-33 16 J Fiorito, F Saeed, H Zhang, A Staniszewski, Y Feng, Y I Francis, S Rao, D M Thakkar, S.-X Deng, D W Landry, O Arancio (2013), "Synthesis of quinoline derivatives: Discovery of a potent and selective phosphodiesterase inhibitor for the treatment of Alzheimer's disease", European Journal of Medicinal Chemistry 60, pp 285-294 17 R Giovannini, C Dorner-Ciossek, C Eickmeier, D Fiegen, T Fox, K Fuchs, N Heine, H Rosenbrock, G Schaenzle (2010), 1-heterocyclyl-1, 5-dihydro-pyrazolo [3, 4-d] pyrimidin-4-one derivatives and their use as pde9a modulators, WO Patent No 2010112437 A1 Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co KG 18 J Glick, J A Beavo (2007), "Phosphodiesterase 9", S.J Enna David B Bylund, chủ biên, xPharm: The Comprehensive Pharmacology Reference, Elsevier, New York, pp 1-6 19 K Gotanda, A Shinbo, Y Nakano, H Kobayashi, M Okada, A Asagarasu (2006), Thienopyrimidine derivative, WO Patent No 2006135080 A1 Aska Pharmaceutical Co Ltd 20 N Heine, C Eickmeier, M Ferrara, R Giovannini, H Rosenbrock, G Schaenzle, L sedikit (2012), 6-cycloalkyl-1, 5-dihydro-pyrazolo [3, 4-d] pyrimidin-4-one derivatives and their use as pde9a inhibitors, WO Patent No 2012020022 A1 Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co KG 21 N Heine, R Giovannini (2012), 6-cycloalkyl-pyrazolopyrimidinones for the treatment of CNS disorders, WO Patent No 2012110441 A1 Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co KG 22 M Hendrix, L BÄRFACKER, B Beyreuther, U Ebert, C Erb, F.-T Hafner, H Heckroth, Y.-H Liu, D Karthaus, A Tersteegen, D S F.-J Van, K M Van (2004), 6-Arylamino-5-cyano-4-pyrimidinones as PDE9A inhibitors, WO Patent No 2004113306 A1 Bayer Healthcare AG Tuân thủ Luật Sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.HCM 85 23 J Hou, J Xu, M Liu, R Zhao, H.-B Luo, H Ke (2011), "Structural Asymmetry of Phosphodiesterase-9, Potential Protonation of a Glutamic Acid, and Role of the Invariant Glutamine", Plos One (3), pp e18092 24 B L Howard, K L Harvey, R J Stewart, M F Azevedo, B S Crabb, I G Jennings, P R Sanders, D T Manallack, P E Thompson, C J Tonkin, P R Gilson (2015), "Identification of Potent Phosphodiesterase Inhibitors that Demonstrate Cyclic Nucleotide-Dependent Functions in Apicomplexan Parasites", ACS Chemical Biology 10 (4), pp 1145-1154 25 Q Huai, H Wang, W Zhang, R W Colman, H Robinson, H Ke (2004), "Crystal structure of phosphodiesterase shows orientation variation of inhibitor 3-isobutyl1-methylxanthine binding", Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 101 (26), pp 9624-9629 26 Y Huang, X Liu, D Wu, G Tang, Z Lai, X Zheng, S Yin, H.-B Luo (2017), "The discovery, complex crystal structure, and recognition mechanism of a novel natural PDE4 inhibitor from Selaginella pulvinata", Biochemical Pharmacology 130 (15 April 2017), pp 51-59 27 M Jørgensen, J Kehler, M Langgård, N Svenstrup, L Tagmose (2013), "Chapter Four - Selective Inhibitors of PDE2, PDE9, and PDE10: Modulators of Activity of the Central Nervous System", C Desai Manoj, chủ biên, Annual Reports in Medicinal Chemistry, Academic Press, pp 37-55 28 H Kaizawa, 弘 貝沢, M Sugita, 麻 杉田, H Yamamoto, 山 博文, K Kamijo, 一 上條, K Tsuchiya, 土 和之, R Seo, 竜 瀬尾, S Yamamoto, 山 哲 (2012), Quinoxaline compound, WO Patent No 2012033101 A1 Astellas Pharma Inc 29 H Kaizawa, 弘 貝沢, H Yamamoto, 山 博文, K Kamijo, 一 上條, M Sugita, 麻 杉田, R Seo, 竜 瀬尾, S Yamamoto, 山 哲, A Ukai, 厚 鵜飼 (2012), Pyrazoloquinoline compound, WO Patent No 2012033144 A1 Astellas Pharma Inc 30 H Ke, Y Wang, Y Wan, H.-B Luo (2014), "Crystal Structures of Phosphodiesterase 9A and Insight into Inhibitor Discovery", Spiros Liras et al., Tuân thủ Luật Sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.HCM 86 chủ biên, Phosphodiesterases and Their Inhibitors, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, pp 105-116 31 J Kehler (2017), "Targeting Phosphodiesterases in the CNS", David Rotella Simon E Ward, chủ biên, Comprehensive Medicinal Chemistry III, Elsevier, Oxford, pp 384-407 32 J Kirchmair, P Markt, S Distinto, G Wolber, T Langer (2008), "Evaluation of the performance of 3D virtual screening protocols: RMSD comparisons, enrichment assessments, and decoy selection—What can we learn from earlier mistakes?", Journal of Computer-Aided Molecular Design 22 (3), pp 213-228 33 D B Kitchen, H Decornez, J R Furr, J Bajorath (2004), "Docking and scoring in virtual screening for drug discovery: methods and applications", Nat Rev Drug Discov (11), pp 935-949 34 J Kotera, H Mochida, H Inoue, T Noto, K Fujishige, T Sasaki, T Kobayashi, K Kojima, S Yee, Y Yamada, K Kikkawa, K Omori (2012), "Avanafil, a Potent and Highly Selective Phosphodiesterase-5 Inhibitor for Erectile Dysfunction", The Journal of Urology 188 (2), pp 668-674 35 K S Kroker, C Mathis, A Marti, J C Cassel, H Rosenbrock, C Dorner-Ciossek (2014), "PDE9A inhibition rescues amyloid beta-induced deficits in synaptic plasticity and cognition", Neurobiol Aging 35 (9), pp 2072-2078 36 H Kubinyi (1993), "Statistical Methods", Hugo Kubinyi et al., chủ biên, QSAR: Hansch Analysis and Related Approaches, Wiley-VCH, pp 91-107 37 G Levitt (1977), Herbicidal sulfonamides, DE Patent No 2715786 A1 Du Pont 38 J Li, C N Liu, N Wei, X D Li, Y Y Liu, R Yang, Y J Jia (2016), "Protective effects of BAY 73-6691, a selective inhibitor of phosphodiesterase 9, on amyloid-β peptides-induced oxidative stress in in-vivo and in-vitro models of Alzheimer's disease", Brain Research 1642, pp 327-335 39 Z Li, X Lu, L.-J Feng, Y Gu, X Li, Y Wu, H.-B Luo (2015), "Molecular dynamics-based discovery of novel phosphodiesterase-9A inhibitors with nonpyrazolopyrimidinone scaffolds", Molecular BioSystems 11 (1), pp 115-125 Tuân thủ Luật Sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.HCM 87 40 S Liu, M N Mansour, K S Dillman, J R Perez, D E Danley, P A Aeed, S P Simons, P K Lemotte, F S Menniti (2008), "Structural basis for the catalytic mechanism of human phosphodiesterase 9", Proc Natl Acad Sci U S A 105 (36), pp 13309-13314 41 D Livingstone (1995), "Regression on principal components and partial least squares", David Livingstone, chủ biên, Data Analysis for Chemists: Applications to QSAR and Chemical Product Design, Oxford University Press, pp 149-158 42 M Matloka, S Janowska, R Moszczynski (2014), "Characterization of a novel group of phosphodiesterase 9A inhibitors as putative therapeutics for cognitive dysfunction", Alzheimer's Association International Conference (AAIC) July 12-17, Copenhagen, pp Abst P1-024 43 A B McRiner, D.; Bursavich, M.; et al (2015), "Identification of imidazotriazinone analogs as potent and selective PDE9 inhibitors demonstrating good drug-like properties and cognitive enhancement in a rodent cognition model", 250th ACS National Meeting August 16-20, Boston, pp Abst MEDI 89 44 F Meng, J Hou, Y X Shao, P Y Wu, M Huang, X Zhu, Y Cai, Z Li, J Xu, P Liu, H B Luo, Y Wan, H Ke (2012), "Structure-based discovery of highly selective phosphodiesterase-9A inhibitors and implications for inhibitor design", J Med Chem 55 (19), pp 8549-8558 45 M A Miteva, C H Robert, J D Marechal, D Perahia (2011), "Receptor Flexibility in Ligand Docking and Virtual Screening", Maria A Miteva, chủ biên, In-Silico Lead Discovery, Bentham Science Publishers, pp 99-117 46 Y Norimine, 乗 吉彦, K Takeda, 邦 武田, K Hagiwara, 幸 萩原, Y Suzuki, 鈴 裕一, Y Ishihara, 祐 石原, N Sato, 信 佐藤 (2013), Pyrazoloquinoline derivative, WO Patent No 2013051639 A1 Eisai R&D Management Co Ltd 47 K Ochiai, N Ando, K Iwase, T Kishi, K Fukuchi, A Ohinata, H Zushi, T Yasue, D R Adams, Y Kohno (2011), "Phosphodiesterase inhibitors Part 2: Design, synthesis, and structure–activity Tuân thủ Luật Sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn relationships of dual PDE3/4-inhibitory Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.HCM 88 pyrazolo[1,5-a]pyridines with anti-inflammatory and bronchodilatory activity", Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 21 (18), pp 5451-5456 48 P K Ojha, I Mitra, R N Das, K Roy (2011), "Further exploring rm2 metrics for validation of QSPR models", Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems 107 (1), pp 194-205 49 M Okada, S Sato, K Kawade, K Gotanda, A Shinbo, Y Nakano, H Kobayashi (2008), Quinoxaline derivative, WO Patent No 2008072779 A1 Aska Pharmaceutical Co Ltd 50 K Poptodorov, T Luu, R D Hoffmann (2006), "Pharmacophore Model Generation Software Tools", Thierry Langer Resmy D Hoffmann, chủ biên, Pharmacophores and Pharmacophore Searches, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, pp 15-47 51 M Prince, A Wimo, M Guerchet, G.-C Ali, Y.-T Wu, M Prina (2015), World Alzheimer Report 2015, The Global Impact of Dementia: An analysis of prevalence, incidence, cost and trends, Alzheimer's Disease International, pp 1-82 52 E M Schwam, T Nicholas, R Chew, C B Billing Jr, W Davidson, D Ambrose, L D Altstiel (2014), "A multicenter, double-blind, placebo-controlled trial of the PDE9A inhibitor, PF-04447943, in Alzheimer's disease", Current Alzheimer Research 11 (5), pp 413-421 53 N N Shang, Y.-X Shao, Y.-H Cai, M Guan, M Huang, W Cui, L He, Y.-J Yu, L Huang, Z Li, X.-Z Bu, H Ke, H.-B Luo (2014), "Discovery of 3-(4hydroxybenzyl)-1-(thiophen-2-yl)chromeno[2,3-c]pyrrol-9(2H)-one as a phosphodiesterase-5 inhibitor and its complex crystal structure", Biochemical Pharmacology 89 (1), pp 86-98 54 Y X Shao, M Huang, W Cui, L.-J Feng, Y Wu, Y Cai, Z Li, X Zhu, P Liu, Y Wan, H Ke, H.-B Luo (2014), "Discovery of a Phosphodiesterase 9A Inhibitor as a Potential Hypoglycemic Agent", Journal of Medicinal Chemistry 57 (24), pp 10304-10313 Tuân thủ Luật Sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.HCM 89 55 N Singh, S Patra (2014), "Phosphodiesterase 9: insights from protein structure and role in therapeutics", Life Sci 106 (1-2), pp 1-11 56 A P Skoumbourdis, R Huang, N Southall, W Leister, V Guo, M.-H Cho, J Inglese, M Nirenberg, C P Austin, M Xia, C J Thomas (2008), "Identification of a potent new chemotype for the selective inhibition of PDE4", Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 18 (4), pp 1297-1303 57 T Su, T Zhang, S Xie, J Yan, Y Wu, X Li, L Huang, H.-B Luo (2016), "Discovery of novel PDE9 inhibitors capable of inhibiting A beta aggregation as potential candidates for the treatment of Alzheimer's disease", Scientific Reports (Article number: 21826), pp 1-14 58 N Svenstrup, K B Simonsen, L K Rasmussen, K Juhl, M LANGGÅRD, K Wen, Y WANG (2013), PDE9 inhibitors with imidazo triazinone backbone, WO Patent No 2013110768 A1 H Lundbeck A/S 59 N Svenstrup, K B Simonsen, L K Rasmussen, K Juhl, M LANGGÅRD, K Wen, Y WANG (2013), PDE9i with imidazo pyrazinone backbone, WO Patent No 2013053690 A1 H Lundbeck A/S 60 N Svenstrup, K Wen, Y Wang (2017), PDE9 inhibitors with imidazo triazinone backbone and imidazo pyrazinone backbone for treatment of peripheral diseases, WO Patent No 2017005786 A1 H Lundbeck A/S 61 R Testi, O Incani (2011), Compositions and methods for treating friedreich's ataxia, WO Patent No 2011070444 A1 Roberto Testi Ottaviano Incani 62 T Tuccinardi (2009), "Combinatorial chemistry & high throughput screening", Comb Chem High Throughput Screen 12 (3), pp 303-314 63 J B Tuttle, B L Kormos (2015), "The Use of PDE10A and PDE9 Inhibitors for Treating Schizophrenia", Sylvain Celanire Sonia Poli, chủ biên, Small Molecule Therapeutics for Schizophrenia, Springer International Publishing, Cham, pp 255-316 64 A Ugarte, F Gil-Bea, C Garcia-Barroso, A Cedazo-Minguez, M J Ramirez, R Franco, A Garcia-Osta, J Oyarzabal, M Cuadrado-Tejedor (2015), "Decreased Tuân thủ Luật Sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.HCM 90 levels of guanosine 3', 5'-monophosphate (cGMP) in cerebrospinal fluid (CSF) are associated with cognitive decline and amyloid pathology in Alzheimer's disease", Neuropathol Appl Neurobiol 41 (4), pp 471-482 65 P R Verhoest, K R Fonseca, X Hou, C Proulx-LaFrance, M Corman, C J Helal, M M Claffey, J B Tuttle, K J Coffman, S Liu, F Nelson, R J Kleiman, F S Menniti, C J Schmidt, M Vanase-Frawley, S Liras (2012), "Design and Discovery of 6-[(3S,4S)-4-Methyl-1-(pyrimidin-2-ylmethyl)pyrrolidin-3-yl]-1- (tetrahydro-2H-pyran-4-yl)-1,5-dihydro-4H-pyrazolo[3,4-d]pyrimidin-4-one (PF- 04447943), a Selective Brain Penetrant PDE9A Inhibitor for the Treatment of Cognitive Disorders", Journal of Medicinal Chemistry 55 (21), pp 9045-9054 66 P R Verhoest, C Proulx-Lafrance (2008), Aminoheterocyclic compounds, WO Patent No 2008139293 A1 Pfizer Inc 67 P R Verhoest, C Proulx-Lafrance, M Corman, L Chenard, C J Helal, X Hou, R Kleiman, S Liu, E Marr, F S Menniti, C J Schmidt, M Vanase-Frawley, A W Schmidt, R D Williams, F R Nelson, K R Fonseca, S Liras (2009), "Identification of a Brain Penetrant PDE9A Inhibitor Utilizing Prospective Design and Chemical Enablement as a Rapid Lead Optimization Strategy", Journal of Medicinal Chemistry 52 (24), pp 7946-7949 68 H Wang, X Luo, M Ye, J Hou, H Robinson, H Ke (2010), "Insight into Binding of Phosphodiesterase-9A Selective Inhibitors by Crystal Structures and Mutagenesis", Journal of Medicinal Chemistry 53 (4), pp 1726-1731 69 F Wunder, A Tersteegen, A Rebmann, C Erb, T Fahrig, M Hendrix (2005), "Characterization of the first potent and selective PDE9 inhibitor using a cGMP reporter cell line", Molecular Pharmacology 68 (6), pp 1775-1781 70 Y.-F Yu, Y.-D Huang, C Zhang, X.-N Wu, Q Zhou, D Wu, Y Wu, H.-B Luo (2017), "Discovery of Novel Pyrazolopyrimidinone Derivatives as Phosphodiesterase 9A Inhibitors Capable of Inhibiting Butyrylcholinesterase for Treatment of Alzheimer’s Disease", ACS 10.1021/acschemneuro.7b00268 Tuân thủ Luật Sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Chemical Neuroscience DOI: Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.HCM 91 71 S Zheng, G Kaur, H Wang, M Li, M Macnaughtan, X Yang, S Reid, J Prestegard, B Wang, H Ke (2008), "Design, Synthesis, and Structure−Activity Relationship, Molecular Modeling, and NMR Studies of a Series of Phenyl Alkyl Ketones as Highly Potent and Selective Phosphodiesterase-4 Inhibitors", Journal of Medicinal Chemistry 51 (24), pp 7673-7688 72 Z.-Z Zhou, Y.-F Cheng, Z.-Q Zou, B.-C Ge, H Yu, C Huang, H.-T Wang, X.-M Yang, J.-P Xu (2017), "Discovery of N-Alkyl Catecholamides as Selective Phosphodiesterase-4 Inhibitors with Anti-neuroinflammation Potential Exhibiting Antidepressant-like Effects at Non-emetic Doses", ACS Chemical Neuroscience (1), pp 135-146 73 Z Z Zhou, B C Ge, Q P Zhong, C Huang, Y.-F Cheng, X.-M Yang, H.-T Wang, J.-P Xu (2016), "Development of highly potent phosphodiesterase inhibitors with anti-neuroinflammation potential: Design, synthesis, and structure-activity relationship study of catecholamides bearing aromatic rings", European Journal of Medicinal Chemistry 124, pp 372-379 Tài liệu tham khảo website 74 Hội thần kinh học Việt Nam (2016), http://hoithankinhhocvietnam.com.vn, ngày truy cập 26-05-2016 75 Dassault Systems Biovia (2017), Discovery Studio 2017 R2, http://accelrys.com/, ngày truy cập 01-06-2017 76 A Cereto-Massagué, L Guasch, M Mulero, C Valls, S García-Vallvé, G Pujadas (2011), DecoyFinder 2.0, http://urvnutrigenomica-ctns.github.io, ngày truy cập 06-08-2017 77 Elsevier (2017), Reaxys, https://www.reaxys.com, ngày truy cập 05-09-2017 78 Chemical Computing Group (2015), Molecular Operating Environment (MOE) 2015.10, http://www.chemcomp.com, ngày truy cập 01-06-2017 79 Thomson Reuter Integrity (2017), High affinity cGMP-specific 3',5'-cyclic phosphodiesterase 9A (isoform a), Prous Science, https://integrity.thomsonpharma.com, ngày truy cập 28-05-2017 Tuân thủ Luật Sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.HCM 92 80 N O'Boyle (2017), OpenBabelGUI 2.4.1, http://openbabel.org, ngày truy cập 0106-2017 81 PerkinElmer (2017), ChemDraw Professional 16.0, http://www.cambridgesoft.com, ngày truy cập 01-06-2017 82 Rapidminer (2017), RapidMiner Studio 7.1, https://rapidminer.com, ngày truy cập 01-06-2017 83 RCSB (2017), Protein Data Bank, https://www.rcsb.org, ngày truy cập 01-072017 84 Chemical Abstracts Service (2017), Scifinder, https://scifinder.cas.org, ngày truy cập 05-09-2017 85 SimulationsPlus (2017), ADMET Predictor™, http://www.simulations-plus.com, ngày truy cập 15-08-2017 86 SimulationsPlus (2017), GastroPlus™, http://www.simulations-plus.com, ngày truy cập 15-08-2017 87 SimulationsPlus (2017), MembranePlus™, http://www.simulations-plus.com, ngày truy cập 15-08-2017 88 University of Waikato (2017), Weka 3.8.1, http://www.cs.waikato.ac.nz, ngày truy cập 01-06-2017 89 Division of Medicinal Chemistry - VU University Amsterdam (2017), PhosphoDiEsterase Structure and ligand Interaction Annotated database (PDEStrIAn), http://pdestrian.vu-compmedchem.nl, ngày truy cập 01-07-2017 Tuân thủ Luật Sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.HCM PL-1 PHỤ LỤC PHỤ LỤC Tập liệu mô hình 2D-QSAR-RA PL-2 PHỤ LỤC Tập liệu mơ hình 2D-QSAR-GS PL-31 PHỤ LỤC Tập liệu mơ hình 3D-pharmacophore PL-91 PHỤ LỤC Điểm số phù hợp 10 mô hình 3D-pharmacophore tập kiểm tra PL-114 PHỤ LỤC Trình tự acid amin chuỗi PDE9 mã 4Y86 PL-128 PHỤ LỤC Điểm số docking -CE -CIE 71 chất ức chế PDE9 dock vào khoang gắn kết PL-129 PHỤ LỤC Kết 40.397 chất dự đốn có hoạt tính ức chế PDE9 với IC50 ≤ 50 nM PL-129 PHỤ LỤC Kết 63 chất có điểm số phù hợp ≥ 2,5 sàng lọc mơ hình 3D-pharmacophore PL-129 PHỤ LỤC Kết 59 chất có điểm số docking -CE > -CIE > sàng lọc mơ hình docking PL-129 (Tất gồm tập tin định dạng *.pdf với tổng cộng 129 trang tập tin định dạng *.xlsx upload lên trang https://sites.google.com/site/mrdvtoan/documents) Tuân thủ Luật Sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn Bản quyền tài liệu thuộc Thư viện Đại học Y Dược TP.HCM BỘ Y TẾ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC Y DƯỢC Độc Lập – Tự – Hạnh Phúc THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH GIẤY XÁC NHẬN ĐÃ BỔ SUNG, SỬA CHỮA LUẬN VĂN THEO Ý KIẾN HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN VĂN THẠC SĨ - Học viên: Đinh Văn Toàn - Đề tài: Sàng lọc chất có khả ức chế phosphodiesterase điều trị bệnh Alzheimer - Chuyên ngành: Công nghệ dược phẩm – Bào chế; Mã số: 60.72.04.02 - Người hướng dẫn: PGS TS Thái Khắc Minh Luận văn bổ sung sửa chữa cụ thể điểm sau: Bổ sung tóm tắt luận văn tiếng Anh Định dạng lại tài liệu tham thảo theo quy định Sửa chữa số lỗi tả định dạng văn Cập nhật R2 đồ thị tương quan giá trị pIC50 thực nghiệm dự đoán Bổ sung nghiên cứu sàng lọc ảo chất ức chế PDE9 phần Tổng quan Bổ sung thơng số phương pháp tối thiểu hóa lượng phương pháp 2D-QSAR NGƯỜI HƯỚNG DẪN TP Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 09 năm 2017 HỌC VIÊN PGS TS Thái Khắc Minh Đinh Văn Toàn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN VĂN PGS TS Lê Minh Trí Tuân thủ Luật Sở hữu trí tuệ Quy định truy cập tài liệu điện tử Ghi rõ nguồn tài liệu trích dẫn ... SÀNG LỌC CÁC CHẤT CÓ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ PHOSPHODIESTERASE TRONG ĐIỀU TRỊ BỆNH ALZHEIMER Đinh Văn Toàn Thầy hướng dẫn: PGS TS Thái Khắc Minh Mở đầu Các chất ức chế phosphodiesterase (PDE9) chất có. .. để điều trị bệnh rối loạn chức nhận thức bệnh nhân bị Alzheimer [35] Hiện số chất ức chế PDE9 nghiên cứu tiền lâm sàng lâm sàng để điều trị bệnh Alzheimer [ 79] 9 1.1.6 Một số chất ức chế PDE9... 3D-pharmacophore giúp sàng lọc chất có khả ức chế PDE9 - Xây dựng mơ hình mơ tả phân tử docking giúp đánh giá khả gắn kết chất - Sàng lọc ảo chất có khả ức chế PDE9 liệu lớn chất thông qua ba mô