Tổng quan vai trò sự trợ giúp của máy tính vào phát triển thuốc chữa bệnh

Bài viết này tóm tắt tình hình phát triển, những thành công, hạn chế của phương pháp tính toán hỗ trợ phát triển thuốc đồng thời nêu bật các xu hướng ứng dụng công cụ máy tính vào hỗ trợ quá trình phát triển thuốc trong tương lai.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng quan vai trò sự trợ giúp của máy tính vào phát triển thuốc chữa bệnh Phạm Thị Ly, Lê Quốc Chơn / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 01(44) (2021) 67-75 67 01(44) (2021) 67-75 Tổng quan vai trò sự trợ giúp của máy tính vào phát triển thuốc chữa bệnh A review on the role of computer-aided drug design in drug discovery Phạm Thị Lya, Lê Quốc Chơna,b* Pham Thi Lya, Le Quoc Chona,b* b Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Cao, Trường Đại học Duy Tân, Đà Nẵng, Việt Nam b Institute of Research and Development, Duy Tan University, Da Nang, 550000, Vietnam a Faculty of Pharmacy, Duy Tan University, Da Nang, 550000, Vietnam a Khoa Dược, Trường Đại Học Duy Tân, Đà Nẵng, Việt Nam (Ngày nhận bài: 12/12/2020, ngày phản biện xong: 21/12/2020, ngày chấp nhận đăng: 18/02/2021)Tóm tắtPhương pháp mô phỏng và tính toán trên máy tính có đóng góp quan trọng trong quá trình thiết kế và phát triển thuốcchữa bệnh. Thực tế cho thấy, quá trình phát triển thuốc truyền thống tốn nhiều thời gian, chi phí và công lao động. Sốliệu thống kê cho thấy để phát triển được một loại thuốc chữa bệnh tốn từ 12 đến 14 năm, tiêu tốn vài trăm triệu đếnmột tỉ đô la Mỹ (USD). Sự trợ giúp của máy tính có thể tiết kiệm được hơn 50% chi phí này, rút ngắn thời gian pháttriển thuốc chữa bệnh, góp phần đáp ứng hiệu quả hơn nhu cầu chăm sóc sức khỏe của cộng đồng. Bài báo này tóm tắttình hình phát triển, những thành công, hạn chế của phương pháp tính toán hỗ trợ phát triển thuốc đồng thời nêu bật cácxu hướng ứng dụng công cụ máy tính vào hỗ trợ quá trình phát triển thuốc trong tương lai.Từ khóa: Khám phá thuốc; thiết kế thuốc; phát triển thuốc; sàng lọc ảo; gán phân tử.AbstractComputer-aided drug design (CADD) has made great contributions to drug design and discovery for disease treatments.Traditional method to develop new drugs is not efficient, expensive and time-consuming. It normally takes about 12 to14 years to bring a new drug to patients and costs hundreds of millions to a billion of USD. CADD is able to save 50%of this cost, shortens the time needed to develop new drugs, thus more diseases are treated. This article briefs the currentstatus of CADD, focusing on the successes, limitations, and trends of application of this research approach on the futuredrug discovery.Keywords: Drug discovery; computer-aided drug design; drug development; virtual screening; molecular docking.1. Giới thiệu Thuốc chữa bệnh phần lớn là các phân tử thuốc chữa bệnh được tìm kiếm và phát triển từhóa chất nhỏ (small molecule entities) và các nhiều nguồn khác nhau, có thể đến từ tự nhiênphân tử sinh học (biologics). Trong lịch sử, (động và thực vật) hay tổng hợp (hình 1).* Corresponding Author: Le Quoc Chon; Institute for Research and Training in Medicine, Biology and Pharmacy, DuyTan University, Da Nang; Department of Pharmacy, Duy Tan University, Da Nang, 550000, VietnamEmail: lequocchon@duytan.edu.vn68 Phạm Thị Ly, Lê Quốc Chơn / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 01(44) (2021) 67-75Hình 1: Nguồn gốc xuất xứ của thuốc chữa bệnh (thống kê từ 1981 đến 2006). Hình được vẽ lại từ Newman và Gragg[1]. Trong đó N là thuốc từ thiên nhiên, ND là thuốc được tổng hợp từ chất ban đầu đến từ thiên nhiên, S là thuốc tổnghợp hoàn toàn, S* là thuốc tổng hợp hoàn toàn nhưng có mô phỏng theo một số tính chất của hợp chất thiên nhiên,S*/NM là thuốc tổng hợp như chất đến từ thiên nhiên, S/NM là thuốc tổng hợp bắt chước theo hợp chất thiên nhiên. Việc tìm kiếm, thiết kế và phát triển thuốc các phân tử dẫn này được tối ưu qua quá trìnhchữa bệnh là quá trình lâu dài, phức tạp, tốn tổng hợp hóa học để hoạt tính thuốc tốt hơn, tồnkém và tỉ lệ thành công thấp [2], [3]. Quy trình tại được lâu trong hệ tiêu hóa và có khả năngtruyền thống trải qua nhiều giai đoạn (Hình 2), hòa tan trong dòng máu của hệ tuần hoàn. Tiếpvà mất 12 đến 15 năm. Giai đoạn đầu tiên trong theo, thuốc sẽ được thử nghiệm trên tế bào vàquá trình phát triển thuốc bắt đầu với nhiệm vụ trên động vật sống để kiểm tra tính hiệu quả vàtìm kiếm và xác minh đối tượng thuốc, thực tính an toàn của thuốc, trước khi được thửhiện sàng lọc trên ngân hàng chất để tìm phân nghiệm trên người ở giai đoạn lâm sàng.tử hit và dẫn (hit and lead compounds). Sau đó Hình 2: Các bước trong quá trình phát triển thuốc Theo ...