ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การออกแบบเชิงโมเลกุลของวัสดุและยาโดยวิธีการทางเคมีคอมพิวเตอร์:มุ่งเป้าหาสารยับยั้งไข้หวัดนก H5N1

หน่วยงาน สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การออกแบบเชิงโมเลกุลของวัสดุและยาโดยวิธีการทางเคมีคอมพิวเตอร์:มุ่งเป้าหาสารยับยั้งไข้หวัดนก H5N1
นักวิจัย : สุพจน์ หารหนองบัว
คำค้น : ยา
หน่วยงาน : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2555
อ้างอิง : http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=RTA4980006 , http://research.trf.or.th/node/6895
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

งานวิจัยตามโครงการนี้ประกอบด้วย 3 ส่วน คือ Biological Science, Material Science และการพัฒนากำลังคนด้านเคมีคอมพิวเตอร์ Biological Science งานส่วนนี้มุ่งที่ไวรัส 2 ชนิด คือ ไวรัสสาเหตุของโรคเอดส์ (HIV-1) และโรคไข้หวัดใหญ่ โดยใน HIV-1 เป็นงานต่อเนื่องจากโครงการในระยะที่ 1 ในการศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้สารกลุ่มอนุพันธ์ของ C60 เพื่อยับยั้งการทำงานของเอนไซม์โปรติเอส (HIV-1 PR) ด้วยวิธีพลวัติเชิงโมเลกุล (MD) โดยให้ข้อมูลในรูปแบบของอันตระกิริยาระหว่างสารยับยั้งกับเอนไซม์เป้าหมายและพลังงานเสรีการยึดเกาะ (Gbind) ซึ่งสามารถทำนายว่าอนุพันธ์ใดมีความเป็นไปได้สูงในการออกฤทธิ์ยับยั้งการทำงานของ HIV-1 PR และยังใช้วิธี molecular docking ในการคัดกรองสารยับยั้ง HIV-1 PR จากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ นอกจากนี้ได้พัฒนาวิธีการเพื่อให้ได้ค่า Gbind ที่ถูกต้องแม่นยำมากขึ้นและสอดคล้องกับค่า IC50 ที่ได้จากการทดลอง สำหรับไวรัสไข้หวัดใหญ่นั้น เน้นศึกษาการออกฤทธิ์ของยาใช้ในการรักษาอยู่ในปัจจุบันในการยับยั้งการทำงาน ณ ตำแหน่งนิวรามินิเดส (NA) และ M2 โดยใช้วิธี MD ซึ่งได้วิเคราะห์ผลในรูปของอันตระกิริยาระหว่างสารยับยั้งกับเอนไซม์ พันธะไฮโดรเจน พลังงาน Gbind รวมถึงการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของเอนไซม์ทั้งชนิดปกติและชนิดกลายพันธุ์ ซึ่งค่า Gbind ที่คำนวณได้ มีค่าสอดคล้องกับค่า IC50 และ Ki ที่ได้จากการทดลองเป็นอย่างดี สำหรับเอนไซม์ฮีแมกกลูตินิน (HA) นั้นได้ศึกษากระบวนการยึดเกาะอย่างจำเพาะเจาะจงของไวรัสสายพันธุ์ต่างๆ กับพื้นผิวเซลล์ของ host และยังสามารถอธิบายได้ว่าทำไม HA ชนิดรุนแรง (high pathogenic H5) ของไข้หวัดนกจึงถูกตัดโดยเอนไซม์ฟูริน ได้ง่ายกว่า H5 แบบอื่น หรือ HA อื่นๆ จากการใช้วิธี QM/MM ที่มีความถูกต้องสูง จึงให้ข้อมูลกลไกการตัดและพลังงานกีดกันที่สอดคล้องกับค่า kcat ที่ได้จากการทดลอง นอกจากนี้ยังได้ทำนายโครงสร้าง 3 มิติของ NA, HA และ M2 ของไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ใหม่ 2009 ที่ระบาดอย่างรุงแรงไปทั่วโลก และได้อธิบายความสามารถในการออกฤทธิ์ของยาทามิฟลูและยากลุ่มอะดาเมนต่อการรักษาผู้ติดเชื้อไข้หวัดใหญ่ 2009 รวมถึงการทำนายการกลายพันธุ์ของ NA ที่ก่อให้เกิดการดื้อยาทามิฟลูได้ในอนาคตอีกด้วย Material Science ได้ศึกษาการยึดเกาะและการแพร่ของ guest molecular ในซีโอไลต์ และอีกส่วนหนึ่งมุ่งศึกษาไปที่สารที่มีรูพรุน ในกลุ่ม Metal organic Framework (MOF) โดยเน้นการใช้ MOF ในด้านปิโตรเลียมและปิโตรเคมี และด้านการนำ MOF มาใช้ประโยชน์ในการเก็บก๊าซไฮโดรคารบอนด์ หรือใช้ในการดูดซับก๊าซ CO2 เพื่อลดปัญหาสภาวะแวดล้อม ผลการศึกษาทำให้ทราบตำแหน่งของการยึดเกาะของก๊าซแต่ละชนิดภายในโพรงของ MOF พร้อมทั้งให้ข้อมูลการวางตัวรวมถึงพลังงานการยึดเกาะของก๊าซแต่ละชนิดที่แต่ละตำแน่งการยึดเกาะภายในโพรง การพัฒนากำลังคนด้านเคมีคอมพิวเตอร์ กิจกรรมการสร้างความเข้มแข็งให้กับประชาคมวิจัยด้านเคมีคอมพิวเตอร์ของประเทศไทย ได้แก่ i) Summer school ด้านเคมีคอมพิวเตอร์ เป้าหมายเพื่อให้นิสิต-นักศึกษาในสาขานี้ซึ่งมีกว่า 100 คน จากทั่วประเทศได้รับการยกระดับความรู้พื้นฐานทั้งภาคทฤษฎีและปฏิบัติได้ไปพร้อม ๆ กัน โดยมีคณาจารย์ในสาขานี้จากทั่วประเทศและ/หรือเชิญผู้เชี่ยวชาญจากต่างประเทศร่วมกันเป็นวิทยากร ii) Annual Symposium ซึ่งเป็นการประชุมวิชาการประจำปีด้านเคมีและวิศวกรรมคอมพิวเตร์ระดับประเทศโดยในแต่ละปีจะมีผู้เข้าร่วมประชุม 100-200 คน ผลผลิตจากโครงการ ผลผลิตที่เกิดจากงานวิจัยนี้ในระหว่าง 3 ปีของโครงการ ประกอบด้วย บทความตีพิมพ์ในวารสารวิจัยที่มี impact factor (IF) 27 เรื่อง มีค่า IF (สำหรับปี 2010) รวม 75.795 นักวิจัยรุ่นใหม่และรุ่นกลางในโครงการ 25 คน นิสิตที่สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาโท 3 คน ปริญญาเอก 3 คน นอกจากนี้ผลงานวิจัยในระหว่าง 3 ปี ยังได้ไปนำเสนอในที่ประชุมวิชาการทั้งในระดับชาติและนานาชาติจำนวน 15 ครั้ง (แบบโปสเตอร์ 8 ครั้ง บรรยายรับเชิญ 3 ครั้งและบรรยายนำ 4 ครั้ง) จัดและร่วมจัด summer school 3 ครั้งและประชุมวิชาการ(นอกเหนือจากการประชุมประจำปี) 3 ครั้ง The project under the TRF senior researcher scholar contains three parts of research activities, biological science, material science and human resource development. Biological Science The propose of this work aims at the HIV-1 and influenza viruses. At HIV-1, molecular dynamics (MD) simulations were applied on the C60 derivatives binding to the catalytic pocket of HIV-1 protease with aiming to find the new potent inhibitor. Based on, the fundamental data of drug-target interactions and binding free energy (Gbind), the selected C60 derivatives were proposed as the new anti-HIV agents. At this target, a large set of natural product was screened by docking procedure to discover the bioactive compounds against the HIV-1 protease. Besides, we focused at the method development on the Gbind calculation with higher accuracy and in good agreement with IC50 from experimental data. For influenza, the MD simulations were used to investigate the inhibitory activity and mechanism of the available anti-influenza drugs toward the neuraminidase (NA) and M2 of H5N1 virus. The results were analyzed in terms of drug binding, hydrogen bond interaction and Gbind as well as the structural change between wild-type and mutant strains. It was found that the calculated Gbind values were in correspondence with the experimental IC50 and Ki values. At hemagglutinin (HA), the binding specificity between different HA strains and host cell surface was studied. In addition, the investigation on the three HA cleavage loops (high pathogenic H5, and low pathogenic H5 and H3) binding inside the furin protease was carried out using MD simulations. The mechanism details on cleavage process between H5 and furin were further studied by higher accuracy method, QM/MM. The evaluated energy barrier agreed well with experimental kcat. Moreover, the 3D structures of NA, HA and M2 of influenza A H1N1-2009 were built by homology modeling, where the inhibitory activities of oseltamivir and adamantane drugs were calculated. At last, the oseltamivir efficiency against the probable H1N1-2009 mutants was predicted. Material Science The adsorption and diffusion behaviors of guest molecules in zeolites were investigated. These behaviors of guest molecules in metal organic framework (MOF) are now focused for the petrochemical applications. MOF can be used not only for the hydrocarbon storage and also for carbon dioxide adsorption in order to reduce the environmental problem. The results show the adsorption sites of gases in the pores of MOF, including their arrangement and adsorption energy. Human Resource Development To create human capacity as well as to transfer methodological know-how from central to other Universities, two activities were organized annually, i) Summer school: focused to promote and encourage young generation (more than 100 students each year) to learn and practice more detailed basic and new knowledge from senior researchers in the field of theoretical chemistry both from Thailand and outside and ii) Annual Symposium: aimed to get together among researchers in the group as well as those in related fields (100-200 participants each year) in order to present progress reports and exchanges their research experiences. Outputs During 3 years of this research grants, the following outputs were achieved: 27 papers in international journals with the total impact factor (IF 2010) of 75.795; 25 young and mid-career researchers; 3 M.Sc. students; 2 15 contributions in the national and international conferences (8 posters, 3 invited lecturers and 2 plenary 2lecturers) and organize and/or co-organize 3 summers school and 3 annual meeting).

บรรณานุกรม :
สุพจน์ หารหนองบัว . (2555). การออกแบบเชิงโมเลกุลของวัสดุและยาโดยวิธีการทางเคมีคอมพิวเตอร์:มุ่งเป้าหาสารยับยั้งไข้หวัดนก H5N1.
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
สุพจน์ หารหนองบัว . 2555. "การออกแบบเชิงโมเลกุลของวัสดุและยาโดยวิธีการทางเคมีคอมพิวเตอร์:มุ่งเป้าหาสารยับยั้งไข้หวัดนก H5N1".
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
สุพจน์ หารหนองบัว . "การออกแบบเชิงโมเลกุลของวัสดุและยาโดยวิธีการทางเคมีคอมพิวเตอร์:มุ่งเป้าหาสารยับยั้งไข้หวัดนก H5N1."
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2555. Print.
สุพจน์ หารหนองบัว . การออกแบบเชิงโมเลกุลของวัสดุและยาโดยวิธีการทางเคมีคอมพิวเตอร์:มุ่งเป้าหาสารยับยั้งไข้หวัดนก H5N1. กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2555.