Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

PROJE SUNUM

No description
by

Ümit YILMAZ

on 26 March 2015

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of PROJE SUNUM

IN SILIKO TEKNİKLER
KULLANARAK YENİ NESİL
ANTİ-KANSER İLAÇLARININ
TASARLANMASI VE GELİŞTİRİLMESİ

Ümit Yılmaz-Kaan Yücel
İstanbul Atatürk Fen Lisesi
Kimya Projesi
Giriş-Amaç
Yöntem
ve
Sonuçlar

Bu proje kapsamında, Schrodinger’e ait moleküler modelleme paketi olan Maestro yardımıyla literatürdeki ilaç adaylarının KRAS proteinlerine hangi bölgelerden bağlandığını in siliko yöntemlerle tespit etmeyi, bağlanmayan bölgeleri, kendi oluşturduğumuz moleküler fragmentlerle değiştirerek ilk ilaca göre daha iyi bağlanma enerjileri olan, KRAS proto-onkogeni üzerinde daha büyük etki yaratan ilaçlar tasarlamayı ve son olarak tasarladığımız ilaçların sentez aşamalarını belirlemeyi amaçladık.
6-Ligandların Sentez Yollarının Belirlenmesi
En iyi sonuçları veren 2 ilaç adayımızın teorikte sentez yolu çıkartılmıştır proje kapsamında sentezi ve invitro aşamaya geçilmesi ile devam edilecektir.
Sonuç ve Tartışma
Projenin çıkış noktası metabolik bir olayın inhibisyonunda halihazırda piyasada olan maddelerden daha başarılı bir kimyasalı in siliko olarak tasarlamak ve bu kimyasalın sentez yollarını belirlemekti.Bu kapsamda ligandların hedeflendirildiği süreç, RAS proto-onkogeninin bir çeşidi olan KRAS proteininin sinyal iletim mekanizmasıdır. Bu proteini seçmemizin nedenleri, insan kanserleinin çoğunda görülüyor olması, direk olarak mutasyona uğramış KRAS hedefli ilaç sayısının az olması ve bu az sayıda olan ilaçların da etki ve seçicilik bakımından bir takım eksikliklerinin olmasıdır.

Sentez Aşamaları
Ligand 2K Sentez Basamakları
İn siliko çalışmalar, bilgisayar ortamında gerçekleştirilen ve laboratuvar ortamında günler alabilecek işlemleri dakikalara indiren yeni nesil çalışma türlerinden bir tanesidir.
İn siliko ilaç tasarım çalışmaları ise, ilaç etken maddesi adayı henüz sentezlenmeden, biyoaktivitesi hakkında bilgi veren çalışmalardır. Bu çalışmalar sayesinde hem zamandan tasarruf sağlanır, hem de masrafa girmeden molekülün başarısı hakkında ön bilgiye sahip olunur.
Tüm bu avantajlarının yanında in siliko teknikler kullanmamızın nedeni, referans olarak aldığımız makalede* bu yöntemin kullanılıyor oluşudur. Böylece daha sağlıklı karşılaştırma imkanına sahip olduk.

Literatürde geçen ve KRAS üzerinde inhibe edici etkisi olan 6 ilaç etken maddesi adayı, hidrojenleri eklenmiş, kırık yan zincirleri tamamlanmış ve doğru dördüncül yapısını oluşturduğumuz KRAS ile in siliko ortamda etkileşime sokuldu. Bu işlem sonucunda ligandların, proteinin aktif bölgesiyle oluşturduğu etkileşimleri baz alan bağlanma enerjisi skorları elde edildi. Elde edilen verilerin, in vitro çalışmaları verileriyle tutarlılık gösterdiği görüldü. Bulunan bu skor ne kadar iyi olursa, ligand, proteinin işlevi üzerindeki inhibisyonunda o kadar etkili olmuş demektir. Ayrıca bu işlem sonucunda, 2D ve 3D olarak, ligandların proteinlerle yaptığı etkileşim diyagramlarına da ulaşmış olduk. Devam eden süreçte, projemizin hedefi, bu skorları olabildiğince iyi hale getirerek, inhibisyon etkisini arttırmak olarak belirlendi.
1. AŞAMA (Ligand ve Proteinin Hazırlanması, Ligand Kenetlenme İşlemi)
Bu aşamada ilk olarak yaklaşık 36 milyon farklı ligand, en yüksek hız/doğruluk oranına sahip HTVS (High-Throughput Virtual Screening) yöntemi ile proteinin aktif bölgesiyle tarandı. Aldığımız sonuçlar neticesinde en iyi bağlanmayı gözlemlediğimiz 100 ligand, hız/doğruluk oranı daha düşük olan, yani daha fazla sürede daha doğru sonuçlar almamızı sağlayan SP (Standard Precision) yöntemiyle tekrar proteinle birlikte tarandı ve sonuçlar incelendi. Sonuçların incelenmesinin ardından ligand sayısı 20'ye indirgendi. Bu ligandlar, SP'ye göre daha yüksek doğruluk oranına sahip olan XP (Extra Precision) yöntemiyle tekrar proteinin aktif bölgesiyle etkileştirildi. Bu etkileşim sonuçlarına bakılarak ligand sayısı 5'e kadar azaltıldı. Son olarak, in siliko ve statik ortamda yapabileceğimiz ve en doğru sonuçları veren IFD (Induced Fit Docking) yöntemi ile proteinle tarandı ve sonuç olarak, çalışmamızın geri kalanında devam edeceğimiz 2 adet ligandımızı belirlendi.
3. AŞAMA (Ligand Kenetleme İşlemleri)
4. AŞAMA (Moleküler Dinamik Modelleme)
Projemizde şimdiye kadar, statik ve kapalı bir sistemde çalıştık. Yani durgun, dışarıyla hiçbir etkileşimi olmayan ve fizyolojik şartları sağlamayan bir ortamdı. Moleküler Dinamik Simülasyon, önceki aşamalarda bir anını gözlemlediğimiz bu sürecin in siliko yöntemle fizyolojik şartları (vücut sıcaklığı, vücut pH'ı, sıvı ortam vb.) sağlayarak bu süreci gözlemleme imkanı sundu. 4 nanosaniyelik zaman diliminde aldığımız verilerin önceki aşamalarda aldığımız verilerle paralellik göstermesi, ligandlarımızın in vitro aşamada da başarılı olacağına dair büyük bir kanıttır.
Bir ilaç adayının piyasaya sürülene kadar olan süreci uzun ve çok fazla basamaktan oluşmaktadır. İlaç adaylarının en çok takılı kaldığı basamak ise farmakolojik bir terim olan ADME (Absorbtion, Distribution, Metabolism, Excretion) basamağıdır. Bu terim, ilacın vücüda alınımı, vücut içerisinde taşınımı, metabolik olaylara katılımı ve vücuttan uzaklaştırılmasını temsil eder. Bu basamağın gerçekleştirilmesi için ilacın sentezinin tamamlanmış olması ve in vivo aşamaya geçilmiş olması gerekmektedir. QikProp işlemi sayesinde ilaç henüz sentezlenmeden ADME basamağında ne sonuç vereceğini tahmini olarak hesaplamak mümkündür. İndirgediğimiz ilaç adaylarımız QikProp işlemine tabi tutulmuştur ve aldığımız sonuçlar ilaç adaylıkları konusunda umut vericidir.
5. AŞAMA (QikProp İşlemi)
Proje sürecinde, çıkış noktamıza paralel olarak ilaç tasarım aşamaları gerçekleştirilmiş ve sonuç olarak iki kimyasalımız in siliko aşamaları tamamlamış, K-Ras üzerinde literatürdeki ve piyasadaki ilaçlardan daha iyi inhibisyon gerçekleştiren ilaç adayları olarak belirlenmişlerdir. İlerleyen aşamalarda bu ilaç adaylarının sentez aşamaları gerçekleştirilecek ve hücre kültürü deneylerine tabi tutulacaktır.
2. AŞAMA
(Organik Molekül Fragmentlerin Hazırlanması ve DeNovo İşlemi)
Bu aşamada ilk olarak referans ligandlarımızın 2D ve 3D diyagramları incelendi. Kenetleme işleminde pasif kalan, yani proteinin aktif bölgesiyle herhangi bir etkileşim kurmayan kısımlar belirlendi. Daha sonra bu kısımlar çıkartıldı ve yerine kendi hazırladığımız 3464 farklı organik fragment eklendi. Bu 3464 farklı organik fragment, piyasadaki ve literatürdeki ilaçların ligandlarda kullanabileceğimiz kısımları programa teker teker aktarılarak oluşturuldu. Bu işlem sonucu toplamda 36008280 farklı kombinasyon elde edildi.
*Zimmerman ve ark., Small molecule inhibition of the KRAS–PDEd interaction impairs oncogenic KRAS signalling, Nature 497: 638-642, 2013
HTVS (High-Throughput Virtual Screening)
36008280 adet
SP (Standard Precision)
100 adet
XP (Extra Precision)
20 adet
IFD (Induced Fit Docking)
5 adet
2 Adet
ΔRMSD Ligand 2U: 2.2
ΔRMSD Ligand 3K: 1.3
Bizi Dinlediğiniz İçin Teşekkürler.
*RMSD (Root-Mean-Square Device)
ΔRMSD Protein-2U=0.7
ΔRMSD Protein-3K=0.6
ΔRMSD Aktif-2U=0.8
ΔRMSD Aktif-3K=0.6
Ana İskeletin Oluşturulması
Ligand 2U
Ligand 3K
Full transcript