BỘ Y TẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI
----- ------
HOÀNG KHẮC QUANG
TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH SINH
HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT NHYDROXYPROPENAMID MANG
KHUNG 3-SPIRO[1,3]DIOXOLAN-2OXOINDOLIN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ
HÀ NỘI-2015
BỘ Y TẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI
----- ------
HOÀNG KHẮC QUANG
TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH SINH
HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT NHYDROXYPROPENAMID MANG
KHUNG 3-SPIRO[1,3]DIOXOLAN-2OXOINDOLIN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ
Ngƣời hƣớng dẫn:
GS.TS. Nguyễn Hải Nam
Nơi thực hiện:
Bộ môn Hóa Dược
HÀ NỘI-2015
Lời cảm ơn
Nhờ sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy cô, cũng nhƣ cố gắng nỗ lực trong thời gian
qua của bản thân, công trình khoa học đầu tiên của tôi đã hoàn thành. Lời đầu tiên
tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến ngƣời thầy và ngƣời cô đáng
kính của tôi: GS.TS. Nguyễn Hải Nam và TS. Đào Thị Kim Oanh, giảng viên bộ
môn Hóa Dƣợc, trƣờng Đại học Dƣợc Hà Nội. Thầy cô đã không chỉ tạo những
điều kiện thuận lợi nhất giúp tôi hoàn thành khóa luận mà đã luôn có những chỉ dẫn
chính xác, kịp thời và động viên tôi những lúc khó khăn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến DS. Đỗ Thị Mai Dung đã nhiệt tình giúp đỡ tôi
trong quá trình làm thực nghiệm tại bộ môn Hóa Dƣợc, trƣờng Đại học Dƣợc Hà
Nội.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo, các anh chị kỹ
thuật viên của bộ môn Hóa Dƣợc trƣờng Đại học Dƣợc Hà Nội, Viện Khoa học và
Công nghệ Việt Nam, Khoa Dƣợc - Đại học Quốc gia Chungbuk - Hàn Quốc trong
suốt thời gian qua đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành khóa luận này.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, các anh chị, các bạn và các em
trong nhóm thực nghiệm tại bộ môn Hóa Dƣợc đã đồng hành cùng tôi trong suốt
thời gian 5 năm qua.
Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2015
Ngƣời viết
Hoàng Khắc Quang
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Trang
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
ĐẶT VẤN ĐỀ
1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
2
1.1.
2
HISTON DEACETYLASE
1.1.1. Định nghĩa histon deacetylase (HDAC)
3
1.1.2. Phân loại HDAC
3
1.2.
CHẤT ỨC CHẾ HDAC TRONG ĐIỀU TRỊ UNG THƢ
4
1.2.1. Histon deacetylase và ung thƣ
4
1.2.2. Cấu trúc của các chất ức chế histon deacetylase
5
1.2.3. Cơ chế tác dụng của các chất ức chế HDAC
5
1.2.4. Phân loại các chất ức chế histon deacetylase
7
1.2.5. Liên quan cấu trúc và tác dụng của các chất ức chế histon
deacetylase
8
1.2.6. Tác dụng, tác dụng chọn lọc của các chất ức chế histon deacetylase
10
1.3. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƢỚC VỀ
CÁC CHẤT ỨC CHẾ HISTON DEACETYLASE CÔNG BỐ GẦN
ĐÂY
11
CHƢƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.
NGUYÊN LIỆU
16
16
2.1.1. Hóa chất chính
16
2.1.2. Dung môi và hóa chất khác
16
2.2.
THIẾT BỊ, DỤNG CỤ
16
2.3.
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
17
2.3.1. Tổng hợp hóa học
17
2.3.2. Thử tác dụng sinh học
17
2.3.3. Đánh giá mức độ giống thuốc của các chất tổng hợp đƣợc
19
CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
20
3.1.
HÓA HỌC
20
3.1.1. Tổng hợp hóa học
20
3.1.2. Kiểm tra độ tinh khiết
29
3.1.3. Xác định cấu trúc
32
3.2.
THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC
36
3.2.1. Thử tác dụng ức chế HDAC
36
3.2.2. Thử hoạt tính kháng tế bào ung thƣ in vitro
36
3.2.3. Đánh giá mức độ giống thuốc
36
BÀN LUẬN
37
3.3.1. Tổng hợp hóa học
37
3.3.2. Tác dụng sinh học
38
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
44
3.3.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ADN
:
Acid deoxyribonucleic
AsPC-1
:
Tế bào ung thƣ tụy
DCM
:
Dicloromethan
DMF
:
Dimethylformamid
DMSO
:
Dimethylsulfoxid
EtOH
:
Ethanol
HAT
:
Histon acetyltranferase
HDAC
:
Histon deacetylase
HDACi
:
Chất ức chế histon deacetylase
IC50
:
Nồng độ ức chế 50% sự phát triển của tế bào
IR
:
Phƣơng pháp phổ hồng ngoại
MCF-7
:
Tế bào ung thƣ vú
MeOH
:
Methanol
MS
:
Phổ khối lƣợng
NCI-H460
:
Tế bào ung thƣ phổi
NMR
:
Phƣơng pháp phổ cộng hƣởng từ hạt nhân
PC3
:
Tế bào ung thƣ tiền liệt tuyến
SAHA
:
Acid suberoylanilid hydroxamic
SW620
:
Tế bào ung thƣ đại tràng
TLC
:
Phƣơng pháp sắc ký lớp mỏng
TSA
:
Trichostatin A
DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng
STT
1
Bảng 1.1: Phân loại các HDAC
2
Bảng 1.2: Các chất ức chế HDAC đang thử nghiệm trên lâm
sàng
3
8
11
Bảng 3.1: Chỉ số lý hóa và hiệu suất tổng hợp của các acid
hydroxamic từ ester
5
3
Bảng 1.3: Tác dụng ức chế chọn lọc của các chất ức chế
HDAC
4
Trang
29
Bảng 3.2: Giá trị Rf và nhiệt độ nóng chảy (tonc) của các chất
IVa-d
30
6
Bảng 3.3: Kết quả phân tích phổ IR của các chất IVa-d
30
7
Bảng 3.4: Kết quả phân tích phổ MS của các chất IVa-d
32
8
Bảng 3.5: Kết quả phân tích phổ 1H-NMR của các chất IVa-d
33
9
Bảng 3.6: Kết quả phân tích phổ 13C-NMR của các chất IVa-d
35
10
Bảng 3.7: Kết quả thử hoạt tính kháng tế bào ung thƣ của các
dẫn chất IVa-d
11
40
Bảng 3.8: Kết quả thử hoạt tính kháng tế bào ung thƣ của các
acid hydroxamic có cấu trúc tƣơng tự IVa-d
42
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Tên hình vẽ
STT
Trang
1
Hình 1.1: Cấu tạo nucleosom
2
2
Hình 1.2: Mô tả hoạt động của HDAC
3
3
Hình 1.3: Cấu trúc chung của các chất ức chế HDAC
5
4
Hình 1.4: Cơ chế tác dụng của chất ức chế HDAC
6
5
Hình 1.5: Công thức một số chất ức chế HDAC
7
6
Hình 1.6: Cấu trúc của SAHA và trung tâm hoạt động của
HDAC
7
9
Hình 1.7: Cấu trúc một số dẫn chất N-hydroxy-3-phenyl-2propenamid
12
8
Hình 1.8: Panobinostat (LBH589)
13
9
Hình 1.9: Belinostat (PXP101)
13
10
Hình 1.10: Công thức cấu tạo của HD-75
14
11
Hình 1.11: Công thức cấu tạo của HD-55
14
12
Hình 3.1: Kết quả thử tác dụng ức chế HDAC của các dẫn
chất IVa-d
13
38
Hình 3.2: Biểu đồ so sánh tác dụng độc tính tế bào của các
chất IVa-d so với SAHA trên 3 dòng tế bào ung thƣ SW620,
PC-3, AsPC-1
41
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
STT
Tên Sơ đồ
Trang
1
Sơ đồ 3.1: Quy trình chung tổng hợp
20
2
Sơ đồ 3.2: Quy trình tổng hợp chất IIa
21
3
Sơ đồ 3.3: Quy trình tổng hợp chất IIIa
22
4
Sơ đồ 3.4: Quy trình tổng hợp chất IVa
23
5
Sơ đồ 3.5: Quy trình tổng hợp chất IVb
24
6
Sơ đồ 3.6: Quy trình tổng hợp chất IVc
26
7
Sơ đồ 3.7: Quy trình tổng hợp chất IVd
27
1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong hơn một thập kỉ qua, đã có rất nhiều các nghiên cứu tập trung vào việc
phát triển các loại thuốc tiên tiến có khả năng nhắm đến các tế bào đích trong điều
trị ung thƣ nhằm tăng hiệu quả của phƣơng pháp điều trị và giảm độc tính hơn so
với các phƣơng pháp cổ điển nhƣ hóa trị hay xạ trị. Các chất ức chế histon
deacetylase (HDIs) đại diện cho một nhóm các tác nhân mới trong điều trị ung thƣ.
Trong số đó LAQ824 (còn đƣợc gọi là NVP-LAQ824 hoặc Dacinostat), là một dẫn
xuất của acid 4-amino methylcinnamic hydroxamic có khả năng ức chế mạnh histon
deacetylase (HDAC) với giá trị IC50 là 0.03 µM. Các nhà khoa học đã tìm thấy
LAQ824 ức chế sự tăng trƣởng của các dòng tế bào ung thƣ khác nhau nhƣ: ung thƣ
ruột kết tế bào H1299 và HCT 116, các tế bào ung thƣ vú MDA435, ung thƣ tế bào
tuyến tiền liệt DU145 và PC3, các tế bào ung thƣ phổi A549 với giá trị IC50 <1 µM;
LAQ824 làm giảm quá trình chết tế bào theo chƣơng trình trên các tế bào ung thƣ
vú SKBR-3 và BT-474 và MB-468 ở ngƣời. Tiếp tục hƣớng nghiên cứu này, chúng
tôi tiến hành thiết kế và tổng hợp các dãy chất khác dựa trên việc thay thế nhóm
nhận diện bề mặt của LAQ824 bằng nhân thơm khác là 3-spiro[1,3]dioxolan-2oxoindolin mang lại những tín hiệu khả quan hơn khi nghiên cứu in vitro.Vì vậy
chúng tôi thực hiện đề tài: “Tổng hợp và thử độc tính tế bào của một số dẫn chất
N-hydroxypropenamid mang khung 3-spiro[1,3]dioxolan-2-oxoindolin” để tổng
hợp 4 acid hydroxamic mang khung 3-spiro[1,3]dioxolan-2-oxoindolin với 2 mục
tiêu:
1. Tổng hợp N-hydroxy-3-{4-[(2'-oxospiro[1,3-dioxolane-2,3'-indol]-1'(2'H)yl)methyl]phenyl}prop-2-enamid và 3 dẫn chất.
2. Thử hoạt tính kháng tế bào ung thƣ in vitro và tác dụng ức chế HDAC của
các chất tổng hợp đƣợc.
2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. HISTON DEACETYLASE
Cơ chế và theo dõi tiến triển bệnh ung thƣ đƣợc biết đến rõ ràng hơn khi công
nghệ sinh học phân tử ra đời, đó là sự thay đổi di truyền học và biểu hiện kiểu gen.
Tất cả bộ gen của ngƣời đƣợc gói trong nhiễm sắc thể (NST), một phức hợp đại
phân tử protein - ADN. Đơn vị cấu trúc cơ bản của NST là nucleosom.
Hình 1.1. Cấu tạo nucleosom
Mỗi nucleosom điển hình bao gồm một octamer hình đĩa của 4 cặp histon (2
cặp của H2A với H2B và 2 cặp của H3 với H4) đƣợc quấn quanh bởi 146 cặp
nucleotid [3]. Đầu amin của histon mang nhiều điện tích dƣơng nên tƣơng tác mạnh
với đầu phosphat mang điện âm của ADN tạo nên cấu trúc của nucleosom và cấu
trúc bậc cao của NST quy định quá trình biểu hiện gen. Khi đầu amin của histon
tích điện dƣơng càng lớn tƣơng tác này càng mạnh, NST đóng xoắn càng chặt ức
chế quá trình phiên mã. Ngƣợc lại thì quá trình phiên mã diễn ra và gen đƣợc biểu
hiện. Mức độ tích điện dƣơng của histon phụ thuộc vào quá trình acetyl hóa ở đầu
amin của histon. Sự acetyl hóa làm trung hòa bớt điện tích dƣơng ở đầu amin của
histon. Trong tế bào có 2 enzym đóng vai trò chính trong quá trình acetyl hóa là
histon deacetylase (HDAC) và histon acetyltransferase (HAT). Hai enzym này có
3
vai trò trái ngƣợc nhau. Sự cân bằng trong hoạt động của chúng đảm bảo mức độ
tháo xoắn của nhiễm sắc thể diễn ra bình thƣờng.
1.1.1. Định nghĩa histon deacetylase
Histon deacetylase là một nhóm các enzym xúc tác quá trình loại bỏ nhóm
acetyl từ -N acetyl lysine amino acid của histon, làm cho các protein histon và
ADN quấn chặt chẽ hơn. Nó có tác dụng đối lập với histon acetyltransferase enzym xúc tác chuyển nhóm acetyl từ acetyl coenzym A đến -amino của lysin ở
đầu N của histon [5].
Histons
Acetyl-histons
ngưng tụ các nhiễm sắc thể
kéo giãn các nhiễm sắc thể
ngăn cản phiên mã
kích thích phiên mã
Hình 1.2. Mô tả hoạt động của HDAC
1.1.2. Phân loại HDAC
Có 18 HDAC ở ngƣời đƣợc chia thành 4 nhóm dựa trên cấu trúc và chức năng
của chúng [6]:
Nhóm
Enzym
I
HDAC 1, HDAC 2, HDAC 3, HDAC 8
IIa
HDAC 4, HDAC 5, HDAC 7, HDAC9
IIb
HDAC 6, HDAC 10
III
Sirtuin (SIRT) 1,2,3,4,5,6,7, Chất đồng đẳng của SIRT2
trong nấm men Saccharomyces cerevisiae
IV
HDAC 11
Bảng 1.1: Phân loại các HDAC
Nhóm I, II và IV là những HDAC “kinh điển” và gồm 11 thành viên là những
enzym phụ thuộc Zn2+, chúng có chứa một túi xúc tác với một ion Zn2+ ở đáy của
túi. Những enzym này có thể bị ức chế bởi các hợp chất tạo chelat với Zn2+ nhƣ các
acid hydroxamic, thiol,…Trong khi đó, các thành viên nhóm III đƣợc gọi là những
sirtuin có cơ chế phụ thuộc vào NAD+ nhƣ một cofactor thiết yếu [6], mà không tạo
phức chelat với Zn2+.
4
1.2. CHẤT ỨC CHẾ HDAC TRONG ĐIỀU TRỊ UNG THƢ
1.2.1. Histon deacetylase và ung thƣ
Ung thƣ là quá trình xảy ra do đột biến trong ADN, dẫn đến tế bào tăng sinh
vô hạn độ, vô tổ chức và không tuân theo các cơ chế kiểm soát về phát triển của cơ
thể.
HAT acetyl hóa histon làm trung hòa cực dƣơng trên lysine và giúp tháo xoắn
cấu trúc nucleosome và kích hoạt biểu hiện gen. Ngƣợc lại, HDAC loại bỏ nhóm
acetyl từ protein histon làm cho nhiễm sắc thể ở trạng thái đóng xoắn và ức chế quá
trình dịch mã. Nhƣ vậy, sự acetyl hóa và deacetyl hóa nhiễm sắc thể đóng vai trò
quan trọng trong điều hòa quá trình biểu hiện gen. Việc mất cân bằng hoạt động
giữa HAT và HDAC có thể dẫn đến những bất thƣờng biểu hiện gen và do đó dẫn
đến ung thƣ [3,10].
Các nghiên cứu có ý nghĩa thống kê cũng chỉ ra rằng các HDAC liên quan đến
nhiều giai đoạn điều hòa cơ bản của quá trình sinh học trong tế bào ung thƣ nhƣ chu
trình tế bào, sự biệt hóa, sự chết tế bào theo chƣơng trình, kể cả sự di chuyển, sự
xâm lấn và sự tạo mạch.
Các HDAC gây ra sự khởi đầu của ung thƣ bằng cách [7]:
-
Giảm ức chế chu trình tế bào.
-
Ức chế biệt hóa tế bào.
-
Tránh sự chết tế bào theo chƣơng trình (apoptosis).
Các HDAC thúc đẩy sự tiến triển của ung thƣ bằng cách [7]:
-
Thúc đẩy sự hình thành mạch (angiogenesis).
-
Tăng cƣờng xâm lấn (invasion).
-
Giảm bám dính (adhesion).
-
Tăng di chuyển (migration).
Nhƣ vậy quá trình phiên mã đƣợc điều hòa bởi hoạt động của HDAC và có thế
kiểm soát ung thƣ bằng cách ức chế hoạt động của HDAC. Vì vậy các chất ức chế
HDAC đã nổi lên nhƣ là tác nhân chống ung thƣ đầy hứa hẹn. Đến nay đã có hai
chất ức chế HDAC đƣợc chấp thuận cho điều trị ung thƣ là vorinostat (Saha) và
5
romodepsin (Istodax) do Cục Quản lý Thực phẩm và Dƣợc phẩm Hoa Kỳ (FDA)
cấp phép. Tuy nhiên, bất lợi của hầu hết các chất ức chế HDAC là thiếu enzyme đặc
hiệu nên có thể gây ra một loạt các phản ứng phụ.
Vì vậy các chất ức chế HDAC đã và đang đƣợc nhiều nhà khoa học trên thế
giới nghiên cứu nhằm tìm ra chất có tác dụng ức chế chọn lọc từng loại HDAC để
ứng dụng trong điều trị ung thƣ.
1.2.2. Cấu trúc của các chất ức chế histon deacetylase
Các chất ức chế HDAC có cấu trúc rất khác nhau, nhƣng nhìn chung đều có
3 phần chính [8]:
- Nhóm gắn với ion Zn2+ (A): nhƣ acid hydroxamic, nhóm o-aminoanilin của
benzamid, ceton thân dầu... là phần không thể thiếu để có tác dụng ức chế enzym.
- Vùng cầu nối sơ nƣớc (B): thƣờng là mạch hydrocarbon thân dầu có thể
tạo nhiều liên kết Van der Waals với kênh enzym, liên quan đến khả năng ức chế
enzym.
- Nhóm khóa hoạt động hay vùng nhận diện bề mặt (C): thƣờng là các aryl
hoặc 1 số các vòng khác, nằm trên bề mặt enzym, quyết định tính đặc hiệu và hiệu
lực của chất ức chế HDAC [16].
O
O
OH
Ar
N
H
C
n
N
H
A
B
Hình 1.3. Cấu trúc chung của các chất ức chế HDAC
Vì vậy, cả 3 phần cấu trúc của chất ức chế HDAC đều tham gia vào thể hiện
hoạt tính ức chế enzyme, và là cấu trúc cơ sở để tổng hợp nên các hoạt chất ức
chế HDAC mới.
1.2.3. Cơ chế tác dụng của các chất ức chế HDAC
6
Cơ chế tác dụng của các chất ức chế HDAC phụ thuộc vào các điều kiện khác
nhau nhƣ: đặc tính phân tử của chất ức chế, nồng độ và thời gian tiếp xúc với tác
nhân.
Nhƣng nhìn chung các chất ức chế HDAC tác dụng chủ yếu lên 3 quá trình
[9]:
- Thúc đẩy sự biệt hóa tế bào.
- Ức chế chu trình tế bào.
- Thúc đẩy sự chết tế bào theo chƣơng trình.
- Ngoài ra còn 1 số quá trình phụ nhƣ hoạt hóa đáp ứng miễn dịch và ức chế
tạo mạch cũng góp phần ức chế sự phát triển của khối u.
Hình 1.4. Cơ chế tác dụng của chất ức chế HDAC
Sau khi tiếp xúc với HDIs, thông thƣờng các tế bào ung thƣ dừng lại ở pha G1
để sao chép ADN, sau đó đi vào giai đoạn chết tế bào theo chƣơng trình. Nhƣng
một số tế bào ung thƣ lại tích tụ đến điểm kiểm soát G2, vị trí mà tại đó chu trình tế
bào tạm thời dừng lại, chờ đến khi các điều kiện trở nên phù hợp thì chu trình lại
tiếp tục. Những tế bào bình thƣờng trải qua điểm kiểm soát G2 thì tiếp tục phát
triển, trong khi đó những tế bào ung thƣ tái tạo ADN thành dạng ADN đa bội
(4nADN) và chuyển sang giai đoạn gây chết tế bào theo chƣơng trình. Tuy nhiên,
cơ chế phân tử để chất ức chế HDAC thúc đẩy điểm kiểm soát G2 vẫn còn chƣa
7
sáng tỏ. Có thể trong 1 số tế bào, HDIs thúc đây trực tiếp hoặc gián tiếp gen hoạt
hóa điểm kiểm soát G2 [9].
1.2.4. Phân loại các chất ức chế histon deacetylase
Các chất ức chế HDAC đang đƣợc thử nghiệm lâm sàng để sử dụng trong điều
trị ung thƣ có thể đƣợc chia làm 5 nhóm dựa trên cấu trúc [10]:
- Các hydroxamat: TSA, SAHA, CBHA,...
- Các peptid vòng: depsipeptid, CHAPs,…
- Các acid béo mạch ngắn: phenylbutyrat, valproic acid,…
- Các benzamid: N-acetyldinalin, MS-275,...
- Các dẫn chất ceton: Trifluoromethyl ceton, alpha-cetonamid,…
Hình 1.5: Công thức một số chất ức chế HDAC
Mỗi nhóm trên đều có những hạn chế nhất định nhƣ: các acid hydroxamic bị
chuyển hóa nhanh, ức chế không chọn lọc lên các loại enzym HDAC; các benzamid
và acid béo có hiệu lực kém; các peptid vòng khó tạo thành về mặt hóa học. Các
nhóm khác nhau có tác dụng ức chế các loại HDAC khác nhau: các hydroxamic
acid ức chế mạnh HDAC nhóm I và II, các acid carboxylic và peptid vòng ức chế
8
mạnh HDAC nhóm I. Hiện nay có khoảng 21 chất ức chế HDAC đang đƣợc thử
nghiệm trên lâm sàng để điều trị ung thƣ (cụ thể trình bày trong bảng 1.2) [11].
Bảng 1.2. Các chất ức chế HDAC đang thử nghiệm trên lâm sàng
Nhóm
Acid béo
mạch ngắn
Acid
hydroxamic
Chất
Nồng độ
Thử nghiệm
Loại ung thƣ
Phenylbutyrat
mM
Pha II
U lympho
U buồng trứng, cổ tử
Valproic acid (VPA)
tetrapeptid
Pha II, III
cung, tuyến giáp,
lympho
AN-9 (tiền thuốc)
mM
Vorinostat ( SAHA)
µM/nM
LBH589
nM
Pha I, II
PDX101
nM
Pha I, II
CRA-024781
µM/nM
Pha I, II
U sa côm, lympho
ITF-2357
nM
Pha I, II
U lympho Hodgkin
JNJ-26481585
nM
Pha I, II
CTCL, AML
SB939
nM
Pha I, II
Ung thƣ tuyến tiền liệt
CHR-2845
nM
Pha I
Ung thƣ máu
4SC-201
nM
Pha II
AR-42
µM
Pha I
U lympho, CLL
Chidamide
nM
Pha II
NSCLC, ung thƣ vú
4SC-202
µM
Pha I
AML, u lympho
Depsipeptid
nM
Benzamid
Cyclic
mM/µm
Pha I, II
U lympho, bạch cầu
Phê duyệt
CTCL
PHA II, III
NSCLC
CTCL, u lympho
Hodgkin
Ung thƣ buồng trứng,
CTCL
U lympho Hodgkin, ung
thƣ đại tràng
Phê duyệt
CTCL, CLL, AML,
Pha II, III
ung thƣ đại tràng
Ghi chú: NSCLC: carcinom tế bào phổi không nhỏ; CTCL: u lympho da tế bào T; CLL: ung thư
bạch cầu mãn.
1.2.5. Liên quan cấu trúc và tác dụng của các chất ức chế histon deacetylase
9
Các chất ức chế HDAC, điển hình là SAHA đƣợc dựa trên cấu trúc acid amidalkyl-hydroxamic. Cấu trúc bao gồm 3 phần chính A - B - C: Phần nhóm nhận diện
bề mặt, phần cầu nối và nhóm gắn kết với ion Zn2+.
Hình 1.6. Cấu trúc của SAHA và trung tâm hoạt động của HDAC
Nói chung hiệu quả tác dụng của các chất ức chế HDAC dựa trên sự có mặt
của 3 yếu tố chính [11]:
- Nhóm kết thúc gắn kết với Zn2+ (zinc-binding group-ZBG): acid hydroxamic,
các thiol, benzamid, mercaptoceton,... Đây là phần không thể thiếu để có tác dụng
ức chế HDAC.
- Cầu nối sơ nước (hydrophobic linker): thƣờng có cấu trúc amid-alkyl, hoặc
mạch amid-hydrocarbon chƣa bão hòa, amid-nhân thơm nằm trong lòng enzym.
Cầu nối này liên quan đến khả năng ức chế, quyết định sự phù hợp về cấu trúc của
các chất với chiều dài của kênh enzym. Liên kết amid quan trọng nhƣng không phải
then chốt, độ dài mạch tối ƣu là 5-6 nguyên tử [11].
- Nhóm khóa hoạt động (capping group): thƣờng là vòng thơm hoặc peptid
vòng và thƣờng nằm trên bề mặt enzym. Nhóm này liên quan đến tính đặc hiệu và
hiệu lực ức chế HDAC. Ngoài ra các nghiên cứu còn cho thấy, độ phân cực của chất
bị ảnh hƣởng lớn bởi nhóm khóa hoạt động, vì vậy mà ảnh hƣởng đến dƣợc động
học của hoạt chất.
10
Cho đến nay phần lớn các nghiên cứu liên quan cấu trúc – tác dụng đều tập
trung tìm hiểu vai trò của nhóm gắn với ion Zn2+, cố gắng nghiên cứu thay thế các
nhóm gắn kèm và một vài cầu nối khắc phục các nhƣợc điểm nhƣ: ức chế không
chọn lọc HDAC I, II và chuyển hóa nhanh tuy nhiên đều dựa trên cấu trúc cổ điển
này.
1.2.6. Tác dụng, tác dụng chọn lọc của các chất ức chế histon deacetylase
Một trong những hạn chế của các chất ức chế HDAC đã nêu ra ở trên đó là
tính không chọn lọc với các enzym HDAC, gây ra nhiều tác dụng phụ. Nghiên cứu
về tính chọn lọc của các chất ức chế enzym histon deacetylase (HDIs) đối với từng
loại HDAC và trên các dòng tế bào ung thƣ khác nhau nhƣ đại tràng, tuyến tụy, tiền
liệt tuyến ...là bƣớc rất quan trọng giúp lựa chọn chính xác các phác đồ điều trị bằng
liệu pháp dùng HDIs (cả đơn trị liệu và kết hợp) trong mỗi loại bệnh cụ thể có liên
quan đến HDAC. Vì vậy đi đôi với các công trình nghiên cứu ra thuốc mới, thì việc
nghiên cứu về đích tác dụng của thuốc trong mỗi loại ung thƣ cụ thể cũng rất đƣợc
chú trọng. Dƣới đây chúng tôi nêu ra một số các chất ức chế HDAC đang đƣợc
dùng phổ biến hiện nay và tác dụng chọn lọc của chúng trên những HDAC khác
nhau. (Bảng 1.3). [4,12].
11
Bảng 1.3. Tác dụng ức chế chọn lọc của các chất ức chế HDAC
Loại enzym HDAC và nhóm tương ứng
Tên chất
(nhóm)
Nhóm
3
8
4
5
7
9
6
10 11
Vorinostat (SAHA)
+
+
+
+
nd nd
-
-
-
nd nd
Trichostatin A (TSA) +
nd
+
nd
+
nd nd nd
+
+
nd
+
+
+
½+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
½+
+
nd
+
+
+
nd nd
Dacinostat (LAQ824) +
+
+
½+
+
nd
+
+
+
+
nd
Givinostat (ITF2357) +
+
+
+
nd nd nd nd
+
+
nd
+
+
+
+
nd nd nd nd nd
+
nd
+
+
+
nd
+
+
nd
+
nd
+
+
+ ½+ ½+
+
+
+
-
nd
-
+
nd
+
+
-
-
nd
+
+
-
nd nd
nd nd
-
-
-
nd nd
-
-
+
+
Belinostat (PXD101)
Mocetinostat
(MGCD003)
Entinostat (MS275)
Butyrate
Acid
carboxylic
Peptid vòng
IV
2
FR276457
Benzamide
II B
1
(LBH589)
hydroxamic
II A
HDAC-
Panobinostat
Acid
I
Valproic Acid
Apicidin
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
nd
Ghi chú: + ức chế mạnh; ½+ ức chế yếu; - : không có tác dụng; nd: chưa có dữ liệu
Các nhà khoa học đã đƣa ra các bằng chứng rằng một chất ức chế HDAC nhất
định có thể có tác dụng ức chế chọn lọc trên các HDAC khác nhau. Một số ví dụ,
TSA là tác nhân ức chế mạnh HDAC1, 3 và 8, trong khi đó MS-275 ức chế chọn lọc
hơn trên HDAC1 với IC50 là 0,3 µM so với HDAC3 là 8 µM và không có tác dụng
ức chế với HDAC8. Hai hợp chất mới đƣợc tổng hợp và đã đƣợc xác định là HDIs
là: SK 7041 và SK 7046 có tác dụng chọn lọc hơn trên HDAC1 và 2 [4,12].
1.3. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƢỚC VỀ CÁC
CHẤT ỨC CHẾ HISTON DEACETYLASE CÔNG BỐ GẦN ĐÂY
- Xem thêm -