Tổng hợp và thử tác dụng sinh học của N-Hydroxy-4-(3-hydroxyimino-2-oxo-1-indolinyl) methylcinnamamid và một số dẫn chất

  • Số trang: 86 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 24 |
  • Lượt tải: 0
minhtuan

Đã đăng 15929 tài liệu

Mô tả:

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI ----- ------ ĐÀO QUANG TÙNG TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA N-HYDROXY-4-(3-HYDROXYIMINO-2OXO-1-INDOLINYL)METHYLCINNAMAMID VÀ MỘT SỐ DẪN CHẤT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2015 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI ----- ------ ĐÀO QUANG TÙNG TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA N-HYDROXY-4-(3-HYDROXYIMINO-2OXO-1-INDOLINYL)METHYLCINNAMAMID VÀ MỘT SỐ DẪN CHẤT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: DS. Đỗ Thị Mai Dung Nơi thực hiện: Bộ môn Hóa Dược HÀ NỘI - 2015 LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian thực hiện đề tài với nhiều nỗ lực và cố gắng, thời điểm hoàn thành khoá luận là lúc tôi xin phép được bày tỏ lòng biết ơn chân thành với những người đã dạy dỗ, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua. Trước hết với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất tôi xin bày tỏ lời cám ơn chân thành đến GS.TS. Nguyễn Hải Nam - Trưởng bộ môn Hóa Dược và DS. Đỗ Thị Mai Dung - Bộ môn Hoá Dược - trường Đại học Dược Hà Nội, người thầy đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình chỉ bảo tôi trong thời gian thực hiện khoá luận này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy giáo, cô giáo và các anh chị kỹ thuật viên của Bộ môn Hoá Dược - trường Đại học Dược Hà Nội, Khoa Hoá Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Khoa Dược - Đại học Quốc gia Chungbuk - Hàn Quốc đã luôn tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện khoá luận tốt nghiệp. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bố mẹ, gia đình và bạn bè đã luôn động viên khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Hà Nội, ngày 14 tháng 05 năm 2015 Sinh viên Đào Quang Tùng MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC CHỮ, CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................ 2 1.1. HISTON DEACETYLASE (HDAC) ...................................................... 2 1.1.1. Khái niệm về histon deacetylase ........................................................... 3 1.1.2. Phân loại các HDAC ............................................................................ 3 1.1.3. Mối liên quan giữa ung thư và hoạt động bất thường của HDAC ......... 5 1.2. CÁC CHẤT ỨC CHẾ HDAC ................................................................. 7 1.2.1. Phân loại các chất ức chế HDAC .......................................................... 7 1.2.2. Cấu trúc của các chất ức chế HDAC ..................................................... 9 1.3. MỘT SỐ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC ACID HYDROXAMIC ỨC CHẾ HDAC TRÊN THẾ GIỚI .................................. 10 1.3.1. Liên quan cấu trúc tác dụng của các acid hydroxamic ức chế HDAC . 10 1.3.2. Một số hướng thiết kế nghiên cứu và tổng hợp trên thế giới ............... 11 CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............................................................. 17 2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ ......................................................... 17 2.1.1. Hóa chất ............................................................................................. 17 2.1.2. Thiết bị, dụng cụ................................................................................. 17 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................................................................. 18 2.2.1. Tổng hợp hóa học ............................................................................... 18 2.2.2. Thử tác dụng sinh học của các chất tổng hợp được ............................. 18 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................................... 18 2.3.1. Tổng hợp hóa học ............................................................................... 18 2.3.2. Thử tác dụng sinh học......................................................................... 19 2.3.3. Đánh giá mức độ giống thuốc cuả chất tổng hợp được........................ 22 2.3.4. Nghiên cứu Docking ........................................................................... 22 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KÊT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................. 23 3.1. HÓA HỌC............................................................................................. 23 3.1.1. Tổng hợp hóa học ............................................................................... 23 3.1.2. Kiểm tra độ tinh khiết ......................................................................... 30 3.1.3. Xác định cấu trúc ................................................................................ 31 3.2. THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC ............................................................. 37 3.2.1. Thử hoạt tính sinh học ........................................................................ 37 3.2.2. Đánh giá mức độ giống thuốc ............................................................. 39 3.2.3. Sơ bộ đánh giá khả năng tương tác với HDAC (docking) ................... 41 3.3. BÀN LUẬN .......................................................................................... 40 3.3.1. Tổng hợp hóa học ............................................................................... 41 3.3.2. Tác dụng sinh học............................................................................... 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ, CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT AML : Bệnh ung thư bạch cầu dạng tuỷ cấp tính AsPC-1 : Dòng tế bào ung thư tuyến tuỵ 13 : C-NMR Phổ cộng hưởng từ carbon (carbon nuclear magnetic resonance) CTCL : U tế bào lympho T dưới da (Cutaneous T cell lymphoma) DCM : Dicloromethan DHFR : Dihydrofolat reductase DMF : Dimethylformamid DMSO : Dimethyl sulfoxid HAT : Histon acetyltransferase HDAC : Histon deacetylase 1 : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (proton nuclear magnetic H-NMR resonance) IC50 : Nồng độ ức chế hoạt độ tế bào giảm xuống một nửa IR : Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy) MeOH : Methanol MS : Phổ khối lượng NSCLC : Ung thư phổi tế bào tế bào không nhỏ (non-small lung cell) NST : Nhiễm sắc thể PC-3 : Dòng tế bào ung thư tuyến tiền liệt SAHA : Acid sulberoylanillid hydroxamic SRB : Sulforhodamin B SW620 : Dòng tế bào ung thư đại tràng TLC : Phương pháp sắc ký lớp mỏng (Thin layer chromatography) Tonc : Nhiệt độ nóng chảy TSA : Trichosatin A DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng 1 Bảng 1.1: Các chất ức chế HDAC đang được thử nghiệm trên lâm sàng 2 16 Bảng 3.1: Chỉ số lý hóa và hiệu suất tổng hợp các acid hydroxamic từ ester 6 13 Bảng 1.4: Cấu trúc và tác dụng ức chế HDAC và DHFR của 2 dẫn chất acid hydroxamic khung acid folic (IC50, µM) 5 12 Bảng 1.3: Hoạt tính một số acid hydroxamic mang khung 3-oximisatin 4 8 Bảng 1.2: Một số acid hydroxamic mới mang khung benzimidazol 3 Trang 29 Bảng 3.2: Giá trị Rf và nhiệt độ nóng chảy (tonc) cuả các chất 3a-d 30 7 Bảng 3.3: Kết quả phân tích phổ IR của các chất 3a-d 31 8 Bảng 3.4: Kết quả phân tích phổ MS của các chất 3a-d 33 9 Bảng 3.5: Kết quả phân tích phổ 1H-NMR của các chất 3a-d 34 10 Bảng 3.6: Kết quả phân tích phổ 13C-NMR của các chất 3a-d 36 12 Bảng 3.7: Kết quả thử tác dụng ức chế HDAC của các chất 3a-d 13 Bảng 3.8: Kết quả thử hoạt tính kháng tế bào ung thư 14 Bảng 3.9: Đánh giá mức độ giống thuốc của các chất 3a-d 38 theo quy tắc Lipinsky 39 11 Bảng 3.10: Kết quả docking của các chất 3a-d với HDAC2 41 15 Bảng 3.11: So sánh hoạt tính kháng tế bào ung thư 3a-d và IIIa,d,f 44 DANH MỤC CÁC HÌNH STT 1 Tên hình Trang Hình 1.1: Cấu trúc của lõi histon với các vị trí ε-N acetyl lysin ở mạch nhánh 2 2 Hình 1.2: Vai trò cân bằng động của HDAC và HAT 3 3 Hình 1.3: Mô tả đặc điểm của các loại HDAC “kinh điển” 4 4 Hình 1.4: Các chất ức chế HDAC và nồng độ ức chế HDAC 9 5 Hình 1.5: Liên kết giữa SAHA và trung tâm hoạt động của HDAC 6 10 Hình 1.6: Cấu trúc một số dẫn chất N-hydroxy-3-phenyl-2propenamid 7 14 Hình 3.1: Đánh giá mức độ ức chế HDAC theo phương pháp Western blot 38 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ STT Tên sơ đồ Trang 1 Sơ đồ 3.1: Quy trình tổng hợp chung 23 2 Sơ đồ 3.2: Sơ đồ tổng hợp chất 2a 23 3 Sơ đồ 3.3: Sơ đồ tổng hợp chất 3a 24 4 Sơ đồ 3.4: Sơ đồ tổng hợp chất 2b 26 5 Sơ đồ 3.5: Sơ đồ tổng hợp chất 3b 26 6 Sơ đồ 3.6: Sơ đồ tổng hợp chất 2c 27 7 Sơ đồ 3.7: Sơ đồ tổng hợp chất 3c 28 8 Sơ đồ 3.8: Sơ đồ tổng hợp chất 2d 28 9 Sơ đồ 3.9: Sơ đồ tổng hợp chất 3d 29 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Acid suberoylanilid hydroxamic (Zolinza®, 2006) là chất ức chế histon deacetylase đầu tiên được Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Mỹ (USFDA) phê duyệt trong điều trị u lympho da tế bào T. Sau đó, năm 2009 depsipeptid (Romidepsin®) một chất ức chế HDAC khác cũng được FDA cấp phép trong điều trị ung thư tại Mỹ. Như vậy có thể thấy, HDAC là một mục tiêu phân tử quan trọng trong điều trị ung thư và các chất ức chế HDAC là các tác nhân chống ung thư đầy triển vọng. Nhóm nghiên cứu tại bộ môn Hóa Dược - Đại học Dược Hà Nội đã thiết kế, tổng hợp và công bố nhiều dãy chất với định hướng ức chế HDAC có hoạt tính kháng tế bào ung thư tốt [1,2,4]. Các nghiên cứu gần đây tại bộ môn về các acid hydroxamic có tác dụng ức chế HDAC cho thấy khi thiết kế nhóm nhận diện bề mặt của của các acid hydroxamic hướng ức chế HDAC bằng vòng thơm như 3-hydroxyimino-2-oxoindolin cho hoạt tính in vitro rất khả quan [4]. Hơn nữa, một số nghiên cứu cho thấy việc thay đổi cầu nối mạch thẳng của acid hydroxamic bằng cầu nối có chứa nhân thơm mang lại hoạt tính kháng tế bào ung thư cao đồng thời tạo được hợp chất có xu hướng ức chế chọn lọc trên HDAC [9]. Trên cơ sở các nghiên cứu trên, chúng tôi thiết kế các dẫn chất acid hydroxamic mang khung 3-hydroxyimino-2-oxoindolin với cầu nối 3-phenyl-2-propenamid và tiến hành đề tài “Tổng hợp và thử tác dụng sinh học của N-hydroxy-4-(3-hydroxyimino-2-oxo-1- indolinyl)methylcinnamamid và một số dẫn chất” với hai mục tiêu: 1. Tổng hợp N-hydroxy-4-(3-hydroxyimino-2-oxo-1-indolinyl)methyl cinnamamid và 3 dẫn chất. 2. Thử tác dụng ức chế HDAC và độc tính tế bào của các chất tổng hợp được. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. HISTON DEACETYLASE (HDAC) Quá trình dịch mã ở tế bào eukaryota bị ảnh hưởng bởi trạng thái xoắn của ADN [36]. Ở các tế bào trong pha nghỉ, ADN ở trạng thái đóng xoắn để ngăn sự tiếp cận của các yếu tố dịch mã. ADN được gắn vào chromatin, một phức hợp protein - ADN có cấu trúc động và tính tổ chức cao. Đơn vị cấu trúc cơ bản của chromatin là nucleosom, gồm một octamer hình đĩa của bốn lõi histon (1 tetramer H3/H4 và 2 dimer H2A/H2B) được bao quanh bởi 146 cặp ADN [36,38] (hình 1.1): Hình 1.1: Cấu trúc của lõi histon với những vị trí ε-N acetyl lysin ở mạch nhánh Sự có mặt của các phân tử lysin bị acetyl hóa ở đuôi histon dẫn đến việc xuất hiện nhiều chromatin ở dạng tháo xoắn và kích hoạt quá trình dịch mã gen, trong khi sự deacetyl hóa ở phần đuôi lysin sẽ tạo nhiều chromatin ở trạng thái đóng xoắn và hạn chế quá trình dịch mã gen. Quá trình deactyl hóa histon sẽ làm tăng tương tác ion giữa đầu amin tích điện dương của histon và nhóm phosphat mang điện âm trên ADN khiến cho chromatin ở trạng thái đóng xoắn và làm ức chế quá trình dịch mã gen và tổng hợp protein. Mức độ acetyl hóa histon là kết quả của sự cân bằng trong hoạt động của hai enzym 3 histon acetyltransferase (HAT) và histon deacetylase (HDAC) [18,20,31,35,40]. 1.1.1. Khái niệm về histon deacetylase HDAC là một nhóm các enzym được phát hiện ở nhiều loại sinh vật như vi khuẩn, nấm, thực vật và động vật, có tác dụng xúc tác quá trình loại bỏ nhóm acetyl từ ε-N-acetyl lysin amino acid của nhiều cơ chất protein, trong đó có histon. HDAC có tác dụng đối lập với histon acetyltransferase (HAT) - enzym xúc tác chuyển nhóm acetyl từ acetyl coenzym A đến ε-amino của lysin ở đầu N của histon [12,45] (hình 1.2): Hình 1.2: Vai trò cân bằng động của HDAC và HAT 1.1.2. Phân loại các HDAC Có 18 loại HDAC ở động vật có vú đã được nhận biết và chia thành 4 nhóm dựa trên sự tương đồng cấu trúc của chúng với HDAC của nấm men (hình 1.3) [12,35,36]: Nhóm I: gồm HDAC 1, 2, 3 và 8; có cấu trúc tương đồng với Rpd3 trong nấm men và nằm trong nhân. Nhóm II: gồm HDAC 4, 5, 6, 7, 9 và 10; có cấu trúc tương đồng với Hda1 của nấm men và có thể được chia thành hai phân nhóm: Phân nhóm IIa: gồm HDAC 4, 5, 7 và 9. Phân nhóm IIb: gồm HDAC 6 và 10. Nhóm III: Gồm các protein điều hòa chuỗi truyền thông tin: 4 - Chất đồng đẳng của Sir2 trong nấm men Saccharomyces cerevisiae. - Sirtuin trong động vật có vú (SIRT 1, 2, 3, 4, 5, 6 và 7). Nhóm IV: HDAC 11, có cấu trúc tương đồng với cả nhóm I và II. Các HDAC nằm trong nhóm I, II và IV được gọi là các HDAC “kinh điển” trong khi các HDAC thuộc nhóm III được gọi là các sirtuin [36]. Các HDAC “kinh điển” và sirtuin có cơ chế xúc tác khác nhau. Các enzym có bản chất phụ thuộc Zn2+ như cofactor (HDAC nhóm I, II và IV) đều có một vị trí xúc tác với một ion Zn2+ ở đáy túi. Vì vậy, các enzym này bị ức chế bởi các hợp chất có khả năng tạo phức chelat với Zn2+ như acid hydroxamic (vorinostat, trichosatin A), thiol... Các sirtuin có cấu trúc tương đồng với protein Sir2 của nấm men và chứa enzym phụ thuộc NAD+ thay vì Zn2+ nên chúng không nhạy cảm với các hợp chất tạo phức chelat với Zn2+ [35,36]. Thuật ngữ các chất ức chế HDAC thường được sử dụng cho những hợp chất nhằm mục tiêu vào các HDAC kinh điển và những hợp chất này đang được đánh giá dựa trên các thử nghiệm lâm sàng ở các giai đoạn khác nhau. Hình 1.3: Mô tả đặc điểm của các loại HDAC “kinh điển” 5 1.1.3. Mối liên quan giữa ung thư và hoạt động bất thường của HDAC Sự thay đổi đuôi N tận của protein histon đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định mức độ xoắn của gen và quá trình biểu hiện gen. Trong số các thay đổi đó, sự acetyl hóa có hồi phục ở gốc lysin được nghiên cứu nhiều nhất. HAT xúc tác vận chuyển gốc acetyl đến gắn vào vị trí ε-N lysin của đuôi histon nhờ acetyl-CoA dẫn tới việc trung hòa điện tích của protein histon, từ đó làm cho NST được tháo xoắn và kích hoạt biểu hiện gen. Ngược lại, HDAC loại bỏ nhóm acetyl từ protein histon cũng như protein không phải histon (p53, hsp90 hay tubulin) làm cho NST ở trạng thái đóng xoắn và ức chế quá trình dịch mã. Vì vậy, việc acetyl hóa và deacetyl hóa NST đóng vai trò quan trọng trong biểu hiện gen cũng như hoạt hóa quá trình dịch mã [42]. Việc mất cân bằng hoạt động giữa HAT và HDAC có thể dẫn tới những bất thường về biểu hiện gen và có thể dẫn tới ung thư. HDAC đã được xác định là rối loạn điều hòa trong ung thư. Qua những nghiên cứu về vai trò của HDAC trong ung thư, nhiều cơ chế về hoạt động của HDAC trong bệnh ung thư đã được phát hiện. Tuy nhiên, phần lớn nghiên cứu tập trung vào sự huy động bất thường của HDAC vào chuỗi điều hòa của gen đích thông qua sự tương tác với protein gắn kết, dẫn tới sự chuyển vị nhiễm sắc thể và tạo ra những khối u ác tính huyết học, ví dụ như trong bệnh bạch cầu tiền tủy bào cấp (APL). Đặc điểm di truyền đặc trưng của APL là sự chuyển vị nhiễm sắc thể dẫn tới việc sản xuất ra các protein gắn kết giữa αRAR (retinoic acid receptor-α) với PML (promyelocytic leukemia), PLZF (promyelocytic zinc finger) hoặc một số protein khác. Các phức hợp protein gắn kết này sẽ gắn với các yếu tố phản hồi retinoic acid (RAREs - retinoic acid-responsive elements) và huy động phức hợp ức chế HDAC có ái lực cao, từ đó tăng methyl transferase histon và ức chế tế bào tủy xương tăng sinh và biệt hóa [23]. Vì vậy, HDAC là yếu tố quyết định trong việc phát triển của 6 APL. Phức hợp protein gắn kết AML1-ETO được tìm thấy trong bệnh bạch cầu tủy bào cấp (AML) cũng có cơ chế tương tự phức hợp α-RAR/PML và αRAR/PLZF [43]. Trong bệnh u tế bào lympho B, gen BCL-6 (B-cell lymphoma 6) bị hoạt hóa và tăng biểu hiện gen do huy động các phức hợp chứa enzym HDAC. Sự tăng biểu hiện gen BCL-6 được phát hiện ở 40% số trường hợp u lympho tế bào B lớn khuếch tán [30]. Những sự thay đổi được mô tả ở trên không liên quan tới những thay đổi đặc trưng của biểu hiện gen HDAC. Tuy nhiên, một số nghiên cứu đã chỉ ra một số thay đổi của các HDAC nhất định trong một số mẫu khối u. Ví dụ, trong các bệnh ung thư carcinom ở dạ dày, tuyến tiền liệt, đại tràng và vú có sự gia tăng biểu hiện HDAC1 [8,15,44,48]. Sự gia tăng biểu hiện của HDAC2 được tìm thấy trong ung thư carcinom ở dạ dày, cổ tử cung và đại trực tràng [17,37,49]. Một số nghiên cứu khác tìm thấy nồng độ cao HDAC3 và HDAC6 lần lượt ở ung thư đại tràng và ung thư vú [44,47]. Hơn nữa, tác dụng deacetyl hóa của HDAC không chỉ giới hạn ở các protein histon mà còn có tác dụng trên các protein không phải histon. Ví dụ như HDAC1 có khả năng tương tác và deacetyl hóa yếu tố ức chế ung thư p53, làm giảm sự ổn định và hoạt hóa protein điều hòa, từ đó gây ra các thay đổi trong các quá trình phân chia tế bào và chết tế bào theo chương trình [21,26]. Các ví dụ trên cho thấy sự ức chế dịch mã của các gen ức chế ung thư thông qua sự biểu hiện và huy động quá mức HDAC tới vùng điều hòa của chúng đóng vai trò quan trọng trong quá trình khởi phát và phát triển của ung thư. Ngoài ra, nghiên cứu của Peinado và cộng sự (2004), Christofori và Semb (1999) và Hajra và Fearon (2002) trên yếu tố dịch mã Snail và yếu tố điều hòa E-cadherin cho thấy việc huy động HDAC đến các yếu tố điều hòa trên có thể đóng vai trò quan trọng trong việc xâm lấn và di căn các tế bào ung thư [10,14,31]. 7 Như vậy, sự gia tăng của HDAC ảnh hưởng tới quá trình phiên mã và dịch mã các yếu tố điều hòa gây ra ung thư và có thể kiểm soát bằng cách ức chế hoạt động của HDAC. Các chất ức chế HDAC đã và đang được các 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 thư. 1.2. CÁC CHẤT ỨC CHẾ HDAC 1.2.1. Phân loại các chất ức chế HDAC Quá trình phát triển các chất ức chế HDAC tổng hợp được bắt nguồn từ việc phát hiện sự ức chế tăng trưởng và biệt hóa tế bào trên chuột của dimethyl sulfoxid (DMSO) từ trước khi hoạt động của HDAC được tìm ra [12,27,28]. Cho đến nay, nhiều hợp chất có tác dụng ức chế HDAC đã được tìm ra, trong đó chất có tác dụng ức chế HDAC mạnh nhất là Trichosatin A (TSA), một sản phẩm lên men của nấm men Streptomyces. TSA thuộc nhóm acid hydroxamic và có tác dụng ức chế HDAC in vitro ở nồng độ cỡ nano mol. Tuy nhiên, do việc sản xuất TSA lại tốn kém và đạt hiệu suất thấp (20 bước, hiệu suất 2%) nên việc tổng hợp các chất ức chế HDAC mới là rất quan trọng [36]. Hiện nay, đã có 2 chất ức chế HDAC được FDA cấp phép lưu hành trên thị trường để điều trị u lympho tế bào T dưới da là SAHA (vorinostat, Zolina®) và Romidepsin (Istodax®). Ngoài ra, còn 1 số hợp chất khác đang trong giai đoạn thử nghiệm lâm sàng ở các pha khác nhau (hình 1.4) và được chia làm 4 nhóm theo cấu trúc (bảng 1.1) [12]. 8 Bảng 1.1: Các chất ức chế HDAC đang được thử nghiệm trên lâm sàng Pha IC50 in Loại ung thư Hợp chất vitro Acid hydroxamic Vorinostat II-III (p.o) µM/nM NSCLC, ung thư phần đầu, cổ. nM CTCL, u lympho không phải Hodgkin, bệnh hồng cầu hình liềm, ung thư tuyến tiền liệt, ung thư phổi tế bào nhỏ nM ung thư buồng trứng, CTCL. Pabinostat (LBH589) I-III (IV, p.o.) Belinostat (PXD101) PCI-24781 I-II (IV, p.o.) I-II (p.o.) µM/nM Givinostat I-II (p.o.) nM Resminostat II (p.o.) nM Sarcoma, u lympho. U lympho Hodgkin, bệnh bạch cầu hoặc u tủy xương tái phát. U lympho Hodgkin, u carcinom tế bào gan, ung thư đại trực tràng. Benzamid Etinostat I-II (p.o.) Mocetinostat I-II (p.o.) Chidamide II (p.o.) µM (thời U lympho Hodgkin, ung thư da, gian bán ung thư phổi, ung thư vú. thải dài) µM nhiều loại ung thư NSCLC, ung thư vú, ung thư nM tuyến tiền liệt Peptid vòng Romidepsin II-III (IV) nM u tế bào vỏ tái phát, u tế bào lympho không phải Hodgkin Acid béo mạch ngắn ung thư buồng trứng, cổ tử cung, mM/µM bệnh bạch cầu, u lympho, ung thư đầu, cổ, u tuyến giáp Acid valproic II-III (p.o.) natri phenylbutyrat II (p.o.) mM u lympho, u rắn. Pivanex (AN-9) I-II (IV) mM bệnh bạch cầu, u lympho, ung thư da. Nhóm khác ACY-1215 I (p.o) Đa u tủy xương. Ghi chú: IV: đường tiêm tĩnh mạch, p.o.: đường uống, NSCLC: carcinom tế bào phổi không nhỏ, CTCL: u lympho da tế bào T. 9 Các hợp chất có cấu trúc khác nhau sẽ ức chế các HDAC khác nhau: các acid hydroxamic ức chế không chọn lọc trên tất cả các nhóm HDAC, các hợp chất benzamid như etinostat (MS-275) ức chế nhóm I và các hợp chất acid béo mạch ngắn như acid valproic hay butyrat ức chế 2 nhóm I và IIa. Ngoài ra, các hợp chất có cấu trúc chọn lọc như tubacin, mocetinostat, và PC-34501 có khả năng ức chế chọn lọc lần lượt HDAC6, -1 và -8. Hình 1.4: Các chất ức chế HDAC và nồng độ ức chế HDAC của chúng 1.2.2. Cấu trúc của các chất ức chế HDAC Cấu trúc chung của các chất ức chế HDAC gồm 3 phần chính [12]: - Nhóm liên kết với Zn (Zinc-binding group - ZBG): tương tác với Zn2+ ở trung tâm hoạt động của HDAC như acid hydroxamic, dẫn chất benzamid, thiol, sulfamid, triflouromethyl ceton hay trithiocarbonat. - Vùng cầu nối sơ nước: có thể là alkyl mạch thẳng, gốc vinyl hoặc gốc aryl có chức năng liên kết nhóm khóa hoạt động với nhóm liên kết với Zn2+. Vùng 10 cầu nối sơ nước giúp hợp chất có khả năng nằm trong kênh enzym và tương tác với các thành phần nằm trên kênh enzym. - Nhóm khóa hoạt động (capping group): đặc trưng cho việc ức chế chọn lọc HDAC, vùng này không chỉ gắn với HDAC mà còn gắn với các phức hợp gần vị trí hoạt hóa. - Một số cấu trúc còn chứa một nguyên tố xoắn (đơn vị liên kết connecting unit) để liên kết vùng cầu nối sơ nước với nhóm khóa hoạt động. 1.3. MỘT SỐ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC ACID HYDROXAMIC ỨC CHẾ HDAC TRÊN THẾ GIỚI 1.3.1. Liên quan cấu trúc tác dụng của các acid hydroxamic ức chế HDAC Các chất ức chế HDAC dựa trên cấu trúc amid-alkyl-acid hydroxamic đã được biết đến nhiều, ví dụ như SAHA (hình 1.5). Hình 1.5: Liên kết giữa SAHA và trung tâm hoạt động của HDAC Hiện nay, các cấu trúc tương tự SAHA đều gồm 3 phần chính có liên quan đến tác dụng như sau [7,9]: - Nhóm khóa hoạt động: liên quan tới hiệu lực của enzym HDAC, thường là các aryl hoặc các vòng thơm khác. Nghiên cứu cho thấy vòng thơm lớn cho 11 tác dụng tốt hơn vòng nhỏ và việc gắn các nhóm thế kỵ nước vào vị trí para của vòng benzen trên nhóm khóa hoạt động có thể làm tăng mức độ hoạt động ức chế enzym HDAC của các chất. - Cầu nối: liên kết nhóm khóa hoạt động với nhóm liên kết với Zn2+ về mặt cấu trúc và có ảnh hưởng tới hiệu lực và mức độ đặc hiệu của enzym HDAC. Nhóm cầu nối thường là các hydrocarbon mạch thẳng với nhiều độ dài khác nhau hoặc có thể là các mạch hydrocarbon chưa bão hòa và có thể được gắn thêm nhân thơm hoặc vòng cyclohexyl. Nghiên cứu cho thấy độ dài tối ưu của cầu nối này là từ 6 đến 8 nguyên tử [9]. - Nhóm liên kết với Zn2+: là acid hydroxamic, là phần không thể thiếu để có tác dụng ức chế HDAC. Khi tiến hành thử hoạt tính ức chế HDAC, dẫn chất acid carboxylic có hoạt tính rất thấp trong khi các dẫn chất acid hydroxamic đều cho hoạt tính tốt. 1.3.2. Một số hướng thiết kế nghiên cứu và tổng hợp trên thế giới 1.3.2.1. Thay đổi nhóm khóa hoạt động - Các acid hydroxamic mang khung benzimidazol và khung tương tự MS275 Các acid hydroxamic tương tự SAHA được thay thế nhóm khóa hoạt động bằng khung benzimidazol và các vòng thơm 4-((2-aminophenyl)carbamoyl)phenyl, 4-((2-aminophenyl)carbamoyl)phenyl, 4-((2-aminophenyl)- carbamoyl)phenyl tương tự MS-275, một chất thuộc nhóm benzamid đang được tiến hành thử nghiệm trên lâm sàng, đã được nhóm nghiên cứu Zhang Q.W và cộng sự (2013) tổng hợp và thử hoạt tính in vitro thành công. Kết quả cho thấy các chất tổng hợp được đều có tác dụng ức chế enzym HDAC mạnh hơn SAHA và MS-275 (bảng 1.2) [46]. 12 Bảng 1.2: Một số acid hydroxamic mới mang khung benzimidazol O H N O NH OH NH NH OH N R I R O NH II O Chất R % hoạt động HDAC bị ức chế in vitro 31,25 µM 1,95 µM 0,49 µM Ia H 100,10 96,41 87,92 Ib OCH3 99,94 97,36 89,77 Ic Cl 99,96 98,88 94,39 Id NO2 100,22 97,32 90,72 Ie NH2 97,72 95,07 88,44 97,53 79,83 54,44 96,97 80,86 57,75 96,96 76,44 49,45 MS-275 53,98 25,69 8,51 SAHA 94,86 59,32 28,62 NH2 IIa NH2 IIb N NH2 IIc N Các kết quả trên cho thấy khi thay nhóm khóa hoạt động của SAHA bằng các nhân thơm khác có khối lượng phân tử lớn đặc biệt là các vòng thơm có chứa dị tố đều làm tăng hoạt tính ức chế HDAC mạnh hơn SAHA nhiều lần.
- Xem thêm -