Tài liệu Tổng hợp N1-(benzo[d]thiazol-2-yi)-hydroxyadipamid và một số dẫn chất hướng ức chế histon deatylase

Bộ YTẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI • • • • HOÀNG VĂN HẢI TỔNG HỢP N‘-(BENZ0[D]THIAZ0L-2y l )-n ‘‘-h y Ộr o x y a d ip a m id v à Mộ t s ố DẪN CHẤT HƯỚNG ức CHẾ HISTON DEACETYLASE KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC s ĩ • • • Ngưòi hướng dẫn: 1. PGS.TS. Nguyễn Hải Nam 2. DS. Tràn Văn Nam Nơi thực hiện: Bộ môn Hóa dược TRUỒNCÍĐH DUỢC HẰ NỘ! T H U Wgày HÀ NỘI-2011 ,. j .... tháng V 3Ệ i \ ‘Ì . 1 ■ ■ Ị^năm 2Q..1 , LỜI CẢM ƠN Trước hết với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất cho em xin bày tỏ lòng cám ơn chân thành đến PGS.TS Nguyễn Hải Nam, Ths. Đào Thị Kim Oanh, DS. Trần Văn Nam - Bộ môn Hóa dược - Trưòng Đại học Dược Hà Nội. Những người thầy đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình chỉ bảo, giúp đỡ em trong thời gian thực hiện khóa luận này. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo và các anh chị kỹ thuật viên của bộ môn Hóa dược - Trường Đại học Dược Hà Nội, Khoa Hóa - Đại học KHTN Hà Nội, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Khoa Dược - Đại học quốc gia Chungbuk đă luôn giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em trong thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp này. Cuối cùng em xin được gửi lời biết on sâu sắc đến bố mẹ, gia đình và bạn bè đã luôn luôn ở bên khích lệ, động viên, giúp đỡ em trong học tập cũng như trong cuộc sống. Hà Nội, ngày 05 tháng 05 năm 2011 Sinh viên Hoàng Văn Hải MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐÈ.................................................................................... 1 P H À N 1. T Ỏ N G Q U A N .............................................................................. 3 1.1. HISTON D EA C ETY LA SE.............................................................. 3 1.1.1. Phân loại.............................................................................................. 4 1.1.1.1. Các HDAC nhóm 1............................................................................. 5 1.1.1.2. Các HDAC nhóm II............................................................................ 5 1.1.1.3. H D A C ll............................................................................................. 6 1.1.2. CấutạoHDAC................................................................................... 6 1.1.3. íiDAC và ung thư............................................................................... 8 1.2. CÁC CHẤT ỨC CHẾ H D A C .......................................................... 10 1.2.1. Phân loại các HDACi......................................................................... 10 1.2.2. Cơ chế tác dụng.................................................................................. 13 1.2.3. Liên quan giữa cấu trúc và tác dụng.................................................. 15 PHẢN Ứ NG ACETYL H Ó A ........................................................... 17 1.3.1. Tác nhân acyl hóa là acid carboxylic............................................... 17 1.3.2. Tác nhân acyl hóa là ester................................................................. 18 1.3. PH Ầ N 2. N G U Y Ê N L IỆ U , T H IÉ T BỊ, N Ộ I D U N G V À PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u ................................................ ’^ 2.1. N G U Y Ê N V ẬT LIỆU, THIẾT B Ị.................................................... 19 2.1.1. Hóa chất..................................................................................................... 19 2.1.2. Thiết bị, dụng cụ....................................................................................... 19 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN c ử u ................................................. 20 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u ............................................... 20 2.3.1. Tổnghợp hóahọc..................................................................................... 20 2.3.2. Xác định cấu trúc...................................................................................... 20 2.3.3. Thử tác dụng ức chế HD AC và tác dụng kháng ung thư của 6 chất tổng hợp được...................................................................................................... 21 2.3.4. Nhận xét mối liên quan giữa cấu trúc tác dụng và đánh giá mức độ giống thuốc của các dẫn chất tổng hợp được.................................................... 23 PHẢN 3: THựC NGHIỆM, KÉT QUẢ, BÀN LUẬN 25 3.1. HÓA HỌC.................................................................................... 25 3.1.1. Tổng hợp hóa học..................................................................................... 25 3.1.1.1. Tổng họp methyl 5-(benzo[¿/]thiazol-2-yl carbomoyl)pentanoat và dẫn ch ất............................................................................................................... 25 3.1.1.2. Tổng hợp A^^-(benzo[¿/]thiazol-2-yl)-A^-hydroxyadipamid và dẫn chất(H)................................................................ ....................................... 31 3.1.2. Kiểm tra độ tinh khiết............................................................................. 37 3.1.3. Xác định cấu trúc...................................................................................... 38 3.1.3.1. Kết quả phân tích phổ dãy chất He...................................................... 38 3.1.3.2. Kết quả phân tích phổ dãy chất H........................................................ 40 3.2. THỬ TÁC DỤNG ứ c CHẾ ENZYM HISTON DEACETYLASE................................................................................ 45 3.3. BÀN LUẬN................................................................................. 46 3.3.1. Tổng hợp hóa học..................................................................................... 46 3.3.2. Tác dụng ức enzym histon deacetylase và độc tính tế bào.................... 46 4. KẾT LUẬN VÀ ĐÈ XUẤT......................................................... 50 4.1. KẾT L U Ậ N ............................................................................................... 50 4.2. ĐỀ X U Ấ T .................................................................................................. 50 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIỂT TẤT ALL (Acute lymphoblastic leukemia) Bệnh tiền nguyên bạch cầu thể cấp AML (Acute myoloid leukemia) Leukima cấp thể tủy CDI 1,1 -Carbonyldiimidazol CLL (Chronic lymphocytic leukemia) Bệnh lympho mạn tính CTCL (Cutaneous T cell lymphoma) Te bào lympho T dưới da CTCT Công thức cấu tạo CTPT Công thức phân tử DCM Dicloromethan DMF N,N-dimethylformamid DMSO Dimethylsulfoxid GADPH Glyceraldehyd 3-phosphat dehydrogenase HDAC Histon deacetylase HDACi Histon deacetylase inhibitors (các chất ức chế HDAC) HSP90 (Heat shock protein 90) Protein sốc nhiệt-90 KLPT Khối lượng phân tử MDS (Myelodysplastic Syndromes) Hội chứng dị sinh tủy MEF2 (Myocyte enhancer factor-2) Yếu tố dịch mã MEF-2 NSCLC (Non-small lung cell) ưng thư phổi tế bào không nhỏ SAR Liên quan giữa cấu trúc và tác dụng TLC Sắc ký lớp mỏng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1 : Các chất ức chế HDAC đang thử nghiệm trên lâm sàng Bảng 2 : Khả năng ức chế các loại HDAC của một số chất Bảng 3 : Hiệu suất và một số chỉ số hóa lý của methyl 5- (benzo[d]thiazol-2 -yl carbamoyl)pentanoat và dẫn chất : Bảng 4 yl-A^-hydroxyadipamid và dẫn chất Bảng 5 Bảng 6 Giá trị R f và t°nc của các chất tổng hợp được : Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của dãy chất He Bảng 7 Kết quả phân tích phổ khối lượng của dãy chất He Bảng 8 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của dãy chất H Kết quả phân tích phổ khối lượng của dãy chất H Bảng 9 : Bảng 10 : Kết quả phân tích phổ ’H-NMR của dãy chất H Bảng 11 : Kết quả phân tích phổ *^C-NMR của dãy chất H Bảng 12 : Độc tính trên tế bào ung thư đại tràng SW620 của dãy chất H Bảng 13 : Giá trị LogP, Kp ước tính của dãy chất H Bảng 14 : Đánh giá độ giống thuốc của dãy chất H Hiệu s DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1 : Sơ đồ cấu tạo của nucleosome Hình 2 : Biểu đồ mô tả các loại HDAC Hình 3 : cấu tạo trung tâm hoạt động của HDAC Hình 4 : Vùng ion Hình 5 : Chức năng của HDAC Hình 6 : Vai trò sinh học của các HDAC trong sinh lý tế bào ung thư Hình 7 : Một số chất ức chế HDAC đang thử nghiệm trên lâm sàng Hình 8 : Cơ chế tác dụng trong tế bào của các chất ức chế HDAC Hình 9 : Cơ chế tác dụng giữa các tế bào của các chất ức chế HDAC Hình 10 : cấu trúc của SAHA và trung tâm hoạt động của HDAC Hình 11 : sAR của các chất ức chế HDAC dẫn chất acid hydroxamic Hình 12 : Một số carbodiimid hay dùng Hình 13 : Sơ đồ phân mảnh của chất He2 Hình 14 : Sơ đồ phân mảnh của chất H2 Hình 15 : Tác dụng ức chế HDAC của các chất H Hình 16 : cấu tạo trung tâm hoạt động của HDAC và TSA của HDAC 8 ĐẶT VẤN ĐÈ Trong những năm gần đây với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, đặc biệt là công nghệ sinh học, việc nghiên cứu và phát triển thuốc mới đã có những thay đổi quan trọng. Nếu như trước đây việc nghiên cứu phát triển thuốc dựa trên sự sàng lọc ngẫu nhiên thì ngày nay nghiên cứu phát triển thuốc dựa trên các mục tiêu phân tử rõ ràng. Có thể kể đến các mục tiêu phân tử đang được quan tâm hiện nay như: aminoacyl t-ARN synthetase trong việc kháng thuốc của vi khuẩn, vanilloid receptor trong bệnh Alzheimer, proxisome proliferator- activated receptor (PPAR) trong bệnh tiểu đưòng và rối loạn lipid máu... Đặc biệt bệnh ung thư và các mục tiêu phân tử của nó đang rất được quan tâm. Histon deacetylase, các protein kinase, phosphoinositide-3-kinase (PI3K), telomerase, các enzym điều hoà chu trình sống cũng như sự chết của tế bào, Ras và protein famesyl transferase... là những đích phân tử đang được hướng tới trong việc tìm ra thuốc trị ung thư. Histon deacetylase (HDAC) là nhóm enzym xúc tác quá trình deacetyl hoá nhóm s - N acetyl lysine amino acid ở phần đuôi của histon. Trong tế bào ung thư do hoạt động quá mức của HDAC nên làm giảm sự acetyl hóa của histon, ức chế quá trình phiên mã thông qua việc đóng xoắn của nhiễm sắc thể. Các chất ức chế HDAC giúp cho việc gắn nhóm acetyl vào lysin của phần đuôi histon, tạo điều kiện cho quá trình phiên mã. Các sai lệch trong quá trình phiên mã là một trong những nguyên nhân dẫn đến hình thành khối u. Do đó HDAC là một trong những mục tiêu phân tử của các thuốc kháng ung thư. Trong những năm gần đây, các chất ức chế HDAC đang được nghiên cứu rất nhiều trên thế giới và trở thành các chất triển vọng trong điều trị ung thư. Acid suberoylanilid hydroxamic (Vorinostat, Zolinza®) là chất ức chế enzym HDAC đầu tiên đã được FDA cấp phép trong điều trị u lympho tế bào T dưới da. Ngoài ra còn khoảng trên 15 chất ức chế HDAC khác đang được nghiên cứu và đưa vào thử nghiệm lâm sàng. Như vậy nghiên cứu các chất ức chế HDAC là rất khả quan. Tuy nhiên ở Việt Nam việc thiết kế nghiên cứu các chất ức chế HDAC vẫn chưa được quan tâm. Vì vậy chúng tôi tiến hành đề tài: “ Tổng hợp N^-(benzo[d]thiazol-2-yl)-]S^-hydroxyadipamid và một số dẫn chất hướng ức chế histon deacetylase’^với 2 mục tiêu chính: - Tổng hợp V-(benzo[í/]thiazol-2-yl)-A^-hydroxyadipamid và 5 dẫn chất. - Thử tác dụng ức chế HDAC và độc tính tế bào in viừ-0 của các chất tổng hợp được. PHẦN 1. TỎNG QUAN 1.1. HISTON DEACETYLASE (HDAC) Nucleosome là đơn vị cơ bản cấu tạo nên nhiễm sắc thể. Một nucleosome điển hình bao gồm 1 octomer hình đĩa của 4 cặp histon (2 cặp của H2Avới H2B và 2 cặp của H3 với H4) được quấn quanh bởi 146 cặp nucleotid (hình 1). Đầu amin của histon mang nhiều điện tích dương nên tương tác mạnh với phần phosphat mang điện âm trên phân tử ADN tạo nên cấu trúc nucleosome và các cấu trúc bậc cao hơn của nhiễm sắc thể, quy định quá trình biểu thị gen. Khi histon tích điện dưong lớn, tương tác này mạnh làm đóng xoắn nhiễm sắc thể gây ức chế quá trình dịch mã và tổng hợp protein, làm ức chế sự biểu thị của gen. Ngược lại khi tương tác điện tích này yếu nhiễm sắc thể tháo xoắn, quá trình tổng hợp protein diễn ra, đặc tính của gen được biểu hiện thông qua các tính trạng. Quá trình này diễn ra đặc biệt mạnh ở H3 và H4. Việc tích điện dương của histon mạnh hay yếu thông qua quá trình acetyl hóa đầu amin ở phần đuôi của histon. Acetyl hóa trung hòa điện tích dương của histon làm nới lỏng tương tác của nó với ADN trong khi đó deacetyl hóa có tác dụng ngược lại. Trong tế bào, enzym histon acetyltranferase (HAT) và histon deacetylase (HDAC) là 2 enzym điều hòa quá trình acetyl hóa này từ đó quyết định sự biểu hiện của gen. [19,27,30'. H2A Niỉcleosocne (8 h ìsto n e m oíecute« 146 nucleờtẵcle p airs of DMA) ____ \ r Hình 1; Sơ đô câu tạo của nucleosome 1.1.1. Phân loại Histon deacetylase là một nhóm các enzym xúc tác quá trình loại bỏ nhóm acetyl tìr 8-N-acetyl lysin amino acid của phần histon. Hiện nay người ta đã biết 18 HDAC khác nhau được chia làm 4 nhóm [11,13,14,26,30] (hình 2): l ỉl> A r: I ? ÍĨ)A C 3 I 4S^; a;. I L m ÌÌm ÍÌm S 3 B C iÍÌÌĨiéié2 ~l 4 ^ i'< .U'( ỉ ỉa Ị ỉ 1 ) A( ' 4 1 1 f ' N4 a.i H1 ) A( - - I ' ^ — ....-..--'1 ỉ i: : aa ... ”\mmmmmM«mSSZ2 .s.v^.ì.ì n!)\<- ' 'l.ì^s ỉlh Ị 1 1>A( ' h ! ÍỈD A C IO ' i rl.ì.s 11! S|l-[1 I ( r ..L:— -— l- 'i' I 1: 1 3 'I,MV-Ì.ỊJ ị -47 i\' ỉir>A("ll ^t : ' ■■ Vùng xúc tác 34 ' , ị,, ■ ■ Vùng NLS (Nuclear localization signal) Hình 2; Biểu đồ mô tả các loại HDAC - Nhóm I: HDAC 1, HDAC 2, HDAC 3, HDAC 8 . - Nhóm Ila: HDAC 4, HDAC 5, HDAC 7, HDAC 9. Nhóm Ilb: HDAC 6 , HDAC 10. - Nhóm III: Các protein điều hoà chuỗi thông tin 2 (SIRT): SIRT 1 - 7 , chúng có ở bào tương, ty thể và nhân. -Nhóm ĨV:HDAC 11 Các HDAC nhóm I, II, IV được gọi là các HDAC “kinh điển” phụ thuộc vào và bị ức chế bởi các chất tạo phức chelet với như các acid hydroxamic, thiol... Trong khi đó các HDAC nhóm III lại phụ thuộc vào NAD^ [13,27]. Thuật ngữ các chất ức ché HDAC thưòng được dùng cho những chất có mục tiêu phân tử là các HDAC kinh điển và hiện đang được nghiên cứu trên lâm sàng [18,24]. 1.1.1.1. Các HDAC nhóm I PỈDAC nhóm I có kích thước nhỏ nhất trong các lớp HDAC, được phân bố bên trong nhân tế bào do chúng có vùng định vị nhân (NLS). Chúng đều có vùng xúc tác nằm ở đầu N của enzym. Riêng HDAC 3 và HDAC trung tâm xúc tác. HDAC 1 8 có 2 , 2, 3 là thành phần cấu tạo nên các phức hệ protein có tác dụng ức chế sự phiên mã và biểu hiện gen. Ngược lại ở HDAC 8 người ta vẫn chưa thấy nó trong bất kỳ phức hệ nào [26,3o;. 1.1.1.2. Các HDAC nhóm II Các HDAC 4, 5 , 7 , 9 là HDAC nhóm Ila. Chúng đều có kích thước lớn so với các HDAC khác và có vùng xúc tác nằm ở đầu c của enzym. Chúng có khả năng liên kết và tương tác đặc hiệu với MEF2 do đó có vai trò quan trọng trong biệt hóa tế bào cơ. Ngoài chứa vùng NLS chúng còn chứa tín hiệu truyền ngoài nhân NES (nuclear export signal) giúp cho các HDAC có thể qua lại giữa nhân và bào tương. Các HDAC muốn từ nhân ra bào tương phải được phosphoryl hóa bởi CaMK (calmodulin phụ thuộc kinase). ở bào tương HDAC đã phosphoryl hóa được liên kết với protein 14-3-3 (protein định vị bào tương) và do đó được giữ lại trong bào tương. HDAC sẽ quay lại nhân khi không liên kết với protein 14-3-3 do bị phân hủy nhóm phosphoryl. HDAC 6 có chức năng deacetyl hóa của a-tubulin và HSP90 do đó quy định sự vận động, bám dính của tế bào. Ngoài ra nó còn liên kết với ubiquitin tại trung tâm hoạt động nên ảnh hưởng tới hiện tượng tự tiêu (autophagy), quá trình hình thành yếu tố sốc nhiệt 1 (HSF-1) và yếu tố tăng trưởng có nguồn gốc tiểu cầu (PDGF) do đó tác dụng của nó nghiêng về thoái hóa. HDAC 10 có cấu trúc tương tự HDAC 6 . Nó có 2 vùng xúc tác nhưng 1 vùng không hoạt động. Chức năng của nó phần lớn chưa biết. HDAC 6 phân bố ở tế bào chất trong khi đó HDAC 10 có thể qua lại giữa nhân và bào tương [26,30’. I.I.I.3. HDAC 11 HDAC 11 có cấu trúc giống HDAC3 và HDAC 8 , có vùng xúc tác ở đầu N của protein. Hiện có rất ít thông tin về chức năng của nó [26 . 1.1.2. Cấu tạo của HDAC Cho đến nay bằng phưong pháp kết tinh tạo tinh thể và chụp tia X người ta đã xác định được cấu trúc 3D của hầu hết các HDAC và các trung tâm xúc tácphản ứngdeacetyl của chúng. Điều này giúp cho việc nghiên cứu tương tác của các chất ức với HDAC bằng việc dock vào trung tâm hoạt động của chúng. Các kết quả này được ứng dụng trong việc thiết kế cấu trúc của nhiều dãy chất ức chế HDAC mới đặc biệt là các chất có tác dụng ức chế chọn lọc các HDAC riêng biệt, về cơ bản các HDAC có cấu tĩTÍc trung tâm hoạt động khá giống nhau, chúng đều gồm các phần cơ bản sau (hình 3): % \ Tyr^i Ph»141 Pro 22 G»y14ữ 1 '^ 1 ^ Tyr 297 Asíp173 m ^ c > L * u 2« $ - Jĩ** Zinc ---- - morn ' H ỈS 131 » i^p267 A s p 166 Hình 3: cấu tạo trung tâm hoạt động của HDAC + lon là coenzym của HDAC nằm ở trung tâm xúc tác của chúng. Đây là thành phần tham gia liên kết mạnh nhất với phần đuôi histon bằng liên kết phối trí. Thông thường các chất ức chế HDAC liên kết càng mạnh với thì tác dụng ức chế HDAC và độc tính tế bào càng mạnh. Trong phân tử HDAC ion tạo 3 liên kết phổi trí với nguyên tử nitơ, oxy của các acid amin (với oxy của Aspl78, nitơ của His 180, oxy của Asp267 ở HDAC 8 ) và một liên kết với nguyên tử oxy của đuôi histon khi thực hiện chức năng deacetyl hóa. Trong phân tử HDAC 8 ở vùng ion có còn có Arg37 và Cysl53 tham gia vào liên kết hydro với các sản phẩm phản ứng deacetyl. Ngoài ra Arg37 còn tham gia liên kết ion với ion acetat. Việc giải phóng ion acetat thông qua việc trao đổi với lượng nước lớn và sự vận động của chuỗi acid amin T yrl 8 , Tyr20, His 42 nằm gần bề mặt bên ngoài của enzym. + Kênh enzym là nơi chứa đựng cơ chất và tham gia liên kết Van der Walls với cơ chất. Kênh này có cấu trúc dạng túi, ở HDAC 8 nó có chiều dài khoảng l,2nm. Nó được cấu tạo bởi các acid amin thân dầu đặc biệt là các acid amin có nhân thorm như: Phe, Tyr, Pro, His. Nó có cấu trúc khá linh động có thể thay đổi kích thước để phù hợp với cơ chất và tham gia phản ứng deacetyl. Đối với các hợp chất hydroxamic chiều dài của kênh này là tối ưu với khoảng 5-6 liên kết carbon [7,10,28]. Ngoài ra ở HDAC 8 người ta còn thấy 4 ion K"^, mỗi tiểu phân gồm 2 ion. Các ion này đều tham gia 6 khoảng 0,7 nm và liên kết với liên kết phối trí. lon thứ nhất cách ion 6 acid amin. lon thứ 2 nằm xa hơn liên kết với 4 acid amin và 2 phân tử nước. Người ta cho rằng sự hiện diện của có ảnh hưỏng tới hoạt động của vùng xúc tác thông qua tưong tác với các 2 amin HislSO và Aspl78. Cả ion amin này. Hơn nữa ion và acid đều liên kết phối trí với 2 acid còn tạo điện tích dương giúp ổn định các sản phẩm mang điện tích âm của quá trình deacetyl hóa. Ngoài ra nó còn liên kết với 2 nguyên tử oxy của Aspl76 qua đó làm giảm liên kết hydro của Aspl76 với His 142 do tăng khoảng cách giữa chúng. Vì vậy pKa của His thay đổi, làm ảnh hưởng tới độ điện ly của nguyên tử nitơ do đó ảnh hưởng tới tương tác ở trung tâm hoạt động của HDAC. Điều này giải thích tại sao các hydroxamic ít có tác dụng trên HDAC 8 so với các HDAC khác cùng lófp và mở ra hướng mới cho thiết kế các chế ức chế chọn lọc trên HDAC 8 (hình 4) [28 . Phe 189 ề Ph «2 0 8 |r W1 ĩhr 18? Hi» 143 A s p td 3 H ts 142 Í2.16Ì A s p 176 ^ Ỉ2 Mì*tao Asp 178 ị2i)b) A s p 267 :Z()Cì Leu200 Hình 4: Vùng ion của HDAC 8 1.1.3. HDAC và ung thư HAT xúc tác cho phản ứng acetyl hóa nhóm 8 -NH2 trong phân tử lysin ở phần đuôi của histon làni hoạt hóa quá trình phiên mã, ữong khi đó, chức năng của HDAC là xúc tác cho phản ứng deacetyl hóa lysin tạo ra nhóm ở phần đuôi của histon (hinh 5). Nhóm này mang điện tích dương sẽ liên kết với nhóm mang điện âm trên nhiễm sắc thể gây đóng xoắn nhiễm sắc thể, làm giảm sự tiếp xúc của các yếu tố phiên mã với nhiễm sắc thể gây ức chế quá trình phiên mã. Các sai lệch của quá trình phiên mã là một trong những nguyên nhân dẫn tới sự hình thành khối u [24], Cụ thể, mối tương quan giữa hoạt động của HDAC và sự tạo thành khối u được thể hiện rõ nhất trong bệnh ung thư bạch cầu tiền tủy bào cấp tính (APL). Những nghiên cứu trên phạm vi rộng đã chỉ ra rằng sự ức chế phiên mã không thích hợp của HDAC là cơ chế phổ biến tạo ra các protein gây ung thư {oncoprotein). Sự biến đổi trong cấu trúc chất nhiễm sắc có thể tác động lên quá trình biệt hóa các tế bào bình thường, kết quả dẫn tới sự hình thành khối u [20]. Ngoài ra trong các tế bào ung thư người ta còn thấy sự hoạt động quá mức của HDAC như ung thư buồng trứng (HDACl-3), ung thư dạ dày (HDAC2 ); ung thư phổi (HDAC1,3) NH ,, ♦Hl íH Hl‘A‘ HN „ ^ MH^. í ) t H-. Ai lys l ys Hình 5: Chức năng của HD AC Các nghiên cứu có ý nghĩa thống kê đã chỉ ra ràng các HD AC liên quan đến nhiều giai đoạn điều hòa cơ bản của quá trình sinh học trong tế bào ung thư như chu trình tế bào, sự biệt hóa, sự chết tế bào theo chương trình, kể cả sự di chuyển, sự xâm lấn và sự tạo mạch. Vai trò chức năng của các HDAC trong quá trình sinh học của tế bào ung thư được tóm tắt ở hình c' "hí i^ ■ ■' .;;4.c,.c I //, ■ ^ hùics C.4 c ỵ 'Á 6 [30], ‘Ví'fí'ií''* ! 4r ? *■? ■ fe ? ' Hình 6 : Vai trò sinh học của các HD AC ữong sinh lý tế bào ung thư 10 1.2. CÁC CHẤT ỨC CHẾ HDAC 1.2.1. Phân loại các chất ửc chế HDAC Từ những phát hiện đầu tiên về tác dụng ức chế HD AC của natri butyrat đã có những quan tâm lớn trong việc nghiên cứu tìm kiếm các chất ức chế HDAC. Ngày nay có rất nhiều chất có tác dụng ức chế HDAC, trong đó chất mạnh nhất được biết cho đến nay là TSA (I)-một sản phẩm lên men của Streptomyces, nhưng việc sản xuất nó là không khả quan [16,26]. Cho đến thời điểm này đã có hai chất ức chế HD AC được FDA cấp phép lưu hành trên thị trường có tác dụng điều trị u lympho tế bào T dưới da: SAHA (II) (vorinostat, Zolinza®) - chất có nguồn gốc tổng hợp [16,25,30], depsipeptid (III, Istodax®) - chất được phân lập từ Chromobacterỉum vỉolaceum [16]. Ngày nay có khoảng 15 chất ức chế HD AC đang được thử nghiệm trên lâm sàng để điều trị ung thư và được chia làm 4 nhóm dựa theo cấu trúc tác dụng [8,29] (bảng 1 - hình 7): - Các hydroxamat như (E)-3-(4-(((2-(lH-indol-3-yl)ethyl-(2- hydroxyethyl)amino)methyl)-phenyl-N-hydroxyacylamid (NVP-LQA824)); (IV-panobinosat N-hydroxy-3-(3-(N-phenylsulfamoyl)phenyl) acrylamid (V-belinostat (PXDIOI)). - Các benzamid như (4-(2-aminophenylcarbamoyl) benzylamino) methyl nicotinat (VI - SNDX-275 (MS - 275); N-(2-amino-phenyl)-4-((4-(pyridin-3yl)pyrimidin-2-ylamino)methyl)benzamid (VII - MGCD103). - Các acid carboxylic như acid valproic (VIII - VP A). - Các peptid vòng như depsipeptid (III - FK228). Mỗi nhóm nêu trên đều có những hạn chế nhất định như; các acid hydroxamic bị chuyển hoá nhanh, ức chế không chọn lọc lên các loại enzym 11 HDAC; các benzamid và acid béo có hiệu lực kém; các peptid vòng khó tạo thành về mặt hoá học và FK-228 có phần gắn kết với ion Zn chứa thio [23]. NHOH HX SAHA (II) PXD 101 (V) FK228 (III) MS-275 (VI) CH, MGCD103 (VII) H3C" O acid valproic (VIII) Hình 7: Một số chất ức chế HDAC đang thử nghiệm trên lâm sàng Tuy nhiên các nhóm khác nhau có tác dụng ức chế các loại HDAC khác nhau. Các acid hydroxamic ức chế mạnh HDAC nhóm I và nhóm II. Các acid carboxylic ức chế mạnh HDAC nhóm I. Các peptid vòng ức chế mạnh ỈĨDAC nhóm I. Đối với HDACl 1 vẫn chưa có dữ liệu về các chất ức chế nhóm này 30]. Kết quả cụ thể về sự ức chế các loại HDAC được trình bày ở bảng 2. 12 Nhóm Acid carboxylic Loại ung thư Pha Hợp chât Butyrat I, II Ung thư đại tràng AN-9 (tiền thuốc) I, II Thể rắn, NSCLC Acid valproic I, II Phenyl butyrat I Thể rắn, ung thư máu, AML, MDS, CTCL, u trung biểu mô Thể rấn, AML/MDS Đã c/m CTCL I, II Thể rắn, ung thư máu PXDIOI II ưng thư máu NVP-LAQ824 I LBH-589 II, III ITF-2357 II SB-939 I CRA 024781 I JNJ-16241199 I Acid SAHA hydroxamic Thể rắn, ung thư máu Thể rắn, AML, ALL, MDS u lympho Hodgkin Thể rắn, ung thư máu Các benzamid Thê răn, u lympho, AML, u hăc săc tô ác SNDX-275 I, II tính di căn tiến triển CI-994 I, II Thể rắn, NSCLC, tế bào thận, tuỵ MGCD-0103 II Thể rắn, ung thư bạch cầu, MDS Depsipeptid (FK228) Đã c/m CTCL I, II Thể rắn, CLL, AML, u đa tuỷ xưoTig, (MS-275) Peptid vòng NHL tế bào T ngoại vi, RAI kháng thyroid, ung thư đại tràng tiến triển Bảng 1: Các chât ức chê HDAC đang thử nghiệm trên lâm sàng 13 Bảng 2: ĩChả năng ức chê các loại HD AC của một sô chât HD AC nhóm HDAC HD AC nhóm I _ r IIA nhóm IIB Hợp chât Acid carboxylic (acid valproic) SAHA > 0 01 LBH-589 I 9- o* PXD-101 NVP-LAQ-824 CRA-024781 0 MS-275 p> o g" ầ MGCD-0103 3 Peptid vòng (FK228) hông ức chế ức chê mạnh Ịức chế yếu nd: không có dữ liệu 1.2.2. Cơ chế tác dụng • Cơ chế tác dụng trong tế bào của các chẩt ức chế HDAC: Các chất ức chế HD AC tác động trên một số gen bằng cách [15,23,25] (hình 8 ): - ứ c chế chu trình tế bào, hoạt hoá các chương trình biệt hoá - ứ c chế sự tạo mạch - Thúc đẩy sự chết tế bào theo chương trình.