Tổng hợp và đánh giá tác dụng kháng ung thư của một số dẫn chất n acylhydrazon mới mang dị vòng quinazolin
- 91 trang
- file .pdf
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
TRỊNH THỊ MINH NGỌC
TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG
KHÁNG UNG THƯ CỦA MỘT SỐ
DẪN CHẤT N-ACYLHYDRAZON MỚI
MANG DỊ VÒNG QUINAZOLIN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
HÀ NỘI - 2022
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
TRỊNH THỊ MINH NGỌC
MÃ SINH VIÊN: 1701420
TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG
KHÁNG UNG THƯ CỦA MỘT SỐ
DẪN CHẤT N-ACYLHYDRAZON MỚI
MANG DỊ VÒNG QUINAZOLIN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
Người hướng dẫn:
1. PGS. TS. Phan Thị Phương Dung
2. TS. Dương Tiến Anh
Nơi thực hiện:
Bộ môn Hóa Dược –
Trường Đại học Dược Hà Nội
HÀ NỘI – 2022
LỜI CẢM ƠN
Trước khi trình bày khóa luận của mình, tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành
nhất đến những người đã hết mình giúp đỡ, động viên tôi để tôi có thể hoàn thiện khóa
luận này một cách tốt nhất.
Trước hết, tôi xin được cảm ơn những người thầy, người cô đáng kính của mình:
GS. TS. Nguyễn Hải Nam, PGS. TS. Phan Thị Phương Dung và TS. Dương Tiến
Anh – Bộ môn Hóa Dược, trường Đại học Dược Hà Nội. Các thầy, cô không chỉ tạo
điều kiện thuận lợi cho tôi tiến hành đề tài khóa luận tốt nghiệp mà luôn có những chỉ
dẫn chính xác và động viên tôi những lúc khó khăn.
Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy giáo, cô giáo, các anh chị kỹ thuật
viên, các bạn thuộc nhóm nghiên cứu tại Bộ môn Hóa Dược trường Đại học Dược Hà
Nội, Khoa Hóa – trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, Đại
học Quốc gia Chungbuk đã giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận này.
Cuối cùng, tôi muốn cảm ơn gia đình, bạn bè, các anh chị, các bạn của nhóm
nghiên cứu tại bộ môn Hóa Dược, đặc biệt là chị Hoàng Bảo Ngọc, anh Phan Huy
Đức, anh Bùi Xuân Trường, bạn Nguyễn Thị Thu Hằng đã chia sẻ buồn vui, giúp
đỡ và khích lệ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu.
Hà Nội, ngày 12 tháng 04 năm 2022
Sinh viên
Trịnh Thị Minh Ngọc
MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ ......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................................ 2
1.1. Quá trình chết tự nhiên của tế bào (apoptosis) .................................................2
1.1.1. Định nghĩa ..........................................................................................................2
1.1.2. Các giai đoạn của quá trình apoptosis ..............................................................2
1.1.3. Mối liên quan giữa chu trình chết tự nhiên của tế bào và bệnh ung thư .......3
1.2. Enzym caspase ......................................................................................................3
1.2.1. Định nghĩa ..........................................................................................................3
1.2.2. Phân loại .............................................................................................................3
1.2.3. Vai trò của enzyme caspase trong chu trình chết tự nhiên của tế bào ............4
1.3. Các chất hoạt hóa caspase-3 ...............................................................................6
1.3.1. PAC-1 - Chất hoạt hóa procaspase đầu tiên .....................................................6
1.3.2. Các hợp chất tương tự PAC-1 ...........................................................................7
1.4. Tác dụng kháng tế bào ung thư của các hợp chất mang khung quinazolin ...7
1.4.1. Tác dụng ức chế protein kinase.........................................................................8
1.4.2. Tác dụng ức chế quá trình polyme hóa tubulin .............................................10
1.4.3. Tác dụng ức chế protein lysin methyltransferase ...........................................11
1.4.4. Tác dụng ức chế topoisomerase I ....................................................................11
1.4.5. Tác dụng ức chế PI3K/Akt/mTOR ..................................................................12
1.4.6. Tác dụng ức chế poly(ADP-ribose)polymerase-1 (PARP-1) ..........................13
1.4.7. Tác dụng kích thích quá trình chết tự nhiên của tế bào ................................13
CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ........................................................................................................................ 16
2.1. Nguyên vật liệu, thiết bị .....................................................................................16
2.1.1. Hóa chất............................................................................................................16
2.1.2. Thiết bị, dụng cụ ..............................................................................................16
2.2. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................17
2.2.1. Tổng hợp hóa học ............................................................................................17
2.2.2. Đánh giá tác dụng sinh học của các hợp chất tổng hợp được.......................17
2.3. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................18
2.3.1. Tổng hợp hóa học ............................................................................................18
2.3.2. Đánh giá tác dụng sinh học các hợp chất tổng hợp được..............................19
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.................................... 21
3.1. Hóa học ...............................................................................................................21
3.1.1. Tổng hợp hóa học ............................................................................................21
3.1.2. Kiểm tra độ tinh khiết ......................................................................................30
3.1.3. Xác định cấu trúc .............................................................................................31
3.2. Đánh giá tác dụng sinh học ...............................................................................35
3.2.1. Đánh giá khả năng gây độc tế bào ung thư in vitro .......................................35
3.2.2. Đánh giá tác dụng hoạt hóa caspase-3 ...........................................................36
3.2.3. Đánh giá ảnh hưởng lên chu kỳ tế bào ...........................................................37
3.2.4. Đánh giá ảnh hưởng lên quá trình chết tự nhiên của tế bào ........................38
3.3. Bàn luận ..............................................................................................................38
3.3.1. Tổng hợp hóa học ............................................................................................38
3.3.2. Khẳng định cấu trúc ........................................................................................41
3.3.3. Đánh giá hoạt tính sinh học ............................................................................46
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................................ 50
KẾT LUẬN ..................................................................................................................50
1. Tổng hợp và khẳng định cấu trúc của các dẫn chất ..........................................50
2. Thử hoạt tính sinh học..........................................................................................50
KIẾN NGHỊ .................................................................................................................50
DANH MỤC CÁC CHỮ, CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
5-FU : 5-Fluoro uracil
AcOH : Acid acetic
ADN : Acid desoxyribonucleic
13
C-NMR : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon-13
DCM : Dicloromethan
DMSO : Dimethylsulfoxid
DMSO-d6 : Dimethylsulfoxid deuteri hóa
EC50 : Nồng độ đạt 50% hiệu quả tối đa
EtOH : Acid acetic
ESI : Ion hóa phun bụi điện tử
FDA : Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ
H (%) : Hiệu suất
1
H-NMR : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton
IC50 : Nồng độ ức chế 50% số lượng tế bào
IR : Phổ hồng ngoại
J : Hằng số ghép cặp
MeOH : Methanol
MS : Phổ khối lượng
NCI-H23 : Tế bào ung thư phổi không tế bào nhỏ
PAC-1 : Chất hoạt hóa procaspase đầu tiên
PC3 : Tế bào ung thư tiền liệt tuyến
Rf : Hệ số lưu giữ trong sắc ký lớp mỏng
rfx. : Đun hồi lưu
SW620 : Tế bào ung thư đại tràng
TNF : Yếu tố hoại tử khối u
t°nc : Nhiệt độ nóng chảy
TLC : Sắc kí lớp mỏng
UV : Tử ngoại
δ : Độ dịch chuyển hóa học trong phổ NMR
𝜈̅ : Số sóng trong phổ IR
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Hình thái các giai đoạn trong chu trình chết tự nhiên của tế bào 2
Hình 1.2. Quá trình hoạt hóa chu trình chết tự nhiên thông qua enzym 5
caspase
Hình 1.3. Cấu trúc của phân tử PAC-1, của (a) các acetohydrazid nói chung 7
và (b) phức chất của các acetohydrazid với kẽm
Hình 1.4. Cấu trúc của dẫn chất WF-208 và WF-210 trong nghiên cứu của 7
Wang
Hình 1.5. Cấu trúc của dẫn chất 1 trong nghiên cứu của Kasaab 7
Hình 1.6. Cấu trúc của quinazolin và hai đồng phân quinazolinon 8
Hình 1.7. Cấu trúc các thuốc điều trị ung thư mang khung quinazolin được 8
FDA phê duyệt
Hình 1.8. Cấu trúc các dẫn chất 2 và 3 ức chế protein kinase trong nghiên 9
cứu của X. Wu
Hình 1.9. Cấu trúc các dẫn chất 4-8 ức chế protein kinase trong nghiên cứu 10
của X. Wu
Hình 1.10. Cấu trúc các dẫn chất ức chế sự gắn colchicine vào tubulin trong 10
nghiên cứu của Wang
Hình 1.11. Cấu trúc các dẫn chất ức chế lysin methyltransferase trong nghiên 11
cứu của Liu
Hình 1.12. Cấu trúc các dẫn chất ức chế Top1 trong nghiên cứu của S. 12
Taliani
Hình 1.13. Cấu trúc dẫn chất 20 ức chế con đường PI3K trong nghiên cứu 13
của Hei
Hình 1.14. Cấu trúc dẫn chất 21 ức chế PARP-1 trong nghiên cứu của Yao 13
Hình 1.15. Cấu trúc các dẫn chất 22 và 23 trong nghiên cứu của Zahedifard 14
Hình 1.16. Cấu trúc các dẫn chất 24, 25 và 26 trong nghiên cứu của NCS. Lê 14
Công Huân
Hình 1.17. Thiết kế cấu trúc các (E)-N'-(3-allyl-2-hydroxy)benzyliden-2-(4- 15
oxoquinazolin-3(4H)-yl)acetohydrazid (V) dựa trên cấu trúc PAC-1 và khung
X
Hình 3.1. Công thức cấu tạo của sản phẩm phụ có thể được tạo thành cùng 40
với IV
Hình 3.2. Phổ HRMS âm của dẫn chất Va 42
Hình 3.3. Phổ HRMS dương của dẫn chất Vf 42
Hình 3.4. Sự có mặt của hai cấu dạng trên phổ đồ dẫn chất Va 43
Hình 3.5. Phổ đồ cộng hưởng từ hạt nhân 13C của dẫn chất Ve 45
Hình 3.6. Kết quả đánh giá khả năng gây độc tế bào các dẫn chất Va-f 46
Hình 3.7. Kết quả đánh giá khả năng hoạt hóa caspase-3 của Ve 47
Hình 3.8. Kết quả đánh giá ảnh hưởng lên chu kỳ tế bào của Ve 48
Hình 3.9. Kết quả đánh giá ảnh hưởng lên chu trình chết tự nhiên của Ve 48
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Trang
Sơ đồ 3.1. Quy trình tổng hợp các hợp chất Va-f 21
Sơ đồ 3.2. Phản ứng tổng hợp hợp chất IIa 21
Sơ đồ 3.3. Phản ứng tổng hợp hợp chất IIIa 22
Sơ đồ 3.4. Phản ứng tổng hợp hợp chất IVa 22
Sơ đồ 3.5. Phản ứng tổng hợp hợp chất Va 23
Sơ đồ 3.6. Quy trình tổng hợp hợp chất Vb 24
Sơ đồ 3.7. Quy trình tổng hợp hợp chất Vc 25
Sơ đồ 3.8. Quy trình tổng hợp hợp chất Vd 26
Sơ đồ 3.9. Quy trình tổng hợp hợp chất Ve 28
Sơ đồ 3.10. Quy trình tổng hợp hợp chất Vf 29
Sơ đồ 3.11. Cơ chế đề xuất cho phản ứng tạo thành IIa-f 38
Sơ đồ 3.12. Cơ chế đề xuất cho phản ứng tạo thành IIIa-f 39
Sơ đồ 3.13. Cơ chế đề xuất cho phản ứng tạo thành IVa-f 40
Sơ đồ 3.14. Cơ chế đề xuất cho phản ứng tạo thành Va-f 41
Sơ đồ 3.15. Hai cấu dạng của dẫn chất Va 44
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Phân loại enzyme caspase 4
Bảng 3.1. Hiệu suất toàn phần của quá trình tổng hợp các dẫn chất Va-f 30
Bảng 3.2. Kết quả kiểm tra độ tinh khiết các hợp chất tổng hợp được 31
Bảng 3.3. Kết quả phân tích phổ IR các dẫn chất Va-f 32
Bảng 3.4. Kết quả phân tích phổ khối lượng các dẫn chất Va-f 32
Bảng 3.5. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ proton các dẫn chất Va-f 33
Bảng 3.6. Kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C các dẫn chất Va-f 34
Bảng 3.7. Kết quả đánh giá khả năng gây độc tế bào các dẫn chất Va-f 36
Bảng 3.8. Kết quả đánh giá khả năng hoạt hóa caspase-3 của Ve 37
Bảng 3.9. Kết quả đánh giá ảnh hưởng lên chu kỳ tế bào của Ve 37
Bảng 3.10. Kết quả đánh giá ảnh hưởng lên quá trình chết tự nhiên của Ve 38
Bảng 3.11. Tỷ lệ các đồng phân anti/syn dựa trên phổ 1H-NMR 45
ĐẶT VẤN ĐỀ
Mặc dù các nhà khoa học trên toàn thế giới đã và đang nghiên cứu tích cực
không ngừng nghỉ trong nhiều thế kỉ, bệnh ung thư vẫn là một trong những nguyên
nhân gây tử vong hàng đầu [38]. Các tế bào ung thư phát triển và phân chia không giới
hạn, xâm lấn vị trí của các tế bào bình thường khác. Do đó, việc kích thích đẩy nhanh
quá trình chết tự nhiên (apoptosis) của chúng trở thành một mục tiêu đầy hứa hẹn
trong chiến lược tìm ra các thuốc chống ung thư [12].
Trung tâm của quá trình này là sự hoạt hóa procaspase-3 thành caspase-3 - một
protease phân cắt đặc hiệu các phân tử protein mục tiêu, đóng vai trò then chốt cho quá
trình apoptosis. Điều thú vị là nồng độ procaspase-3 thường tăng cao trong các tế bào
ung thư, cho thấy các chất trực tiếp kích thích sự hoạt hóa của procaspase-3 có thể gây
ra quá trình apoptosis một cách chọn lọc trên các tế bào này [12].
Trong số các chất có khả năng hoạt hóa caspase-3 đã được nghiên cứu, nhóm các
hợp chất acetohydrazid thể hiện hoạt tính tương đối tốt, điển hình là PAC-1 - một chất
được K. S. Putt công bố trên tạp chí Nature năm 2006 [51] và được FDA đưa vào danh
sách phê duyệt nhanh để điều trị các bệnh hiếm vào năm 2016. Nghiên cứu về liên
quan cấu trúc - tác dụng của PAC-1 cho thấy nhóm ortho-hydroxy-N-acylhydrazon có
khả năng tạo ra phức vòng bền với ion kẽm ở trung tâm hoạt động của enzym
procaspase-3, nhờ đó hoạt hóa enzym này [11]. Bên cạnh đó, các hợp chất mang dị
vòng quinazolin cũng đã và đang được phát triển. Nhiều hợp chất trong số đó thể hiện
khả năng tiêu diệt tế bào ung thư đầy triển vọng [15]. Căn cứ vào các cơ sở nghiên cứu
trên, chúng tôi tiến hành đề tài “Tổng hợp và đánh giá tác dụng kháng ung thư của một
số dẫn chất N-acylhydrazon mới mang dị vòng quinazolin” với hai mục tiêu:
1. Tổng hợp được (E)-N’-(3-allyl-2-hydroxy)benzyliden-2-(4-oxoquinazolin-
3(4H)-yl)acetohydrazid và các dẫn chất.
2. Đánh giá được tác dụng sinh học của các hợp chất tổng hợp được, bao gồm khả
năng gây độc tế bào, khả năng hoạt hóa caspase-3, ảnh hưởng trên chu kỳ tế bào và
quá trình chết tự nhiên của tế bào.
1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Quá trình chết tự nhiên của tế bào (apoptosis)
1.1.1. Định nghĩa
Thuật ngữ “apoptosis” lần đầu xuất hiện vào năm 1972 [37] để gọi tên hiện
tượng tế bào gan chuột bị co rút vì sự gián đoạn cung cấp máu ở tĩnh mạch cửa - gan
trong một nghiên cứu năm 1965 [6] của John Kerr. Đặc tính của quá trình này được
mô tả bằng cụm từ “tế bào chết theo chương trình” (“programmed cell death”) vào
năm 1974 bởi Lockshin [7]. Trong khi nguyên phân là quá trình phân bào giúp làm
tăng số lượng tế bào thì quá trình apoptosis là một cơ chế nội môi được kiểm soát,
giúp loại bỏ tế bào, đóng vai trò cân bằng với quá trình nguyên phân trong nhiệm vụ
điều hòa số lượng tế bào khi các mô của sinh vật đa bào nhân thực trải qua quá trình
phát triển và lão hóa.
1.1.2. Các giai đoạn của quá trình apoptosis
Cùng là hai cơ chế chính liên quan đến chết tế bào nhưng quá trình apoptosis
không giống với các quá trình hoại tử. Trong khi apoptosis là quá trình sinh lí tự nhiên,
chủ động xảy ra; thì hoại tử là quá trình bệnh lí xảy ra một cách thụ động để phản ứng
lại tác nhân bên ngoài như độc tố, chấn thương, nhiễm trùng [14].
Trong quá trình hoại tử, tế bào sẽ bị trương phồng lên, kéo theo đó là sự nứt vỡ
của màng tế bào và các thành phần của tế bào như chất nguyên sinh, tác nhân gây
viêm sẽ giải phóng ra ngoài môi trường [14].
Hình 1.1. Hình thái các giai đoạn trong chu trình chết tự nhiên của tế bào
Trong khi đó, quá trình apoptosis lại trải qua nhiều giai đoạn (Hình 1.1) [24]. Ở
giai đoạn sớm, sự co ngót tế bào và cô đặc nhân có thể được quan sát bằng kính hiển
2
vi quang học. Khi này, tế bào chất dày hơn, các bào quan được sắp xếp chặt hơn, kích
cỡ tế bào thu nhỏ lại, chất nhiễm sắc bị cô đặc - đây cũng chính là đặc điểm đặc trưng
nhất cho quá trình. Sau đó, màng sinh chất phồng lên, theo sau là sự phân mảnh phá
hủy nhân tế bào và sự phân tách các mảnh tế bào thành các thể apoptotic gồm tế bào
chất với các bào quan xếp chặt có hoặc không có mảnh nhân. Tính toàn vẹn của bào
quan vẫn được duy trì và được bao bọc trong một màng sinh chất nguyên vẹn, sau đó
bị thực bào bởi các đại thực bào, tế bào nhu mô gan hoặc tế bào tân sinh và bị phân
hủy trong các phagolysosome. Về cơ bản, không có phản ứng viêm liên quan đến quá
trình apoptosis cũng như việc loại bỏ các tế bào apoptotic vì: (1) các tế bào apoptotic
không giải phóng các thành phần tế bào của chúng vào mô kẽ xung quanh; (2) chúng
nhanh chóng bị thực bào bởi các tế bào xung quanh, ngăn ngừa hoại tử thứ phát; và (3)
các tế bào thực bào không tạo ra các cytokin chống viêm [42, 52].
1.1.3. Mối liên quan giữa chu trình chết tự nhiên của tế bào và bệnh ung thư
Quá trình apoptosis giúp loại bỏ có chọn lọc các tế bào không mong muốn, đóng
vai trò quan trọng trong cân bằng nội môi của mô. Vì vậy, sự khiếm khuyết của quá
trình này có thể dẫn tới hàng loạt tình trạng bệnh lí, trong đó có ung thư với đặc trưng
là sự phát triển và phân chia không có giới hạn của các tế bào. So với nhiều tế bào
bình thường, tế bào ung thư có tính nhạy cảm cao với các tín hiệu kích hoạt quá trình
apoptosis và chỉ có thể sống sót khi quá trình apoptosis bị ngưng lại do các nguyên
nhân khác nhau. Một nguyên nhân có thể kể đến trong số đó là đột biến gen TP53 gây
ra sự khiếm khuyết chức năng của protein mà nó mã hóa là p53. Protein này giúp kích
hoạt sự chết tế bào theo chương trình để phản ứng lại với tác động của các tác nhân
ung thư [17].
1.2. Enzym caspase
1.2.1. Định nghĩa
Caspase là một lớp các enzym cystein protease, cụ thể hơn, tên gọi Caspase là
viết tắt của cụm từ “Cysteine aspartate protease” - phản ánh cơ chế hoạt động của
chúng: Nhóm thiol (-SH) của cystein tại trung tâm hoạt động enzym đóng vai trò là tác
nhân nucleophil tấn công vào nhóm carbonyl ngay tại đầu C (nhóm -COOH) của acid
aspartic trên phân tử protein đích, phân cắt liên kết peptid ngay tại đó [19].
1.2.2. Phân loại
Tính đến thời điểm hiện tại, 14 loại caspase đã được phát hiện ở người và động
vật, được đánh số từ 1 đến 14, chia làm 3 nhóm nhỏ hơn dựa trên sự tương đồng và
đặc hiệu cơ chất. Trong đó, nhóm I là nhóm caspase tham gia phản ứng viêm, nhóm II
và nhóm III là nhóm các caspase tham gia quá trình apoptosis, và có 3 caspase chưa
được định danh [8].
3
Trong số các caspase, nhóm enzym tham gia quá trình apoptosis của tế bào
(nhóm II, III) ngày càng được chú ý như là một đích tác dụng mới trong việc điều trị
ung thư [23, 28, 32, 51].
Bảng 1.1. Phân loại enzym caspase
Nhóm Enzym Nguồn gốc
Caspase 1 Người và động vật
Nhóm I:
Caspase 4 Người
Các caspase tham gia
Caspase 5 Người
phản ứng viêm
Caspase 13 Động vật
Caspase 2 Người và động vật
Nhóm II:
Caspase 8 Người và động vật
Các caspase khơi mào
Caspase 9 Người và động vật
quá trình apoptosis
Caspase 10 Người
Nhóm III: Caspase 3 Người và động vật
Các caspase thực thi Caspase 6 Người và động vật
quá trình apoptosis Caspase 7 Người và động vật
Caspase 11 Động vật
Chưa được định danh Caspase 12 Người và động vật
Caspase 14 Người và động vật
1.2.3. Vai trò của enzyme caspase trong chu trình chết tự nhiên của tế bào
Thông qua các caspase, quá trình chết tự nhiên của tế bào có thể tiếp nhận kích
thích qua hai con đường chính, gồm: (1) con đường nội sinh do các tổn thương xảy ra
bên trong tế bào và (2) con đường ngoại sinh thông qua receptor tại màng tế bào (hình
1.2) [30, 64]. Lúc này, các caspase được chia thành hai nhóm nhỏ:
- Nhóm enzym khơi mào (initiator): caspase 2, 8, 9, 10.
- Nhóm enzym thực thi (executioner): caspase 3, 6, 7.
1.2.3.1. Con đường nội sinh
Con đường nội sinh chủ yếu thông qua hoạt động của ty thể - phụ thuộc vào các
tác nhân được giải phóng bởi ty thể và được khởi động bởi tín hiệu dương tính và âm
tính. Tín hiệu dương tính từ bên ngoài kích thích và tác động trực tiếp lên sự khởi
động quá trình chết tự nhiên, như lượng oxy máu cung cấp cho các mô giảm, hoặc các
tác nhân từ môi trường như phóng xạ, tia UV, các gốc oxy hoạt động, virus và nhiều
tác nhân độc hại khác. Trong khi đó, tín hiệu âm tính là sự thiếu hụt các tác nhân như
cytokin, hormon và các tác nhân sinh trưởng trong môi trường trung gian giữa các tế
bào. Khi thiếu những tín hiệu này, các protein tiền apoptosis như PUMA, NOXA, hay
4
BAX chuyển từ trạng thái bị ức chế sang trạng thái hoạt hóa và khởi động quá trình
chết tự nhiên [2].
Caspase chịu trách nhiệm cho con đường nội sinh là caspase-9, liên kết với
protein tiền apoptosis Apaf-1 làm lộ ra vùng tổ hợp caspase (CARD). Bình thường,
Apaf-1 ở dạng bất hoạt và gấp khúc làm cho vùng CARD bị khóa lại và procaspase-9
không thể liên kết với chúng. Tuy nhiên, khi quá trình chết tự nhiên được cảm ứng bởi
các tín hiệu dương tính và âm tính, màng ty thể thay đổi tính thấm, mở các kênh
chuyển tiếp (MPT). Khi kênh này được mở, các protein tiền apoptosis bao gồm
cytochrom C, Smac/Diablo, HtrA2/Omi giải phóng từ khoảng trống giữa hai màng ty
thể vào tế bào chất và kích hoạt quá trình chết. Tại đây, cytochrom C gắn với các
protein tiền apoptosis khác như Apaf-1 tạo nên phức hợp apoptosom. Phức hợp này
thu nhận và hoạt hóa procaspase-9 thành caspase-9 [21].
1.2.3.2. Con đường ngoại sinh
Con đường ngoại sinh được khởi đầu khi các tế bào diệt tự nhiên hoặc các đại
thực bào sản sinh ra các phối tử gây chết, các phối tử này gắn vào kích hoạt thụ thể
gây chết (thụ thể với yếu tố hoại tử khối u - TNF) nằm trên màng tế bào. Quá trình này
dẫn đến sự tạo thành phức hợp tín hiệu gây chết (death inducing signaling complex).
Sau khi được hình thành, phức hợp này thu nhận và hoạt hóa procaspase-8 thành
caspase-8 [39].
Hình 1.2. Quá trình hoạt hóa chu trình chết tự nhiên thông qua enzym caspase
Dù con đường ban đầu đi qua là nội sinh hay ngoại sinh, enzym được hoạt hóa là
caspase-9 hay caspase-8, sau cùng, tất cả đều có chung một điểm kết nối trung tâm là
sự hoạt hóa procaspase-3 không có hoạt tính thành caspase-3 có hoạt tính. Caspase-3
khởi động một loạt các phản ứng sinh hóa trong chu trình chết tự nhiên khi tác động
đến trên 300 cơ chất khác nhau: hoạt hóa endonuclease để phân cắt ADN thành các
đoạn nhỏ, phân cắt các protein nhân để co nhân tế bào lại, ly giải gelsolin để phá vỡ bộ
khung tế bào, làm gián đoạn các quá trình vận chuyển trong nội bào, sự phân chia tế
5
bào. Kết quả của các quá trình trên là sự hình thành các thể apoptotic mà sau đó sẽ
được đại thực bào phân hủy.
Như vậy, bởi vì caspase 3 đóng vai trò then chốt trong quá trình chết tự nhiên,
các khiếm khuyết trong hoạt động của enzym này sẽ dẫn đến các sai sót trong chu
trình chết tự nhiên mà hậu quả có thể dẫn đến sự phát triển của các khối u ác tính.
Thông thường, caspase-3 tồn tại trong tế bào dưới dạng tiền enzym procaspase-3, sự
tăng bất thường nồng độ zymogen này trên nhiều loại tế bào ung thư khác nhau đã
được chứng minh trong nhiều nghiên cứu [27, 40, 48, 49], gợi ý mối liên quan giữa
thiếu sót trong quá trình chuyển procaspase-3 thành caspase-3 với cơ chế bệnh sinh
các bệnh ung thư. Do đó, nhiều nghiên cứu đã được tiến hành, tập trung vào việc tăng
cường chuyển hóa procaspase-3 thành caspase-3.
1.3. Các chất hoạt hóa caspase-3
1.3.1. PAC-1 - Chất hoạt hóa procaspase đầu tiên
Kẽm là nguyên tố vi lượng quan trọng và được coi như một tín hiệu điều tiết sinh
học đối với cơ thể con người. Có đến 10% lượng protein trong cơ thể người chứa các
vùng gắn kẽm [1], trong đó có caspase-3 với nhiều bằng chứng về tác dụng ức chế của
ion kẽm đối với enzym này [4, 18]. Trung tâm hoạt động của caspase-3 có đến ba vùng
gắn ion kẽm nhưng chỉ có một trong số đó thể hiện vai trò ức chế sự hình thành
caspase-3 từ zymogen của nó. Ngoài ra, vùng gắn kẽm này cũng có thể ức chế hoạt
động của caspase-3 do ngăn cản các tương tác protein-protein quan trọng và giới hạn
khả năng tiếp cận cơ chất [25].
Như vậy, việc sử dụng các chất có khả năng “khóa” ion kẽm, ngăn cản sự tương
tác của nó với vùng hoạt động trên caspase-3 có thể giúp làm tăng hoạt tính của
caspase-3 trong tế bào. Trong số đó, các hợp chất mang hợp phần acetohydrazid (-CO-
NH-N=) đã được thiết kế và tổng hợp nhằm tạo phức chelat bền vững để “khóa” ion
kẽm. PAC-1 (procaspase activating compound 1) là chất hoạt hóa caspase-3 đầu tiên
được công bố bởi K. S. Putt sau khi sàng lọc gần 20500 hợp chất phân tử nhỏ vào năm
2006 [51] (hình 1.3). Hợp chất này đã được thử nghiệm lâm sàng năm 2011 và được
FDA chấp thuận đưa vào danh sách thuốc điều trị các bệnh hiếm (orphan drugs)
khoảng năm 2016. PAC-1 đã thể hiện tác dụng hoạt hóa enzym caspase-3 rất tốt với
giá trị EC50 = 0,22 µM. Chất này có hiệu lực gây độc tế bào trên nhiều dòng tế bào ung
thư như bạch cầu, ung thư vú, ung thư đại tràng, ung thư gan… Tuy nhiên, đến năm
2009, cơ chế tạo phức chelat của phần cấu trúc acetohydrazid trên PAC-1 với ion kẽm
mới được làm sáng tỏ bởi Q. P. Peterson (hình 1.3) [11]. Ngoài ra, hợp phần (3-allyl-
2-hydroxy)phenyl, đặc biệt là nhóm 2-hydroxy trong cấu trúc PAC-1 đã được chứng
minh là quan trọng đối với tương tác của PAC-1 với các enzym [10].
6
Hình 1.3. Cấu trúc của phân tử PAC-1, của các acetohydrazid nói chung (a),
và của phức chất của các acetohydrazid với kẽm (b)
1.3.2. Các hợp chất tương tự PAC-1
Từ chất dẫn đường PAC-1, rất nhiều dẫn chất acetohydrazid khác nhau đã được
tổng hợp và thử tác dụng sinh học. Lần lượt trong hai năm 2014 và 2015, F. Wang đã
công bố 2 dẫn chất của PAC-1 mang khung oxadiazol WF-208 và WF-210 (Hình 1.4)
cho giá trị độc tính tế bào IC50 chỉ từ vài trăm nM đến vài µM. Chúng đều có độc tính
mạnh hơn PAC-1 trên các dòng tế bào ác tính thử nghiệm [56].
Hình 1.4. Cấu trúc của dẫn chất WF-208 và WF-210 trong nghiên cứu của Wang
Năm 2018, Kassab đã gắn thêm khung benzotriazol vào cấu trúc của các
acetohydrazid. Có 5/17 dẫn chất thể hiện độc tính tốt với tế bào ở nồng độ thấp. Trong
số đó, dẫn chất 1 (hình 1.5) cho tác dụng tốt nhất trên 34 dòng tế bào ung thư thử
nghiệm [36].
Hình 1.5. Cấu trúc của dẫn chất 1 trong nghiên cứu của Kasaab
1.4. Tác dụng kháng tế bào ung thư của các hợp chất mang khung quinazolin
Nhân quinazolin đã thu hút được sự nghiên cứu rộng rãi về ứng dụng sinh học và
trở thành khung cơ bản được sử dụng trong nhiều phân tử thuốc có hoạt tính do sở hữu
7
các tác dụng dược lí đa dạng, như kháng sinh [9, 13], điều trị sốt rét [55], chống viêm
[16], chống động kinh [3], và đặc biệt là kháng các tế bào ung thư [29, 34, 44, 61-63].
Một số dẫn chất mang khung quinazolin đã thể hiện được khả năng tác động lên các
enzym quan trọng tham gia vào chu trình phát triển của tế bào ung thư. Đây chính là
các mục tiêu phân tử hấp dẫn mà nhiều công trình khoa học đang hướng tới.
Hình 1.6. Cấu trúc của quinazolin và hai đồng phân quinazolinon
Quinazolin là một hệ dị vòng thơm bicyclic, bao gồm một vòng benzen và một
vòng pyrimidin có chung hai carbon cạnh bên. Sự kết hợp một nhóm carbonyl vào hệ
dị vòng quinazolin hình thành một dẫn xuất quan trọng là quinazolinon (hình 1.6).
Quinazolinon và quinazolin có khả năng kết hợp với các hợp phần có hoạt tính khác để
tạo ra các hợp chất có tác dụng kháng tế bào ung thư. Vào đầu những năm 2000, việc
khám phá ra erlotinib và gefitinib với vai trò là thuốc chống ung thư đã khuyến khích
các nhà nghiên cứu tìm hiểu các hợp chất với cùng bộ khung 4-anilinoquinazolin. Từ
đó dẫn đến sự phát triển của các hợp chất mới và đầy hứa hẹn như lapatinib,
vandetanib và afatinib. Một số dẫn xuất quinazolin đã được FDA phê duyệt để điều trị
ung thư trong lâm sàng như gefitinib, erlotinib, afatinib điều trị ung thư phổi không tế
bào nhỏ; lapatinib điều trị ung thư vú; vandetanib điều trị ung thư tuyến giáp thể tủy di
căn (hình 1.7).
Hình 1.7. Cấu trúc các thuốc điều trị ung thư mang khung quinazolin được FDA phê duyệt
1.4.1. Tác dụng ức chế protein kinase
Protein kinase là nhóm enzym quan trọng nhất ở người với chức năng kiểm soát
chu kỳ tế bào, phân bào và tăng sinh tế bào. Khi protein này bị đột biến không kiểm
8
soát được hoặc sản xuất ở mức độ cao bất thường, tế bào bình thường có thể bị biến
đổi thành tế bào ung thư. Do đó, nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành
khối u. Bên cạnh đó, protein này còn hỗ trợ quá trình hình thành mạch máu cần thiết
cho sự phát triển và di căn của khối u. Như vậy, các chất ức chế chọn lọc protein
kinase và có độc tính thấp được coi là một mục tiêu hấp dẫn. Một số protein quan
trọng nhất liên quan đến trạng thái ung thư, biểu hiện quá mức trong các tế bào ung
thư và thường được coi là đích bao gồm: (1) Thụ thể tyrosin kinase (EGFRs, GFR
nguyên bào sợi/ nội mô mạch máu,…), (2) Serin/ threonine kinase (GC, CAMK,…),
và (3) Histidin kinase [22, 26, 31, 35].
Vào năm 2010, X.Wu đã thiết kế và tổng hợp 2 dãy dẫn chất của 4-benzothienyl
amino quinazolin như là các chất tương tự mới của gefitinib (chất ức chế EGFR), sau
đó đem thử hoạt tính trên 6 dòng ung thư ở người. Kết quả cho thấy hầu hết các chất
cho độc tính trên tế bào cao hơn gefitinib. Trong số đó, có 2 chất 2 và 3 (hình 1.8) thể
hiện khả năng kích hoạt quá trình apoptosis một cách chọn lọc, tăng hiệu quả diệt các
tế bào ung thư có biểu hiện HER quá mức và được cân nhắc trở thành chất dẫn đường
cho những phát triển xa hơn [60].
Hình 1.8. Cấu trúc các dẫn chất 2 và 3 ức chế protein kinase
trong nghiên cứu của X. Wu
Sau đó, để tiếp tục phát triển chất ức chế thụ thể tyrosin kinase mới, X. Wu đã
thiết kế, tổng hợp hai dãy 4-pyrrylamino quinazolin, trong đó sử dụng gefitinib là chất
gốc và thay thế vòng benzen bằng vòng pyrol. Kết quả thử nghiệm in vitro trên hai
dòng tế bào ung thư tụy (Miapaca2) và tiền liệt tuyến (DU145) cho thấy hầu hết các
chất đều ức chế mạnh hơn so với gefitinib. Đặc biệt, các chất 4-8 (hình 1.9) cho kết
quả thử nghiệm rất triển vọng. Phân tích cấu trúc – tác dụng cho thấy sự thay thế vòng
benzen bằng vòng pyrol và sự có mặt của chuỗi cơ bản ở vị trí 6, 7 trên vòng
quinazolin đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc của những chất này [61].
9
Hình 1.9. Cấu trúc các dẫn chất 4-8 ức chế protein kinase
trong nghiên cứu của X. Wu
1.4.2. Tác dụng ức chế quá trình polyme hóa tubulin
Phân tử tubulin có nhiều vị trí liên kết với phân tử thuốc và được coi như một
đích quan trọng cho các thuốc chống ung thư. Trong các nghiên cứu trước đây,
colchicin và các chất tương tự được chứng minh là có hoạt tính do sở hữu khả năng ức
chế sự trùng hợp tubulin thành các vi ống. Tuy nhiên, ứng dụng lâm sàng của nó bị
hạn chế do độc tính mạnh. Nhưng việc phát triển các hợp chất có đích là tubulin sau đó
vẫn được chú trọng. Nhiều hợp chất được tạo ra không chỉ ức chế sự phát triển của
nhiều dòng tế bào ung thư người mà còn có khả năng phá vỡ các mạch máu gây phát
triển khối u trên tế bào nội mô khối u đó [53].
Hình 1.10. Cấu trúc các dẫn chất ức chế sự gắn colchicine vào tubulin
trong nghiên cứu của Wang
Vào năm 2013, X. F. Wang đã khám phá ra 2 chất 9 và 10 có khả năng ức chế tế
bào ung thư ở người, ức chế tubulin và ức chế colchicin gắn vào tubulin với GI50 với
giá trị thấp cỡ nM [59]. Sau đó, Wang điều chỉnh và thiết kế dãy 4-(N-
cycloamino)phenylquinazolin đem lại kết quả ấn tượng với chất tiềm năng nhất là 11
10
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
TRỊNH THỊ MINH NGỌC
TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG
KHÁNG UNG THƯ CỦA MỘT SỐ
DẪN CHẤT N-ACYLHYDRAZON MỚI
MANG DỊ VÒNG QUINAZOLIN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
HÀ NỘI - 2022
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
TRỊNH THỊ MINH NGỌC
MÃ SINH VIÊN: 1701420
TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG
KHÁNG UNG THƯ CỦA MỘT SỐ
DẪN CHẤT N-ACYLHYDRAZON MỚI
MANG DỊ VÒNG QUINAZOLIN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
Người hướng dẫn:
1. PGS. TS. Phan Thị Phương Dung
2. TS. Dương Tiến Anh
Nơi thực hiện:
Bộ môn Hóa Dược –
Trường Đại học Dược Hà Nội
HÀ NỘI – 2022
LỜI CẢM ƠN
Trước khi trình bày khóa luận của mình, tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành
nhất đến những người đã hết mình giúp đỡ, động viên tôi để tôi có thể hoàn thiện khóa
luận này một cách tốt nhất.
Trước hết, tôi xin được cảm ơn những người thầy, người cô đáng kính của mình:
GS. TS. Nguyễn Hải Nam, PGS. TS. Phan Thị Phương Dung và TS. Dương Tiến
Anh – Bộ môn Hóa Dược, trường Đại học Dược Hà Nội. Các thầy, cô không chỉ tạo
điều kiện thuận lợi cho tôi tiến hành đề tài khóa luận tốt nghiệp mà luôn có những chỉ
dẫn chính xác và động viên tôi những lúc khó khăn.
Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy giáo, cô giáo, các anh chị kỹ thuật
viên, các bạn thuộc nhóm nghiên cứu tại Bộ môn Hóa Dược trường Đại học Dược Hà
Nội, Khoa Hóa – trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, Đại
học Quốc gia Chungbuk đã giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận này.
Cuối cùng, tôi muốn cảm ơn gia đình, bạn bè, các anh chị, các bạn của nhóm
nghiên cứu tại bộ môn Hóa Dược, đặc biệt là chị Hoàng Bảo Ngọc, anh Phan Huy
Đức, anh Bùi Xuân Trường, bạn Nguyễn Thị Thu Hằng đã chia sẻ buồn vui, giúp
đỡ và khích lệ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu.
Hà Nội, ngày 12 tháng 04 năm 2022
Sinh viên
Trịnh Thị Minh Ngọc
MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ ......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................................ 2
1.1. Quá trình chết tự nhiên của tế bào (apoptosis) .................................................2
1.1.1. Định nghĩa ..........................................................................................................2
1.1.2. Các giai đoạn của quá trình apoptosis ..............................................................2
1.1.3. Mối liên quan giữa chu trình chết tự nhiên của tế bào và bệnh ung thư .......3
1.2. Enzym caspase ......................................................................................................3
1.2.1. Định nghĩa ..........................................................................................................3
1.2.2. Phân loại .............................................................................................................3
1.2.3. Vai trò của enzyme caspase trong chu trình chết tự nhiên của tế bào ............4
1.3. Các chất hoạt hóa caspase-3 ...............................................................................6
1.3.1. PAC-1 - Chất hoạt hóa procaspase đầu tiên .....................................................6
1.3.2. Các hợp chất tương tự PAC-1 ...........................................................................7
1.4. Tác dụng kháng tế bào ung thư của các hợp chất mang khung quinazolin ...7
1.4.1. Tác dụng ức chế protein kinase.........................................................................8
1.4.2. Tác dụng ức chế quá trình polyme hóa tubulin .............................................10
1.4.3. Tác dụng ức chế protein lysin methyltransferase ...........................................11
1.4.4. Tác dụng ức chế topoisomerase I ....................................................................11
1.4.5. Tác dụng ức chế PI3K/Akt/mTOR ..................................................................12
1.4.6. Tác dụng ức chế poly(ADP-ribose)polymerase-1 (PARP-1) ..........................13
1.4.7. Tác dụng kích thích quá trình chết tự nhiên của tế bào ................................13
CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ........................................................................................................................ 16
2.1. Nguyên vật liệu, thiết bị .....................................................................................16
2.1.1. Hóa chất............................................................................................................16
2.1.2. Thiết bị, dụng cụ ..............................................................................................16
2.2. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................17
2.2.1. Tổng hợp hóa học ............................................................................................17
2.2.2. Đánh giá tác dụng sinh học của các hợp chất tổng hợp được.......................17
2.3. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................18
2.3.1. Tổng hợp hóa học ............................................................................................18
2.3.2. Đánh giá tác dụng sinh học các hợp chất tổng hợp được..............................19
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.................................... 21
3.1. Hóa học ...............................................................................................................21
3.1.1. Tổng hợp hóa học ............................................................................................21
3.1.2. Kiểm tra độ tinh khiết ......................................................................................30
3.1.3. Xác định cấu trúc .............................................................................................31
3.2. Đánh giá tác dụng sinh học ...............................................................................35
3.2.1. Đánh giá khả năng gây độc tế bào ung thư in vitro .......................................35
3.2.2. Đánh giá tác dụng hoạt hóa caspase-3 ...........................................................36
3.2.3. Đánh giá ảnh hưởng lên chu kỳ tế bào ...........................................................37
3.2.4. Đánh giá ảnh hưởng lên quá trình chết tự nhiên của tế bào ........................38
3.3. Bàn luận ..............................................................................................................38
3.3.1. Tổng hợp hóa học ............................................................................................38
3.3.2. Khẳng định cấu trúc ........................................................................................41
3.3.3. Đánh giá hoạt tính sinh học ............................................................................46
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................................ 50
KẾT LUẬN ..................................................................................................................50
1. Tổng hợp và khẳng định cấu trúc của các dẫn chất ..........................................50
2. Thử hoạt tính sinh học..........................................................................................50
KIẾN NGHỊ .................................................................................................................50
DANH MỤC CÁC CHỮ, CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
5-FU : 5-Fluoro uracil
AcOH : Acid acetic
ADN : Acid desoxyribonucleic
13
C-NMR : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon-13
DCM : Dicloromethan
DMSO : Dimethylsulfoxid
DMSO-d6 : Dimethylsulfoxid deuteri hóa
EC50 : Nồng độ đạt 50% hiệu quả tối đa
EtOH : Acid acetic
ESI : Ion hóa phun bụi điện tử
FDA : Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ
H (%) : Hiệu suất
1
H-NMR : Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton
IC50 : Nồng độ ức chế 50% số lượng tế bào
IR : Phổ hồng ngoại
J : Hằng số ghép cặp
MeOH : Methanol
MS : Phổ khối lượng
NCI-H23 : Tế bào ung thư phổi không tế bào nhỏ
PAC-1 : Chất hoạt hóa procaspase đầu tiên
PC3 : Tế bào ung thư tiền liệt tuyến
Rf : Hệ số lưu giữ trong sắc ký lớp mỏng
rfx. : Đun hồi lưu
SW620 : Tế bào ung thư đại tràng
TNF : Yếu tố hoại tử khối u
t°nc : Nhiệt độ nóng chảy
TLC : Sắc kí lớp mỏng
UV : Tử ngoại
δ : Độ dịch chuyển hóa học trong phổ NMR
𝜈̅ : Số sóng trong phổ IR
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Hình thái các giai đoạn trong chu trình chết tự nhiên của tế bào 2
Hình 1.2. Quá trình hoạt hóa chu trình chết tự nhiên thông qua enzym 5
caspase
Hình 1.3. Cấu trúc của phân tử PAC-1, của (a) các acetohydrazid nói chung 7
và (b) phức chất của các acetohydrazid với kẽm
Hình 1.4. Cấu trúc của dẫn chất WF-208 và WF-210 trong nghiên cứu của 7
Wang
Hình 1.5. Cấu trúc của dẫn chất 1 trong nghiên cứu của Kasaab 7
Hình 1.6. Cấu trúc của quinazolin và hai đồng phân quinazolinon 8
Hình 1.7. Cấu trúc các thuốc điều trị ung thư mang khung quinazolin được 8
FDA phê duyệt
Hình 1.8. Cấu trúc các dẫn chất 2 và 3 ức chế protein kinase trong nghiên 9
cứu của X. Wu
Hình 1.9. Cấu trúc các dẫn chất 4-8 ức chế protein kinase trong nghiên cứu 10
của X. Wu
Hình 1.10. Cấu trúc các dẫn chất ức chế sự gắn colchicine vào tubulin trong 10
nghiên cứu của Wang
Hình 1.11. Cấu trúc các dẫn chất ức chế lysin methyltransferase trong nghiên 11
cứu của Liu
Hình 1.12. Cấu trúc các dẫn chất ức chế Top1 trong nghiên cứu của S. 12
Taliani
Hình 1.13. Cấu trúc dẫn chất 20 ức chế con đường PI3K trong nghiên cứu 13
của Hei
Hình 1.14. Cấu trúc dẫn chất 21 ức chế PARP-1 trong nghiên cứu của Yao 13
Hình 1.15. Cấu trúc các dẫn chất 22 và 23 trong nghiên cứu của Zahedifard 14
Hình 1.16. Cấu trúc các dẫn chất 24, 25 và 26 trong nghiên cứu của NCS. Lê 14
Công Huân
Hình 1.17. Thiết kế cấu trúc các (E)-N'-(3-allyl-2-hydroxy)benzyliden-2-(4- 15
oxoquinazolin-3(4H)-yl)acetohydrazid (V) dựa trên cấu trúc PAC-1 và khung
X
Hình 3.1. Công thức cấu tạo của sản phẩm phụ có thể được tạo thành cùng 40
với IV
Hình 3.2. Phổ HRMS âm của dẫn chất Va 42
Hình 3.3. Phổ HRMS dương của dẫn chất Vf 42
Hình 3.4. Sự có mặt của hai cấu dạng trên phổ đồ dẫn chất Va 43
Hình 3.5. Phổ đồ cộng hưởng từ hạt nhân 13C của dẫn chất Ve 45
Hình 3.6. Kết quả đánh giá khả năng gây độc tế bào các dẫn chất Va-f 46
Hình 3.7. Kết quả đánh giá khả năng hoạt hóa caspase-3 của Ve 47
Hình 3.8. Kết quả đánh giá ảnh hưởng lên chu kỳ tế bào của Ve 48
Hình 3.9. Kết quả đánh giá ảnh hưởng lên chu trình chết tự nhiên của Ve 48
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Trang
Sơ đồ 3.1. Quy trình tổng hợp các hợp chất Va-f 21
Sơ đồ 3.2. Phản ứng tổng hợp hợp chất IIa 21
Sơ đồ 3.3. Phản ứng tổng hợp hợp chất IIIa 22
Sơ đồ 3.4. Phản ứng tổng hợp hợp chất IVa 22
Sơ đồ 3.5. Phản ứng tổng hợp hợp chất Va 23
Sơ đồ 3.6. Quy trình tổng hợp hợp chất Vb 24
Sơ đồ 3.7. Quy trình tổng hợp hợp chất Vc 25
Sơ đồ 3.8. Quy trình tổng hợp hợp chất Vd 26
Sơ đồ 3.9. Quy trình tổng hợp hợp chất Ve 28
Sơ đồ 3.10. Quy trình tổng hợp hợp chất Vf 29
Sơ đồ 3.11. Cơ chế đề xuất cho phản ứng tạo thành IIa-f 38
Sơ đồ 3.12. Cơ chế đề xuất cho phản ứng tạo thành IIIa-f 39
Sơ đồ 3.13. Cơ chế đề xuất cho phản ứng tạo thành IVa-f 40
Sơ đồ 3.14. Cơ chế đề xuất cho phản ứng tạo thành Va-f 41
Sơ đồ 3.15. Hai cấu dạng của dẫn chất Va 44
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Phân loại enzyme caspase 4
Bảng 3.1. Hiệu suất toàn phần của quá trình tổng hợp các dẫn chất Va-f 30
Bảng 3.2. Kết quả kiểm tra độ tinh khiết các hợp chất tổng hợp được 31
Bảng 3.3. Kết quả phân tích phổ IR các dẫn chất Va-f 32
Bảng 3.4. Kết quả phân tích phổ khối lượng các dẫn chất Va-f 32
Bảng 3.5. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ proton các dẫn chất Va-f 33
Bảng 3.6. Kết quả phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C các dẫn chất Va-f 34
Bảng 3.7. Kết quả đánh giá khả năng gây độc tế bào các dẫn chất Va-f 36
Bảng 3.8. Kết quả đánh giá khả năng hoạt hóa caspase-3 của Ve 37
Bảng 3.9. Kết quả đánh giá ảnh hưởng lên chu kỳ tế bào của Ve 37
Bảng 3.10. Kết quả đánh giá ảnh hưởng lên quá trình chết tự nhiên của Ve 38
Bảng 3.11. Tỷ lệ các đồng phân anti/syn dựa trên phổ 1H-NMR 45
ĐẶT VẤN ĐỀ
Mặc dù các nhà khoa học trên toàn thế giới đã và đang nghiên cứu tích cực
không ngừng nghỉ trong nhiều thế kỉ, bệnh ung thư vẫn là một trong những nguyên
nhân gây tử vong hàng đầu [38]. Các tế bào ung thư phát triển và phân chia không giới
hạn, xâm lấn vị trí của các tế bào bình thường khác. Do đó, việc kích thích đẩy nhanh
quá trình chết tự nhiên (apoptosis) của chúng trở thành một mục tiêu đầy hứa hẹn
trong chiến lược tìm ra các thuốc chống ung thư [12].
Trung tâm của quá trình này là sự hoạt hóa procaspase-3 thành caspase-3 - một
protease phân cắt đặc hiệu các phân tử protein mục tiêu, đóng vai trò then chốt cho quá
trình apoptosis. Điều thú vị là nồng độ procaspase-3 thường tăng cao trong các tế bào
ung thư, cho thấy các chất trực tiếp kích thích sự hoạt hóa của procaspase-3 có thể gây
ra quá trình apoptosis một cách chọn lọc trên các tế bào này [12].
Trong số các chất có khả năng hoạt hóa caspase-3 đã được nghiên cứu, nhóm các
hợp chất acetohydrazid thể hiện hoạt tính tương đối tốt, điển hình là PAC-1 - một chất
được K. S. Putt công bố trên tạp chí Nature năm 2006 [51] và được FDA đưa vào danh
sách phê duyệt nhanh để điều trị các bệnh hiếm vào năm 2016. Nghiên cứu về liên
quan cấu trúc - tác dụng của PAC-1 cho thấy nhóm ortho-hydroxy-N-acylhydrazon có
khả năng tạo ra phức vòng bền với ion kẽm ở trung tâm hoạt động của enzym
procaspase-3, nhờ đó hoạt hóa enzym này [11]. Bên cạnh đó, các hợp chất mang dị
vòng quinazolin cũng đã và đang được phát triển. Nhiều hợp chất trong số đó thể hiện
khả năng tiêu diệt tế bào ung thư đầy triển vọng [15]. Căn cứ vào các cơ sở nghiên cứu
trên, chúng tôi tiến hành đề tài “Tổng hợp và đánh giá tác dụng kháng ung thư của một
số dẫn chất N-acylhydrazon mới mang dị vòng quinazolin” với hai mục tiêu:
1. Tổng hợp được (E)-N’-(3-allyl-2-hydroxy)benzyliden-2-(4-oxoquinazolin-
3(4H)-yl)acetohydrazid và các dẫn chất.
2. Đánh giá được tác dụng sinh học của các hợp chất tổng hợp được, bao gồm khả
năng gây độc tế bào, khả năng hoạt hóa caspase-3, ảnh hưởng trên chu kỳ tế bào và
quá trình chết tự nhiên của tế bào.
1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Quá trình chết tự nhiên của tế bào (apoptosis)
1.1.1. Định nghĩa
Thuật ngữ “apoptosis” lần đầu xuất hiện vào năm 1972 [37] để gọi tên hiện
tượng tế bào gan chuột bị co rút vì sự gián đoạn cung cấp máu ở tĩnh mạch cửa - gan
trong một nghiên cứu năm 1965 [6] của John Kerr. Đặc tính của quá trình này được
mô tả bằng cụm từ “tế bào chết theo chương trình” (“programmed cell death”) vào
năm 1974 bởi Lockshin [7]. Trong khi nguyên phân là quá trình phân bào giúp làm
tăng số lượng tế bào thì quá trình apoptosis là một cơ chế nội môi được kiểm soát,
giúp loại bỏ tế bào, đóng vai trò cân bằng với quá trình nguyên phân trong nhiệm vụ
điều hòa số lượng tế bào khi các mô của sinh vật đa bào nhân thực trải qua quá trình
phát triển và lão hóa.
1.1.2. Các giai đoạn của quá trình apoptosis
Cùng là hai cơ chế chính liên quan đến chết tế bào nhưng quá trình apoptosis
không giống với các quá trình hoại tử. Trong khi apoptosis là quá trình sinh lí tự nhiên,
chủ động xảy ra; thì hoại tử là quá trình bệnh lí xảy ra một cách thụ động để phản ứng
lại tác nhân bên ngoài như độc tố, chấn thương, nhiễm trùng [14].
Trong quá trình hoại tử, tế bào sẽ bị trương phồng lên, kéo theo đó là sự nứt vỡ
của màng tế bào và các thành phần của tế bào như chất nguyên sinh, tác nhân gây
viêm sẽ giải phóng ra ngoài môi trường [14].
Hình 1.1. Hình thái các giai đoạn trong chu trình chết tự nhiên của tế bào
Trong khi đó, quá trình apoptosis lại trải qua nhiều giai đoạn (Hình 1.1) [24]. Ở
giai đoạn sớm, sự co ngót tế bào và cô đặc nhân có thể được quan sát bằng kính hiển
2
vi quang học. Khi này, tế bào chất dày hơn, các bào quan được sắp xếp chặt hơn, kích
cỡ tế bào thu nhỏ lại, chất nhiễm sắc bị cô đặc - đây cũng chính là đặc điểm đặc trưng
nhất cho quá trình. Sau đó, màng sinh chất phồng lên, theo sau là sự phân mảnh phá
hủy nhân tế bào và sự phân tách các mảnh tế bào thành các thể apoptotic gồm tế bào
chất với các bào quan xếp chặt có hoặc không có mảnh nhân. Tính toàn vẹn của bào
quan vẫn được duy trì và được bao bọc trong một màng sinh chất nguyên vẹn, sau đó
bị thực bào bởi các đại thực bào, tế bào nhu mô gan hoặc tế bào tân sinh và bị phân
hủy trong các phagolysosome. Về cơ bản, không có phản ứng viêm liên quan đến quá
trình apoptosis cũng như việc loại bỏ các tế bào apoptotic vì: (1) các tế bào apoptotic
không giải phóng các thành phần tế bào của chúng vào mô kẽ xung quanh; (2) chúng
nhanh chóng bị thực bào bởi các tế bào xung quanh, ngăn ngừa hoại tử thứ phát; và (3)
các tế bào thực bào không tạo ra các cytokin chống viêm [42, 52].
1.1.3. Mối liên quan giữa chu trình chết tự nhiên của tế bào và bệnh ung thư
Quá trình apoptosis giúp loại bỏ có chọn lọc các tế bào không mong muốn, đóng
vai trò quan trọng trong cân bằng nội môi của mô. Vì vậy, sự khiếm khuyết của quá
trình này có thể dẫn tới hàng loạt tình trạng bệnh lí, trong đó có ung thư với đặc trưng
là sự phát triển và phân chia không có giới hạn của các tế bào. So với nhiều tế bào
bình thường, tế bào ung thư có tính nhạy cảm cao với các tín hiệu kích hoạt quá trình
apoptosis và chỉ có thể sống sót khi quá trình apoptosis bị ngưng lại do các nguyên
nhân khác nhau. Một nguyên nhân có thể kể đến trong số đó là đột biến gen TP53 gây
ra sự khiếm khuyết chức năng của protein mà nó mã hóa là p53. Protein này giúp kích
hoạt sự chết tế bào theo chương trình để phản ứng lại với tác động của các tác nhân
ung thư [17].
1.2. Enzym caspase
1.2.1. Định nghĩa
Caspase là một lớp các enzym cystein protease, cụ thể hơn, tên gọi Caspase là
viết tắt của cụm từ “Cysteine aspartate protease” - phản ánh cơ chế hoạt động của
chúng: Nhóm thiol (-SH) của cystein tại trung tâm hoạt động enzym đóng vai trò là tác
nhân nucleophil tấn công vào nhóm carbonyl ngay tại đầu C (nhóm -COOH) của acid
aspartic trên phân tử protein đích, phân cắt liên kết peptid ngay tại đó [19].
1.2.2. Phân loại
Tính đến thời điểm hiện tại, 14 loại caspase đã được phát hiện ở người và động
vật, được đánh số từ 1 đến 14, chia làm 3 nhóm nhỏ hơn dựa trên sự tương đồng và
đặc hiệu cơ chất. Trong đó, nhóm I là nhóm caspase tham gia phản ứng viêm, nhóm II
và nhóm III là nhóm các caspase tham gia quá trình apoptosis, và có 3 caspase chưa
được định danh [8].
3
Trong số các caspase, nhóm enzym tham gia quá trình apoptosis của tế bào
(nhóm II, III) ngày càng được chú ý như là một đích tác dụng mới trong việc điều trị
ung thư [23, 28, 32, 51].
Bảng 1.1. Phân loại enzym caspase
Nhóm Enzym Nguồn gốc
Caspase 1 Người và động vật
Nhóm I:
Caspase 4 Người
Các caspase tham gia
Caspase 5 Người
phản ứng viêm
Caspase 13 Động vật
Caspase 2 Người và động vật
Nhóm II:
Caspase 8 Người và động vật
Các caspase khơi mào
Caspase 9 Người và động vật
quá trình apoptosis
Caspase 10 Người
Nhóm III: Caspase 3 Người và động vật
Các caspase thực thi Caspase 6 Người và động vật
quá trình apoptosis Caspase 7 Người và động vật
Caspase 11 Động vật
Chưa được định danh Caspase 12 Người và động vật
Caspase 14 Người và động vật
1.2.3. Vai trò của enzyme caspase trong chu trình chết tự nhiên của tế bào
Thông qua các caspase, quá trình chết tự nhiên của tế bào có thể tiếp nhận kích
thích qua hai con đường chính, gồm: (1) con đường nội sinh do các tổn thương xảy ra
bên trong tế bào và (2) con đường ngoại sinh thông qua receptor tại màng tế bào (hình
1.2) [30, 64]. Lúc này, các caspase được chia thành hai nhóm nhỏ:
- Nhóm enzym khơi mào (initiator): caspase 2, 8, 9, 10.
- Nhóm enzym thực thi (executioner): caspase 3, 6, 7.
1.2.3.1. Con đường nội sinh
Con đường nội sinh chủ yếu thông qua hoạt động của ty thể - phụ thuộc vào các
tác nhân được giải phóng bởi ty thể và được khởi động bởi tín hiệu dương tính và âm
tính. Tín hiệu dương tính từ bên ngoài kích thích và tác động trực tiếp lên sự khởi
động quá trình chết tự nhiên, như lượng oxy máu cung cấp cho các mô giảm, hoặc các
tác nhân từ môi trường như phóng xạ, tia UV, các gốc oxy hoạt động, virus và nhiều
tác nhân độc hại khác. Trong khi đó, tín hiệu âm tính là sự thiếu hụt các tác nhân như
cytokin, hormon và các tác nhân sinh trưởng trong môi trường trung gian giữa các tế
bào. Khi thiếu những tín hiệu này, các protein tiền apoptosis như PUMA, NOXA, hay
4
BAX chuyển từ trạng thái bị ức chế sang trạng thái hoạt hóa và khởi động quá trình
chết tự nhiên [2].
Caspase chịu trách nhiệm cho con đường nội sinh là caspase-9, liên kết với
protein tiền apoptosis Apaf-1 làm lộ ra vùng tổ hợp caspase (CARD). Bình thường,
Apaf-1 ở dạng bất hoạt và gấp khúc làm cho vùng CARD bị khóa lại và procaspase-9
không thể liên kết với chúng. Tuy nhiên, khi quá trình chết tự nhiên được cảm ứng bởi
các tín hiệu dương tính và âm tính, màng ty thể thay đổi tính thấm, mở các kênh
chuyển tiếp (MPT). Khi kênh này được mở, các protein tiền apoptosis bao gồm
cytochrom C, Smac/Diablo, HtrA2/Omi giải phóng từ khoảng trống giữa hai màng ty
thể vào tế bào chất và kích hoạt quá trình chết. Tại đây, cytochrom C gắn với các
protein tiền apoptosis khác như Apaf-1 tạo nên phức hợp apoptosom. Phức hợp này
thu nhận và hoạt hóa procaspase-9 thành caspase-9 [21].
1.2.3.2. Con đường ngoại sinh
Con đường ngoại sinh được khởi đầu khi các tế bào diệt tự nhiên hoặc các đại
thực bào sản sinh ra các phối tử gây chết, các phối tử này gắn vào kích hoạt thụ thể
gây chết (thụ thể với yếu tố hoại tử khối u - TNF) nằm trên màng tế bào. Quá trình này
dẫn đến sự tạo thành phức hợp tín hiệu gây chết (death inducing signaling complex).
Sau khi được hình thành, phức hợp này thu nhận và hoạt hóa procaspase-8 thành
caspase-8 [39].
Hình 1.2. Quá trình hoạt hóa chu trình chết tự nhiên thông qua enzym caspase
Dù con đường ban đầu đi qua là nội sinh hay ngoại sinh, enzym được hoạt hóa là
caspase-9 hay caspase-8, sau cùng, tất cả đều có chung một điểm kết nối trung tâm là
sự hoạt hóa procaspase-3 không có hoạt tính thành caspase-3 có hoạt tính. Caspase-3
khởi động một loạt các phản ứng sinh hóa trong chu trình chết tự nhiên khi tác động
đến trên 300 cơ chất khác nhau: hoạt hóa endonuclease để phân cắt ADN thành các
đoạn nhỏ, phân cắt các protein nhân để co nhân tế bào lại, ly giải gelsolin để phá vỡ bộ
khung tế bào, làm gián đoạn các quá trình vận chuyển trong nội bào, sự phân chia tế
5
bào. Kết quả của các quá trình trên là sự hình thành các thể apoptotic mà sau đó sẽ
được đại thực bào phân hủy.
Như vậy, bởi vì caspase 3 đóng vai trò then chốt trong quá trình chết tự nhiên,
các khiếm khuyết trong hoạt động của enzym này sẽ dẫn đến các sai sót trong chu
trình chết tự nhiên mà hậu quả có thể dẫn đến sự phát triển của các khối u ác tính.
Thông thường, caspase-3 tồn tại trong tế bào dưới dạng tiền enzym procaspase-3, sự
tăng bất thường nồng độ zymogen này trên nhiều loại tế bào ung thư khác nhau đã
được chứng minh trong nhiều nghiên cứu [27, 40, 48, 49], gợi ý mối liên quan giữa
thiếu sót trong quá trình chuyển procaspase-3 thành caspase-3 với cơ chế bệnh sinh
các bệnh ung thư. Do đó, nhiều nghiên cứu đã được tiến hành, tập trung vào việc tăng
cường chuyển hóa procaspase-3 thành caspase-3.
1.3. Các chất hoạt hóa caspase-3
1.3.1. PAC-1 - Chất hoạt hóa procaspase đầu tiên
Kẽm là nguyên tố vi lượng quan trọng và được coi như một tín hiệu điều tiết sinh
học đối với cơ thể con người. Có đến 10% lượng protein trong cơ thể người chứa các
vùng gắn kẽm [1], trong đó có caspase-3 với nhiều bằng chứng về tác dụng ức chế của
ion kẽm đối với enzym này [4, 18]. Trung tâm hoạt động của caspase-3 có đến ba vùng
gắn ion kẽm nhưng chỉ có một trong số đó thể hiện vai trò ức chế sự hình thành
caspase-3 từ zymogen của nó. Ngoài ra, vùng gắn kẽm này cũng có thể ức chế hoạt
động của caspase-3 do ngăn cản các tương tác protein-protein quan trọng và giới hạn
khả năng tiếp cận cơ chất [25].
Như vậy, việc sử dụng các chất có khả năng “khóa” ion kẽm, ngăn cản sự tương
tác của nó với vùng hoạt động trên caspase-3 có thể giúp làm tăng hoạt tính của
caspase-3 trong tế bào. Trong số đó, các hợp chất mang hợp phần acetohydrazid (-CO-
NH-N=) đã được thiết kế và tổng hợp nhằm tạo phức chelat bền vững để “khóa” ion
kẽm. PAC-1 (procaspase activating compound 1) là chất hoạt hóa caspase-3 đầu tiên
được công bố bởi K. S. Putt sau khi sàng lọc gần 20500 hợp chất phân tử nhỏ vào năm
2006 [51] (hình 1.3). Hợp chất này đã được thử nghiệm lâm sàng năm 2011 và được
FDA chấp thuận đưa vào danh sách thuốc điều trị các bệnh hiếm (orphan drugs)
khoảng năm 2016. PAC-1 đã thể hiện tác dụng hoạt hóa enzym caspase-3 rất tốt với
giá trị EC50 = 0,22 µM. Chất này có hiệu lực gây độc tế bào trên nhiều dòng tế bào ung
thư như bạch cầu, ung thư vú, ung thư đại tràng, ung thư gan… Tuy nhiên, đến năm
2009, cơ chế tạo phức chelat của phần cấu trúc acetohydrazid trên PAC-1 với ion kẽm
mới được làm sáng tỏ bởi Q. P. Peterson (hình 1.3) [11]. Ngoài ra, hợp phần (3-allyl-
2-hydroxy)phenyl, đặc biệt là nhóm 2-hydroxy trong cấu trúc PAC-1 đã được chứng
minh là quan trọng đối với tương tác của PAC-1 với các enzym [10].
6
Hình 1.3. Cấu trúc của phân tử PAC-1, của các acetohydrazid nói chung (a),
và của phức chất của các acetohydrazid với kẽm (b)
1.3.2. Các hợp chất tương tự PAC-1
Từ chất dẫn đường PAC-1, rất nhiều dẫn chất acetohydrazid khác nhau đã được
tổng hợp và thử tác dụng sinh học. Lần lượt trong hai năm 2014 và 2015, F. Wang đã
công bố 2 dẫn chất của PAC-1 mang khung oxadiazol WF-208 và WF-210 (Hình 1.4)
cho giá trị độc tính tế bào IC50 chỉ từ vài trăm nM đến vài µM. Chúng đều có độc tính
mạnh hơn PAC-1 trên các dòng tế bào ác tính thử nghiệm [56].
Hình 1.4. Cấu trúc của dẫn chất WF-208 và WF-210 trong nghiên cứu của Wang
Năm 2018, Kassab đã gắn thêm khung benzotriazol vào cấu trúc của các
acetohydrazid. Có 5/17 dẫn chất thể hiện độc tính tốt với tế bào ở nồng độ thấp. Trong
số đó, dẫn chất 1 (hình 1.5) cho tác dụng tốt nhất trên 34 dòng tế bào ung thư thử
nghiệm [36].
Hình 1.5. Cấu trúc của dẫn chất 1 trong nghiên cứu của Kasaab
1.4. Tác dụng kháng tế bào ung thư của các hợp chất mang khung quinazolin
Nhân quinazolin đã thu hút được sự nghiên cứu rộng rãi về ứng dụng sinh học và
trở thành khung cơ bản được sử dụng trong nhiều phân tử thuốc có hoạt tính do sở hữu
7
các tác dụng dược lí đa dạng, như kháng sinh [9, 13], điều trị sốt rét [55], chống viêm
[16], chống động kinh [3], và đặc biệt là kháng các tế bào ung thư [29, 34, 44, 61-63].
Một số dẫn chất mang khung quinazolin đã thể hiện được khả năng tác động lên các
enzym quan trọng tham gia vào chu trình phát triển của tế bào ung thư. Đây chính là
các mục tiêu phân tử hấp dẫn mà nhiều công trình khoa học đang hướng tới.
Hình 1.6. Cấu trúc của quinazolin và hai đồng phân quinazolinon
Quinazolin là một hệ dị vòng thơm bicyclic, bao gồm một vòng benzen và một
vòng pyrimidin có chung hai carbon cạnh bên. Sự kết hợp một nhóm carbonyl vào hệ
dị vòng quinazolin hình thành một dẫn xuất quan trọng là quinazolinon (hình 1.6).
Quinazolinon và quinazolin có khả năng kết hợp với các hợp phần có hoạt tính khác để
tạo ra các hợp chất có tác dụng kháng tế bào ung thư. Vào đầu những năm 2000, việc
khám phá ra erlotinib và gefitinib với vai trò là thuốc chống ung thư đã khuyến khích
các nhà nghiên cứu tìm hiểu các hợp chất với cùng bộ khung 4-anilinoquinazolin. Từ
đó dẫn đến sự phát triển của các hợp chất mới và đầy hứa hẹn như lapatinib,
vandetanib và afatinib. Một số dẫn xuất quinazolin đã được FDA phê duyệt để điều trị
ung thư trong lâm sàng như gefitinib, erlotinib, afatinib điều trị ung thư phổi không tế
bào nhỏ; lapatinib điều trị ung thư vú; vandetanib điều trị ung thư tuyến giáp thể tủy di
căn (hình 1.7).
Hình 1.7. Cấu trúc các thuốc điều trị ung thư mang khung quinazolin được FDA phê duyệt
1.4.1. Tác dụng ức chế protein kinase
Protein kinase là nhóm enzym quan trọng nhất ở người với chức năng kiểm soát
chu kỳ tế bào, phân bào và tăng sinh tế bào. Khi protein này bị đột biến không kiểm
8
soát được hoặc sản xuất ở mức độ cao bất thường, tế bào bình thường có thể bị biến
đổi thành tế bào ung thư. Do đó, nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành
khối u. Bên cạnh đó, protein này còn hỗ trợ quá trình hình thành mạch máu cần thiết
cho sự phát triển và di căn của khối u. Như vậy, các chất ức chế chọn lọc protein
kinase và có độc tính thấp được coi là một mục tiêu hấp dẫn. Một số protein quan
trọng nhất liên quan đến trạng thái ung thư, biểu hiện quá mức trong các tế bào ung
thư và thường được coi là đích bao gồm: (1) Thụ thể tyrosin kinase (EGFRs, GFR
nguyên bào sợi/ nội mô mạch máu,…), (2) Serin/ threonine kinase (GC, CAMK,…),
và (3) Histidin kinase [22, 26, 31, 35].
Vào năm 2010, X.Wu đã thiết kế và tổng hợp 2 dãy dẫn chất của 4-benzothienyl
amino quinazolin như là các chất tương tự mới của gefitinib (chất ức chế EGFR), sau
đó đem thử hoạt tính trên 6 dòng ung thư ở người. Kết quả cho thấy hầu hết các chất
cho độc tính trên tế bào cao hơn gefitinib. Trong số đó, có 2 chất 2 và 3 (hình 1.8) thể
hiện khả năng kích hoạt quá trình apoptosis một cách chọn lọc, tăng hiệu quả diệt các
tế bào ung thư có biểu hiện HER quá mức và được cân nhắc trở thành chất dẫn đường
cho những phát triển xa hơn [60].
Hình 1.8. Cấu trúc các dẫn chất 2 và 3 ức chế protein kinase
trong nghiên cứu của X. Wu
Sau đó, để tiếp tục phát triển chất ức chế thụ thể tyrosin kinase mới, X. Wu đã
thiết kế, tổng hợp hai dãy 4-pyrrylamino quinazolin, trong đó sử dụng gefitinib là chất
gốc và thay thế vòng benzen bằng vòng pyrol. Kết quả thử nghiệm in vitro trên hai
dòng tế bào ung thư tụy (Miapaca2) và tiền liệt tuyến (DU145) cho thấy hầu hết các
chất đều ức chế mạnh hơn so với gefitinib. Đặc biệt, các chất 4-8 (hình 1.9) cho kết
quả thử nghiệm rất triển vọng. Phân tích cấu trúc – tác dụng cho thấy sự thay thế vòng
benzen bằng vòng pyrol và sự có mặt của chuỗi cơ bản ở vị trí 6, 7 trên vòng
quinazolin đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc của những chất này [61].
9
Hình 1.9. Cấu trúc các dẫn chất 4-8 ức chế protein kinase
trong nghiên cứu của X. Wu
1.4.2. Tác dụng ức chế quá trình polyme hóa tubulin
Phân tử tubulin có nhiều vị trí liên kết với phân tử thuốc và được coi như một
đích quan trọng cho các thuốc chống ung thư. Trong các nghiên cứu trước đây,
colchicin và các chất tương tự được chứng minh là có hoạt tính do sở hữu khả năng ức
chế sự trùng hợp tubulin thành các vi ống. Tuy nhiên, ứng dụng lâm sàng của nó bị
hạn chế do độc tính mạnh. Nhưng việc phát triển các hợp chất có đích là tubulin sau đó
vẫn được chú trọng. Nhiều hợp chất được tạo ra không chỉ ức chế sự phát triển của
nhiều dòng tế bào ung thư người mà còn có khả năng phá vỡ các mạch máu gây phát
triển khối u trên tế bào nội mô khối u đó [53].
Hình 1.10. Cấu trúc các dẫn chất ức chế sự gắn colchicine vào tubulin
trong nghiên cứu của Wang
Vào năm 2013, X. F. Wang đã khám phá ra 2 chất 9 và 10 có khả năng ức chế tế
bào ung thư ở người, ức chế tubulin và ức chế colchicin gắn vào tubulin với GI50 với
giá trị thấp cỡ nM [59]. Sau đó, Wang điều chỉnh và thiết kế dãy 4-(N-
cycloamino)phenylquinazolin đem lại kết quả ấn tượng với chất tiềm năng nhất là 11
10