ĐẶT VẤN ĐỀ Afatinib là một thuốc chống ung thư tác dụng tại đích (được cấp phép lưu hành từ năm 2013 [60]), được sử dụng là liệu pháp đầu tay trong điều trị ung thư phổi dạng không tế bào nhỏ (NSCLC) có đột biến thụ thể EGFR. Nhu cầu sử dụng của thuốc hiện nay ở trong nước và trên thế giới là rất lớn, do ung thư phổi vẫn là một trong các bệnh có tỷ lệ gia tăng hàng năm cao – trên 2 triệu ca mắc mới trên thế giới vào năm 2020, chiếm 11,4% [33], [65]. Đồng thời bảo hộ bản quyền của hoạt chất dự kiến sẽ hết hạn vào cuối năm 2029 [35]. Vì vậy, tiến hành cải tiến quy trình và tổng hợp hoạt chất này, nhằm chuẩn bị sẵn sàng nguồn nguyên liệu cho sản xuất thuốc generic là điều rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu sử dụng của bệnh nhân.
Trên thế giới đã có nhiều công bố về quy trình tổng hợp dược chất này [17, 27, 36, 43, 51], tại Việt Nam đến nay mới chỉ có duy nhất một nghiên cứu được thực hiện bởi tác giả Nguyễn Thị Ngọc và cộng sự. Nhóm nghiên cứu đã lựa chọn, cải tiến các giai đoạn với tác nhân và điều kiện phản ứng phù hợp với thực tế tại Việt Nam. Từ đó đã xây dựng được quy trình tổng hợp afatinib dimaleat đạt tiêu chuẩn cơ sở ở quy mô 20 g/mẻ; gồm 8 giai đoạn phản ứng và một giai đoạn tinh chế, cho hiệu suất tạo afatinib dimaleat đạt 35,1% với độ tinh khiết đạt trên 99,5% [3]. Trong quy trình này, việc xây dựng liên kết amid của afatinib base được thực hiện bằng phản ứng acyl hóa truyền thống từ amin và clorid acid, trong đó, các tác giả sử dụng (COCl)2 làm tác nhân hoạt hóa.
Đây là tác nhân có tính oxi hóa cao, tạo ra nhiều tạp chất [27], gây khó khăn cho quá trình tạo muối dimaleat và tinh chế tiếp theo. Ngoài ra, quy trình này và nhiều quy trình khác còn sử dụng đến một số dung môi thuộc nhóm 2 trong phân loại của ICH (nhóm dung môi bị hạn chế trong dược phẩm) như methanol, tetrahydrofuran,…để tạo muối maleat hoặc kết tinh. Hiện nay, các kĩ thuật tổng hợp liên kết amid có thể được cải tiến (từ amin) bằng cách sử dụng chất xúc tiến như t- BuOK, t-BuONa [26] hoặc rút ngắn một giai đoạn (trực tiếp từ dẫn chất nitro) nhờ các hệ xúc tác là phức hợp của kim loại Ni, Cr,… [5, 6, 30]. Mặt khác, sử dụng dung môi xanh thay thế đang là xu hướng của nhiều nghiên cứu trong công nghiệp dược phẩm hiện đại.
Vì vậy hướng tới cải tiến một số nhược điểm nói trên, luận văn “Nghiên cứu cải tiến quy trình tổng hợp afatinib dimaleat” được thực hiện với hai mục tiêu sau: 1. Xây dựng được quy trình cải tiến tổng hợp afatinib dimaleat. Đánh giá sơ bộ chất lượng afatinib dimaleat tổng hợp được 1 PHẦN 1. Khái quát chung về afatinib dimaleat Afatinib dimaleat (biệt dược: Gilotrip, Giotrip, Xovoltib [58], [60]), là một thuốc chống ung thư tác dụng tại đích thế hệ 2, ức chế không thuận nghịch thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì (ErbB) có hoạt tính tyrosin-kinase [60].
Thuốc được bào chế ở dạng viên nén bao phim với các hàm lượng: 20 mg, 30 mg, 40 mg và 50 mg tính theo afatinib base [60], [62]. Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) đã cấp phép sử dụng thuốc vào tháng 7/2013 [62] nhưng chỉ với 3 mức liều đầu tiên; còn tại Châu Âu và Nhật Bản đã cấp phép cho cả 4 mức liều [60], [64] để dùng trong điều trị ung thư phổi không tế bào nhỏ. Tại Việt Nam, thuốc được Cục quản lý Dược cấp phép lưu hành 4 mức liều [1], với giá kê khai vẫn còn cao: 773.000 VNĐ/viên hàm lượng 40 mg [59]. Đặc điểm cấu trúc Dược chất afatinib dimaleat có công thức cấu tạo như sau [11], [60]: - Tên chung quốc tế: Afatinib dimaleat - Tên hóa học IUPAC: (E)-N-[4-(3- cloro-4-fluoroanilino)-7-[(3S)-oxolan- 3-yl]-oxyquinazolin-6-yl]-4- (dimethylamino)-but-2-enamid,(Z)- but-2-endioat (1:2).
- Số đăng ký CAS: 850140-73-7 (Afatinib dimaleat); 850140-72-6 (Afatinib).1 Cấu trúc phân tử afatinib - Công thức phân tử: C32H33ClFN5O11 dimaleat (C24H25ClFN5O3. 2 C4H4O4) - Khối lượng phân tử: 718,09 đvC Phân tử afatinib dimaleat có thể được chia thành 4 phần chính: Vòng thơm I, II, III và acid maleic tạo muối. Trong đó các biến đổi trên vòng II và III sẽ có ảnh hưởng đến khả năng ức chế thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì [22], [55]: - Cả hai nguyên tử nitơ của quinazolin đều cần thiết cho hoạt động ức chế thụ thể. Vòng phenyl III với các nhóm thế nhỏ thân dầu như nhóm cloro, flouro có vai trò tạo liên kết với vùng thân dầu trong cấu trúc của các thụ thể.
- Nguyên tử nitơ là cầu nối giữa hai vòng thơm (II và III) làm tăng hoạt động ức chế EGFR. Nếu thay nitơ này bằng nguyên tử oxy hoặc lưu huỳnh có thể làm giảm hoạt động ức chế EGFR, tuy nhiên lúc này có thể làm tăng hoạt động ức chế thụ 2 thể yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu (VEGFR). Các biến đổi trong I có ảnh hưởng rất lớn đến tác dụng ức chế thụ thể: - Các nhóm gắn tại vị trí carbon số 6’ hoặc 7’ trên khung quinazolin cần là các nhóm thân nước. Đặc biệt nhóm dimethylamino của nhánh trans-anken tại vị trí số 6’ giúp tạo ra tác dụng ức chế không thể đảo ngược so với các TKIs thế hệ 1 [22].
- Ngoài ra vai trò của nhóm dimethylamin và tetrahydrofuran còn đóng vai trò là nhóm thân nước (vị trí nhóm này hướng ra phía bên ngoài vùng kinase của receptor), làm tăng độ tan trong dịch sinh lý, giúp cải thiện dược động học. - Acid maleic: Tạo muối nhằm cải thiện đặc tính vật lý, dược động học của hoạt chất. Tác dụng dược lý của afatinib dimaleat và ứng dụng 1. Afatinib ức chế quá trình dẫn truyền tín hiệu nội bào qua thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì (ErbB), có tác động không chỉ trên thụ thể ErbB1 (EGFR) mà còn trên cả 3 các thụ thể khác trong nhóm là ErbB2 (HER2), ErbB3 (HER3), ErbB4 (HER4).
Sau khi hấp thu vào trong tế bào, hoạt chất sẽ liên kết với vùng tyrosin kinase (thuộc vùng nội bào) của các thụ thể. Hay nói cách khác là afatinib cạnh tranh vị trí gắn của phân tử ATP, ngăn cản quá trình hoạt động autophosphoryl hóa của tyrosin-kinase, dẫn tới các thụ thể này không ghép cặp được với nhau. Từ đó cắt đứt các con đường dẫn truyền tín hiệu nội bào thông qua thụ thể: RAS/RAF/MEK/MAPK, PI3K/AKT và JAK/STAT, dẫn đến ức chế quá trình tăng sinh, biệt hóa của các tế bào ung thư [60]. Chỉ định Hiện nay afatinib được các cơ quan quản lý phê duyệt với chỉ cho bệnh nhân ung thư phổi không tế bào nhỏ (NSCLC) với các trường hợp sau [60], [61], [62]: - NSCLC tiến triển tại chỗ hoặc di căn có đột biến thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì EGFR (mất exon 19 hoặc đột biến thay thế exon 21 (L858R)).
- NSCLC thuộc loại tế bào vảy, di căn tiến triển sau khi đã được hóa trị liệu dựa trên bạch kim. Liều lượng và cách dùng 3 Liều dùng khuyến cáo trong điều trị ung thư phổi không phải tế bào nhỏ là 40 mg, 1 lần/ngày, liên tục đến khi bệnh tiến triển hoặc không còn dung nạp được [61]. - Tăng liều: Có thể cân nhắc tăng đến liều tối đa 50 mg/ngày với bệnh nhân chưa bao giờ dùng EGFR tyrosin-kinase mà dung nạp được liều 40 mg/ngày trong chu kì điều trị đầu tiên. Không nên tăng liều ở bệnh nhân đã giảm liều trước đó.
- Giảm liều hoặc ngừng thuốc khi xuất hiện các phản ứng bất lợi như tiêu chảy, phản ứng trên da,… - Liều đối với các đối tượng đặc biệt là trẻ em, phụ nữ có ý định mang thai, đang mang thai hay đang cho con bú chưa được nghiên cứu và quyết định. Tác dụng không mong muốn Các tác dụng không mong muốn chủ yếu xảy ra trên đường tiêu hóa: tiêu chảy, nổi ban, viêm miệng. Ngoài ra các tác dụng phụ khác là viêm bàng quang, viêm kết mạc, khô mắt; chảy nước mũi; khó tiêu, viêm môi; tăng alanin-aminotransferase, tăng aspartat-aminotransferase, suy giảm chức năng thận/suy thận. Tương tác thuốc Afatinib trong cơ thể liên kết mạnh với các protein trong cơ thể do đó sẽ có tương tác mạnh với các thuốc khác đặc biệt là các thuốc ức chế glycoprotein P (P-gp) như ritonavir, ketoconazol, erythromycin, verapamil, quinidin,… Từ đó cần chú ý về thời gian sử dụng cách 6 hoặc 12 giờ.
Các thuốc cảm ứng mạnh P-gp như rifampicin, carbamazepine, phenytoin, phenobarbital, thảo dược St. John’s (Hypericum perforatum) làm giảm nồng độ afatinib, dẫn tới làm giảm hiệu quả điều trị của thuốc. Các hướng phát triển và ứng dụng mới của afatinib dimaleat. Hiện nay dựa trên khả năng tác dụng tại đích và ức chế không thuận nghịch các thụ thể ErbB, afatinib đã và đang được nghiên cứu trong điều trị nhiều loại ung thư khác như: ung thư vú có đột biến HER2 [13], ung thư biểu mô tế bào vảy ở đầu và cổ (HNSCC) ở các bệnh nhân thiếu máu Fanconi [24],.
Cùng với đó, ngoài dạng viên nén thì các dạng bào chế mới của thuốc đang tiếp tục được nghiên cứu và phát triển như: hệ nano afatinib base-PLGA [14] ứng dụng dùng trong liệu pháp hít giúp đưa thuốc tới đích tác dụng và tăng hiệu quả điều trị. Hay hệ phân phối liposome chứa afatinib và ergosterol nhằm tạo tác dụng hiệp đồng điều trị, phân phối thuốc vị trí khối u để giảm tác dụng phụ [21]. Mặt khác từ các kết quả của các nghiên cứu về liên quan cấu trúc tác dụng, các dẫn chất mới dựa trên cấu trúc của afatinib cũng đã và đang được phát triển để tăng khả năng nhắm đích và giảm tác dụng không mong muốn (Hình 1. Các dẫn chất mới đã cho thông số dược động học, sinh khả dụng qua đường uống, kết quả trong 4 nghiên cứu in-vivo tốt hơn so với afatinib, mở ra triển vọng phát triển các thuốc tốt hơn [47], [55].
Từ đó có thể thấy việc nghiên cứu và làm chủ được quy trình tổng hợp các hoạt chất chứa vòng quinazolin nói chung và afatinib nói riêng sẽ tạo thuận lợi rất lớn trong nghiên cứu và phát triển các chất tác dụng tại đích mới.2 Các dẫn chất mới dựa trên cấu trúc afatinib dimaleat Sơ đồ 1.1 Tổng quan các con đường tổng hợp phân tử afatinib 5 1. Các phương pháp tổng hợp afatinib dimaleat. Các con đường tổng hợp afatinib base.1 trên đây là các con đường chính tổng hợp phân tử afatinib từ các nguyên liệu và các mắt xích trung gian quan trọng cập nhật đến tháng 3 năm 2022.