ĐẶT VẤN ĐỀ Ung thư đã và đang trở thành mối hiểm họa lớn cho sức khỏe cộng đồng, cứ mỗi mười ca tử vong sớm do các căn bệnh không truyền nhiễm thì có ba ca tử vong do ung thư [1]. Đến năm 2050, số lượng ca bệnh ung thư mới được dự đoán sẽ tăng 77% so với năm 2022 [2], do đó, nhu cầu về thuốc điều trị ung thư ngày càng tăng cao. Tuy nhiên, các thuốc đang được sử dụng hoặc có những tác dụng không mong muốn nghiêm trọng, hoặc có hiệu quả kém trên bệnh nhân [3], vì vậy, việc nghiên cứu và phát triển thuốc điều trị ung thư mới là một trong những mối quan tâm hàng đầu của các nhà khoa học. Phát triển thuốc dựa trên các mục tiêu phân tử là một chiến lược phổ biến trong nghiên cứu thuốc điều trị ung thư mới với các đích phân tử như Bcl-2, yếu tố tăng trưởng nội mạch (VEGF) hay yếu tố hoại tử khối u (TNF) [4].
Trong đó, histon deacetylase (HDAC) nổi lên như một đích phân tử tiềm năng bởi khả năng điều hòa biểu hiện gen [5]. Các chất ức chế HDAC thường có phần cấu trúc mang dược tính gồm ba phần chính: nhóm nhận diện bề mặt (cap group), vùng cầu nối (linker) và nhóm gắn kẽm (zinc binding group) [6], [7]. Bốn trong năm chất ức chế HDAC đã được phê duyệt chứa nhóm acid hydroxamic với vai trò là nhóm gắn kẽm, điều đó cho thấy hiệu quả của hợp phần này trong phát triển các HDACi. Để tìm ra những hợp chất có tác dụng ức chế HDAC hiệu quả, các nhà khoa học thường dựa trên sự thay đổi trong cấu trúc của nhóm nhận diện bề mặt và vùng cầu nối [8].
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra hàng loạt hợp chất mang dị vòng quinazolin với những hoạt tính sinh học khác nhau như kháng khuẩn, kháng HIV, kháng lao, kháng virus, chống viêm và chống ung thư [9], [10]. Bên cạnh đó, một số nghiên cứu gần đây cũng cho thấy hoạt tính ức chế enzym HDAC và kháng tế bào ung thư của dị vòng này, thể hiện tiềm năng của hợp phần quinazolin trong nghiên cứu và phát triển thuốc điều trị ung thư mới hướng ức chế enzym HDAC [11], [12]. Từ cơ sở các nghiên cứu trên, đề tài “Tổng hợp và đánh giá tác dụng ức chế tế bào ung thư của một số dẫn chất N-hydroxyheptanamid mới mang khung 2- mercaptoquinazolin” được thực hiện với hai mục tiêu: 1. Tổng hợp được 4 dẫn chất N-hydroxyheptanamid mới mang khung 2- mercaptoquinazolin.
Thử tác dụng gây độc tế bào của các dẫn chất tổng hợp được trên một số dòng tế bào ung thư. CÁC DẪN CHẤT QUINAZOLIN VÀ HOẠT TÍNH KHÁNG UNG THƯ 1. Các dẫn chất quinazolin Quinazolin là dị vòng chứa N đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhờ sự đơn giản trong quá trình tổng hợp và thay đổi cấu trúc, cùng với đó là những hoạt tính sinh học đa dạng [13]. Vòng quinazolin có bốn đồng phân cấu tạo phân biệt nhờ vị trí của nguyên tử N là quinazolin, quinoxalin, cinnolin and phthalazin [10].
Trong phát triển thuốc, các dẫn chất quinazolin đã được tổng hợp và thể hiện nhiều hoạt tính sinh học như kháng khuẩn, kháng HIV, kháng lao, kháng virus, chống viêm và chống ung thư [9]. Cấu trúc của quinazolin, các đồng phần của quinazolin và quinazolinon Quinazolinon được tạo thành khi thêm nhóm carbonyl vào vòng quinazolin và có hai đồng phần cấu tạo là quinazolin-2(1H)-on và quinazolin-4(3H)-on và dẫn chất có 2 nhóm carbonyl là quinazolin-2,4(1H,3H)-dion [10]. Một số hợp chất có hoạt tính sinh học sở hữu khung quinazolinon trong cấu trúc, có thể kể đến proquazon được sử dụng như một NSAID [9], raltitrexed dùng để điều trị ung thư ruột già hay albaconazol được sử dụng như thuốc chống nấm [10]. Phương pháp tổng hợp các dẫn chất của quinazolin-4(3H)-on - Từ acid anthranilic (Phản ứng Niementowski): Ở 120˚C, quinazolin-4(3H)- on được tạo thành từ acid anthranilic và lượng dư formamid [14], [15].
Phản ứng tổng hợp dẫn chất quinazolin-4(3H)-on từ anthranilic acid 2 Trong một vài nghiên cứu, acid anthranilic phản ứng với các isothiocyanat khác nhau khi được đun hồi lưu trong ethanol với sự có mặt của triethylamin tạo thành dẫn chất của 2-mercapto-quinazolin-4-on [16], [17], [11]. Phản ứng tổng hợp dẫn chất quinazolin-4(3H)-on từ anthranilic acid và isothiocyanat - Từ anthranilamid: Trong DMSO, 2-arylquinazolin-4(3H)-on được tổng hợp từ anthranilamid và các dẫn chất của benzaldehyd [18], [19], [20]. Phản ứng tổng hợp dẫn chất quinazolin-4(3H)-on từ anthranilamid - Từ 2-methyl benzoxazin-4-on: 2-methyl benzoxazin-4-on phản ứng với các dẫn chất của anilin để tạo thành hợp chất thế ở vị trí số 3 của quinazolin-4- on khi đun hồi lưu trong acid acetic [21], [22], [23]. Phản ứng tổng hợp dẫn chất quinazolin-4(3H)-on từ 2-methyl benzoxazin- 4-on - Từ o-nitrobenzamid: Dẫn chất thế ở vị trí số 2 của quinazolin-4(3H)-on được tổng hợp từ o-nitrobenzamid và các alcol với xúc tác palladi trong các dung môi khác nhau [24].
Phản ứng tổng hợp dẫn chất quinazolin-4(3H)-on từ o-nitrobenzamid 3 1. Hoạt tính kháng ung thư của các dẫn chất quinazolin-4(3H)-on Đến nay, một số dẫn chất quinazolin-4(3H)-on đã được phê duyệt trong điều trị nhiều loại ung thư. Có thể kể đến raltitrexed được sử dụng trên bệnh nhân ung thư đại trực tràng di căn, ngoài ra còn có hiệu quả trên u trung biểu mô ác tính, ung thư gan, ung thư biểu mô dạ dày và ung thư tuyến tụy [25]. Một ví dụ khác là idelalisib, được FDA phê duyệt cho sử dụng điều trị bạch cầu mạn tính dòng tế bào lympho tái phát kết hợp với rituximab, điều trị u lympho tế bào B không Hodgkin dạng nang và ung thư tế bào lympho nhỏ tái phát [26].
Cấu trúc của các dẫn chất quinazolin-4(3H)-on đã được FDA phê duyệt trong điều trị ung thư Trong các nghiên cứu đã được tiến hành gần đây, nhiều hợp chất chứa khung quinazolin-4(3H)-on đã được tổng hợp và đánh giá hoạt tính kháng ung thư trên nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau. Khetmalis và cộng sự tổng hợp các dẫn chất acid hydroxamic mang khung quinazolin-4(3H)-on với vai trò là nhóm nhận diện bề mặt và đánh giá khả năng ức chế các HDAC cũng như hoạt tính kháng ung thư trên một số dòng tế bào. Trong những hợp chất tổng hợp được, hầu hết đều có khả năng ức chế HDAC6 và Ia là dẫn chất ức chế chọn lọc nhất với giá trị IC50 là 150 nM. Bên cạnh đó, dẫn chất Ib có tác dụng kháng ung thư tốt nhất trên nhiều dòng tế bào ung thư [11].
Hoạt tính sinh học của dẫn chất Ia và Ib 4 IC50 ± SD (nM) Chất R HDAC4 HDAC6 HDAC8 Ia H 2300 ± 1100 150 ± 10 1400 ± 300 SAHA 27000 86 5300 Trichostatin A 3300 17 360 Tubastatin 4700 ± 1500 160 ± 30 2700 ± 1800 IC50 ± SD (µM) HCT116 MCF7 B16 Ib 4-CH3 12,38 ± 1,41 24,31 ± 5,97 28,88 ± 2,32 SAHA 7,99 ± 1,68 44,41 ± 8,30 32,88 ± 18,04 Trichostatin A 18,31 ± 5,63 42,48 ± 11,33 28,87 ± 13,01 Tubastatin 1,34 ± 0,04 12,65 ± 4,68 1,99 ± 0,25 Gần đây, L. Emami và cộng sự tổng hợp các dẫn chất quinazolin-4(3H)-on với cầu S ở vị trí số 2 của vòng quinazolin và đánh giá hoạt tính kháng ung thư của chúng trên các dòng tế bào MCF7 và SW480. Kết quả cho thấy II là dẫn chất có tác dụng tốt nhất với giá trị IC50 lần lượt là 15,85 và 17,85 µM. Ngoài ra, hợp chất này còn cho thấy tính chọn lọc trên tế bào ung thư so với tế bào thường [12].
Hoạt tính sinh học của dẫn chất II IC50 ± SD (µM) Chất MCF7 SW480 MRC5 II 15,85 ± 1,48 17,85 ± 0,92 84,20 ± 1,72 Erlotinib 39,3 ± 1,13 11,18 ± 0,38 22,9 ± 3,1 Doxorubicin 2,50 ± 0,64 3,67 ± 0,24 0,52 ± 0,07 1. Giới thiệu về histon deacetylase Thành phần hình thành nên chất nhiễm sắc - nucleosome được cấu tạo từ hai sợi ADN có độ dài khoảng 146–147 nucleotid quấn quanh octamer với bốn lõi histon, một H2A-H2B tetramer và hai H3-H4 dimer [27]. Các biến đổi sau dịch mã có thể làm thay đổi các đầu tận cùng N và C của các histon này, từ đó, làm thay đổi cấu trúc của chất nhiễm sắc, thay đổi mức độ tháo xoắn của ADN, kích hoạt hoặc ức chế quá trình phiên mã và cuối cùng dẫn đến thay đổi biểu hiện gen. Những biến đổi sau dịch mã có thể là 5 các quá trình phosphoryl hóa, methyl hóa, ubiquityl hóa, SUMOyl hóa,… trong đó, quá trình phổ biến và đã được nghiên cứu nhiều nhất là acetyl hóa [28].
Mức độ acetyl hóa của lõi histon được giữ ở mức ổn định nhờ sự cân bằng giữa hoạt động của hai enzym histon acetyltransferase (HAT) và histon deacetylases (HDAC) [27]. HAT vận chuyển nhóm acetyl từ acetyl-CoA đến nhóm -amino, tạo thành -N-acetyl-lysin và trung hòa điện tích dương, nhờ đó chất nhiễm sắc được tháo xoắn tạo điều kiện cho quá trình phiên mã diễn ra [29]. Ngược lại, HDAC loại bỏ nhóm acetyl từ đuôi histon khiến cho nhiễm sắc thể cuộn xoắn làm ức chế quá trình phiên mã. Bên cạnh đó, HDAC cũng xúc tác cho quá trình loại bỏ nhóm acetyl từ các protein khác như các yếu tố phiên mã (E2F, p53 hay c-Myc) hoặc các chất trung gian tín hiệu kiểm soát cân bằng nội môi tế bào (Stat3, Smad7 hay β-catenin) [30].
Sự bất thường trong hoạt động của HDAC dẫn đến biểu hiện gen bị thay đổi, do đó, HDAC được cho là có liên quan đến một số tình trạng bệnh lý về thần kinh, miễn dịch hay chuyển hóa [5]. Các enzym này cũng đóng vai trò quan trọng trong sinh lý bệnh ung thư với các chức năng như kích thích tăng sinh tế bào, ức chế quá trình apoptosis và biệt hóa tế bào ung thư, cũng như tăng cường hình thành mạch máu nuôi dưỡng khối u và tăng nguy cơ di căn [30]. Với những vai trò quan trọng như vậy, các enzym HDAC đã trở thành chủ đề thu hút nhiều sự quan tâm trong cộng đồng khoa học. Phân loại Ở người, 18 HDAC đã được phát hiện và phân loại thành bốn nhóm dựa trên sự tương đồng trong cấu trúc của các HDAC này và cấu trúc của enzym xúc tác cho quá trình loại bỏ nhóm acetyl được tìm thấy trong nấm men [6], [7], [31], [32].
- Nhóm I bao gồm HDAC 1, 2, 3 và 8 có cấu trúc tương tự chất điều hòa phiên mã trong nấm men RPD3 và xuất hiện chủ yếu trong nhân tế bào. - Nhóm II có trung tâm hoạt động giống HDA1 và có thể di chuyển qua lại giữa nhân tế bào và tế bào chất khi được phosphoryl hóa. Các HDAC này được chia thành hai phân nhóm nhỏ là IIa and IIb. • Phân nhóm IIa bao gồm HDAC 4, 5, 7 và 9 và có đuôi C lớn hơn bình thường.
• Phân nhóm IIb bao gồm HDAC 6 and 10 có hai trung tâm hoạt động.
