ĐẶT VẤN ĐỀ Ung thư vẫn luôn là mối quan tâm và là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên thế giới. Theo ước tính GLOBOCAN (2022) từ Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC), mỗi năm ghi nhận thêm khoảng 20 triệu ca mắc mới và 10 triệu ca tử vong do ung thư. Trong đó, ung thư phổi là nguyên nhân hàng đầu gây bệnh và tử vong do ung thư (12.7% trên tổng số ca) [10]. Tại Việt Nam, năm 2020, tỉ lệ mắc mới đã tăng lên 9 bậc (xếp thứ 91/185 quốc gia) và tỉ lệ tử vong do ung thư tăng 6 bậc (xếp thứ 50/185 quốc gia) so với ghi nhận năm 2018 [1].
Các phương pháp điều trị bệnh ung thư bao gồm: phẫu thuật, xạ trị, hóa trị, liệu pháp điều trị đích và liệu pháp miễn dịch [17]…. Trong đó, hóa trị liệu đóng vai trò quan trọng, là lựa chọn đầu tay cho các bệnh nhân ung thư ở giai đoạn tiến triển, khi phẫu thuật và/hoặc xạ trị không thể được chỉ định [5]. Các dẫn chất chromen là các hợp chất dị vòng chứa oxy với khung cấu trúc đơn giản nhưng có nhiều tiềm năng trong nghiên cứu điều trị ung thư. Những hợp chất có cấu trúc khung chromen được tìm thấy nhiều trong tự nhiên dưới dạng alkaloid, tocopherol, flavon và anthocyanin [13], [25].
Trong những năm qua, nhiều dẫn chất chromen tự nhiên có tác dụng điều trị ung thư đã được phân lập từ các nguồn thực vật và biển như tephrosin (ung thư phổi), calanon (ung thư bạch cầu và ung thư cổ tử cung), seselin (ung thư da) [13]. Tiếp nối hướng nghiên cứu tiềm năng của chromen, với định hướng phát triển thêm các dẫn chất 2H-chromen và tìm hiểu mối liên quan giữa cấu trúc và hoạt tính kháng tế bào ung thư của dãy chất này, khóa luận: “Tổng hợp và thử tác dụng kháng tế bào ung thư của một số dẫn chất N-(2-carbamoylphenyl)-5-methoxy-2,2-dimethyl-2H-chromen- 6-carboxamid” được tiến hành với 2 mục tiêu sau: 1. Tổng hợp được một số dẫn chất N-(2-carbamoylphenyl)-5-methoxy-2,2- dimethyl-2H-chromen-6-carboxamid. Thử hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn chất tổng hợp được trên một số dòng tế bào ung thư.
Hoạt tính kháng tế bào ung thư của các dẫn chất chất 2H-chromen Các dẫn chất 2H-chromen hay còn gọi là 2H-benzopyran là một nhóm hợp chất hữu cơ hệ dị vòng với cấu trúc đơn giản, gồm một vòng pyran liên kết với một vòng benzen. Khung chromen có mặt trong nhiều các hợp chất tự nhiên khác nhau và có hoạt tính sinh học cao. Các dẫn chất chromen đã được chứng minh có nhiều đặc tính dược lý đa dạng, bao gồm: kháng virus [15], [16], chống ung thư [13], [44], chống viêm [16],. Trong đó, deguelin là một rotenoid tự nhiên cho thấy tác dụng chống tăng sinh, chống di căn và gây chết tế bào theo chương trình (apoptosis) mạnh mẽ trên các tế bào biểu mô phế quản ác tính của người và nhiều tế bào ung thư khác nhau mà ít gây độc tế bào đối với các tế bào bình thường [29].
Protein Hsp90 là chaperone có vai trò điều hòa sự hình thành và ổn định của các protein truyền tín hiệu (vai trò sinh lý) [14], [42]. Trong các tế bào ung thư, Hsp90 thúc đẩy sự tiến triển và di căn của khối u nhờ tác động lên nhiều protein truyền tín hiệu như STAT3, HER2, HIF-1a [14], [31]. Các nghiên cứu về cơ chế chỉ ra rằng deguelin can thiệp vào chức năng của Hsp90 bằng cách ức chế liên kết ATP, gây phân hủy yếu tố phiên mã HIF-1α, cho thấy deguelin là một chất dẫn đường tiềm năng trong việc điều trị ung thư, nhất là đối với ung thư phổi [36]. Tuy nhiên, trên thực tế deguelin đã được báo cáo gây ra các triệu chứng giống hội chứng Parkinson thông qua thoái hóa con đường dopaminergic và ức chế phức hợp I của ty thể (của neuron thần kinh) chuột [9].
Vì vậy, nhóm nghiên cứu của Kim phát triển các dẫn chất tương tự deguelin để giảm bớt độc tính này như: SH-1242 được tạo ra bằng cách cắt các vòng B và C, còn L80 được tạo ra bằng cách cắt vòng C của deguelin [26] (Sơ đồ 1. Cả hai chất này đều thể hiện hoạt tính kháng tế bào ung thư trên nhiều dòng tế bào khác nhau. Nhóm nghiên cứu của Lee và cộng sự đã chỉ ra rằng, SH-1242 liên kết với tiểu phân gắn ATP ở đầu C của Hsp90, làm gián đoạn khả năng tương tác của chất này với các co-chaperon và protein đích, đồng thời kích hoạt sự phân hủy của các protein đích mà không ảnh hưởng đến sự biểu hiện của Hsp90 [30]. Trong khi đó, L80 có tác dụng ức chế khả năng sống, hình thành cụm tế bào, hình thành mạch máu, di căn và xâm lấn của các dòng tế bào ung thư biểu mô phổi không phải tế bào nhỏ (NSCLC) và ung thư vú bộ ba âm tính (TNBC) [14], đồng thời gây độc tính tối thiểu cho các tế bào bình thường [26].
Phát triển các hợp chất mới từ deguelin Năm 2012, Chang và cộng sự đã trình bày nghiên cứu liên quan đến cấu trúc - tác dụng sinh học của các hợp chất phát triển từ khung deguelin. Trong đó, hợp chất SH- 1242 thể hiện hoạt tính tốt, với IC50 là 0,14 μM trên dòng tế bào H1299, gần như ngang bằng với deguelin. Đáng chú ý, việc loại bỏ nhóm thế 5-methoxy trong khung 2,2- dimethyl-2H-chromen của SH-1242 (hình thành hợp chất (1)) làm giảm đáng kể hoạt tính (IC50 hợp chất (1) = 1 μM trên cùng dòng tế bào, Hình 1. Điều này cho thấy phần cấu trúc 5-methoxy-2,2-dimethyl-2H-chromen trên khung deguelin ban đầu rất quan trọng đối với hoạt tính ức chế Hsp90, từ đó đem lại tác dụng kháng tế bào ung thư tốt [11].
So sánh IC50 của SH-1242 và hợp chất (1) Novobiocin, một kháng sinh coumarin có nguồn gốc từ xạ khuẩn Streptomyces niveus, đã được chứng minh là có hoạt tính ức chế Hsp90. Tuy nhiên, IC50 của novobiocin được ghi nhận lên tới 700 μM, khiến chất này khó sử dụng trong lâm sàng [34]. Hợp chất NCT-50 được phát triển từ khung novobiocin-deguelin, sau đó được nhóm nghiên cứu của Nguyễn Công Trường công bố như một chất chống ung thư nhắm tới đích Hsp90 với độc tính giảm trên gan và mắt ở cả thử nghiệm in vitro và in vivo. Kết quả nghiên cứu cho thấy, giá trị IC50 của NCT-50 gần tương đương với deguelin trên dòng tế bào ung thư phổi H1299 và vượt trội hơn trên dòng tế bào A549 (Hình 1.
Cơ chế tác dụng của NCT-50 là gây chết tế bào theo chương trình (apoptosis) ở các tế NSCLC, đồng thời ức chế sự biểu hiện và hoạt động của một số protein phụ thuộc Hsp90, bao gồm yếu tố phiên mã HIF-1α mà không gây độc tính đến các tế bào bình 3 thường [22]. Ngoài ra, NCT-50 còn ức chế khả năng tạo mạch của các tế bào NSCLC, hạn chế sự phát triển và di căn của khối u nguyên phát. Do đó chất này có tiềm năng trong việc khắc phục tình trạng kháng các loại thuốc hiện đang được sử dụng để điều trị ở các bệnh nhân mắc NSCLC như: paclitaxel, cisplatin hoặc pemetrexed [22]. Thiết kế cấu trúc NCT-50 từ novobiocin và deguelin Một hợp chất khác phát triển từ khung deguelin là NCT-58 (Hình 1.3), được nhóm nghiên cứu của Park và cộng sự công bố vào năm 2021.
Khi khảo sát tác dụng của NCT- 58 phụ thuộc vào liều dùng (0,1-20 μM trong 72 giờ), kết quả cho thấy chất này làm giảm khả năng sống của tế bào ung thư biểu mô tuyến vú HER2 dương tính BT474 và SKBR3 [39]. Nghiên cứu trước đây của Kim chỉ ra rằng tỉ lệ kiểu hình CD44high/CD24low cao là dấu hiệu của sự kháng trastuzumab. Khi xử lý các tế bào JIMT1 kháng trastuzumab bằng NCT-58, thu được kết quả tỉ lệ CD44high/CD24low giảm đáng kể, đồng thời ức chế sự hình thành khối u ở tuyến vú. Bằng cách phân tích chu kỳ tế bào, nhóm nghiên cứu của Park và cộng sự xác định NCT-58 không ảnh hưởng đến tế bào biểu mô tuyến vú bình thường của người (MCF-10A) [39].
Công thức cấu tạo của NCT-58 NCT-547 là hoạt chất được tối ưu hóa cấu trúc từ deguelin và L-80 (Hình 1. Nhóm nghiên cứu của Park và cộng sự thực hiện đánh giá tác dụng của NCT-547 lên khả năng gây chết tế bào theo chương trình ở các dòng tế bào ung thư vú HER2 dương tính, bao gồm các dòng nhạy cảm với trastuzumab (BT474 và SKBR3) và các dòng kháng trastuzumab (JIMT-1 và MDA-MB-453). Kết quả cho thấy NCT-547 gây ra hiện tượng apoptosis trên tất cả các dòng tế bào này, kèm theo sự tích lũy tế bào ở pha sub- G1 và sự hoạt hóa enzym caspase-3 và caspase-7 [38]. Ngoài ra, NCT-547 còn làm giảm sự có mặt của các phức hợp HER2/HER3 và HER2/EGFR, cũng như ngăn chặn sự tương tác giữa Hsp90 và HER2 trong các dòng tế bào BT474 và JIMT-1 [38].
Thiết kế cấu trúc NCT-547 từ deguelin và L80 Như vậy, cả NCT-58 và NCT-547 đều có khả năng làm giảm đáng kể kích thước khối u trong thử nghiệm in vivo. Trong đó, NCT-58 được báo cáo là có ảnh hưởng tối thiểu đến tế bào bình thường còn NCT-547 hiện không ghi nhận các ảnh hưởng độc hại nào trong phân tích chức năng gan và thận ban đầu. Hoạt tính kháng tế bào ung thư của các dẫn chất Anthranilamid (2- aminobenzamid) Anthranilamid (2-aminobenzamid) là hợp chất hữu cơ có cấu trúc hóa học gồm vòng benzen và nhóm amino ở vị trí ortho so với nhóm chức amid chính (-CONH2). PTK787 (N-(4-clorophenyl)-4-(pyridin-4-ylmethyl)phthalazin-1-amin, Hình 1.5) là một chất ức chế tyrosine kinase mạnh và chọn lọc của thụ thể yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu - 1, 2, 3 (VEGFR - 1, 2, 3), thụ thể yếu tố tăng trưởng có nguồn gốc tiểu cầu (PDGFR) và thụ thể yếu tố tăng trưởng tế bào gốc (SCFR, còn gọi là C-Kit).
PTK787 5 được đánh giá có hoạt tính chống khối u tốt, và đã được thử nghiệm lâm sàng trong điều trị ung thư vú, ung thư đại trực tràng, và các bệnh ung thư khác [7], [21]. Năm 2003, Furet và cộng sự cho rằng phần anthranilamid có liên kết hydro nội phân tử mạnh giữa H của nhóm amin và O của nhóm amid, từ đó tạo thành một vòng sáu cạnh giả tương tự với vòng phthalazin của PTK787 [19]. Như vậy, dựa trên cấu trúc của PTK787, các nhà nghiên cứu đã tổng hợp một loạt các dẫn chất anthranilamid với kỳ vọng chúng có hoạt tính kháng tế bào ung thư tương tự PTK787 [23], [32]. Các dẫn chất anthranilamid tiềm năng trong điều trị ung thư Hai chất dẫn đường có chứa khung anthranilamid là AAL993 (2-((4-pyridyl) methyl)amino-N-(3-(trifluoromethyl)phenyl)benzamid, Hình 1.5) và CI-1040 (2-((2- cloro-4-iodophenyl)amino)-N-(cyclopropylmethoxy)-3,4- difluorobenzamid, Hình 1.