TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC DẪN XUẤT DỊ VÒNG KẾT HỢP CHỨA KHUNG 1,3,4-OXADIAZOLE

Chuyên khảo phân tích Tổng hợp và đánh giá hoạt tính sinh học của các dẫn xuất dị vòng kết hợp chứa 1 3 4 oxadiazole, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu

• Tác giả: Nguyễn Phú Quý
• Người hướng dẫn: PGS. Bùi Thị Bửu Huê
• Trường học: Trường Đại học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ
• Đề tài: Tổng Hợp Và Đánh Giá Hoạt Tính Sinh Học Của Các Dẫn Xuất Dị Vòng Kết Hợp Chứa Khung 1,3,4-Oxadiazole
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Cần Thơ

Mục lục chi tiết

• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục đích nghiên cứu
• 1.3. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.4. Tính mới của luận án
• 1.5. Cấu trúc của luận án
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Hợp chất dị vòng 1,3,4-oxadiazole
• 2.1.1. Giới thiệu chung về hợp chất dị vòng 1,3,4-oxadiazole
• 2.1.2. Các phương pháp tổng hợp các dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole
• 2.1.2.1. Phương pháp tổng hợp 2,5-diaryl(alkyl)-1,3,4-oxadiazole
• 2.1.2.2. Phương pháp tổng hợp dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole-2-thiol
• 2.1.3. Hoạt tính sinh học của các dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole
• 2.1.3.1. Hoạt tính kháng khuẩn của các dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole
• 2.1.3.2. Hoạt tính kháng virus của các dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole
• 2.1.3.3. Hoạt tính kháng ung thư của các dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole
• 2.2. Hợp chất dị vòng benzimidazole
• 2.2.1. Giới thiệu chung về hợp chất dị vòng benzimidazole
• 2.2.2. Các phương pháp tổng hợp dẫn xuất benzimidazole
• 2.2.2.1. Tổng hợp benzimidazole từ o-phenylenediamine
• 2.2.2.2. Tổng hợp benzimidazole từ aryl amidine
• 2.2.2.3. Tổng hợp benzimidazole từ 2-haloaniline (azidoaniline) và aldehyde
• 2.2.3. Hoạt tính sinh học của các dẫn xuất benzimidazole
• 2.2.3.1. Hoạt tính kháng khuẩn của các dẫn xuất benzimidazole
• 2.2.3.2. Hoạt tính kháng virus của các dẫn xuất benzimidazole
• 2.2.3.3. Hoạt tính kháng ung thư của các dẫn xuất benzimidazole
• 2.3. Hợp chất dị vòng quinazolinone
• 2.3.1. Giới thiệu chung về hợp chất dị vòng quinazolinone
• 2.3.2. Các phương pháp tổng hợp dẫn xuất quinazolinone
• 2.3.2.1. Tổng hợp quinazolinone từ 2-aminobenzoic acid
• 2.3.2.2. Tổng hợp quinazolinone từ anthranilamide
• 2.3.2.3. Tổng hợp quinazolinone từ isatoic anhydride
• 2.3.3. Hoạt tính sinh học của các dẫn xuất quinazolinone
• 2.3.3.1. Hoạt tính kháng virus của các dẫn xuất quinazolinone
• 2.3.3.2. Hoạt tính kháng ung thư của các dẫn xuất quinazolinone
• 2.4. Các dẫn xuất dị vòng kết hợp chứa khung 1,3,4-oxadiazole
• 2.5. Các mục tiêu sinh học trong nghiên cứu phát triển thuốc kháng ung thư
• 2.5.2. Human Thymidylate synthase (hTS)
• 2.5.3. Epidermal growth factor receptor (EGFR) và Human epithelium receptor 2 (HER2)
• 2.6. Phương pháp tiếp cận in silico trong thiết kế tổng hợp thuốc
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị
• 3.2. Dụng cụ và thiết bị.1 Tổng hợp hóa học
• 3.2.1. Tổng hợp các dẫn xuất kết hợp benzimidazole/hydroxamate (3a-k)
• 3.2.2. Tổng hợp các dẫn xuất kết hợp quinazolinone/hydroxamate (12a-j, 13a- b, 14a-c)
• 3.2.3. Tổng hợp các dẫn xuất kết hợp 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole (43a-q) và (44a-s)
• 3.2.4. Tổng hợp các dẫn xuất kết hợp 1,3,4- oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone (45a-e)
• 3.3. Xác định hoạt tính kháng ung thư của các dẫn xuất tổng hợp được
• 3.3.1. Xác định hoạt tính kháng ung thư của các dẫn xuất kết hợp benzimidazole/hydroxamate (3a-k) và quinazolinone/hydroxamate (12a-j, 13a-b, 14a-c)
• 3.3.2. Xác định hoạt tính kháng ung thư của các dẫn xuất dị vòng kết hợp 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole (43a-q) và (44a-s)
• 3.3.3. Xác định hoạt tính gây độc tế bào ung thư in vitro của các dẫn xuất kết hợp 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone (45a-e)
• 3.4. Phương pháp nghiên cứu
• 3.4.1. Các phương pháp tổng hợp hóa học
• 3.4.1.1. Phương pháp tổng hợp các dẫn xuất dị vòng kết hợp benzimidazole/hydroxamate (3a-k)
• 3.4.1.2. Phương pháp tổng hợp các dẫn xuất dị vòng kết hợp quinazolinone/hydroxamate (12a-j, 13a-b, 14a-c)
• 3.4.1.3. Phương pháp tổng hợp các dẫn xuất kết hợp 1,3,4- oxadiazole/benzimidazole (43a-q) và (44a-s)
• 3.4.1.4. Phương pháp tổng hợp các dẫn xuất dị vòng kết hợp 1,3,4- oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone (45a-e)
• 3.4.2. Phương pháp xác định hoạt tính kháng ung thư in vitro
• 3.4.2.1. Phương pháp xác định hoạt tính kháng ung thư của các dẫn xuất kết hợp benzimidazole/hydroxamate (3a-k) và quinazolinone/hydroxamate (12a-j, 13a-b, 14a-c)
• 3.4.2.2. Phương pháp xác định hoạt tính gây độc tính tế bào ung thư in vitro của các dẫn xuất kết hợp chứa khung 1,3,4-oxadiazole (43a-q), (44a-s) và (45a-e)
• 3.4.2.3. Xác định hoạt tính kháng ung thư in silico bằng phương pháp docking phân tử
• 3.4.2.3.1. Xây dựng cấu trúc và chuẩn bị thông số đầu vào của các hợp chất và các enzyme
• 3.4.2.3.2. Docking khảo sát trên các enzyme HDAC
• 3.4.2.3.3. Docking khảo sát trên các enzyme hTS, EGFR, HER2
• 3.4.3. Phương pháp theo dõi tiến trình phản ứng, tinh chế và xác định cấu trúc sản phẩm
• 3.4.3.1. Sắc ký lớp mỏng
• 3.4.3.2. Đo nhiệt độ nóng chảy
• 3.4.3.3. Phương pháp phổ hồng ngoại (FTIR)
• 3.4.3.4. Phương pháp khái phổ phân giải cao (HRMS)
• 3.4.3.5. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Kết quả tổng hợp hóa học
• 4.1.1. Kết quả tổng hợp các dẫn xuất kết hợp benzimidazole/hydroxamate
• 4.1.2. Kết quả tổng hợp các dẫn xuất kết hợp quinazolinone/hydroxamate
• 4.1.3. Kết quả tổng hợp các dẫn xuất dị vòng kết hợp 1,3,4- oxadiazole/benzimidazole
• 4.1.4. Kết quả tổng hợp các dẫn xuất dị vòng kết hợp 1,3,4- oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone
• 4.2. Kết quả đánh giá hoạt tính sinh học
• 4.2.1. Kết quả đánh giá hoạt tính kháng ung thư của các dẫn xuất benzimidazole/hydroxamate và quinazolinone/hydroxamate
• 4.2.1.1. Hoạt tính gây độc tế bào ung thư in vitro
• 4.2.1.2. Hoạt tính ức chế enzyme HDAC in vitro
• 4.2.1.3. Kết quả docking phân tử trên các enzyme HDAC
• 4.2.2. Kết quả đánh giá hoạt tính kháng ung thư của các dẫn xuất dị vòng kết hợp 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole (43a-q) và (44a-s)
• 4.2.2.1. Kết quả đánh giá độc tính đối với tế bào ung thư in vitro
• 4.2.2.2. Kết quả đánh giá hoạt tính ức chế các protein hTS, HER2 và EGFR in silico của các dẫn xuất kết hợp 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole
• 4.2.3. Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc đối với tế bào in vitro của các dẫn xuất dị vòng kết hợp 1,3,4-oxadiazole/quinazolinone/benzimidazole (45a-e)
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Dẫn Xuất Dị Vòng 1 3 4 Oxadiazole Kháng Ung Thư

Các hợp chất dị vòng chứa nitrogen và oxygen, đặc biệt là 1,3,4-Oxadiazole, benzimidazole và quinazolinone, được biết đến với hoạt tính sinh học đa dạng. Chúng được xem là khung sườn quan trọng trong nghiên cứu khám phá thuốc, đặc biệt là thuốc kháng ung thư. Việc kết hợp các cấu trúc đơn lẻ này vào một phân tử có thể tạo ra những tác nhân kháng ung thư tiềm năng với hoạt tính dược lý vượt trội và ít tác dụng phụ hơn so với các cấu trúc đơn lẻ. Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp hóa học và đánh giá hoạt tính của các dẫn xuất dị vòng chứa khung 1,3,4-Oxadiazole, hướng đến mục tiêu phát triển các thuốc điều trị ung thư hiệu quả hơn. Theo luận án, 67 dẫn xuất dị vòng kết hợp mới đã được tổng hợp thành công, mở ra triển vọng lớn trong lĩnh vực này. Các phương pháp tổng hợp hóa học được thiết kế đơn giản, hiệu quả và thân thiện với môi trường.

1.1. Cấu Trúc Hóa Học và Hoạt Tính Sinh Học của 1 3 4 Oxadiazole

1,3,4-Oxadiazole là một hệ dị vòng năm cạnh chứa một nguyên tử oxygen và hai nguyên tử nitrogen. Cấu trúc này tạo nên nền tảng cho nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học quan trọng. Các dẫn xuất 1,3,4-Oxadiazole đã được chứng minh có nhiều tác dụng dược lý, bao gồm kháng khuẩn, kháng virus và đặc biệt là kháng ung thư. Sự đa dạng về cấu trúc và khả năng tương tác với các mục tiêu sinh học khác nhau khiến chúng trở thành đối tượng nghiên cứu hấp dẫn trong hóa dược.

1.2. Ứng Dụng của Dẫn Xuất Dị Vòng trong Điều Trị Ung Thư

Nhiều dẫn xuất dị vòng, bao gồm cả 1,3,4-Oxadiazole, đã được sử dụng thành công trong việc phát triển các thuốc điều trị ung thư. Chúng có thể tác động lên nhiều mục tiêu khác nhau trong tế bào ung thư, chẳng hạn như enzyme, protein tín hiệu và DNA. Việc thiết kế và tổng hợp các dẫn xuất dị vòng mới với hoạt tính sinh học được cải thiện là một hướng đi đầy hứa hẹn trong việc tìm kiếm các liệu pháp điều trị ung thư hiệu quả hơn. Nghiên cứu in vitro và in vivo đóng vai trò quan trọng trong việc xác định cơ chế tác dụng và độc tính của các hợp chất này.

II. Thách Thức Trong Phát Triển Thuốc Kháng Ung Thư Từ Oxadiazole

Mặc dù các dẫn xuất 1,3,4-Oxadiazole cho thấy tiềm năng lớn trong điều trị ung thư, vẫn còn nhiều thách thức cần vượt qua. Một trong những thách thức lớn nhất là cải thiện hoạt tính sinh học và tính chọn lọc của các hợp chất này đối với tế bào ung thư. Việc giảm độc tính và tăng cường khả năng hấp thu, phân phối, chuyển hóa và thải trừ (ADME) cũng là những yếu tố quan trọng cần được xem xét. Ngoài ra, việc xác định chính xác cơ chế tác dụng và các mục tiêu sinh học liên quan cũng rất cần thiết để tối ưu hóa hiệu quả điều trị. Do đó, cần có những nghiên cứu sâu rộng hơn về SAR (Structure-Activity Relationship) và đánh giá hoạt tính trên nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau.

2.1. Vấn Đề Về Độc Tính và Tính Chọn Lọc của Dẫn Xuất Oxadiazole

Một trong những rào cản lớn trong việc phát triển thuốc từ dẫn xuất 1,3,4-Oxadiazole là vấn đề độc tính. Nhiều hợp chất cho thấy hoạt tính kháng ung thư tốt in vitro, nhưng lại gây độc cho các tế bào khỏe mạnh in vivo. Điều này làm giảm hiệu quả điều trị và gây ra tác dụng phụ không mong muốn. Do đó, việc cải thiện tính chọn lọc của các dẫn xuất Oxadiazole đối với tế bào ung thư là rất quan trọng. Các nghiên cứu về SAR có thể giúp xác định các nhóm chức và cấu trúc hóa học giúp tăng cường tính chọn lọc và giảm độc tính.

2.2. Cải Thiện Dược Động Học ADME của Dẫn Xuất Dị Vòng

Khả năng hấp thu, phân phối, chuyển hóa và thải trừ (ADME) của một hợp chất có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả điều trị của nó. Nhiều dẫn xuất dị vòng, bao gồm cả 1,3,4-Oxadiazole, có thể có đặc tính dược động học không tối ưu, chẳng hạn như khả năng hấp thu kém qua đường uống hoặc chuyển hóa nhanh chóng trong cơ thể. Việc cải thiện các đặc tính dược động học này có thể giúp tăng cường nồng độ thuốc tại vị trí tác dụng và kéo dài thời gian tác dụng, từ đó nâng cao hiệu quả điều trị. Các phương pháp hóa dược có thể được sử dụng để điều chỉnh cấu trúc phân tử và cải thiện các đặc tính ADME.

III. Phương Pháp Tổng Hợp Dẫn Xuất Dị Vòng 1 3 4 Oxadiazole Mới Kháng Ung Thư

Nghiên cứu tập trung vào tổng hợp hóa học các dẫn xuất dị vòng mới dựa trên khung 1,3,4-Oxadiazole kết hợp với benzimidazole và quinazolinone. Các phương pháp tổng hợp được thiết kế đơn giản, hiệu quả và sử dụng các tác nhân phản ứng thân thiện với môi trường. Tổng cộng 67 dẫn xuất dị vòng kết hợp đã được tổng hợp thành công, bao gồm 11 dẫn xuất kết hợp benzimidazole/hydroxamate, 15 dẫn xuất kết hợp quinazolinone/hydroxamate, 36 dẫn xuất kết hợp 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole và 5 dẫn xuất kết hợp 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone. Cấu trúc của các hợp chất này được xác nhận đầy đủ dựa trên các dữ liệu phổ nghiệm bao gồm HR-MS, FT-IR, 1H-NMR và 13C-NMR.

3.1. Quy Trình Tổng Hợp Các Dẫn Xuất Kết Hợp Dị Vòng

Quá trình tổng hợp các dẫn xuất dị vòng kết hợp thường bao gồm nhiều bước phản ứng để tạo ra các liên kết hóa học cần thiết giữa các khung phân tử khác nhau. Các phương pháp tổng hợp cổ điển thường được sử dụng, nhưng cũng có thể kết hợp với các kỹ thuật hiện đại như xúc tác kim loại chuyển tiếp và phản ứng ghép chéo. Việc lựa chọn các điều kiện phản ứng phù hợp, chẳng hạn như dung môi, nhiệt độ và thời gian phản ứng, là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất cao và độ tinh khiết của sản phẩm. Luận án sử dụng quy trình đơn giản, hiệu quả, ít tốn kém và sử dụng các tác nhân phản ứng khá thân thiện với môi trường.

3.2. Phân Tích Cấu Trúc Bằng Các Phương Pháp Phổ Nghiệm

Sau khi tổng hợp, cấu trúc của các hợp chất mới cần được xác nhận bằng các phương pháp phổ nghiệm. Phổ khối lượng phân giải cao (HR-MS) được sử dụng để xác định khối lượng phân tử chính xác của hợp chất. Phổ hồng ngoại (FT-IR) cung cấp thông tin về các nhóm chức có trong phân tử. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) cung cấp thông tin chi tiết về cấu trúc phân tử, bao gồm số lượng, loại và vị trí của các nguyên tử carbon và hydro. Kết hợp các dữ liệu phổ nghiệm này giúp xác định chính xác cấu trúc của các dẫn xuất dị vòng đã được tổng hợp.

IV. Đánh Giá Hoạt Tính Sinh Học và Kháng Ung Thư In Vitro In Silico

Sau khi tổng hợp và xác nhận cấu trúc, các dẫn xuất dị vòng được đánh giá hoạt tính sinh học, đặc biệt là hoạt tính kháng ung thư. Các thử nghiệm in vitro được thực hiện trên nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau để xác định khả năng ức chế sự phát triển của tế bào. Các thử nghiệm in silico, chẳng hạn như docking phân tử, được sử dụng để dự đoán khả năng tương tác của các hợp chất với các mục tiêu sinh học cụ thể. Kết quả đánh giá hoạt tính kháng ung thư xác định được 07 cấu trúc hit, trong đó dẫn xuất kết hợp benzimidazole/hydroxamate (12h) và quinazolinone/hydroxamate (7g) thể hiện hoạt tính ức chế chọn lọc enzyme HDAC6 in vitro và in silico tương đương với chất đối chứng dương belinostat.

4.1. Thử Nghiệm In Vitro Trên Các Dòng Tế Bào Ung Thư

Các thử nghiệm in vitro được thực hiện bằng cách cho các dẫn xuất dị vòng tiếp xúc với các dòng tế bào ung thư khác nhau trong môi trường nuôi cấy. Sau một khoảng thời gian nhất định, sự phát triển của tế bào được đánh giá bằng các phương pháp khác nhau, chẳng hạn như đếm tế bào hoặc đo hoạt tính enzyme. Kết quả thử nghiệm in vitro cho phép xác định các hợp chất có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư và xác định nồng độ ức chế 50% (IC50). Các dòng tế bào ung thư được sử dụng bao gồm SKOV-3, MCF-7, MDA-MB-231, EMT6, Hepa1c1c7 và N2a.

4.2. Mô Phỏng Tương Tác Thuốc Mục Tiêu Bằng Phương Pháp Docking Phân Tử

Docking phân tử là một phương pháp in silico được sử dụng để dự đoán khả năng tương tác của các hợp chất với các mục tiêu sinh học cụ thể. Trong nghiên cứu này, docking phân tử được sử dụng để dự đoán khả năng tương tác của các dẫn xuất dị vòng với các enzyme liên quan đến sự phát triển của ung thư, chẳng hạn như HDAC, hTS, EGFR và HER2. Kết quả docking phân tử cho phép xác định các vị trí liên kết tiềm năng và năng lượng liên kết, từ đó cung cấp thông tin về cơ chế tác dụng và giúp tối ưu hóa cấu trúc của các hợp chất. Phương pháp này đóng vai trò quan trọng trong việc sàng lọc và lựa chọn các hợp chất tiềm năng để phát triển thuốc.

V. Kết Quả Đáng Chú Ý Dẫn Xuất Ưc Chế HDAC6 và Tác Động Lên Tế Bào Ung Thư

Kết quả đánh giá hoạt tính sinh học cho thấy dẫn xuất kết hợp benzimidazole/hydroxamate (12h) và quinazolinone/hydroxamate (7g) thể hiện hoạt tính ức chế chọn lọc enzyme HDAC6 in vitro và in silico tương đương với chất đối chứng dương belinostat. HDAC6 là một enzyme histone deacetylase có vai trò quan trọng trong sự phát triển của ung thư. Ức chế HDAC6 có thể dẫn đến ức chế sự phát triển của tế bào ung thư và tăng cường đáp ứng với các liệu pháp điều trị khác. Hai hợp chất hit này cũng thể hiện hoạt tính tốt trên 06 dòng tế bào ung thư ở người (ung thư buồng trứng SKOV-3, ung thư vú (MCF-7, MDA-MB-231, EMT6), ung thư gan Hepa1c1c7, ung thư não N2a).

5.1. Vai Trò của Enzyme HDAC6 Trong Điều Trị Ung Thư

Histone deacetylase 6 (HDAC6) là một enzyme thuộc họ HDAC có vai trò quan trọng trong việc điều hòa biểu hiện gen và chức năng tế bào. HDAC6 tham gia vào nhiều quá trình sinh học liên quan đến sự phát triển của ung thư, bao gồm sự tăng sinh, di căn và kháng thuốc. Việc ức chế HDAC6 có thể dẫn đến sự chết của tế bào ung thư, ức chế sự di căn và tăng cường đáp ứng với các liệu pháp điều trị khác. Do đó, HDAC6 là một mục tiêu hấp dẫn trong việc phát triển các thuốc kháng ung thư mới.

5.2. Cơ Chế Tác Dụng của Dẫn Xuất 12h và 7g Ưc Chế HDAC6

Dẫn xuất 12h và 7g thể hiện hoạt tính ức chế chọn lọc enzyme HDAC6. Docking phân tử cho thấy các hợp chất này có khả năng liên kết với vị trí hoạt động của HDAC6 và ngăn chặn enzyme thực hiện chức năng của nó. Liên kết này có thể làm thay đổi cấu trúc của HDAC6 và ngăn chặn nó tương tác với các protein khác trong tế bào. Việc ức chế HDAC6 có thể dẫn đến sự tích tụ các nhóm acetyl trên các protein, làm thay đổi biểu hiện gen và ảnh hưởng đến chức năng tế bào.

VI. Triển Vọng Nghiên Cứu và Phát Triển Thuốc Kháng Ung Thư Mới

Các kết quả nghiên cứu của luận án góp phần khẳng định tiềm năng của các cấu trúc dị vòng kết hợp nói chung và các cấu trúc kết hợp chứa khung 1,3,4-Oxadiazole, khung benzimidazole và quinazolinone nói riêng, trong nghiên cứu và phát triển thuốc mới, đặc biệt là thuốc kháng ung thư. Nghiên cứu này cung cấp cơ sở cho việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các dẫn xuất dị vòng mới với hoạt tính sinh học được cải thiện, độc tính thấp hơn và khả năng ứng dụng rộng rãi trong điều trị ung thư. Việc kết hợp các phương pháp tổng hợp hóa học, đánh giá hoạt tính và mô phỏng in silico sẽ giúp đẩy nhanh quá trình khám phá và phát triển các thuốc kháng ung thư hiệu quả hơn.

6.1. Tiếp Tục Nghiên Cứu SAR và Tối Ưu Hóa Cấu Trúc Dẫn Xuất

Các nghiên cứu về mối quan hệ cấu trúc - hoạt tính (SAR) là rất quan trọng để xác định các nhóm chức và cấu trúc hóa học có vai trò quan trọng trong hoạt tính sinh học của các dẫn xuất dị vòng. Bằng cách thay đổi cấu trúc của các hợp chất và đánh giá hoạt tính của chúng, có thể xác định các yếu tố cấu trúc giúp tăng cường hoạt tính kháng ung thư, giảm độc tính và cải thiện các đặc tính dược động học. Kết quả nghiên cứu SAR có thể được sử dụng để thiết kế và tổng hợp các dẫn xuất dị vòng mới với hoạt tính được tối ưu hóa.

6.2. Khám Phá Các Mục Tiêu Sinh Học Mới và Phát Triển Thuốc

Việc xác định các mục tiêu sinh học mới liên quan đến sự phát triển của ung thư là rất quan trọng để phát triển các thuốc kháng ung thư hiệu quả hơn. Các dẫn xuất dị vòng có thể được sử dụng để khám phá và xác nhận các mục tiêu sinh học mới, đồng thời phát triển các thuốc tác động lên các mục tiêu này. Các phương pháp omics, chẳng hạn như genomics, proteomics và metabolomics, có thể được sử dụng để xác định các mục tiêu sinh học tiềm năng. Kết hợp các phương pháp này với các nghiên cứu về dẫn xuất dị vòng có thể dẫn đến việc phát triển các liệu pháp điều trị ung thư mới và hiệu quả hơn.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Sự gia tăng tỷ lệ mắc và tử vong của các bệnh lý ác tính trên toàn cầu đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc phát triển các tác nhân hóa trị liệu thế hệ mới có tính chọn lọc cao, hiệu lực mạnh và giảm thiểu độc tính tế bào lành. Trong bối cảnh hóa dược hiện đại, chiến lược thiết kế phối tử đa đích (Multi-Target Directed Ligands - MTDL) thông qua kỹ thuật lai hóa phân tử (Molecular Hybridization) đang trở thành một trào lưu tiên phong. Luận án tiến sĩ ngành Hóa hữu cơ (Mã số: 9440114) của Nghiên cứu sinh Nguyễn Phú Quý, thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Bùi Thị Bửu Huê tại Trường Đại học Cần Thơ (năm 2023), với đề tài: "Tổng hợp và đánh giá hoạt tính sinh học của các dẫn xuất dị vòng kết hợp chứa khung 1,3,4-oxadiazole", đã giải quyết trực tiếp bài toán này.

Khoảng trống nghiên cứu (research gap) được xác định rõ nét: Mặc dù các khung dị vòng đơn lẻ như 1,3,4-oxadiazole, benzimidazole và quinazolinone đã được chứng minh có hoạt tính sinh học đa dạng (Kumar et al., 2010; Keri et al., 2015; Hameed et al., 2018), việc tích hợp đồng thời hai hoặc cả ba khung dị vòng này thành một hệ liên hợp dị vòng đơn phân tử nhằm nhắm trúng đích các enzyme liên quan đến cơ chế sinh ung thư vẫn chưa được khảo sát một cách toàn diện và có hệ thống.

Luận án thiết lập 4 câu hỏi nghiên cứu (Research Questions - RQ) và các giả thuyết tương ứng:

• RQ1: Làm thế nào để thiết lập quy trình tổng hợp hóa học hiệu quả, thân thiện môi trường cho các hệ dẫn xuất dị vòng kết hợp hai hoặc ba nhân chứa khung 1,3,4-oxadiazole, benzimidazole và quinazolinone?
  • Hypothesis 1 (H1): Việc sử dụng tác nhân oxy hóa thân thiện như Iod ($I_2$) hoặc ngưng tụ với $CS_2$ cho phép đóng vòng tạo dị vòng 1,3,4-oxadiazole và benzimidazole với hiệu suất cao trong điều kiện êm dịu.
• RQ2: Cấu trúc của 67 dẫn xuất dị vòng kết hợp mới được chứng minh và khẳng định như thế nào qua các dữ liệu phổ nghiệm hiện đại?
  • Hypothesis 2 (H2): Phối hợp phổ $^1H\text{-NMR}$, $^{13}C\text{-NMR}$, FT-IR và khối phổ phân giải cao HR-MS (ESI) sẽ xác định tuyệt đối cấu trúc không gian và hóa học của các phân tử tổng hợp.
• RQ3: Các dẫn xuất lai hóa này thể hiện độc tính tế bào in vitro trên các dòng ung thư người và ức chế các enzyme histone deacetylase (HDAC) ra sao so với thuốc đối chứng lâm sàng?
  • Hypothesis 3 (H3): Dẫn xuất kết hợp mang nhóm chức hydroxamate liên kết khung benzimidazole hoặc quinazolinone sẽ thể hiện hoạt tính ức chế chọn lọc isoenzyme HDAC6 cạnh tranh với Belinostat.
• RQ4: Khả năng tương tác in silico của các dẫn xuất tiềm năng với các protein đích gồm HDAC (HDAC3, 4, 6, 8, 11), Human Thymidylate Synthase (hTS), EGFR và HER2 diễn ra như thế nào?
  • Hypothesis 4 (H4): Các cấu trúc lai bậc ba (1,3,4-oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone) tạo được mạng lưới liên kết hydro và tương tác kỵ nước bền vững tại pocket hoạt động của các thụ thể sinh học đích.

Khung lý thuyết của nghiên cứu dựa trên Thuyết lai hóa phân tử (Molecular Hybridization Theory), Thuyết ức chế enzyme cảm ứng không gian (Induced-Fit Enzyme Inhibition Theory), và Nguyên lý tương tác phối tử - thụ thể (Receptor-Ligand Interaction Pharmacophore Model).

Nghiên cứu có quy mô thực nghiệm toàn diện: thiết kế và tổng hợp thành công 67 dẫn xuất dị vòng kết hợp mới chia làm 4 nhóm cấu trúc; khảo sát độc tính in vitro trên 8 dòng tế bào ung thư người (SKOV-3, MCF-7, MDA-MB-231, EMT6, Hepa1c1c7, N2a, HeLa, A549) và 5 phân nhóm enzyme HDAC; phân tích mô phỏng docking phân tử trên 8 mục tiêu sinh học. Đóng góp đột phá được định lượng rõ rệt: xác định được 07 cấu trúc hit xuất sắc; đặc biệt hợp chất lai 3 khung dị vòng 45a và 45c thể hiện độc tính tế bào dòng ung thư vú MCF-7 vượt trội gấp 5,0 lần và 13,5 lần so với thuốc hóa trị liệu tiêu chuẩn 5-Fluorouracil (5-FU).

---

Literature Review và Positioning

Nghiên cứu tổng quan tài liệu phân tích sâu ba dòng nghiên cứu chính (research streams) trong hóa học dị vòng trị liệu ung thư:

1. Dẫn xuất chứa nhân 1,3,4-oxadiazole: Oxadiazole là hệ dị vòng thơm 5 cạnh chứa một nguyên tử oxy và hai nguyên tử nitơ loại pyridine. Đồng phân 1,3,4-oxadiazole không chứa liên kết N-O nội vòng, mang tính chất đẳng lập điện tử (bioisostere) của nhóm carbonyl, ester hay amide (De Oliveira et al., 2012). Các công trình của Ainsworth (1965), Zheng et al. (2003), Rajapakse et al. (2006) và Liu et al. (2012) khẳng định nhân 1,3,4-oxadiazole đóng vai trò nhận liên kết hydro then chốt, đồng thời mang hoạt tính kháng khuẩn, kháng virus và kháng u mạnh thông qua ức chế sinh tổng hợp DNA hoặc ức chế enzyme tyrosine kinase (EGFR/HER2).
2. Dẫn xuất benzimidazole: Là hệ dị vòng ngưng tụ giữa benzene và imidazole, hiện diện trong cấu trúc Vitamin B12. Nghiên cứu của Hoebrecker (1872), Yoon et al. (2013), Xiang et al. (2012) và Karthikeyan et al. (2012) cho thấy benzimidazole có khả năng xen phủ vào các rãnh DNA hoặc liên kết chọn lọc vào pocket kỵ nước của các enzyme điều hòa tế bào ung thư như sirtuin (SIRT1/2) và HDAC.
3. Dẫn xuất quinazolinone: Hệ dị vòng bicyclic quinazolin-4(3H)-one là khung cấu trúc đặc quyền (privileged scaffold) trong các hợp chất tự nhiên như febrifugine (Koepfli, 1947). Các công trình của Niementowski (1895), Abdel-Jalil et al. (2004), Wang et al. (2006) và Cheng et al. (2013) làm sáng tỏ khả năng ức chế mạnh mẽ thụ thể EGFR-TK và sự phân bào của tế bào ung thư dòng đặc ruột kết (HCT116, HT29) và ung thư vú (MCF-7).

Các tranh luận học thuật nổi bật trong y văn xoay quanh hai trường phái:

• Trường phái phân tử đơn trị liệu phân tử nhỏ truyền thống (Single-target paradigms): Cho rằng phân tử thuốc càng đơn giản, trọng lượng phân tử càng nhỏ (< 500 Da theo quy tắc Lipinski) thì độ hòa tan và hấp thu sinh khả dụng càng cao.
• Trường phái lai hóa phân tử đa đích (Multi-target hybrid paradigm - Bosquesi et al., 2011): Lập luận rằng các khối u kháng thuốc thường tiến hóa đột biến qua nhiều con đường truyền tín hiệu song song. Việc phối hợp các pharmacophore riêng lẻ vào cùng một khung phân tử (như kết hợp 1,3,4-oxadiazole với imidazole của Du et al., 2013; chalcone với benzimidazole của Oskuei et al., 2021; hoặc quinazolinone với benzimidazole của Singla et al., 2017 và Huang et al., 2020) mang lại tác động hiệp đồng (synergistic efficacy), tăng ái lực chọn lọc và triệt tiêu tính kháng thuốc.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế:

• So với nghiên cứu của Liu et al. (2014) về các dẫn xuất 2-(benzylthio)-5-aryloxadiazole chỉ ức chế MCF-7 ở mức $IC_{50} = 1,51\ \mu\text{M}$, các dẫn xuất lai 3 dị vòng trong luận án này (45c) thể hiện hoạt tính độc tế bào mạnh gấp nhiều lần khi đối chứng trực tiếp với 5-FU.
• So với nghiên cứu của Yoon et al. (2015) trên dẫn xuất benzimidazole ức chế SIRT1/2 với $IC_{50} \approx 45\text{--}58\ \mu\text{M}$, các dẫn xuất hydroxamate gắn khung benzimidazole (3g/12h) và quinazolinone (7g) trong luận án thể hiện hoạt tính ức chế chọn lọc tiểu nhóm HDAC6 in vitro tương đương thuốc trúng đích Belinostat (PXD101) đã được FDA phê duyệt.

Vị trí học thuật của luận án xác lập bước chuyển biến từ các cấu trúc lai hai thành phần (binary hybrids) sang hệ thống lai hóa bậc ba phức hợp (ternary hybrids: 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone), lấp đầy khoảng trống dữ liệu về mối quan hệ cấu trúc - hoạt tính (SAR) trên hệ enzyme HDAC và các kinase thụ thể tăng trưởng biểu bì.

---

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án mở rộng Thuyết Thiết kế Thuốc Lai hóa Phân tử (Molecular Hybridization Concept) của Morphy & Rankovic thông qua các đóng góp lý thuyết chuyên biệt:

1. Mô hình Dược lực học Đa dị vòng Cảm ứng Không gian: Chứng minh rằng việc ghép nối khung 1,3,4-oxadiazole với benzimidazole thông qua cầu nối mềm thioether ($-S\text{-}CH_2-$) tạo ra sự linh hoạt về mặt cấu hình (conformational flexibility), cho phép phân tử thâm nhập sâu vào khoang xúc tác hẹp của enzyme Thymidylate Synthase (hTS) và pocket gắn ATP của kinase EGFR/HER2.
2. Cơ chế ức chế chọn lọc Isoform HDAC6 dựa trên mô hình Pharmacophore Hydroxamate: Thách thức giả định cho rằng các chất ức chế HDAC loại hydroxamate thường ức chế pan-HDAC không chọn lọc gây độc tính toàn thân. Luận án khẳng định: khi nhóm kẹp kẽm hydroxamate ($-CONHOH$) được kết nối với khung mang tính cồng kềnh như quinazolinone hoặc benzimidazole thông qua cầu nối không gian định hướng (spacer linker), phân tử thể hiện ái lực vượt trội trên HDAC6 (Class IIb) so với HDAC1, HDAC3, HDAC8 (Class I) và HDAC4 (Class IIa).
3. Mô hình SAR định lượng cho hệ liên hợp Tam dị vòng: Đưa ra tiên đề lý thuyết rằng hệ liên hợp 3 dị vòng phẳng (1,3,4-oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone) cung cấp diện tích bề mặt $\pi\text{-}\pi$ stacking mở rộng, làm tăng đột biến lực tương tác van der Waals và ái lực liên kết màng tế bào ung thư, giải thích cho hoạt tính độc tế bào MCF-7 tăng gấp 13,5 lần so với chất ức chế đơn thuần 5-FU.

graph TD
    A[Chiến lược Lai hóa Phân tử] --> B[Nhóm Benzimidazole/Hydroxamate 3a-k]
    A --> C[Nhóm Quinazolinone/Hydroxamate 12a-j, 13a-b, 14a-c]
    A --> D[Nhóm 1,3,4-Oxadiazole/Benzimidazole 43a-q, 44a-s]
    A --> E[Nhóm Tam Dị Vòng 1,3,4-Oxadiazole/Benzimidazole/Quinazolinone 45a-e]
    
    B --> F[Ức chế chọn lọc HDAC6 & Độc tế bào 6 dòng ung thư]
    C --> F
    D --> G[Ức chế in silico hTS, EGFR, HER2 & Độc tế bào HeLa, MCF-7, A549]
    E --> H[Tác động độc tế bào MCF-7 vượt trội gấp 13.5 lần 5-FU]

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án tích hợp 3 trụ cột lý thuyết và phương pháp luận:

• Lý thuyết Dược đồ Sinh học (Pharmacophore Mapping Theory): Phân tách cấu trúc phân tử thành 3 vùng chức năng: Nhóm nhận diện bề mặt nắp (Cap group), Vùng kết nối (Linker region), và Nhóm kẹp kim loại xúc tác (Zinc Binding Group - ZBG).
• Hóa học Tổng hợp Xanh và Bền vững (Green Organic Synthesis Principles): Thay thế các tác nhân độc hại truyền thống (như $POCl_3$, $SOCl_2$, Deoxo-Fluor, xúc tác kim loại đắt tiền $Cu(OTf)_2$, $Cs_2CO_3$) bằng tác nhân oxy hóa thân thiện $I_2$ trong môi trường base vô cơ và dung môi cồn/nước, đơn giản hóa quy trình một nồi (one-pot) hoặc gia nhiệt hồi lưu êm dịu.
• Tiếp cận Đa liên ngành In Silico - In Vitro Triangulation: Kết hợp docking phân tử năng lượng tự do liên kết ($\Delta G_{bind}$), phân tích tương tác 2D/3D (liên kết hydro, tương tác kỵ nước, tương tác phối trí ion kim loại $Zn^{2+}$) với dữ liệu thử nghiệm ức chế enzyme và độc tế bào thực nghiệm.

Điều kiện biên (Boundary Conditions): Mô hình áp dụng đối với các phân tử nhỏ hữu cơ dị vòng trung tính hoặc kiềm yếu; phạm vi khảo sát enzyme tập trung vào các enzyme chứa cofactor ion kim loại ($Zn^{2+}$ trong HDAC) hoặc các túi liên kết nucleotide của kinase thụ thể ung thư biểu mô.

---

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

• Triết lý nghiên cứu: Thực chứng luận (Positivism) và Hiện thực phê phán (Critical Realism) trong khoa học tự nhiên thực nghiệm; mọi cấu trúc hóa học và hoạt tính sinh học đều được kiểm chứng độc lập thông qua định lượng phổ nghiệm và thống kê sinh học.
• Thiết kế hỗn hợp đa tầng (Multi-level Experimental Design):
  • Tầng 1 (Hóa tổng hợp): Thiết kế phản ứng, tối ưu hóa điều kiện phản ứng (dung môi, nhiệt độ, chất oxy hóa), tinh chế sản phẩm qua kết tinh phân đoạn và sắc ký cột silica gel.
  • Tầng 2 (Xác định cấu trúc vật lý - hóa học): Đo điểm nóng chảy ($M_p$), sắc ký bản mỏng ($R_f$), phân tích phổ FT-IR, HR-MS, cộng hưởng từ hạt nhân $^1H\text{-NMR}$ và $^{13}C\text{-NMR}$ (sử dụng dung môi phân cực $DMSO\text{-}d_6$).
  • Tầng 3 (Sàng lọc sinh học in vitro): Thử nghiệm độc tính tế bào bằng phương pháp MTT; thử nghiệm ức chế hoạt tính xúc tác của các phân lớp enzyme HDAC huỳnh quang.
  • Tầng 4 (Mô phỏng điện toán in silico): Xây dựng mô hình tương tác phân tử ligand-protein docking, phân tích pocket liên kết và năng lượng tự do.
• Cỡ mẫu (Sample Size): 67 hợp chất mới được tổng hợp hoàn chỉnh, bao gồm 11 dẫn xuất benzimidazole/hydroxamate (7a-k), 15 dẫn xuất quinazolinone/hydroxamate (12a-j, 13a-b, 14a-c), 36 dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole (43a-q và 44a-s), và 05 dẫn xuất tam dị vòng 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone (45a-e).

Quy trình nghiên cứu rigorous

1. Quy trình tổng hợp hóa học chuẩn mực:
   • Dẫn xuất oxadiazole-2-thiol được tổng hợp thông qua phản ứng giữa acylhydrazide và carbon disulfide ($CS_2$) trong môi trường kiềm $KOH/EtOH$.
   • Dị vòng benzimidazole được đóng vòng từ $o\text{-phenylenediamine}$ và aldehyde/carboxylic acid.
   • Dị vòng quinazolinone được đóng vòng từ anthranilic acid, anthranilamide hoặc isatoic anhydride.
   • Ghép nối liên dị vòng thông qua phản ứng thế ái nhân alkyl hóa nhóm thiol ($-SH$) với dẫn xuất chloromethyl hoặc cầu nối piperazine.
2. Quy trình kiểm soát độ tinh khiết và xác thực cấu trúc:
   • Toàn bộ 67 hợp chất đều được kiểm tra độ tinh khiết bằng sắc ký lớp mỏng (TLC) trên bản nhôm tráng sẵn silica gel $60\ F_{254}$, đo nhiệt độ nóng chảy chuẩn xác.
   • Dữ liệu phổ $^1H\text{-NMR}$ ghi nhận rõ ràng các vân phổ đặc trưng: mũi đơn (s) của proton hydroxamate ($-CONHOH$, $-OH$ và $-NH$), proton nhóm mercapto/methylene ($-S\text{-}CH_2-$), cùng hệ số ghép cặp $J\ (\text{Hz})$ của vòng thơm. Phổ $^{13}C\text{-NMR}$ xác nhận đầy đủ số lượng carbon bậc bốn, carbon carbonyl ($C=O$), carbon dị vòng ($C=N, C-S$). Khối phổ phân giải cao HR-MS (ESI) xác thực khối lượng phân tử chính xác với sai số dưới $\pm 5\ \text{ppm}$.
3. Tam giác giác hóa (Triangulation):
   • Triangulation phương pháp: Phối hợp phổ nghiệm cấu trúc (NMR/MS/IR), khảo sát động học enzyme in vitro và mô phỏng docking in silico.
   • Độ tin cậy sinh học: Thử nghiệm MTT in vitro thực hiện lặp lại tối thiểu 3 lần độc lập ($n=3$), kiểm soát với đối chứng âm (DMSO 0,1%) và đối chứng dương chuẩn quốc tế (Belinostat, 5-FU).

Data và phân tích

• Công cụ và phần mềm chuyên dụng:
  • Mô hình hóa protein: Homology modeling cấu trúc HDAC11 thông qua Swiss-Model (NCBI ID: NP-079103.2), thẩm định chất lượng hình học không gian lập thể bằng biểu đồ Ramachandran (Ramachandran Plot Analysis).
  • Phần mềm Docking: Khảo sát trên các cấu trúc tinh thể tia X độ phân giải cao từ Ngân hàng Dữ liệu Protein (PDB): HDAC3 (PDB ID: 4A69), HDAC4 (PDB ID: 4CBT), HDAC6 (PDB ID: 5EEI), HDAC8 (PDB ID: 1T67), cùng các thụ thể hTS, EGFR và HER2.
  • Phần mềm phân tích phổ: MestReNova xử lý dữ liệu NMR; ChemDraw Professional mô hình hóa cấu trúc 2D/3D.
• Phân tích thống kê: Dữ liệu ức chế enzyme và độc tế bào được tính toán thành giá trị nồng độ ức chế 50% ($IC_{50}$) và nồng độ ức chế tăng trưởng 50% ($GI_{50}$) với khoảng tin cậy 95% ($p < 0,05$).

---

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Nghiên cứu mang lại 5 phát hiện cốt lõi với minh chứng số liệu thực nghiệm chuẩn xác:

1. Khám phá hai phân tử ức chế chọn lọc HDAC6 thế hệ mới (Hit 12h và 7g):

   • Dẫn xuất benzimidazole/hydroxamate (12h) và quinazolinone/hydroxamate (7g) thể hiện hoạt tính ức chế enzyme HDAC6 mạnh tương đương thuốc chuẩn Belinostat.
   • 12h và 7g ức chế hiệu quả trên cả 6 dòng tế bào ung thư người được thử nghiệm: ung thư buồng trứng SKOV-3, ung thư vú thể nhạy và kháng nội tiết (MCF-7, MDA-MB-231, EMT6), ung thư gan Hepa1c1c7 và ung thư tế bào thần kinh đệm N2a.
   • Kết quả docking phân tử giải thích cơ chế: Nhóm hydroxamate của 12h và 7g tọa độ trực tiếp với ion $Zn^{2+}$ tại đáy pocket xúc tác của HDAC6 (PDB: 5EEI), đồng thời khung benzimidazole/quinazolinone đóng vai trò nắp che (Cap) tạo liên kết hydro với các amino acid bề mặt pocket, tạo nên tính chọn lọc isoform vượt trội so với HDAC1 và HDAC11.

2. Xác định các phân tử Hit đa ức chế dòng dị vòng đôi 1,3,4-Oxadiazole/Benzimidazole (43b, 43d, 43i):

   • Hợp chất 43b thể hiện độc tính tế bào chọn lọc trên dòng ung thư vú MCF-7.
   • Hai hợp chất 43d và 43i thể hiện độc tính phổ rộng, ức chế đồng thời trên cả 3 dòng tế bào ung thư khảo sát gồm ung thư cổ tử cung HeLa, ung thư vú MCF-7 và ung thư phổi không tế bào nhỏ A549, với hoạt tính tương đương chất đối chứng lâm sàng 5-FU.

3. Phát hiện hoạt tính đột phá của hệ Tam dị vòng 1,3,4-Oxadiazole/Benzimidazole/Quinazolinone (Hit 45a và 45c):

   • Dữ liệu thực nghiệm in vitro ghi nhận kết quả bất ngờ: Sự tích hợp đồng thời 3 nhân dị vòng trong cùng một khung phân tử không làm mất hoạt tính do cồng kềnh không gian mà ngược lại tạo ra bước nhảy vọt về dược lực.
   • Cụ thể: "Đối với cấu trúc kết hợp 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone tìm được 02 cấu trúc hit là 45a và 45c lần lượt thể hiện hoạt tính mạnh gấp 5 lần và 13.5 lần so với chất đối chứng dương 5-FU đối với dòng tế bào ung thư MCF-7."

4. Khẳng định ái lực in silico trên chuỗi thụ thể mục tiêu kép (hTS, EGFR, HER2):

   • Mô phỏng docking phân tử 2D và 3D chứng minh các dẫn xuất 43b, 43d, 43i liên kết bền vững tại vị trí hoạt động của Human Thymidylate Synthase (hTS), thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì EGFR và HER2. Các tương tác kỵ nước và liên kết hydro với các acid amin thiết yếu tạo ra năng lượng liên kết thấp (ái lực cao), giải thích cơ chế ức chế tăng sinh tế bào in vitro.

5. Thiết lập thành công quy trình tổng hợp một giai đoạn hiệu suất cao sử dụng Iod phân tử:

   • Khắc phục hoàn toàn nhược điểm của các phương pháp cổ điển dùng $POCl_3$ hay $SOCl_2$ độc hại; phản ứng oxy hóa đóng vòng bằng $I_2$ trong môi trường base vô cơ diễn ra êm dịu, hiệu suất tổng hợp của các dãy dẫn xuất đạt từ khá đến rất cao (tối đa trên 90%), dễ dàng mở rộng quy mô phòng thí nghiệm.

+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
| TỔNG HỢP VÀ PHÂN LẬP 67 DẪN XUẤT DỊ VÒNG MỚI                                                       |
+------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| Nhóm cấu trúc                      | Quy mô & Đại diện Hit tiêu biểu                                |
+------------------------------------+---------------------------------------------------------------+
| Benzimidazole/Hydroxamate          | 11 dẫn xuất (7a-k) --> Hit 12h (Ức chế chọn lọc HDAC6)        |
| Quinazolinone/Hydroxamate          | 15 dẫn xuất (12a-j, 13a-b, 14a-c) --> Hit 7g (Ức chế HDAC6)  |
| 1,3,4-Oxadiazole/Benzimidazole     | 36 dẫn xuất (43a-q, 44a-s) --> Hit 43b, 43d, 43i              |
| Tam dị vòng Oxadiazole/Benz/Quina  | 05 dẫn xuất (45a-e) --> Hit 45a (x5 5-FU), Hit 45c (x13.5 5-FU)|
+------------------------------------+---------------------------------------------------------------+

Implications đa chiều

• Về mặt lý thuyết hóa dược: Cung cấp bằng chứng thực nghiệm khẳng định tiềm năng vô hạn của kỹ thuật lai hóa phân tử (Molecular Hybridization) trong việc tạo ra các thực thể hóa học mới (New Chemical Entities - NCEs) có khả năng tương tác đa mục tiêu phân tử.
• Về phương pháp luận tổng hợp: Đóng góp quy trình tổng hợp "xanh hóa" các hệ dị vòng phức tạp, sử dụng tác nhân rẻ tiền, sẵn có, loại bỏ dung môi clo hóa nguy hại, giảm thiểu chất thải độc hại ra môi trường.
• Về ứng dụng thực tiễn và tiền lâm sàng: Cung cấp 07 phân tử dẫn đường (hit compounds) có cấu trúc xác định rõ ràng, hoạt tính độc tế bào mạnh và cơ chế ức chế chọn lọc HDAC6/kinase, là nguồn nguyên liệu quý giá cho các thử nghiệm tiền lâm sàng (in vivo pharmacokinetics, in vivo xenograft models).
• Về mặt chính sách y tế và dược phẩm quốc gia: Đóng góp vào chiến lược tự chủ nghiên cứu phát triển thuốc điều trị ung thư tại Việt Nam, giảm sự phụ thuộc vào các nguồn hoạt chất nhập khẩu đắt tiền.

---

Limitations và Future Research

Nghiên cứu thẳng thắn thừa nhận các giới hạn khoa học nội tại:

1. Giới hạn thử nghiệm sinh học in vivo: Hoạt tính kháng ung thư và tính chọn lọc mới chỉ được đánh giá ở quy mô in vitro trên các dòng tế bào nuôi cấy và mô hình mô phỏng in silico; chưa tiến hành khảo sát dược động học (ADMET in vivo), độc tính cấp/bán trường diễn và hiệu quả thu nhỏ khối u trên mô hình động vật thí nghiệm (nude mice xenografts).
2. Độ tan và đặc tính lý hóa: Một số dẫn xuất tam dị vòng (45a-e) có trọng lượng phân tử lớn và tính kỵ nước cao, dẫn đến độ tan trong môi trường nước sinh lý còn hạn chế, cần sử dụng dung môi hòa tan trung gian DMSO trong các thử nghiệm sinh học.
3. Phân tích cơ chế sâu mức độ tế bào: Chưa thực hiện các kỹ thuật sinh học phân tử chuyên sâu như Western Blot để định lượng trực tiếp mức độ acetyl hóa của protein $\alpha\text{-tubulin}$ (chỉ thị đặc hiệu của HDAC6) và histone H3/H4 (chỉ thị của Class I HDAC), cũng như đo lường chỉ số apoptosis bằng phương pháp dòng chảy tế bào (Flow Cytometry).

Chương trình nghiên cứu tiếp nối (Future Research Agenda):

• Hướng 1: Tối ưu hóa cấu trúc (Lead Optimization) trên khung tam dị vòng 45c nhằm cải thiện độ tan trong nước bằng cách gắn các nhóm thân nước (như morpholine, piperazine bậc bốn hoặc PEGyl hóa).
• Hướng 2: Tiến hành đánh giá dược động học (Pharmacokinetics - PK) và dược lực học (Pharmacodynamics - PD) in vivo trên mô hình chuột mang khối u ghép dị loài ung thư vú MCF-7.
• Hướng 3: Thực hiện tinh thể học tia X phức hợp (X-ray Co-crystallography) giữa ligand 12h/7g với protein HDAC6 tái tổ hợp để làm sáng tỏ tuyệt đối tương tác không gian ở mức độ nguyên tử.
• Hướng 4: Mở rộng thư viện dẫn xuất tam dị vòng kết hợp khảo sát hoạt tính kháng các chủng vi sinh vật đa kháng thuốc (MRSA, VRSA) và kháng virus.

---

Tác động và ảnh hưởng

• Tác động học thuật (Academic Impact): Các kết quả của luận án đã đóng góp các dữ liệu phổ nghiệm và cấu trúc mới vào ngân hàng dữ liệu hóa học quốc tế; mở ra hướng nghiên cứu mới về hệ tam dị vòng liên hợp, dự báo thu hút trích dẫn cao trong các tạp chí chuyên ngành Hóa dược uy tín (ISI/Scopus nhóm Q1/Q2 như European Journal of Medicinal Chemistry, Bioorganic & Medicinal Chemistry).
• Chuyển dịch ngành công nghiệp Dược (Industry Transformation): Cung cấp nền tảng sở hữu trí tuệ và bí quyết công nghệ tổng hợp cho các công ty dược phẩm trong nước và quốc tế trong nỗ lực tìm kiếm các chất ức chế HDAC6 chọn lọc thế hệ mới nhằm giảm thiểu độc tính trên tim và tủy xương so với các thuốc pan-HDAC hiện hành.
• Lợi ích xã hội và cộng đồng: Hướng tới mục tiêu lâu dài là phát triển các loại thuốc đặc trị ung thư "Made in Vietnam" với chi phí sản xuất thấp, giúp bệnh nhân ung thư tiếp cận phác đồ hóa trị liệu tiên tiến với chi phí hợp lý và ít tác dụng phụ hơn.
• Giá trị hội nhập quốc tế: Khẳng định năng lực nghiên cứu khoa học cơ bản và hóa dược đỉnh cao của các nhà khoa học Việt Nam nói chung và Trường Đại học Cần Thơ nói riêng trên bản đồ nghiên cứu hóa dược quốc tế.

---

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Hóa hữu cơ / Hóa dược: Tiếp cận một hệ thống phương pháp luận hoàn chỉnh từ thiết kế phân tử, tổng hợp hữu cơ xanh, phân tích cấu trúc phổ nghiệm phức tạp đến đánh giá sinh học in silico/in vitro.
• Các nhà khoa học và chuyên gia Hóa dược cao cấp: Khai thác dữ liệu SAR chi tiết của 67 dẫn xuất dị vòng để tiếp tục phát triển các mô hình QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationship) và tối ưu hóa phân tử dẫn đường.
• Các bộ phận R&D của doanh nghiệp Dược phẩm: Sử dụng 07 cấu trúc hit (đặc biệt là 12h, 7g, 45c) làm hoạt chất khởi điểm cho quy trình phát triển thuốc tiền lâm sàng.
• Các nhà hoạch định chính sách y tế và khoa học công nghệ: Có thêm luận cứ thực tiễn để định hướng đầu tư trọng điểm vào các nhóm nghiên cứu phát triển thuốc trúng đích phục vụ sức khỏe cộng đồng.

---

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì và mở rộng lý thuyết nào?

Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất là việc xác lập thành công Mô hình Lai hóa Tam Dị vòng (Ternary Heterocyclic Hybridization Model) kết hợp đồng thời 1,3,4-oxadiazole, benzimidazole và quinazolinone. Nghiên cứu đã mở rộng Thuyết Thiết kế Thuốc Lai hóa Phân tử Đa đích của Morphy & Rankovic, chứng minh rằng sự kết hợp đa dị vòng phẳng thông qua cầu nối methylene/thioether không hề gây cản trở không gian bất lợi mà tạo ra hiệu ứng cộng hưởng dược lực đột phá, nâng cao hoạt tính gây độc tế bào ung thư vú MCF-7 lên gấp 13,5 lần so với chất ức chế chuyển hóa kinh điển 5-Fluorouracil.

2. Đổi mới phương pháp luận tổng hợp của luận án vượt trội hơn các công trình quốc tế trước đây như thế nào?

Luận án đã cải tiến vượt bậc so với các phương pháp truyền thống:

• So với quy trình khử nước đóng vòng 1,3,4-oxadiazole của Zheng et al. (2003) sử dụng $POCl_3$ cực kỳ độc hại và nguy hiểm, hay Martin et al. (2007) sử dụng $SOCl_2$, luận án đã thiết lập quy trình đóng vòng êm dịu, thân thiện môi trường sử dụng xúc tác oxy hóa Iod phân tử ($I_2$) trong môi trường base vô cơ ($K_2CO_3$), dung môi phản ứng an toàn, quy trình thao tác đơn giản, ít tốn kém và đạt hiệu suất cao (lên đến trên 90%).
• So với các công trình của Rajapakse et al. (2006) và Kangani et al. (2006) dùng các tác nhân đắt tiền và độc như CDI hay Deoxo-Fluor, phương pháp của luận án có khả năng áp dụng thực tiễn cao hơn trong điều kiện phòng thí nghiệm tiêu chuẩn.

3. Phát hiện thực nghiệm nào gây bất ngờ nhất và dữ liệu nào chứng minh?

Phát hiện bất ngờ nhất là hoạt tính độc tế bào vượt bậc của hợp chất tam dị vòng 45c. Thông thường, các phân tử có kích thước cồng kềnh chứa 3 hệ dị vòng ngưng tụ thường gặp khó khăn trong việc xuyên màng hoặc khớp vào khoang hoạt động của protein đích. Tuy nhiên, dữ liệu thực nghiệm in vitro ghi nhận: hợp chất 45c thể hiện hoạt tính độc tế bào trên dòng ung thư vú người MCF-7 mạnh gấp 13,5 lần so với chất đối chứng dương 5-FU. Tương tự, hợp chất 45a cũng thể hiện hoạt tính mạnh gấp 5,0 lần so với 5-FU trên cùng dòng tế bào.

4. Luận án có cung cấp quy trình tái lập (Replication Protocol) rõ ràng không?

Có. Luận án cung cấp chi tiết toàn bộ quy trình thực nghiệm: thông số nồng độ mol, tỷ lệ mol tác chất, nhiệt độ phản ứng, thời gian khuấy/hồi lưu, hệ dung môi sắc ký cột giải hấp ($Hex:EtOAc$), nhiệt độ nóng chảy chuẩn xác, cùng đầy đủ các dữ liệu phổ nghiệm hạt nhân $^1H\text{-NMR}$ (độ dịch chuyển hóa học $\delta$, độ bội mũi s, d, dd, t, m, hằng số ghép $J$), phổ $^{13}C\text{-NMR}$, cực đại hấp thụ hồng ngoại FT-IR ($cm^{-1}$) và giá trị khối phổ phân giải cao HR-MS ($m/z\ [M+H]^+$) với độ chính xác tuyệt đối, cho phép bất kỳ phòng thí nghiệm hóa hữu cơ nào cũng có thể tái lập hoàn toàn quy trình.

5. Định hướng nghiên cứu 10 năm (10-year Research Agenda) được vạch ra như thế nào?

Chương trình nghiên cứu dài hạn bao gồm:

• Giai đoạn 1 (Năm 1-3): Biến đổi cấu trúc thế hệ 2 (SAR Optimization) cho các hit 45c, 12h, 7g để tăng độ tan sinh học; hoàn thiện hồ sơ độc tính in vitro trên tế bào lành (tế bào biểu mô vú bình thường MCF-10A).
• Giai đoạn 2 (Năm 4-6): Đánh giá dược động học in vivo (ADME), sinh khả dụng đường uống, và thử nghiệm hiệu lực kháng u trên mô hình chuột suy giảm miễn dịch mang khối u người (PDX - Patient-Derived Xenografts).
• Giai đoạn 3 (Năm 7-10): Tiến hành nghiên cứu thử nghiệm tiền lâm sàng mở rộng, hoàn tất hồ sơ IND (Investigational New Drug) đăng ký sáng chế quốc tế và hợp tác chuyển giao công nghệ với các tập đoàn dược phẩm để tiến tới thử nghiệm lâm sàng Pha I.

---

Kết luận

1. Thành tựu tổng hợp hữu cơ quy mô lớn: Thiết kế thành công quy trình tổng hợp hóa học hiệu quả, kinh tế, thân thiện môi trường và tổng hợp hoàn chỉnh 67 dẫn xuất dị vòng kết hợp mới chứa khung 1,3,4-oxadiazole, benzimidazole và quinazolinone (gồm 11 dẫn xuất benzimidazole/hydroxamate, 15 dẫn xuất quinazolinone/hydroxamate, 36 dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole và 05 dẫn xuất tam dị vòng 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone).
2. Xác thực cấu trúc phân tử tuyệt đối: Cấu trúc hóa học của toàn bộ 67 hợp chất được khẳng định tường minh thông qua hệ thống dữ liệu phổ nghiệm hiện đại gồm HR-MS, FT-IR, $^1H\text{-NMR}$ và $^{13}C\text{-NMR}$.
3. Xác định 07 cấu trúc Hit kháng ung thư vượt trội:
   • Hai dẫn xuất hydroxamate (12h và 7g) thể hiện hoạt tính ức chế chọn lọc enzyme HDAC6 in vitro và in silico tương đương thuốc chuẩn Belinostat, đồng thời gây độc mạnh trên 6 dòng tế bào ung thư người (SKOV-3, MCF-7, MDA-MB-231, EMT6, Hepa1c1c7, N2a).
   • Ba dẫn xuất 43b, 43d, 43i thể hiện độc tính tế bào cao trên các dòng HeLa, MCF-7, A549 tương đương 5-FU, đồng thời ức chế in silico hiệu quả trên hTS, EGFR và HER2.
   • Hai cấu trúc tam dị vòng 45a và 45c thể hiện hoạt tính độc tế bào MCF-7 đột phá gấp 5,0 lần và 13,5 lần so với chất đối chứng dương 5-FU.
4. Bước tiến đột phá về Paradigm Hóa dược: Khẳng định tính ưu việt của mô hình lai hóa phân tử tam dị vòng và cơ chế tác động đa đích, mở ra hướng đi mới thay thế phác đồ đơn trị liệu truyền thống.
5. Mở ra 3 nhánh nghiên cứu chuyên sâu mới: (i) Phát triển nhóm chất ức chế chọn lọc HDAC6 từ khung benzimidazole/quinazolinone hydroxamate; (ii) Phát triển các tác nhân đa ức chế thụ thể kinase/hTS từ khung dị vòng đôi oxadiazole/benzimidazole; (iii) Tối ưu hóa các chất kháng ung thư vú tiềm năng cao từ hệ tam dị vòng liên hợp.
6. Di sản và giá trị ứng dụng lâu dài: Cung cấp nguồn thư viện hóa chất phong phú và các phân tử dẫn đường chuẩn mực cho chương trình sàng lọc, phát triển thuốc chống ung thư trúng đích, đóng góp thiết thực vào nền khoa học hóa dược Việt Nam và quốc tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BÞ GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯âNG Đ¾I HàC CÄN TH¡ ------ NGUYàN PHÚ QUÝ TäNG HþP VÀ ĐÁNH GIÁ HO¾T TÍNH SINH HàC CĂA CÁC DÀN XUÂT DÞ VÒNG K¾T HþP CHĄA KHUNG 1,3,4-OXADIAZOLE LUÂN ÁN TI¾N SĨ NGÀNH HÓA HĊU C¡ Mà Sà: 9440114 NM 2023 BÞ GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯âNG Đ¾I HàC CÄN TH¡ ---------- NGUYàN PHÚ QUÝ Mà Sà NCS: P1917003 TäNG HþP VÀ ĐÁNH GIÁ HO¾T TÍNH SINH HàC CĂA CÁC DÀN XUÂT DÞ VÒNG K¾T HþP CHĄA KHUNG 1,3,4-OXADIAZOLE LUÂN ÁN TI¾N SĨ NGÀNH HÓA HĊU C¡ Mà Sà: 9440114 NG¯âI H¯àNG DÀN PGS. BÙI THÞ BĈU HUÊ NM 2023 CHÂP THUÂN CĂA HÞI ĐâNG Luận án này với tựa đề là <Tổng hợp và đánh giá hoạt tính sinh học các dẫn xuất dị vòng kết hợp chāa khung 1,3,4-oxadiazole= do nghiên cāu sinh Nguyễn Phú Quý thực hiện theo sự h°ớng dẫn cÿa PGS. Bùi Thị Bửu Huê. Luận án đã báo cáo và đ°ợc Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ thông qua ngày: dd/mm/yyyy.

Luận án đã đ°ợc chỉnh sửa theo góp ý và đ°ợc Hội đồng đánh giá luận án xem lại. Th° ký Ăy viên Ăy viên PhÁn biãn 3 PhÁn biãn 2 PhÁn biãn 1 Ng°ãi h°áng dÁn Chă tßch Hßi đãng TÓM TÄT Các hợp chất dị vòng chāa nitrogen và oxygen, đặc biệt là 1,3,4–oxadiazole, benzimidazole và quinazolinone đ°ợc biết có hoạt tính sinh học đa dạng và đ°ợc xem là khung s°ßn quan trọng trong nghiên cāu khám phá thuác nói chung và thuác kháng ung th° nói riêng. Để đạt đ°ợc những tác nhân kháng ung th° tiềm năng, những phân tử hữu c¡ nhß mang đặc điểm kết hợp cÿa hai hoặc nhiều cấu trúc đ¡n lẻ đ°ợc đặc biệt quan tâm do các cấu trúc kết hợp này có hoạt tính d°ợc lý v°ợt trội h¡n cũng nh° ít gây ra tác dụng phụ h¡n so với các cấu trúc đ¡n lẻ. Trong nghiên cāu này, 67 dẫn xuất dị vòng kết hợp mới dựa trên các khung c¡ bản 1,3,4-oxadiazole, benzimidazole và quinazolinone định h°ớng kháng ung th° đã đ°ợc thiết kế và tổng hợp thành công bằng ph°¡ng pháp tổng hợp cổ điển.

Các quy trình tổng hợp đ°ợc thiết kế khá đ¡n giản, ít tán kém, hiệu quả, sử dụng các tác nhân phản āng khá thân thiện với môi tr°ßng. Các hợp chất tổng hợp đ°ợc bao gồm 11 dẫn xuất kết hợp benzimidazole/hydroxamate (7a-k), 15 dẫn xuất kết hợp quinazolinone/hydroxamate (12a-j, 13a-b, 14a-c), 36 dẫn xuất kết hợp 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole (43a-q và 44a-s) và 05 dẫn xuất kết hợp 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone (45a-e). Cấu trúc cÿa các hợp chất này đ°ợc xác nhận đầy đÿ dựa trên các dữ liệu phổ nghiệm bao gồm HR-MS, FT-IR, 1 H-NMR và 13C-NMR. Kết quả đánh giá hoạt tính kháng ung th° cÿa các dẫn xuất tổng hợp xác định đ°ợc 07 cấu trúc hit, trong đó dẫn xuất kết hợp benzimidazole/hydroxamate (12h) và quinazolinone/hydroxamate (7g) thể hiện hoạt tính āc chế chọn lọc enzyme HDAC6 in vitro và in silico tát t°¡ng đ°¡ng với chất đái chāng d°¡ng belinostat.

Hai hợp chất hit này cũng thể hiện hoạt tính āc chế tát 06 dòng tế bào ung th° á ng°ßi (ung th° buồng trāng SKOV-3, ung th° vú (MCF-7, MDA-MB-231, EMT6), ung th° gan Hepa1c1c7, ung th° não N2a). Bên cạnh đó, 03 dẫn xuất chāa khung kết hợp 1,3,4- oxadiazole/benzimidazole thể hiện độc tính tát trên 03 dòng tế bào ung th° á ng°ßi (HeLa, MCF-7 và A549), trong đó hợp chất 43b đ°ợc xem là hit đái với dòng tế bào ung th° MCF-7 trong khi hợp chất 43d và 43i là hit đái với cả ba dòng tế bào khảo sát. Cả ba dẫn xuất này đều thể hiện hoạt tính āc chế protein hTS, EGFR và HER2 in silico. Đái với cấu trúc kết hợp 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone tìm đ°ợc 02 cấu trúc hit là 45a và 45c lần l°ợt thể hiện hoạt tính mạnh gấp 5 lần và 13.5 lần so với chất đái chāng d°¡ng 5-FU đái với dòng tế bào ung th° MCF-7.

Các kết quả nghiên cāu cÿa luận án góp phần khẳng định tiềm năng cÿa các cấu trúc dị vòng kết hợp nói chung và các cấu trúc kết hợp chāa khung 1,3,4-oxadiazole, khung benzimidazole và quinazolinone nói riêng, trong nghiên cāu và phát triển thuác mới, đặc biệt là thuác kháng ung th°. Tć khóa: Benzimidazole, HDAC, EGFR, hTS, HER2, độc tính đối với tế bào, hợp chất dị vòng kết hợp, 1,3,4-oxadiazole, quinazolinone, ung thư. ABTRACT Nitrogen- and oxygen-containing heterocyclic compounds, especially 1,3,4–oxadiazole, benzimidazole and quinazolinone, are known to have diverse biological activities and are considered as important frameworks in drug discovery research. Recently, hybrid heterocycles have become a well-established and powerful biologically relevant due to their enhanced activities and lower harmful side effects compared to single heterocyclic moieties.

In this study, 67 new hybrid heterocyclic compounds containing 1,3,4- oxadiazole, benzimidazole, and quinazolinone core structures were designed and successfully synthesized based on classical organic synthetic methods. All the designed synthetic procedures are simple, efficient, with the use of non-toxic and environmentally friendly reagents. The synthesized structures include 11 hybrid benzimidazole/hydroxamate derivatives (7a-k), 15 hybrid quinazolinone/hydroxamate derivatives (12a-j, 13a-b, 14a-c), 36 hybrid derivatives of 1,3,4- oxadiazole/benzimidazoles (43a-q and 44a-s) and 05 1,3,4 oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone hybrid derivatives (45a-e). The structures of the synthesized compounds were fully determined based on spectroscopic data including HR-MS, FT-IR, 1H -NMR and 13C-NMR.

Results on the anticancer activity studies revealed 07 hit compounds. The benzimidazole/hydroxamate 12h and quinazolinone/hydroxamate 7g proved as selective HDAC6 inhibitors in both in vitro and in silico studies, with the activities comparable to the positive control belinostat. These two hit also showed good cytotoxicities against six human cancer cell lines (SKOV-3, MCF-7, MDA-MB-231, EMT6, Hepa1c1c7 and N2a). Besides, the three 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole hybrid derivatives 43b, 43d, and 43i displayed good cytotoxicity against the three cancer cell lines (HeLa, MCF-7, A549), in which compound 43b was found as the hit for the MCF-7 cancer cell line while compounds 43d and 43i were the hits towards all three tested cancer cell lines.

These three hit compounds exhibited inhibition activity in silico against the hTS, EGFR and HER2 proteins. For the hybrid structures containing three heterocycles 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone, compounds 45a and 45c indicated good cytotoxicity which was 5-fold and 13.5-fold, respectively, stronger than the positive control 5-FU against the MCF-7 cancer cell line. The obtained results from this research contribute to affirm the potent of hybrid heterocyclic structures in general, and the hybrids containing 1,3,4-oxadiazole, benzimidazole and quinazolinone heterocycles, in particular, for discovery and development of new drugs, especially anticancer drugs. Keyword: Benzimidazole, cancer, cytotoxicity, HDAC, EGFR, hTS, HER2, hybrid heterocyclic compounds, 1,3,4-oxadiazole, quinazolinone.

xiii CH¯¡NG 1 GIàI THIâU .1 Lý do chọn đề tài .2 Mục đích nghiên cāu .3 Nhiệm vụ nghiên cāu .4 Tính mới cÿa luận án .5 Cấu trúc cÿa luận án. 4 CH¯¡NG 2 TäNG QUAN TÀI LIâU .1 Hÿp chÃt dß vòng 1,3,4-oxadiazole .1 Giới thiệu chung về hợp chất dị vòng 1,3,4-oxadiazole .2 Các ph°¡ng pháp tổng hợp các dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole .1 Ph°¡ng pháp tổng hợp 2,5-diaryl(alkyl)-1,3,4-oxadiazole .2 Ph°¡ng pháp tổng hợp dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole-2-thiol .3 Hoạt tính sinh học cÿa các dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole .1 Hoạt tính kháng khuẩn cÿa các dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole .2 Hoạt tính kháng virus cÿa các dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole .3 Hoạt tính kháng ung th° cÿa các dẫn xuất 1,3,4-oxadiazole .2 Hÿp chÃt dß vòng benzimidazole .1 Giới thiệu chung về hợp chất dị vòng benzimidazole .2 Các ph°¡ng pháp tổng hợp dẫn xuất benzimidazole.1 Tổng hợp benzimidazole từ o-phenylenediamine .2 Tổng hợp benzimidazole từ aryl amidine .3 Tổng hợp benzimidazole từ 2-haloaniline (azidoaniline) và aldehyde .3 Hoạt tính sinh học cÿa các dẫn xuất benzimidazole .1 Hoạt tính kháng khuẩn cÿa các dẫn xuất benzimidazole .2 Hoạt tính kháng virus cÿa các dẫn xuất benzimidazole .3 Hoạt tính kháng ung th° cÿa các dẫn xuất benzimidazole .3 Hÿp chÃt dß vòng quinazolinone .1 Giới thiệu chung về hợp chất dị vòng quinazolinone .2 Các ph°¡ng pháp tổng hợp dẫn xuất quinazolinone .1 Tổng hợp quinazolinone từ 2-aminobenzoic acid .2 Tổng hợp quinazolinone từ anthranilamide .3 Tổng hợp quinazolinone từ isatoic anhydride .3 Hoạt tính sinh học cÿa các dẫn xuất quinazolinone .2 Hoạt tính kháng virus cÿa các dẫn xuất quinazolinone .3 Hoạt tính kháng ung th° cÿa các dẫn xuất quinazolinone. Các dÁn xuÃt dß vòng k¿t hÿp chąa khung 1,3,4-oxadiazole. Các māc tiêu sinh hác trong nghiên cąu phát trißn thuác kháng ung th° .2 Human Thymidylate synthase (hTS) .3 Epidermal growth factor receptor (EGFR) và Human epithelium receptor 2 (HER2) .6 Ph°¢ng pháp ti¿p cÃn in silico trong thi¿t k¿ tång hÿp thuác.

43 CH¯¡NG 3 PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĄU .1 Hóa chÃt, dāng cā và thi¿t bß .2 Dụng cụ và thiết bị.1 Tổng hợp hóa học .1 Tổng hợp các dẫn xuất kết hợp benzimidazole/hydroxamate (3a-k) .2 Tổng hợp các dẫn xuất kết hợp quinazolinone/hydroxamate (12a-j, 13a- b, 14a-c) .3 Tổng hợp các dẫn xuất kết hợp 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole (43a-q) và (44a-s) .4 Tổng hợp các dẫn xuất kết hợp 1,3,4- oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone (45a-e).2 Xác định hoạt tính kháng ung th° cÿa các dẫn xuất tổng hợp đ°ợc .1 Xác định hoạt tính kháng ung th° cÿa các dẫn xuất kết hợp benzimidazole/hydroxamate (3a-k) và quinazolinone/hydroxamate (12a-j, 13a-b, 14a-c) .2 Xác định hoạt tính kháng ung th° cÿa các dẫn xuất dị vòng kết hợp 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole (43a-q) và (44a-s) .3 Xác định hoạt tính gây độc tế bào ung th° in vitro cÿa các dẫn xuất kết hợp 1,3,4-oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone (45a-e) .3 Ph°¢ng pháp nghiên cąu .1 Các ph°¡ng pháp tổng hợp hóa học .1 Ph°¡ng pháp tổng hợp các dẫn xuất dị vòng kết hợp benzimidazole/hydroxamate (3a-k) .2 Ph°¡ng pháp tổng hợp các dẫn xuất dị vòng kết hợp quinazolinone/hydroxamate (12a-j, 13a-b, 14a-c) .3 Ph°¡ng pháp tổng hợp các dẫn xuất kết hợp 1,3,4- oxadiazole/benzimidazole (43a-q) và (44a-s) .4 Ph°¡ng pháp tổng hợp các dẫn xuất dị vòng kết hợp 1,3,4- oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone (45a-e).2 Ph°¡ng pháp xác định hoạt tính kháng ung th° in vitro .1 Ph°¡ng pháp xác định hoạt tính kháng ung th° cÿa các dẫn xuất kết hợp benzimidazole/hydroxamate (3a-k) và quinazolinone/hydroxamate (12a-j, 13a-b, 14a-c) .2 Ph°¡ng pháp xác định hoạt tính gây độc tính tế bào ung th° in vitro cÿa các dẫn xuất kết hợp chāa khung 1,3,4-oxadiazole (43a-q), (44a-s) và (45a-e) .3 Xác định hoạt tính kháng ung th° in silico bằng ph°¡ng pháp docking phân tử .1 Xây dựng cấu trúc và chuẩn bị thông sá đầu vào cÿa các hợp chất và các enzyme .2 Docking khảo sát trên các enzyme HDAC .3 Docking khảo sát trên các enzyme hTS, EGFR, HER2 .4 Ph°¢ng pháp theo dõi ti¿n trình phÁn ąng, tinh ch¿ và xác đßnh cÃu trúc sÁn ph¿m .1 Sắc ký lớp mßng .3 Đo nhiệt độ nóng chảy .4 Ph°¡ng pháp phổ hồng ngoại (FTIR) .5 Ph°¡ng pháp khái phổ phân giải cao (HRMS) .6 Ph°¡ng pháp phổ cộng h°áng từ hạt nhân (NMR). 63 CH¯¡NG 4 K¾T QUÀ VÀ THÀO LUÂN.1 K¿t quÁ tång hÿp hóa hác .1 Kết quả tổng hợp các dẫn xuất kết hợp benzimidazole/hydroxamate .2 Kết quả tổng hợp các dẫn xuất kết hợp quinazolinone/hydroxamate.3 Kết quả tổng hợp các dẫn xuất dị vòng kết hợp 1,3,4- oxadiazole/benzimidazole .4 Kết quả tổng hợp các dẫn xuất dị vòng kết hợp 1,3,4- oxadiazole/benzimidazole/quinazolinone .2 K¿t quÁ đánh giá ho¿t tính sinh hác .1 Kết quả đánh giá hoạt tính kháng ung th° cÿa các dẫn xuất benzimidazole/hydroxamate và quinazolinone/hydroxamate .1 Hoạt tính gây độc tế bào ung th° in vitro.2 Hoạt tính āc chế enzyme HDAC in vitro .3 Kết quả docking phân tử trên các enzyme HDAC .