CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN. Tổng quan về HSP90. Cấu trúc và chức năng.
Cơ chế hoạt động. Mối liên quan giữa ung thư và hoạt động của HSP90. Vị trí liên kết của miền đầu C với các chất ức chế. Các chất ức chế HSP90.
Các chất ức chế miền đầu N và nhược điểm. Các chất ức chế chọn lọc isoform. Các chất ức chế miền đầu C. Tổng quan về khung benzimidazol.
Khung benzimidazol trong các chất ứng chế ung thư. Các phương pháp tổng hợp khung benzimidazol. Phản ứng ngưng tụ đóng vòng của o-phenyldiamin với các dẫn xuất acid carboxylic. Phản ứng ngưng tụ từ o-phenylendiamin hoặc dẫn chất o-phenylendiamin với bromo cyanid.
Phản ứng ngưng tụ từ o-phenylendiamin hoặc các dẫn chất với aldehyd 21 1. Các phương pháp tổng hợp liên kết amid giữa acid carboxylic và amin. Tổng hợp gián tiếp từ acid carboxylic thông qua hoạt hóa tạo thành acyl halogenid. Tổng hợp từ aldehyd.
Tổng hợp amid thông qua este. Tổng hợp trực tiếp bằng tác nhân ghép đôi EDC. Định hướng thiết kế cấu trúc. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG, VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
Thiết bị, dụng cụ và phần mềm. Nội dung và phương pháp nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.
THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ. Dự đoán tương tác của các chất với trung tâm hoạt động đầu C của HSP90. Tổng hợp hóa học. Kiểm tra độ tinh khiết.
Khẳng định cấu trúc. Thử hoạt tính kháng tế bào ung thư in vitro. Dự đoán tương tác của các chất với trung tâm hoạt động đầu C của HSP90. Tổng hợp hóa học.
Các phản ứng tổng hợp các acid trung gian. Các phản ứng tổng hợp các amin trung gian. Phản ứng tổng hợp các chất mục tiêu (VIII. Khẳng định cấu trúc.
Phổ hồng ngoại. Phổ khối lượng. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR.
Hoạt tính gây độc trên dòng tế bào ung thư .71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Về tổng hợp hóa học và khẳng định cấu trúc. Thử hoạt tính sinh học .75 TÀI LIỆU THAM KHẢO .85 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 13 C-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C 1 H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton 4T1 Tế bào ung thư vú A549 Dòng tế bào ung thư phổi ở người ACN acetonitril ATP adenosine triphosphate BT474 Tế bào ung thư vú bộ ba dương tính (ER, PR dương tính, HER2 dương tính) BT549 Dòng tế bào ung thư vú bộ ba âm tính (Triple-negative Breast Cancer) CDI 1'-carbonyldiimidazole CTCT Công thức cấu tạo CTD Miền đầu C của phân tử HSP90 CTPT Công thức phân tử δ (ppm) Độ dịch chuyển hóa học (đơn vị phần triệu) d doublet dd doublet doublet dt doublet triplet DCC N,N'-Dicyclohexylcarbodiimide DCM dicloromethan DIPEA N,N-diisopropylethylamine DMAC N,N – dimethylacetamid DMAP 4-dimethylaminopyridine DMF dimethylformamid DMSO dimethylsulfoxid DMSO-d6 dimethylsulfoxid deutri hóa EA ethylacetat EDC 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide FBS Huyết thanh thai bò GDA geldanamycin h hextet H1299 Dòng tế bào ung thư phổi không tế bào nhỏ HATU hexafluorophosphate azabenzotriazole tetramethyl uronium HOBt hydroxybenzotriazole HRMEC Tế bào nội mô vi mạch võng mạc ở người Hs578T Dòng tế bào ung thư vú bộ ba âm tính (Triple-negative breast cancer) HSP Protein sốc nhiệt HSR Phản ứng sốc nhiệt OD Mật độ quang IC50 Nồng độ ức chế 50% sự phát triển của tế bào ung thư thử nghiệm IR Phổ hồng ngoại (Infrared Spectrometry) J Hằng số tương tác (Hz) JIMT-1 Dòng tế bào ung thư vú dương tính với HER2 m multilet MD Miền giữa của phân tử HSP90 MDA-MB-231 Dòng tế bào ung thư vú bộ ba âm tính (Triple-negative Breast Cancer) MDA-MB-453 Dòng tế bào ung thư vú bộ ba âm tính (Triple-negative Breast Cancer) MEEVD Trình tự Met-Glu-Glu-Val-Asp MeOH methanol MS Phổ khối lượng (Mass Spectrometry) MW Vi sóng (microwave) MTT 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromid NTD Miền đầu N của phân tử HSP90 PPA acid polyphosphoric RD radicicol s singlet SAR Mối liên quan cấu trúc – tác dụng SkBr3 Dòng tế bào ung thư vú dương tính với HER2 SKLM Sắc ký lớp mỏng t triplet tonc Nhiệt độ nóng chảy TLC Sắc ký lớp mỏng TPR tetratricopeptid DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Một số chất ức chế miền đầu N của HSP90 được đưa vào thử nghiệm lâm sàng (N/A: không có thông tin).
Nguyên vật liệu, hóa chất, dung môi dùng trong nghiên cứu. Kết quả năng lượng liên kết giữa các dẫn chất được thiết kế và protein HSP90 thông qua docking. Các thông số về cảm quan, khối lượng và hiệu suất của 6 dẫn chất tổng hợp được. Giá trị Rf và nhiệt độ nóng chảy (Tonc) của 6 dẫn chất tổng hợp được.
Dữ liệu phân tích phổ hồng ngoại của 6 dẫn chất tổng hợp được. Dữ liệu phân tích phổ khối lượng của 6 dẫn chất tổng hợp được. Kết quả phân tích phổ 1H-NMR của 6 dẫn chất tổng hợp được. Kết quả phân tích phổ 13C-NMR của 6 dẫn chất tổng hợp được.
Kết quả thử hoạt tính kháng tế bào ung thư trên dòng tế bào MDA-MB- 231 và A459 .53 DANH MỤC HÌNH Hình 1. Cấu trúc homodimer của HSP90 (NTD: miền đầu N; CTD: miền đầu C; MD: miền giữa) [8]. Tác dụng của các chất ức chế HSP90. Kết quả blind docking của (A) Novobiocin, (B) A4 và (C) DHN2.
Radicicol và dẫn chất của nó. Một số chất ức chế isoform của HSP90. Cấu trúc của novobiocin. Novobiocin và các dẫn chất của nó.
Deguelin và một số dẫn chất. Một số hợp chất kết hợp giữa novobiocin và deguelin. Mô hình liên kết phân tử của NCT-50 với HSP90 ở trạng thái mở. Model docking của NCT-80 trong túi liên kết ATP của HSP90.
Model docking phân tử NCT-58. Một số sản phẩm dẫn chất benzimidazol được bán trên thị trường. Dẫn chất benzimidazol có hoạt tính ức chế ADN Gyrase. Công thức của EDC và HOBt.
Công thức chung của các dẫn chất N-phenylbenzamid có chứa khung benzimidazol mới. Kết quả docking của NCT-58. Kết quả docking của VIII. Cơ chế chuyển liên kết C=O thành liên kết C-O trong quá trình đo phổ IR.
Phổ hồng ngoại của dẫn chất VIII. Phổ khối lượng của dẫn chất VIII. Cách đánh số của khung cấu trúc chung có R = propyl. Cách đánh số của khung cấu trúc chung có R = benzyl.
Phổ 1H-NMR của dẫn chất VIII. Phổ 13C-NMR của chất VIII. Vị trí đỉnh doublet của C35 (d, 114,82, J = 22,7 Hz) và C37 (d, 115,23, J = 20,2 Hz) trong phổ 13C-NMR của dẫn chất VIII. Kết quả docking của dẫn chất VIII.
Cơ chế hoạt động của HSP90 [13]. Cơ chế sinh HSR khi ức chế HSP90 ở người [13]. Sơ đồ tổng hợp dẫn chất benzimidazol của Hoebrecker. Phản ứng ngưng tụ đóng vòng của o-phenylendiamin với các dẫn xuất acid carboxylic [64].
Tổng hợp 2-arylbenzimidazol bằng công nghệ vi sóng [65]. Phản ứng o-phenylendiamin với các bromo cyanid. Phản ứng ngưng tụ từ o-phenylendiamin hoặc dẫn chất o-phenylendiamin với aldehyd. Quy trình tổng hợp dẫn chất benzimidazol từ aldehyd và o-phenylendiamin.
Cơ chế phản ứng ngưng tụ đóng vòng 2-aryl benzimidazol với tác nhân natri metabisulfit. Phản ứng ngưng tụ của o-phenylendiamin với aldehyd và xúc tác FeCl3/Al2O3. Tổng hợp 2-phenylbenzimidazol từ o-phenylendiamin bằng tác nhân natri bisulfit. Phản ứng tỏng hợp amid từ acid carboxylic và amin với tác nhân SOCl2.
Quy trình chung của quá trình tổng hợp amid từ aldehyd. Quá trình tổng hợp amid từ aldehyd. Một số phản ứng tổng hợp amid từ este và amin. Phản ứng tạo liên kết amid sử dụng DCC [74].
Một phản ứng tạo liên kết amid sử dụng EDC [76]. Định hướng thiết kế cấu trúc các chất chống ung thư mới mang khung benzimidazol. Quy trình chung tổng hợp các chất mục tiêu. Sơ đồ tổng hợp các acid trung gian.
Sơ đồ tổng hợp các amin trung gian. Tổng hợp các chất mục tiêu. Sơ đồ tổng hợp 4-((3-fluorobenzyl)oxy)-2-methoxybenzaldehyd (I. Sơ đồ tổng hợp 4-((3-clorobenzyl)oxy)-2-methoxybenzaldehyd (I.
Tổng hợp 4-((3-bromobenzyl)oxy)-2-methoxybenzaldehyd (I. Tổng hợp acid 4-((3-fluorobenzyl)oxy)-2-methoxybenzoic (II. Sơ đồ tổng hợp acid 4-((3-clorobenzyl)oxy)-2-methoxybenzoic (II. Sơ đồ tổng hợp acid 4-((3-bromobenzyl)oxy)-2-methoxybenzoic (II.
Tổng hợp 4-cloro-3-nitrobenzamid (III). Tổng hợp 3-nitro-4-(propylamino)benzamid (IV. Sơ đồ tổng hợp 3-nitro-4-(benzylamino)benzamid (IV. Sơ đồ tổng hợp 3-amino-4-(propylamino)benzamid (V.
Sơ đồ tổng hợp 3-amino-4-(benzylamino)benzamid (V. Sơ đồ tổng hợp 2-(4-nitrophenyl)-1-propyl-1H-benzo[d]imidazol-5- carboxamid (VI. Sơ đồ tổng hợp 1-benzyl-2-(4-nitrophenyl)-1H-benzo[d]imidazol-5- carboxamid (VI. Sơ đồ tổng hợp 2-(4-aminophenyl)-1-propyl-1H-benzo[d]imidazol-5- carboxamid (VII.
Sơ đồ tổng hợp 2-(4-aminophenyl)-1-benzyl-1H-benzo[d]imidazol-5- carboxamid (VII. Sơ đồ tổng hợp chất mục tiêu 2-(4-(4-((3-fluorobenzyl)oxy)-3- methoxybenzamido)phenyl)-1-propyl-1H-benzo[d]imidazol-5-carboxamid (VIII. Sơ đồ tổng hợp chất mục tiêu 2-(4-(4-((3-clorobenzyl)oxy)-3- methoxybenzamido)phenyl)-1-propyl-1H-benzo[d]imidazol-5-carboxamid (VIII. Sơ đồ tổng hợp chất mục tiêu 2-(4-(4-((3-bromobenzyl)oxy)-3- methoxybenzamido)phenyl)-1-propyl-1H-benzo[d]imidazol-5-carboxamid (VIII.
Sơ đồ tổng hợp chất mục tiêu 1-benzyl-2-(4-(4-((3-fluorobenzyl)oxy)-3- methoxybenzamido)phenyl)-1H-benzo[d]imidazol-5-carboxamid (VIII. Sơ đồ tổng hợp chất mục tiêu 1-benzyl-2-(4-(4-((3-clorobenzyl)oxy)-3- methoxybenzamido)phenyl)-1H-benzo[d]imidazol-5-carboxamid (VIII. Sơ đồ tổng hợp chất mục tiêu 1-benzyl-2-(4-(4-((3-bromobenzyl)oxy)-3- methoxybenzamido)phenyl)-1H-benzo[d]imidazol-5-carboxamid (VIII. Cơ chế phản ứng tổng hợp chất trung gian số I.
Cơ chế phản ứng oxy hóa Pinnick [80]. Cơ chế hình thành acyl clorid với tác nhân SOCl2 [81]. Cơ chế tổng hợp khung benzimidazol sử dụng tác nhân NaHSO3 [70]. Sơ đồ phản ứng tạo amid với xúc tác DCC hoặc EDC.
Sơ đồ cơ chế phản ứng EDC Coupling .63 ĐẶT VẤN ĐỀ Ung thư đã và đang trở thành một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong trên toàn thế giới cũng như tại Việt Nam. Theo dữ liệu GLOBOCAN năm 2020, tại Việt Nam, ước tính có 182.563 ca mắc mới và 122.690 ca tử vong do ung thư, hiện có 354.000 người 'sống chung' với ung thư [1]. Trước tình hình đó, việc nghiên cứu và phát triển các loại thuốc mới chống ung thư đang là chủ đề nghiên cứu hàng đầu ở Việt Nam và trên thế giới. Những thành tựu đột phá trong lĩnh vực sinh học, di truyền đã giúp con người phát hiện được các cơ chế bệnh sinh của ung thư cũng như những phân tử đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và phát triển của khối u.
Do vậy, bên cạnh các phương pháp điều trị ung thư truyền thống như phẫu thuật, xạ trị, hóa trị… các nhóm thuốc điều trị tại đích đang ngày càng được quan tâm và ưu tiên phát triển do những lợi ích rõ rệt trong việc cải thiện tiên lượng sống và giảm tác dụng không mong muốn. Trong những năm gần đây, HSP90 được đánh giá là một trong những đích tác dụng tiềm năng trong điều trị ung thư [2], [3]. HSP90 cần thiết trong cả việc tạo ra, duy trì và phá hủy protein. Các nghiên cứu cho thấy việc ức chế HSP90 là một phương pháp tiềm năng để ức chế sự sống sót, tăng sinh, xâm lấn và di chuyển của khối u [2].
Nhiều chất ức chế HSP90 đã được báo cáo và cho thấy hiệu quả. Các chất ức chế miền đầu N của HSP90 được phát hiện ra đầu tiên.