Tổng hợp n1 (benzodthiazol 2 yi) hydroxyadipamid và một số dẫn chất hướng ức chế histon deatylase

Bộ YTẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI
• • • •
HOÀNG VĂN HẢI
TỔNG HỢP N‘-(BENZ0[D]THIAZ0L-2-
y l )-n ‘‘-h y Ộr o x y a d ipam id v à Mộ t số
DẪN CHẤT HƯỚNG ức CHẾ HISTON
DEACETYLASE
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC sĩ
• • •
Ngưòi hướng dẫn:
1. PGS.TS. Nguyễn Hải Nam
2. DS. Tràn Văn Nam
Nơi thực hiện:
Bộ môn Hóa dược
TRUỒNCÍĐH DUỢC HẰ NỘ!
T H U V 3Ệ i \ ‘Ì . 1
Wgày ,. j

tháng ■■Ị^năm 2Q 1 ,
HÀ NỘI-2011
LỜI CẢM ƠN
Trước hết với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất cho em xin bày tỏ
lòng cám ơn chân thành đến PGS.TS Nguyễn Hải Nam, Ths. Đào Thị Kim
Oanh, DS. Trần Văn Nam - Bộ môn Hóa dược - Trưòng Đại học Dược Hà
Nội. Những người thầy đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình chỉ bảo, giúp đỡ em
trong thời gian thực hiện khóa luận này. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các
thầy cô giáo và các anh chị kỹ thuật viên của bộ môn Hóa dược - Trường Đại
học Dược Hà Nội, Khoa Hóa - Đại học KHTN Hà Nội, Viện Khoa học và
Công nghệ Việt Nam, Khoa Dược - Đại học quốc gia Chungbuk đă luôn giúp
đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em trong thời gian thực hiện khóa luận tốt

nghiệp này.
Cuối cùng em xin được gửi lời biết on sâu sắc đến bố mẹ, gia đình và
bạn bè đã luôn luôn ở bên khích lệ, động viên, giúp đỡ em trong học tập cũng
như trong cuộc sống.
Hà Nội, ngày 05 tháng 05 năm 2011
Sinh viên
Hoàng Văn Hải
MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐÈ 1
PHÀN 1. TỎ N G Q U A N 3
1.1. HISTON DEACETYLASE 3
1.1.1. Phân loại 4
1.1.1.1. Các HDAC nhóm 1 5
1.1.1.2. Các HDAC nhóm II 5
1.1.1.3. H D A C ll 6
1.1.2. CấutạoHDAC 6
1.1.3. íiDAC và ung thư 8
1.2. CÁC CHẤT ỨC CHẾ HDAC
10
1.2.1. Phân loại các HDACi 10
1.2.2. Cơ chế tác dụng 13
1.2.3. Liên quan giữa cấu trúc và tác dụng 15
1.3. PHẢN ỨNG ACETYL HÓA 17
1.3.1. Tác nhân acyl hóa là acid carboxylic

17
1.3.2. Tác nhân acyl hóa là ester
18
PHẦN 2. NGUYÊN LIỆU, THIÉT BỊ, NỘI DUNG VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u ’ ^

2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ 19
2.1.1. Hóa chất 19
2.1.2. Thiết bị, dụng cụ 19
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN c ử u 20
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u 20
2.3.1. Tổnghợp hóahọc 20
2.3.2. Xác định cấu trúc 20
2.3.3. Thử tác dụng ức chế HD AC và tác dụng kháng ung thư của 6 chất
tổng hợp được 2 1
2.3.4. Nhận xét mối liên quan giữa cấu trúc tác dụng và đánh giá mức độ
giống thuốc của các dẫn chất tổng hợp được

23
PHẢN 3: THựC NGHIỆM, KÉT QUẢ, BÀN LUẬN 25
3.1. HÓA HỌC 25
3.1.1. Tổng hợp hóa học 25
3.1.1.1. Tổng họp methyl 5-(benzo[¿/]thiazol-2-yl carbomoyl)pentanoat và
dẫn chất 25
3.1.1.2. Tổng hợp A^^-(benzo[¿/]thiazol-2-yl)-A^-hydroxyadipamid và dẫn
chất(H)

31
3.1.2. Kiểm tra độ tinh khiết 37
3.1.3. Xác định cấu trúc 38
3.1.3.1. Kết quả phân tích phổ dãy chất He

38
3.1.3.2. Kết quả phân tích phổ dãy chất H

40

3.2. THỬ TÁC DỤNG ứ c CHẾ ENZYM HISTON
DEACETYLASE 45
3.3. BÀN LUẬN 46
3.3.1. Tổng hợp hóa học 46
3.3.2. Tác dụng ức enzym histon deacetylase và độc tính tế bào

46
4. KẾT LUẬN VÀ ĐÈ XUẤT
50
4.1. KẾT LUẬN 50
4.2. ĐỀ XUẤT 50
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIỂT TẤT
ALL
AML
CDI
CLL
CTCL
CTCT
CTPT
DCM
DMF
DMSO
GADPH
HDAC
HDACi
HSP90
KLPT
MDS
MEF2
NSCLC

SAR
TLC
(Acute lymphoblastic leukemia) Bệnh tiền nguyên bạch cầu
thể cấp
(Acute myoloid leukemia) Leukima cấp thể tủy
1,1 -Carbonyldiimidazol
(Chronic lymphocytic leukemia) Bệnh lympho mạn tính
(Cutaneous T cell lymphoma) Te bào lympho T dưới da
Công thức cấu tạo
Công thức phân tử
Dicloromethan
N,N-dimethylformamid
Dimethylsulfoxid
Glyceraldehyd 3-phosphat dehydrogenase
Histon deacetylase
Histon deacetylase inhibitors (các chất ức chế HDAC)
(Heat shock protein 90) Protein sốc nhiệt-90
Khối lượng phân tử
(Myelodysplastic Syndromes) Hội chứng dị sinh tủy
(Myocyte enhancer factor-2) Yếu tố dịch mã MEF-2
(Non-small lung cell) ưng thư phổi tế bào không nhỏ
Liên quan giữa cấu trúc và tác dụng
Sắc ký lớp mỏng
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1 : Các chất ức chế HDAC đang thử nghiệm trên lâm sàng
Bảng 2 : Khả năng ức chế các loại HDAC của một số chất
Bảng 3 : Hiệu suất và một số chỉ số hóa lý của methyl 5-
(benzo[d]thiazol-2 -yl carbamoyl)pentanoat và dẫn chất
Bảng 4 : Hiệu suất và một số chỉ số hóa lý của V-benzo[<i]thiazol-2-
yl-A^-hydroxyadipamid và dẫn chất

Bảng 5 Giá trị Rf và t°nc của các chất tổng hợp được
Bảng 6 : Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của dãy chất He
Bảng 7 Kết quả phân tích phổ khối lượng của dãy chất He
Bảng 8 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của dãy chất H
Bảng 9 : Kết quả phân tích phổ khối lượng của dãy chất H
Bảng 10 : Kết quả phân tích phổ ’H-NMR của dãy chất H
Bảng 11 : Kết quả phân tích phổ *^C-NMR của dãy chất H
Bảng 12 : Độc tính trên tế bào ung thư đại tràng SW620 của dãy chất H
Bảng 13 : Giá trị LogP, Kp ước tính của dãy chất H
Bảng 14 : Đánh giá độ giống thuốc của dãy chất H
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1 : Sơ đồ cấu tạo của nucleosome
Hình 2 : Biểu đồ mô tả các loại HDAC
Hình 3 : cấu tạo trung tâm hoạt động của HDAC
Hình 4 : Vùng ion của HDAC8
Hình 5 : Chức năng của HDAC
Hình 6 : Vai trò sinh học của các HDAC trong sinh lý tế bào ung thư
Hình 7 : Một số chất ức chế HDAC đang thử nghiệm trên lâm sàng
Hình 8 : Cơ chế tác dụng trong tế bào của các chất ức chế HDAC
Hình 9 : Cơ chế tác dụng giữa các tế bào của các chất ức chế HDAC
Hình 10 : cấu trúc của SAHA và trung tâm hoạt động của HDAC
Hình 11 : sAR của các chất ức chế HDAC dẫn chất acid hydroxamic
Hình 12 : Một số carbodiimid hay dùng
Hình 13 : Sơ đồ phân mảnh của chất He2
Hình 14 : Sơ đồ phân mảnh của chất H2
Hình 15 : Tác dụng ức chế HDAC của các chất H
Hình 16 : cấu tạo trung tâm hoạt động của HDAC và TSA
ĐẶT VẤN ĐÈ
Trong những năm gần đây với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, đặc
biệt là công nghệ sinh học, việc nghiên cứu và phát triển thuốc mới đã có

những thay đổi quan trọng. Nếu như trước đây việc nghiên cứu phát triển
thuốc dựa trên sự sàng lọc ngẫu nhiên thì ngày nay nghiên cứu phát triển
thuốc dựa trên các mục tiêu phân tử rõ ràng. Có thể kể đến các mục tiêu phân
tử đang được quan tâm hiện nay như: aminoacyl t-ARN synthetase trong việc
kháng thuốc của vi khuẩn, vanilloid receptor trong bệnh Alzheimer,
proxisome proliferator- activated receptor (PPAR) trong bệnh tiểu đưòng và
rối loạn lipid máu Đặc biệt bệnh ung thư và các mục tiêu phân tử của nó
đang rất được quan tâm. Histon deacetylase, các protein kinase,
phosphoinositide-3-kinase (PI3K), telomerase, các enzym điều hoà chu trình
sống cũng như sự chết của tế bào, Ras và protein famesyl transferase là
những đích phân tử đang được hướng tới trong việc tìm ra thuốc trị ung thư.
Histon deacetylase (HDAC) là nhóm enzym xúc tác quá trình deacetyl
hoá nhóm s - N acetyl lysine amino acid ở phần đuôi của histon. Trong tế bào
ung thư do hoạt động quá mức của HDAC nên làm giảm sự acetyl hóa của
histon, ức chế quá trình phiên mã thông qua việc đóng xoắn của nhiễm sắc
thể. Các chất ức chế HDAC giúp cho việc gắn nhóm acetyl vào lysin của phần
đuôi histon, tạo điều kiện cho quá trình phiên mã. Các sai lệch trong quá trình
phiên mã là một trong những nguyên nhân dẫn đến hình thành khối u. Do đó
HDAC là một trong những mục tiêu phân tử của các thuốc kháng ung thư.
Trong những năm gần đây, các chất ức chế HDAC đang được nghiên
cứu rất nhiều trên thế giới và trở thành các chất triển vọng trong điều trị ung
thư. Acid suberoylanilid hydroxamic (Vorinostat, Zolinza®) là chất ức chế
enzym HDAC đầu tiên đã được FDA cấp phép trong điều trị u lympho tế bào
T dưới da. Ngoài ra còn khoảng trên 15 chất ức chế HDAC khác đang được
nghiên cứu và đưa vào thử nghiệm lâm sàng. Như vậy nghiên cứu các chất ức
chế HDAC là rất khả quan. Tuy nhiên ở Việt Nam việc thiết kế nghiên cứu
các chất ức chế HDAC vẫn chưa được quan tâm. Vì vậy chúng tôi tiến hành
đề tài:
“ Tổng hợp N^-(benzo[d]thiazol-2-yl)-]S^-hydroxyadipamid và một số dẫn
chất hướng ức chế histon deacetylase’^ với 2 mục tiêu chính:

- Tổng hợp V-(benzo[í/]thiazol-2-yl)-A^-hydroxyadipamid và 5 dẫn chất.
- Thử tác dụng ức chế HDAC và độc tính tế bào
in viừ-0 của các chất tổng
hợp được.
PHẦN 1. TỎNG QUAN
1.1. HISTON DEACETYLASE (HDAC)
Nucleosome là đơn vị cơ bản cấu tạo nên nhiễm sắc thể. Một nucleosome
điển hình bao gồm 1 octomer hình đĩa của 4 cặp histon (2 cặp của H2Avới
H2B và 2 cặp của H3 với H4) được quấn quanh bởi 146 cặp nucleotid (hình
1). Đầu amin của histon mang nhiều điện tích dương nên tương tác mạnh với
phần phosphat mang điện âm trên phân tử ADN tạo nên cấu trúc nucleosome
và các cấu trúc bậc cao hơn của nhiễm sắc thể, quy định quá trình biểu thị
gen. Khi histon tích điện dưong lớn, tương tác này mạnh làm đóng xoắn
nhiễm sắc thể gây ức chế quá trình dịch mã và tổng hợp protein, làm ức chế
sự biểu thị của gen. Ngược lại khi tương tác điện tích này yếu nhiễm sắc thể
tháo xoắn, quá trình tổng hợp protein diễn ra, đặc tính của gen được biểu hiện
thông qua các tính trạng. Quá trình này diễn ra đặc biệt mạnh ở H3 và H4.
Việc tích điện dương của histon mạnh hay yếu thông qua quá trình acetyl hóa
đầu amin ở phần đuôi của histon. Acetyl hóa trung hòa điện tích dương của
histon làm nới lỏng tương tác của nó với ADN trong khi đó deacetyl hóa có
tác dụng ngược lại. Trong tế bào, enzym histon acetyltranferase (HAT) và
histon deacetylase (HDAC) là 2 enzym điều hòa quá trình acetyl hóa này từ
đó quyết định sự biểu hiện của gen. [19,27,30'.
H2A
Niỉcleosocne
(8 hìstone moíecute«
146 nucleờtẵcle pairs of DMA)
____

\ r

Hình 1; Sơ đô câu tạo của nucleosome
1.1.1. Phân loại
Histon deacetylase là một nhóm các enzym xúc tác quá trình loại bỏ
nhóm acetyl tìr 8-N-acetyl lysin amino acid của phần histon. Hiện nay người
ta đã biết 18 HDAC khác nhau được chia làm 4 nhóm [11,13,14,26,30] (hình
2):
l ỉl>Ar: I I 4S^; a;.
? Í Ĩ ) A C 3 IL m ÌÌmÍÌm S 3 B C iÍÌÌĨiéié2 ~l 4^i'< .U'(
ỉ ỉa
Ị ỉ 1 )A( '41 1 f'N4 a.i
H1)A( I' ^ —

-

'1 ỉ i : : aa
n!)\<-

”\mmmmmM«mSSZ2 .s.v^.ì.ì
' 'l.ì^s ỉlh
Ị11 >A( 'h ! ' r I 1: 1 3
ÍỈD A C IO i L:— -— l- 'i ' ' I ,MV-Ì .ỊJ
rl.ì.s 11!
S|l-[1 I ị -47
( i\'
ỉir>A("ll ^ t : ' 3 4 ', ị,,
■■ Vùng xúc tác ■■ Vùng NLS (Nuclear localization signal)
Hình 2; Biểu đồ mô tả các loại HDAC
- Nhóm I: HDAC 1, HDAC 2, HDAC 3, HDAC 8 .
- Nhóm Ila: HDAC 4, HDAC 5, HDAC 7, HDAC 9. Nhóm Ilb: HDAC 6 ,
HDAC 10.

- Nhóm III: Các protein điều hoà chuỗi thông tin 2 (SIRT): SIRT 1 -7 , chúng
có ở bào tương, ty thể và nhân.
-Nhóm ĨV:HDAC 11
Các HDAC nhóm I, II, IV được gọi là các HDAC “kinh điển” phụ
thuộc vào và bị ức chế bởi các chất tạo phức chelet với như các
acid hydroxamic, thiol Trong khi đó các HDAC nhóm III lại phụ thuộc vào
NAD^ [13,27]. Thuật ngữ các chất ức ché HDAC thưòng được dùng cho
những chất có mục tiêu phân tử là các HDAC kinh điển và hiện đang được
nghiên cứu trên lâm sàng [18,24].
1.1.1.1. Các HDAC nhóm I
PỈDAC nhóm I có kích thước nhỏ nhất trong các lớp HDAC, được phân
bố bên trong nhân tế bào do chúng có vùng định vị nhân (NLS). Chúng đều
có vùng xúc tác nằm ở đầu N của enzym. Riêng HDAC 3 và HDAC 8 có 2
trung tâm xúc tác. HDAC 1 , 2, 3 là thành phần cấu tạo nên các phức hệ
protein có tác dụng ức chế sự phiên mã và biểu hiện gen. Ngược lại ở HDAC8
người ta vẫn chưa thấy nó trong bất kỳ phức hệ nào [26,3o;.
1.1.1.2. Các HDAC nhóm II
Các HDAC 4, 5 , 7 , 9 là HDAC nhóm Ila. Chúng đều có kích thước lớn
so với các HDAC khác và có vùng xúc tác nằm ở đầu c của enzym. Chúng có
khả năng liên kết và tương tác đặc hiệu với MEF2 do đó có vai trò quan trọng
trong biệt hóa tế bào cơ. Ngoài chứa vùng NLS chúng còn chứa tín hiệu
truyền ngoài nhân NES (nuclear export signal) giúp cho các HDAC có thể
qua lại giữa nhân và bào tương. Các HDAC muốn từ nhân ra bào tương phải
được phosphoryl hóa bởi CaMK (calmodulin phụ thuộc kinase). ở bào tương
HDAC đã phosphoryl hóa được liên kết với protein 14-3-3 (protein định vị
bào tương) và do đó được giữ lại trong bào tương. HDAC sẽ quay lại nhân
khi không liên kết với protein 14-3-3 do bị phân hủy nhóm phosphoryl.
HDAC6 có chức năng deacetyl hóa của a-tubulin và HSP90 do đó quy định
sự vận động, bám dính của tế bào. Ngoài ra nó còn liên kết với ubiquitin tại
trung tâm hoạt động nên ảnh hưởng tới hiện tượng tự tiêu (autophagy), quá

trình hình thành yếu tố sốc nhiệt 1 (HSF-1) và yếu tố tăng trưởng có nguồn
gốc tiểu cầu (PDGF) do đó tác dụng của nó nghiêng về thoái hóa. HDAC 10
có cấu trúc tương tự HDAC 6 . Nó có 2 vùng xúc tác nhưng 1 vùng không
hoạt động. Chức năng của nó phần lớn chưa biết. HDAC 6 phân bố ở tế bào
chất trong khi đó HDAC 10 có thể qua lại giữa nhân và bào tương [26,30’.
I.I.I.3. HDAC 11
HDAC 11 có cấu trúc giống HDAC3 và HDAC8 , có vùng xúc tác ở
đầu N của protein. Hiện có rất ít thông tin về chức năng của nó [26 .
1.1.2. Cấu tạo của HDAC
Cho đến nay bằng phưong pháp kết tinh tạo tinh thể và chụp tia X
người ta đã xác định được cấu trúc 3D của hầu hết các HDAC và các trung
tâm xúc tác phản ứng deacetyl của chúng. Điều này giúp cho việc nghiên cứu
tương tác của các chất ức với HDAC bằng việc dock vào trung tâm hoạt động
của chúng. Các kết quả này được ứng dụng trong việc thiết kế cấu trúc của
nhiều dãy chất ức chế HDAC mới đặc biệt là các chất có tác dụng ức chế
chọn lọc các HDAC riêng biệt, về cơ bản các HDAC có cấu tĩTÍc trung tâm
hoạt động khá giống nhau, chúng đều gồm các phần cơ bản sau (hình 3):
% \ Tyr^i
Ph»141 G»y14ữ
Pro22 '^ 1 1
^ ^ Asíp173
Tyr297 c > m
L * u 2« $ - H ỈS 131
Jĩ** Zinc »

-
morn '
i^p267
A sp 166
Hình 3: cấu tạo trung tâm hoạt động của HDAC

+ lon là coenzym của HDAC nằm ở trung tâm xúc tác của chúng.
Đây là thành phần tham gia liên kết mạnh nhất với phần đuôi histon bằng liên
kết phối trí. Thông thường các chất ức chế HDAC liên kết càng mạnh với
thì tác dụng ức chế HDAC và độc tính tế bào càng mạnh. Trong phân tử
HDAC ion tạo 3 liên kết phổi trí với nguyên tử nitơ, oxy của các acid
amin (với oxy của Aspl78, nitơ của His 180, oxy của Asp267 ở HDAC8 ) và
một liên kết với nguyên tử oxy của đuôi histon khi thực hiện chức năng
deacetyl hóa. Trong phân tử HDAC8 ở vùng ion c ó còn có Arg37 và
Cysl53 tham gia vào liên kết hydro với các sản phẩm phản ứng deacetyl.
Ngoài ra Arg37 còn tham gia liên kết ion với ion acetat. Việc giải phóng ion
acetat thông qua việc trao đổi với lượng nước lớn và sự vận động của chuỗi
acid amin Tyrl8 , Tyr20, His 42 nằm gần bề mặt bên ngoài của enzym.
+ Kênh enzym là nơi chứa đựng cơ chất và tham gia liên kết Van der
Walls với cơ chất. Kênh này có cấu trúc dạng túi, ở HDAC8 nó có chiều dài
khoảng l,2nm. Nó được cấu tạo bởi các acid amin thân dầu đặc biệt l à các
acid amin có nhân thorm như: Phe, Tyr, Pro, His. Nó có cấu trúc khá linh động
có thể thay đổi kích thước để phù hợp với cơ chất và tham gia phản ứng
deacetyl. Đối với các hợp chất hydroxamic chiều dài của kênh này là tối ưu
với khoảng 5-6 liên kết carbon [7,10,28].
Ngoài ra ở HDAC 8 người ta còn thấy 4 ion K"^, mỗi tiểu phân gồm 2 ion.
Các ion này đều tham gia 6 liên kết phối trí. lon thứ nhất cách ion
khoảng 0,7 nm và liên kết với 6 acid amin. lon thứ 2 nằm xa hơn liên kết với
4 acid amin và 2 phân tử nước. Người ta cho rằng sự hiện diện của có ảnh
hưỏng tới hoạt động của vùng xúc tác thông qua tưong tác với các 2 acid
amin HislSO và Aspl78. Cả ion và đều liên kết phối trí với 2 acid
amin này. Hơn nữa ion còn tạo điện tích dương giúp ổn định các sản phẩm
mang điện tích âm của quá trình deacetyl hóa. Ngoài ra nó còn liên kết với 2
nguyên tử oxy của Aspl76 qua đó làm giảm liên kết hydro của Aspl76 với
His 142 do tăng khoảng cách giữa chúng. Vì vậy pKa của His thay đổi, làm
ảnh hưởng tới độ điện ly của nguyên tử nitơ do đó ảnh hưởng tới tương tác ở

trung tâm hoạt động của HDAC. Điều này giải thích tại sao các hydroxamic ít
có tác dụng trên HDAC8 so với các HDAC khác cùng lófp và mở ra hướng
mới cho thiết kế các chế ức chế chọn lọc trên HDAC8 (hình 4) [28 .
| r Asp td3
Hts 142
Ph«2 0 8
Hi» 143
Í2.16Ì
Phe 189
ề
W1
ĩhr 18?
Ỉ2
Asp 176
Leu 200
^ Mì* tao
Asp 178
ị2i)b)
Asp 267
:Z ()Cì
Hình 4: Vùng ion của HDAC8
1.1.3. HDAC và ung thư
HAT xúc tác cho phản ứng acetyl hóa nhóm 8 -NH2 trong phân tử lysin
ở phần đuôi của histon làni hoạt hóa quá trình phiên mã, ữong khi đó, chức
năng của HDAC là xúc tác cho phản ứng deacetyl hóa lysin tạo ra nhóm
ở phần đuôi của histon (hinh 5). Nhóm này mang điện tích dương sẽ liên kết
với nhóm mang điện âm trên nhiễm sắc thể gây đóng xoắn nhiễm sắc thể, làm
giảm sự tiếp xúc của các yếu tố phiên mã với nhiễm sắc thể gây ức chế quá
trình phiên mã. Các sai lệch của quá trình phiên mã là một trong những
nguyên nhân dẫn tới sự hình thành khối u [24], Cụ thể, mối tương quan giữa

hoạt động của HDAC và sự tạo thành khối u được thể hiện rõ nhất trong bệnh
ung thư bạch cầu tiền tủy bào cấp tính (APL). Những nghiên cứu trên phạm vi
rộng đã chỉ ra rằng sự ức chế phiên mã không thích hợp của HDAC là cơ chế
phổ biến tạo ra các protein gây ung thư {oncoprotein). Sự biến đổi trong cấu
trúc chất nhiễm sắc có thể tác động lên quá trình biệt hóa các tế bào bình
thường, kết quả dẫn tới sự hình thành khối u [20]. Ngoài ra trong các tế bào
ung thư người ta còn thấy sự hoạt động quá mức của HDAC như ung thư
buồng trứng (HDACl-3), ung thư dạ dày (HDAC2 ); ung thư phổi (HDAC1,3)
,, NH
♦ Hl íH Hl‘A‘
HN „ ^ MH^.
í )
t H
Ai lys l ys
Hình 5: Chức năng của HD AC
Các nghiên cứu có ý nghĩa thống kê đã chỉ ra ràng các HD AC liên quan
đến nhiều giai đoạn điều hòa cơ bản của quá trình sinh học trong tế bào ung
thư như chu trình tế bào, sự biệt hóa, sự chết tế bào theo chương trình, kể cả
sự di chuyển, sự xâm lấn và sự tạo mạch. Vai trò chức năng của các HDAC
trong quá trình sinh học của tế bào ung thư được tóm tắt ở hình 6 [30],
c' ‘Ví'fí'ií''*
"hí i ^ ■ ■' 'Á !
■ ^ hùics .;;4.c,.c I
C.4 c ỵ / / ,
*■?
4 r ?
■ f e ? '
Hình 6: Vai trò sinh học của các HD AC ữong sinh lý tế bào ung thư
10
1.2. CÁC CHẤT ỨC CHẾ HDAC

1.2.1. Phân loại các chất ửc chế HDAC
Từ những phát hiện đầu tiên về tác dụng ức chế HD AC của natri
butyrat đã có những quan tâm lớn trong việc nghiên cứu tìm kiếm các chất ức
chế HDAC. Ngày nay có rất nhiều chất có tác dụng ức chế HDAC, trong đó
chất mạnh nhất được biết cho đến nay là TSA (I)-một sản phẩm lên men của
Streptomyces, nhưng việc sản xuất nó là không khả quan [16,26]. Cho đến
thời điểm này đã có hai chất ức chế HD AC được FDA cấp phép lưu hành trên
thị trường có tác dụng điều trị u lympho tế bào T dưới da: SAHA (II)
(vorinostat, Zolinza®) - chất có nguồn gốc tổng hợp [16,25,30], depsipeptid
(III,
Istodax®) - chất được phân lập từ Chromobacterỉum vỉolaceum [16].
Ngày nay có khoảng 15 chất ức chế HD AC đang được thử nghiệm trên lâm
sàng để điều trị ung thư và được chia làm 4 nhóm dựa theo cấu trúc tác dụng
[8,29] (bảng 1 - hình 7):
- Các hydroxamat như (E)-3-(4-(((2-(lH-indol-3-yl)ethyl-(2-
hydroxyethyl)amino)methyl)-phenyl-N-hydroxyacylamid (IV-panobinosat
(NVP-LQA824)); N-hydroxy-3-(3-(N-phenylsulfamoyl)phenyl) acrylamid
(V-belinostat (PXDIOI)).
- Các benzamid như (4-(2-aminophenylcarbamoyl) benzylamino) methyl
nicotinat (VI - SNDX-275 (MS - 275); N-(2-amino-phenyl)-4-((4-(pyridin-3-
yl)pyrimidin-2-ylamino)methyl)benzamid (VII - MGCD103).
- Các acid carboxylic như acid valproic (VIII - VP A).
- Các peptid vòng như depsipeptid (III - FK228).
Mỗi nhóm nêu trên đều có những hạn chế nhất định như; các acid
hydroxamic bị chuyển hoá nhanh, ức chế không chọn lọc lên các loại enzym
11
HDAC; các benzamid và acid béo có hiệu lực kém; các peptid vòng khó tạo
thành về mặt hoá học và FK-228 có phần gắn kết với ion Zn chứa thio [23].
H X
NHOH

SAHA (II)
PXD 101 (V)
FK228 (III)
MGCD103 (VII)
MS-275 (VI)
H3C"
CH,
O
acid valproic (VIII)
Hình 7: Một số chất ức chế HDAC đang thử nghiệm trên lâm sàng
Tuy nhiên các nhóm khác nhau có tác dụng ức chế các loại HDAC khác
nhau. Các acid hydroxamic ức chế mạnh HDAC nhóm I và nhóm II. Các acid
carboxylic ức chế mạnh HDAC nhóm I. Các peptid vòng ức chế mạnh ỈĨDAC
nhóm I. Đối với HDACl 1 vẫn chưa có dữ liệu về các chất ức chế nhóm này
30]. Kết quả cụ thể về sự ức chế các loại HDAC được trình bày ở bảng 2.
12
Nhóm
Hợp chât
Pha
Loại ung thư
Acid Butyrat
I, II
Ung thư đại tràng
carboxylic
AN-9 (tiền thuốc)
I, II
Thể rắn, NSCLC
Acid valproic
I, II
Thể rắn, ung thư máu, AML, MDS,

CTCL, u trung biểu mô
Phenyl butyrat
I
Thể rấn, AML/MDS
Acid SAHA
Đã c/m
CTCL
hydroxamic
I, II
Thể rắn, ung thư máu
PXDIOI
II
ưng thư máu
NVP-LAQ824
I
Thể rắn, ung thư máu
LBH-589 II, III
Thể rắn, AML, ALL, MDS
ITF-2357
II
u lympho Hodgkin
SB-939
I
Thể rắn, ung thư máu
CRA 024781 I
JNJ-16241199
I
Các
benzamid
SNDX-275

(MS-275)
I, II
Thê răn, u lympho, AML, u hăc săc tô ác
tính di căn tiến triển
CI-994
I, II
Thể rắn, NSCLC, tế bào thận, tuỵ
MGCD-0103
II
Thể rắn, ung thư bạch cầu, MDS
Peptid
Depsipeptid
Đã c/m
CTCL
vòng
(FK228)
I, II
Thể rắn, CLL, AML, u đa tuỷ xưoTig,
NHL tế bào T ngoại vi, RAI kháng
thyroid, ung thư đại tràng tiến triển
Bảng 1: Các chât ức chê HDAC đang thử nghiệm trên lâm sàng
13
Bảng 2: ĩChả năng ức chê các loại HD AC của một sô chât
_
r
Hợp chât
HD AC nhóm I
Acid carboxylic
(acid valproic)
>

0
01
9-
I
o*
0
p >
o
g"
ầ
3
SAHA
LBH-589
PXD-101
NVP-LAQ-824
CRA-024781
MS-275
MGCD-0103
Peptid vòng
(FK228)
ức chê mạnh
Ị ức chế yếu
HD AC nhóm
IIA
HDAC
nhóm IIB
hông ức chế
nd: không có dữ liệu
1.2.2. Cơ chế tác dụng
• Cơ chế tác dụng trong tế bào của các chẩt ức chế HDAC:

Các chất ức chế HD AC tác động trên một số gen bằng cách [15,23,25]
(hình 8 ):
- ức chế chu trình tế bào, hoạt hoá các chương trình biệt hoá
- ứ c chế sự tạo mạch
- Thúc đẩy sự chết tế bào theo chương trình.
14
c e II c VC, I e a r f e«it/
ỉ .j f I i ??I
Alit i ■
Hinh 8: Cơ chế tác dụng trong tế bào của các chất ức chế HDAC
• Cơ chế tác dụng giữa các tế bào của các chất ức chế HDAC:
Các chất ức chế HDAC ngăn cản các đuôi histon có nhóm acetyl tiến
đến vị trí xúc tác (hình 9)
Hình 9: Cơ chế tác dụng giữa các tế bào của các chất ức chế HDAC
15
1.2.3. Liên quan giữa cấu trúc và tác dụng
Nói chung, hiệu quả tác dụng của các chất ức chế HDAC dựa trên sự có
mặt của 3 yếu tố chính [9,23] (hình 10):
- Nhóm kết thúc có thể liên kết với tại trung tâm hoạt động của
các enzym HDAC như; acid hydroxamic, thiol, benzamid, mecaptoceton
- Cầu nối: thưÒTig là các mạch hydrocarbon thân dầu, nằm trong lòng
enzym.
- Nhóm khoá hoạt động (capping group): thường là vòng thơm hoặc
peptid vòng, thường nằm trên bề mặt của enzym.
Enzyme
pocket
Long
narrow
chain
Binding end

(hydrơxamic add)
Các chất ức chế HDAC dựa trên cấu trúc amid - alkyl - acid
hydroxamic đã được biết đến nhiều, ví dụ như SAHA. cấu trúc cũng bao gồm
3 phần chính A - B - C:
- Phần A liên quan đến hiệu lực và tính đặc hiệu (thường là aryl). Chưa
có nghiên cứu đầy đủ về nhóm này nhưng trên các dẫn chất tổng hợp được
cho thấy kích thước vòng nhân thơm lớn sẽ cho tác dụng tốt hơn vòng nhỏ
16
- Phần B là cầu nối như amid - alkyl. Thường là hydrocarbon mạch hở
hoặc các vòng thomi có kích thước nhỏ
- Phần c là nhóm liên kết với như acid hydroxamic.
Cho đến nay, phần lớn các nghiên cứu liên quan cấu trúc - tác dụng
đều tập trung tìm hiểu vai trò của nhóm gắn kết cố gắng nghiên cứu thay
thế acid hydroxamic và một vài cầu nối. Sau đây là tổng kết liên quan cấu trúc
- tác dụng của một dãy các dẫn chất của acid hydroxamic đã được nghiên cứu
[8 ] (hình 1 1 )
r r
__
r
Hình 11: SAR của các chât ức chê HDAC dân chât acid hydroxamic
17
1.3. PHẢN ỨNG ACYL HÓA
1.3.1. Tác nhân acyl hóa là acid carboxylic
Acid carboxylic là tác nhân acyl hóa yếu, để acyl hóa amin cần có xúc
tác. Victor Andrianov và cộng sự đã dùng GDI để xúc tác phản ứng này [8 ’.
CDI
RCOOH + R1NH2

► RCONHR]
Phản ứng diễn ra như sau:

R -C - O - M + N N '
V /
A
oveniỉ!
ỉồỉ ^ g _
^ ĩ
ì. ^ \ i l /
o
R—C —Oỉ ■
O'
-
I
<í
%
/
II
1 0 ■■
R—C - 0 - C — N
h -
A '
N""'"
II
0
.■101°
Tí
ự __ -
J,
/
H
ọ

Ọ
N
'I! II
R— N N
.N-
II
Sơ đồ 1 : Cơ chế xúc tác của CDI
Đối với xúc tác là dẫn chất của carbodiimid thì phản ứng diễn ra như sơ
đồ 2. Phản ứng này có phản ứng 2, 3 là các phản ứng phụ, để hạn chế thường
chọn dung môi phản ứng có hằng số điện môi thấp như cloroform, DCM
Các carbodiimid thường hay sử dụng là: N,N’-dicyclohexylcarbodiimid
(DCC, IX); N,N’-diisopropylcarbodiimid (DIC, X); l-ethyl-3-(3-
dimethylaminopropyl)carbodiimide (EDC, EDAC, XI) (hình 12)[22'.
ĩìiC m G ĩìĩỉ D U Ợ C H À N í,
T H Ư ' V ẫỆM
Ngày

ỉháng

năm 20^,,
số'y<Tọ-
18
0
R R
J| N=G=N
-

-
——
o R R

jl +N=C=N
Ri' " ^ 0 H
Ắ R, HsN-R; g hN'”’
H H
9 9
p. I
Rj-^OH 0 0
0
H H
H 2N - R 2
V
9 o
H
Sơ đồ 2: Cơ chế xúc túc của carbodiimid
r
N '
_____
^ ' N ' '
, D I C ( X )
D C C (IX ) ED C (X I)
Hình 12: Một số carbodiimid hay dùng
1.3.2. Tác nhân acyl hóa là ester
Có nhiều cách khác nhau để tổng hợp acid hydroxamic từ ester nhưng
hay dùng nhất với xúc tác KCN hoặc NaOH. Các phản ứng được tiến hành
như sau [23,29]:
KCN
RCOOMe + NH2OH
RCONHOH
MeOH
RCOOMe + NH2OH

NaOH
HoO/MeOH
RCONHOH
Tùy trong từng trường hợp cụ thể, đối với các chất khác nhau điều kiện
tiến hành phản ứng (dung môi, nhiệt độ, thời gian) cũng có sự thay đổi.