NGUYỄN THỊ HỒNG HẠNH TỔNG hợp một số dẫn CHẤT n HYDROXYBENZAMID MANG KHUNG 2 OXOINDOLIN HƢỚNG KHÁNG tế bào UNG THƢ LUẬN văn THẠC sĩ dƣợc học hà nội 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ HỒNG HẠNH

TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN CHẤT
N-HYDROXYBENZAMID MANG
KHUNG 2-OXOINDOLIN HƢỚNG
KHÁNG TẾ BÀO UNG THƢ

LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC

HÀ NỘI 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ HỒNG HẠNH

TỔNG HỢP MỘT SỐ DẪN CHẤT
N-HYDROXYBENZAMID MANG
KHUNG 2-OXOINDOLIN HƢỚNG
KHÁNG TẾ BÀO UNG THƢ

LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ DƢỢC PHẨM & BÀO CHẾ
MÃ SỐ: 60 72 04 02
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS. TS. Nguyễn Hải Nam
NCS. ThS. Trần Thị Lan Hƣơng

HÀ NỘI 2016


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian thực hiện đề tài với nhiều nỗ lực và cố gắng, thời
điểm hoàn thành khóa luận là lúc tơi xin phép đƣợc bày tỏ lòng biết ơn chân
thành với những ngƣời đã dạy dỗ, hƣớng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời
gian qua.
Trƣớc hết với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất tôi xin bày tỏ lời
cám ơn chân thành đến GS.TS. Nguyễn Hải Nam, TS. Phan Thị Phƣơng
Dung, ThS. Trần Thị Lan Hƣơng - Bộ mơn Hóa Dƣợc - trƣờng Đại học
Dƣợc Hà Nội, những ngƣời thầy đã trực tiếp hƣớng dẫn và tận tình chỉ bảo tơi
trong thời gian thực hiện luận văn này.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy giáo, cô giáo và các anh chị
kỹ thuật viên của Bộ mơn Hóa Dƣợc - trƣờng Đại học Dƣợc Hà Nội, Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Khoa Dƣợc - Đại học Quốc gia
Chungbuk - Hàn Quốc đã luôn giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực
hiện luận văn.
Tôi cũng xin bày tỏ những tình cảm thân thƣơng đến các anh chị, các
bạn và các em trong nhóm tổng hợp tại bộ mơn Hố Dƣợc, đặc biệt là bạn Lê
Cơng Hn và em Nguyễn Văn Huân, những ngƣời đã chia sẻ buồn vui,
đồng hành cùng tôi trong suốt thời gian nghiên cứu.
Cuối cùng tôi xin đƣợc gửi lời cám ơn sâu sắc đến bố mẹ, gia đình và
bạn bè đã ln động viên khích lệ tơi trong suốt q trình học tập và nghiên

cứu.
Hà Nội, ngày 29 tháng 9 năm 2016
Học viên

Nguyễn Thị Hồng Hạnh


MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC HÌNH
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
DANH MỤC CÁC BẢNG
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
PHẦN 1. TỔNG QUAN ................................................................................... 3
1.1. ACID HYDROXAMIC VÀ HOẠT TÍNH KHÁNG TẾ BÀO UNG
THƢ CỦA CÁC DẪN CHẤT ...................................................................... 3
1.1.1. Histon deacetylase (HDAC)................................................................ 3
1.1.2. Một số đích tác dụng khác của acid hydroxamic ................................ 6
1.2. CÁC ACID HYDROXAMIC ỨC CHẾ HDAC .................................. 11
1.2.1. Cơ chế tác dụng ................................................................................. 11
1.2.2. Liên quan cấu trúc – tác dụng của các acid hydroxamic ức chế
HDAC.......................................................................................................... 12
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÁC ACID HYDROXAMIC .............. 15
1.3.1. Tình hình nghiên cứu các acid hydroxamic trên thế giới ................. 16
1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc về các acid hydroxamic .............. 18
PHẦN 2. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 21
2.1. HÓA CHẤT, NGUYÊN VẬT LIỆU ................................................... 21
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................ 22
2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................ 22
2.3.1. Nghiên cứu docking .......................................................................... 22

2.3.2. Tổng hợp các dẫn chất: ..................................................................... 22
2.3.3. Kiểm tra độ tinh khiết các chất tổng hợp đƣợc ................................. 22
2.3.4. Xác định cấu trúc: ............................................................................. 23
2.3.5. Thử hoạt tính sinh học ...................................................................... 23


2.3.6. Đánh giá mối liên quan cấu trúc hóa học, chỉ số lý hóa với hoạt tính
sinh học của các chất tổng hợp đƣợc. ......................................................... 25
PHẦN 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................................. 26
3.1. NGHIÊN CỨU DOCKING ................................................................. 26
3.2. TỔNG HỢP HÓA HỌC ...................................................................... 27
3.2.1. Tổng hợp dẫn chất N-hydroxy-4-((3-(hydroxyimino)-2-oxoindolin-1yl)methyl)benzamid (IIIa) .......................................................................... 27
3.2.2. Tổng hợp dẫn chất 4-((5-flouro-3-(hydroxyimino)-2-oxoindolin-1yl)methyl)-N-hydroxybenzamid (IIIb) ....................................................... 30
3.2.3. Tổng hợp dẫn chất 4-((5-cloro-3-(hydroxyimino)-2-oxoindolin-1yl)methyl)-N-hydroxybenzamid (IIIc) ....................................................... 31
3.2.4. Tổng hợp dẫn chất 4-((5-bromo-3-(hydroxyimino)-2-oxoindolin-1yl)methyl)-N-hydroxybenzamid (IIId) ....................................................... 32
3.2.5. Tổng hợp dẫn chất 4-((5-nitro-3-(hydroxyimino)-2-oxoindolin-1yl)methyl)-N-hydroxybenzamid (IIIe) ....................................................... 33
3.2.6. Tổng hợp dẫn chất 4-((5-methyl-3-(hydroxyimino)-2-oxoindolin-1yl)methyl)-N-hydroxybenzamid (IIIf) ........................................................ 34
3.2.7. Tổng hợp dẫn chất 4-((5-methoxy-3-(hydroxyimino)-2-oxoindolin-1yl)methyl)-N-hydroxybenzamid (IIIg) ....................................................... 35
3.2.8. Tổng hợp dẫn chất 4-((7-cloro-3-(hydroxyimino)-2-oxoindolin-1yl)methyl)-N-hydroxybenzamid (IIIh) ....................................................... 36
3.3. KIỂM TRA ĐỘ TINH KHIẾT ............................................................ 37
3.4. KHẲNG ĐỊNH CẤU TRÚC ............................................................... 38
3.4.1. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại IR ............................................... 38
3.4.2. Kết quả phân tích phổ khối lƣợng MS .............................................. 40
3.4.3. Kết quả phân tích phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 1H-NMR ................ 40
3.4.4. Kết quả phân tích phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 13C-NMR ............... 42
3.5. HOẠT TÍNH SINH HỌC .................................................................... 44
3.6. SƠ BỘ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ GIỐNG THUÔC ............................... 45
PHẦN 4. BÀN LUẬN .................................................................................... 47

4.1. TỔNG HỢP HÓA HỌC ...................................................................... 47
4.2. KHẲNG ĐỊNH CẤU TRÚC ............................................................... 48
4.2.1. Phổ hồng ngoại.................................................................................. 48
4.2.2. Phổ khối lƣợng MS ........................................................................... 49
4.2.3. Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân ............................................................. 50
4.3. THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC ........................................................... 51
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 59
PHỤ LỤC ........................................................................................................ 65


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
1

H-NMR

: Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân proton
(Proton Nuclear Magnetic Resonance)

13

C-NMR

: Cộng hƣởng từ hạt nhân 13C
(Carbon Nuclear Magnetic Resonance)

A431

: Tế bào ung thƣ biểu mô

A549

: Tế bào ung thƣ phổi ngƣời

CTCL

: U tế bào lympho T ở da(Cutaneous T cell lymphoma)

DCM

: Dicloromethan

DMF

: Dimethyl formamid

EGFR

: Thụ thể yếu tố tăng trƣởng biểu mô
(Epidermal Growth Factor Receptor)

FDA

: Cục quản lý thực phẩm và dƣợc phẩm Hoa Kỳ
(Food and Drug Administration)

HAT

: Histon acetyltranferase

HDAC

: Histon deacetylase

HepG2

: Tế bào ung thƣ gan

HL-60

: Tế bào ung thƣ bạch cầu

IC50

: Nồng độ ức chế 50% (Inhibitory Concentration)

IR

: Phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy)

MCF-7

: Tế bào ung thƣ vú

MeOH

: Methanol

MMP

: Protein chứa kim loại (Metalloproteinase)

MS

: Phổ khối lƣợng (Mass Spectrometry)


SRG

: Nhóm nhận diện bề mặt ( Surface RecognitionGroup)

T0nc

: Nhiệt độ nóng chảy

TACE

: Enzym chuyển của yếu tố hoại tử khối u
(Tumor Necrosis Factor-α Converting Enzyme)

TCA

: Acid tricloroacetic

TCL

: Sắc kí lớp mỏng (Thin Layer Chromatography)

TNF-α

: Yếu tố hoại tử khối u (Tumor Necrosis Factor alpha)

TSA

: Trichostatin A

ZBG

: Nhóm kết thúc gắn với Zn2+ (Zinger binding group)


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. CTCT chung của các acid hydroxamic. ........................................... 3
Hình 1.2.Mơ hình cấu trúc và hoạt động của thụ thể yếu tố tăng trƣởng
biểu bì ................................................................................................................ 7
Hình 1.3. Các dẫn chất acid hydroxamic mang khung quinazolin................... 8
Hình 1.4. Các dẫn chất acid hydroxamic khung N-aryl salicylamid................ 8
Hình 1.5. Một số acid hydroxamic ức chế MMP. ............................................ 9
Hình 1.6. Các dẫn chất α,β-cyclic- β-benzamido hydroxamic. ...................... 10
Hình 1.7. Dẫn chất β,β-cyclic-β-benzamido hydroxamic. ............................. 11
Hình 1.8. Vai trị điều khiển chu trình tế bào của các chất ức chế HDAC. ... 12
Hình 1.9. Cấu trúc của các acid hydroxamic ức chế HDAC .......................... 13
Hình 1.10. Mơ hình ZBG theo nghiên cứu của Vanommeslaeghe K. ........... 15
Hình 1.11. Các dẫn chất N-hydroxyfurylacrylamid ....................................... 16
Hình 1.12. Dẫn chất N1-((5-bromo-2-thiopheneyl)methyl)-N7-hydroxy-N1-(4methoxyphenyl) heptanediamid ...................................................................... 16
Hình 1.13. Cấu trúc của các chất tƣơng tự SAHA có nhóm thế tại C7. ......... 17
Hình 1.14. Cấu trúc HPOB trong nghiên cứu của Lee J.H. và cộng sự ......... 17
Hình 1.15. Các dẫn chất acid hydroxamic mang khung isatin-3-oxim. ......... 18
Hình 1.16. Cấu trúc của một số dẫn chất hydroxamic với cầu nối propenamid19
Hình 4.1. Phổ khối lƣợng của chất IIIc.......................................................... 49

Hình 4.2. Biểu đồ so sánh giá trị IC50 của dãy chất IIIa-h với SAHA trên
dòng tế bào SW620 và PC-3 ........................................................................... 52
Hình 4.3 Biểu đồ so sánh giá trị IC50 của dãy chất với SAHA trên dòng tế
bào AsPc-1 và NCI-H23……………………………………………………52



DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1.1. Tổng hợp một số amid ngƣợc của SAHA. .................................... 19
Sơ đồ 1.2. Tổng hợp acid biaryl hydroxamic. ................................................ 20
Sơ đồ 3.3. Quy trình tổng hợp chung............................................................. 27
Sơ đồ 3.4. Quy trình tổng hợp chất IIa........................................................... 27
Sơ đồ 5.3. Quy trình tổng hợp chất IIIa. ........................................................ 28
Sơ đồ 3.6. Quy trình tổng hợp chất IIIb ......................................................... 30
Sơ đồ 3.7. Quy trình tổng hợp chất IIIc ......................................................... 31
Sơ đồ 3.8. Quy trình tổng hợp chất IIId ......................................................... 32
Sơ đồ 3.9. Quy tình tổng hợp chất IIIe........................................................... 33
Sơ đồ 3.10. Quy trình tổng hợp chất IIIf........................................................ 34
Sơ đồ 3.11. Quy trình tổng hợp chất IIIg. ...................................................... 35
Sơ đồ 3.12. Quy trình tổng hợp chất IIIh. ...................................................... 36
Sơ đồ 4.1. Cơ chế phản ứng tổng hợp các dẫn chất IIa-h .............................. 47
Sơ đồ 4.2. Cơ chế phản ứng tổng hợp acid hydroxamic................................. 47
Sơ đồ 4.3. Cơ chế phản ứng tạooxim.............................................................. 48


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Kết quả docking của các dẫn chất với HDAC2 ............................. 26
Bảng 3.2. Chỉ số lý hóa và hiệu suất tổng hợp các acid hydroxamic ............. 37
Bảng 3.3. Giá trị Rf và nhiệt độ nóng chảy (tonc) của các chất IIIa-h ............ 38
Bảng 3.4. Kết quả phân tích phổ IR của các dẫn chất IIIa-h ......................... 39

Bảng 3.5. Kết quả phân tích phố MS của các dẫn chất IIIa-h ....................... 40
Bảng 3.6.Kết quả phổ 1H-NMR của các dẫn chất IIIa-h. .............................. 41
Bảng 3.7.Kết quả phổ 13C-NMR của các dẫn chất IIIa-h. ............................. 43
Bảng 3.8. Kết quả thử hoạt tính kháng tế bào ung thƣ ................................... 45
Bảng 3.9.Đánh giá mức độ giống thuốc của các dẫn chất IIIa-h .................. 46
Bảng 4.1. Kết quả thử tác dụng sinh học của các acid hydroxamic mang khung
3-hydroxyimino-2-oxoindolin………………………………………. 53


ĐẶT VẤN ĐỀ
Ung thƣ là một căn bệnh ác tính do sự tăng sinh bất thƣờng, vô hạn
định, không tuân theo cơ chế kiểm soát của các tế bào và mô trong cơ thể. Tỷ
lệ tử vong do ung thƣ chiếm khoảng 15% trong các nguyên nhân gây tử vong
ở ngƣời, và tỷ lệ này đang gia tăng trong hầu hết các nƣớc, đặc biệt ở các
nƣớc đang phát triển [4]. Trong quá trình tìm kiếm các thuốc chống ung thƣ
mới, nhiều nghiên cứu đã tập trung vào việc thiết kế các dẫn chất mới với
mục tiêu phân tử cụ thể. Một trong những hợp chất nhƣ vậy, thu hút đƣợc
nhiều sự chú ý của các nhà khoa học hiện nay là các acid hydroxamic.Năm
2006, dẫn chất acid hydroxamic đầu tiên đƣợc FDA phê duyệt trong điều trị u
tế bào lympho T ở da là acid suberoylanilid hydroxamic (SAHA,
Zolinza®).Tiếp tục thành công này, một số acid hydroxamic ức chế enzym
histon deacetylase(HDAC) lần lƣợt đƣợc FDA phê duyệt gồm belinostat
(Beleodaq® 2014) điều trị u tế bào lympho T ngoại vi vàpanobinostat
(Farydak® 2015) điều trị đa u tủy [8, 30].
Dựa trên các chất dẫn đƣờng này, nhóm nghiên cứu tại bộ mơn Hóa
dƣợc – Đại học Dƣợc Hà Nội đã thiết kế, tổng hợp, thử tác dụng sinh học của
các acid hydroxamic mới với sự thay đổi nhóm nhận diện bề mặt và cầu nối
cho tác dụng ức chế HDAC và kháng tế bào u thƣ rất khả quan [17, 34, 35,
36, 37, 38]. Trong đó, sử dụng dị vịng isatin-3-oxim với cầu nối heptamid
(thay thế cầu nối octandiamid trong SAHA) thu đƣợc kết quả rất đáng lƣu ý

[37]. Mặt khác, một số nghiên cứu cho thấy việc thay đổi cầu nối mạch thẳng
của SAHA bằng cầu nối có chứa nhân thơm mang lại hoạt tính kháng ung thƣ
cao đồng thời tác dụng ức chế chọn lọc hơn trên HDAC [1, 12, 17, 41, 42].
Trên cơ sở của những nghiên cứu trên, chúng tôi đã thiết kế các dẫn chất acid
hydroxamic mang khung isatin-3-oxim với cầunốiphenylvà tiến hành đề tài:
"Tổng hợp một số dẫn chất N-hydroxybenzamid mang khung 21


oxoindolin hƣớng kháng tế bào ung thƣ"với mục tiêu:
1. Tổng hợp đƣợc N-hydroxy-4-((3-(hydroxyimino)-2-oxoindolin-1yl)methyl)benzamid và một số dẫn chất.
2. Thử hoạt tính kháng tế bào ung thƣ của các dẫn chất tổng hợp đƣợc.

2


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. ACID HYDROXAMIC VÀ HOẠT TÍNH KHÁNG TẾ BÀO UNG
THƢ CỦA CÁC DẪN CHẤT
Acid hydroxamic đã đƣợc biết đến từ năm 1869 qua việc phát hiện acid
oxalohydroxamic bởi Lossen [15, 20].Tuy nhiên, các nghiên cứu thực sự về
cấu trúc và tổng hợp các acid hydroxamic cũng nhƣ hoạt tính sinh học của
chúng chỉ đƣợc biết đến từ sau năm 1980.Acid hydroxamic là acid yếu, có
khả năng tạo phức với các ion kim loại nặng (Zn2+, Mg2+, Fe3+…) do đó nó
đƣợc sử dụng nhƣ nhóm khóa ion kim loại.Từ đó mở ra hƣớng phát triển mới
cho các thuốc ức chế các enzym và protein khác nhau chứa kim loại nhƣ
histon deacetylase (HDAC), metalloproteinase (MMP), enzym chuyển của
yếu tố hoại tử khối u (TCEA)… [41]. Đây đều là những emzym có mối quan
hệ mật thiết với các loại ung thƣ khác nhau. Vì vậy, việc thiết kế, tổng hợp
các acid hydroxamic đã dƣợc các nhà khoa học rất quan tâm để tìm ra các
thuốc mới điều trị ung thƣ.

Hình 1.1.CTCT chung của các acid hydroxamic.
Dƣới đây là một số mục tiêu phân tử của acid hydroxamic có liên quan
mật thiết đến cơ chế bệnh sinh của ung thƣ:
1.1.1. Histon deacetylase (HDAC)
Histon deacetylase (HDAC) là enzym rất quan trọng tham gia vào q
trình acetyl hóa (q trình tháo xoắn nhiễm sắc thể). Ở dạng deacetyl hóa,
histon tích điện dƣơng lớn, tƣơng tác điện tích với ADN mạnh làm đóng xoắn

3


nhiễm sắc thể gây ức chế quá trình dịch mã và tổng hợp protein, ức chế sự
biểu hiện gen. Ngƣợc lại, khi bị acetyl hóa, điện tích dƣơng bị trung hịa,
nhiễm sắc thể đƣợc tháo xoắn, q trình tổng hợp protein diễn ra và đặc tính
của gen đƣợc biểu hiện [9, 11, 23].
 Phân loại
HDAC 1 ở ngƣời là enzym đầu tiên đƣợc xác định bằng cách sử dụng
chất ức chế HDAC trapoxin vào năm 1996 [19, 33, 43]. Cho đến nay đã tìm
đƣợc 18 loại HDAC khác nhau, đƣợc chia thành 4 nhóm dựa vào tính tƣơng
đồng chuỗi, cơ chất đặc hiệu và yếu tố phụ thuộc [33, 43]:


Nhóm I: gồm HDAC 1, 2, 3 và 8; cấu trúc tƣơng đồng với Rpd3

trong nấm men và nằm trong nhân.


Nhóm II: gồm HDAC 4, 5, 6, 7, 9 và 10; cấu trúc tƣơng đồng với

Hda1 của nấm men, chia thành 2 phân nhóm: phân nhóm IIa gồm HDAC 4,
5, 7, 9 và phân nhóm IIb gồm HDAC 6 và 10.


Nhóm III: gồm các protein điều hịa chuỗi truyền thơng tin:
Chất đồng đẳng của Sir2 trong nấm men Saccharomyces

cerevisiae.


Sirtuin trong động vật có vú (SIRT 1, 2, 3, 4, 5, 6 và 7).
Nhóm IV: HDAC 11, cấu trúc tƣơng đồng với cả nhóm I và II.

Nhóm I, II, IV là các HDAC phụ thuộc Zn2+ và cịn đƣợc gọi là nhóm
các HDAC “kinh điển”. Nhóm III là các HDAC phụ thuộc NAD+
(Nicotinamid Adenin Dinucleotid) và đƣợc gọi là các sirtuin. Các HDAC
“kinh điển” bị ức chế bởi các hợp chất có khả năng tạo phức chelat với Zn2+
nhƣ acid hydroxamic, thiol...Thuật ngữ các chất ức chế HDAC thƣờng sử
dụng cho những chất nhằm mục tiêu vào các HDAC kinh điển. Vì vậy các
acid hydroxamic có khả năng ức chế HDAC nhóm I, II, IV.

4


 Cấu trúc của HDAC
Bằng phƣơng pháp kết tinh tạo tinh thể và chụp tia X ngƣời ta đã xác
định đƣợc cấu trúc 3D của một số HDAC và các trung tâm xúc tác phản ứng
deacetyl của chúng. Về cơ bản các HDAC có cấu trúc trung tâm hoạt động
khá giống nhau, chúng đều gồm các phần cơ bản sau:
+ Ion Zn2+: 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.Thơng thƣờng các chất ức chế HDAC liên kết càng mạnh với Zn2+
thì tác dụng ức chế HDAC và độc tính tế bào càng mạnh [13, 48].
+ 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 hình ống hẹp, đƣợc cấu tạo
bởi các acid amin thân dầu đặc biệt là các acid amin có nhân thơm nhƣ: Phe,
Tyr, Pro, His. Nó có cấu trúc khá linh động có thể thay đổi kích thƣớc để phù
hợp với cơ chất và tham gia phản ứng deacetyl. Trên miệng túi có một vành
nhỏ đƣợc tạo nên từ một vài vòng xoắn protein (phần vành sẽ tƣơng tác với
nhóm nhận diện bề mặt của HDAC).Đối với các hợp chất acid hydroxamic
chiều dài kênh này là tối ƣu với khoảng 5-6 liên kết carbon [13, 48].
 Mối liên quan giữa ung thư và sự hoạt động bất thường của HDAC
Hoạt động của HDAC ảnh hƣởng tới sự tích điện trên phần đầu amin của
histon, từ đó gây tác động lên 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 [2].
Sự thay đổi đi N tận của protein histon đóng vai trị quan trọng trong
việc quyết định mức độ xoắn của gen và quá trình biểu hiện gen. Trong số các
thay đổi đó, sự acetyl có hồi phục ở gốc lysin đƣợc nghiên cứu nhiều nhất.
HAT acetyl hóa histon làm trung hịa cực dƣơng trên lysin và giúp tháo
xoắn cấu trúc của nucleosom, do đó giúp cho các nhân tố sao mã dễ dàng tiếp
cận ADN. Ngƣợc lại, các HDAC xúc tác loại bỏ nhóm acetyl từ histon và
5


protein khơng phải histon, làm tăng sự tích điện dƣơng trên đầu N của histon
và đóng xoắn nhiễm sắc thể, kết quả là ức chế quá trình phiên mã do ngăn cản
các nhân tố sao mã tiến đến đích của chúng trên ADN. Nhƣ vậy, sự acetyl hóa
và deacetyl hóa nhiễm sắc thể đóng vai trị quan trọng trong điều hịa q
trình biểu hiện gen. Việc mất cân bằng hoạt động giữa HAT và HDAC có thể
dẫn đến những bất thƣờng biểu hiện gen và do đó dẫn đến ung thƣ [3, 25, 48].

HDAC đã đƣợc xác định là rối loạn điều hòa trong ung thƣ. Qua những
nghiên cứu về vai trò của HDAC trong ung thƣ, nhiều cơ chế về hoạt động
của HDAC đã đƣợc tìm ra. Tuy nhiên phần lớn nghiên cứu tập trung vào sự
huy động bất thƣờng của HDAC vào chuỗi điều hịa của gen đích thông qua
sự tƣơng tác với protein gắn kết, dẫn tới sự chuyển vị nhiễm sắc thể và tạo ra
những khối u ác tính. Tuy nhiên, một số nghiên cứu đã tìm ra đƣợc sự thay
đổi của các HDAC nhất định trong một số khối u. Ví dụ, trong carcinom dạ
dày, tuyến tiền liệt, đại tràng và vú có sự gia tăng biểu hiện của HDAC1 [25,
33]. Sự gia tăng quá mức HDAC2 cũng đƣợc tìm thấy trong ung thƣ carcinom
ở dạ dày, cổ tử cung và đại trực tràng [21, 33]. Các nghiên cứu có ý nghĩa
thống kê đã chỉ ra rằng các HDAC liên quan đến nhiều giai đoạn điều hịa cơ
bản của q trình sinh học trong tế bào ung thƣ nhƣ chu trình tế bào, sự biệt
hóa, sự chết tế bào theo chƣơng trình, kể cả sự di chuyển, sự xâm lấn và sự
tạo mạch [6, 21].
Nhƣ vậy, ức chế phiên mã đƣợc điều hòa bởi sự gia tăng HDAC và có
thể kiểm sốt ung thƣ bằng cách ức chế hoạt động của HDAC. Đây chính là
một trong những mục tiêu phân tử hấp dẫn cho chiến lƣợc điều trị ung thƣ.
Các acid hydroxamic ức chế HDAC đã và đang đƣợc nhiều nhà khoa học trên
thế giới nghiên cứu nhằm tìm ra chất có tác dụng ức chế chọn lọc từng loại
HDAC để ứng dụng trong điều trị ung thƣ.
1.1.2. Một số đích tác dụng khác của acid hydroxamic

6


1.1.2.1. Ức chế thụ thể của yếu tố tăng trưởng biểu bì (EGFR/HER2)
Thụ thể yếu tố tăng trƣởng biểu bì (Epidermal Growth Factor Receptor
– EGFR) là thụ thể trên bề mặt tế bào tiếp nhận tín hiệu từ các yếu tố tăng
trƣởng để kích thích tế bào sinh trƣởng, phân chia, biệt hóa… EGFR là thành
viên của họ thụ thể ErbB (Erythroblastic B), bao gồm 4 thành viên: EGFR

(ErbB-1), HER2/neu (ErbB-2), HER3 (ErbB-3) và HER4 (ErbB-4). Protein
EGFR gồm 1210 axit amin, có cấu trúc gồm 3 vùng: vùng ngoại bào chứa
miền tƣơng tác với yếu tố tăng trƣởng, vùng xuyên màng và vùng nội bào
chứa miền kinase có thể phosphoryl hóa tyrosin của protein (nên đƣợc gọi là
thụ thể tyrosin kinase). Khi yếu tố tăng trƣởng biểu mô liên kết vào thụ thể,
hai phân tử EGFR kết hợp với nhau (dimer hóa), từ đó tự phosphoryl hóa
vùng tyrosin kinase, giúp EGFR kết hợp đƣợc với các phân tử tín hiệu ở giai
đoạn sau của con đƣờng tín hiệu (hình 1.2). Tín hiệu từ EGFR có thể đƣợc
truyền qua con đƣờng khác nhau vào nhân để điều khiển tế bào tăng trƣởng,
biệt hóa, phân chia, tăng sinh mạch máu, tránh sự tự chết theo chƣơng trình
(apoptosis)…[31].

Hình 1.2. Mơ hình cấu trúc và hoạt động của thụ thể yếu tố tăng trƣởng
biểu bì
Ghi chú: (A) Thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì (EGFR). (B) Hoạt động của EGFR.

7


HER2 đƣợc tìm thấy năm 1985 và nhanh chóng trở thành một mục tiếu
phân tử hấp dẫn trong nghiên cứu thuốc điều trị ung thƣ. Trong hầu hết các
khối u ác tính bao gồm ung thƣ biểu mơ vú, buồng trứng, dạ dày, ruột kết và
ung thƣ phổi không tế bào nhỏ, HER2 đƣợc biểu hiện quá mức, phổ biến nhất
là sự khuyếch đại gen trong các khối u này [3,41].
Năm 2010, Cai và cộng sự [10] đã tiến hành tổng hợp rất nhiều dẫn
chất acid hydroxamic mang khung quinazolinức chế cả EGFR/HER2/HDAC
(hình 1.3). Trong đó, dẫn chất 2 có tác dụng in vitro đáng chú ý nhất trên cả 3
đích phân tử và tác dụng mạnh hơn trên các dòng tế bào ung thƣ thử nghiệm
nhƣ MCF-7, HCC872, H358, HepG2…so với vorinostat, erlotinib, lapatinib.
Hiện nay dẫn chất này đang đƣợc tiến hành thử nghiệm lâm sàng.

Hình 1.3. Các dẫn chất acid hydroxamic mang khung quinazolin.
Năm 2012, Zuo và cộng sự [49]đã nghiên cứu tác dụng ức chế đồng
thời HDAC/EGFR của các dẫn chất acid hydroxamic mang khung N-aryl
salicylamid. Kết quả cho thấy chất 3, 4 ức chế rất tốt sự tăng sinh của các tế
bào ung thƣA431, A549 và HL-60(hình 1.4).

Hình 1.4. Các dẫn chất acid hydroxamic khung N-aryl salicylamid.
8


1.1.2.2. Ức chế các metalloproteinase (MMP)
Metalloproteinase (MMP) có thể coi là nhóm lâu đời của protease khi
đƣợc tìm thấy vào những năm 1950 trong vi khuẩn, nấm và các tổ chức cao
hơn. Qua nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, các MMP có liên quan chặt chẽ đến
sự phát triển của khối u, sự tạo mạch và di căn [14].
MMP có cấu trúc và sự liên kết chuỗi khác biệt nhau khá nhiều nhƣng
chúng có một điểm chung duy nhất là đều có chứa kẽm ở trung tâm hoạt
động.Trong một số trƣờng hợp, kẽm có thể bị thay thế bởi một kim loại khác
nhƣ niken hay coban nhƣng vẫn không giảm tác dụng xúc tác. Qua hình thái
tinh thể của thermolysin (một loại MMP) của vi khuẩn đã cho thấy rằng ion
kẽm gắn kết với một phân tử cystein hoặc acid glutamic và ba phân tử histidin
là cần thiết cho hoạt động xúc tác.Do khả năng tạo phức ƣu tiên hơn với ion
kẽm nên acid hydroxamic đã đƣợc thiết kế nhiều trong quá trình tìm kiếm các
chất ức chế MMP nhƣ marimastat, batimastat, prinomastat. Cả ba chất này
đều đã đƣợc tiến hành thử nghiệm lâm sàng pha II, III nhƣng đều bị hủy hoặc
do sinh khả dụng quá thấp hoặc độc tính trên bệnh nhân q nhiều [14, 41].

Hình 1.5. Một số acid hydroxamic ức chế MMP.
Becker và cộng sự (2005) [7]đã tổng hợp và thử tác dụng ức chế MMP

của các dẫn chất piperidin sulfon hydroxamat. Kết quả thu đƣợc khá khả
quan, trong đó dẫn chất 8 có tác dụng ức chế MMP2, MMP9, MMP13 ở nồng

9


độ nM và tác dụng rất tốt trên các khối u ghép ở chuột.
1.1.2.3. Ức chế enzym chuyển của yếu tố hoại tử khối u (TACE)
Yếu tố hoại tử khối-α (TNF-α) là một cytokin hoạt hóa tế bào nội mơ
mạch máu rất mạnh và tăng tính thấm thành mạch. Hiệu ứng này làm tăng
các IgG, bổ thể và tế bào đi vào tổ chức gây viêm cục bộ. Họ TNF-α đóng vai
trị đặc biệt quan trọng trong phản ứng viêm và chết tế bào theo lập trình
(apotosis). Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, trong các tế bào ung thƣ có một
lƣợng lớn các TNF-α, lên quan chặt chẽ đến sự phát triển của khối u và cơ chế
bệnh sinh của nó [24].
TNF-α đƣợc sản xuất chủ yếu bởi đại thực bào, sau đó đi vào máu rồi
đến các mơ và cơ quan khác, TNF-α còn đƣợc tổng hợp trong các tế bào giết
tự nhiên (NK), tế bào u hắc tố và một vài dòng tế bào ung thƣ. Tuy nhiên,
TNF-α chỉ hoạt động đƣợc khi có enzym chuyển TACE từ dạng pro-TNF-α
thành dạng hoạt động TNF-α. TACE là một protein chứa kim loại, có mối
quan hệ mật thiết với MMP. Những nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng các
chất ức chế TACE rất có tiềm năng để phát triển thành thuốc điều trị ung thƣ
[16, 24, 39].
Năm 2008, Ott và cộng sự [39] đã công bố trên tạp chí Bioorganic
Medicine Chemistry Letter hoạt tính ức chế TACE của các dẫn chất α,βcyclic- β-benzamido hydroxamic, cho thấy kết quả rất tốt. Trong đó, dẫn chất
9a, 9bcó IC50<1nM. Cũng trong năm này, Ott cũng đã tổng hợp các dẫn chất
oxaspiro[4,4]nonan b-benzamido hydroxamic 10a, 10bcó tác dụng ức chế
TACE khá mạnh (hình 1.6).

Hình 1.6. Các dẫn chấtα,β-cyclic- β-benzamido hydroxamic.

10


Năm 2008, Duan và cộng sự [16] đã tiến hành tổng hợp và đánh giá tác
dụng ức chế TACE trên 26 dẫn chất β,β-cyclic-β-benzamido hydroxamic. Kết
quả cho thấy chất 11 có tác dụng ức chế TACE mạnh với IC50 = 0,15 nM và
sinh khả dụng đƣờng uống in vitrocũng rất khả quan (hình 1.7).

Hình 1.7. Dẫn chất β,β-cyclic-β-benzamido hydroxamic.
1.2.CÁC ACID HYDROXAMIC ỨC CHẾ HDAC
Có nhiều nhóm chất ức chế HDAC nhƣng các acid hydroxamic đƣợc
nghiên cứu tổng hợp và đánh giá tác dụng nhiều hơn cả do công thức đơn
giản, khả năng ức chế mạnh và chọn lọc các HDAC.
1.2.1.Cơ chế tác dụng
Nhƣ các nhóm chất ức chế HDAC khác, các acid hydroxamic tác động
lên tế bào ung thƣ theo ba cơ chế chủ yếu [22]:
- Các chất ức chế HDAC gián tiếp gây ra sự chết tế bào theo chƣơng
trình (apotosis): Các chất ức chế HDAC tác động lên những tế bào bình
thƣờng và tế bào ung thƣ với cùng mức độ gây ra G2 checkpoint (vị trí mà tại
đó chu trình tế bào tạm thời dừng lại, chờ đến khi các điều kiện trở nên phù
hợp thì chu trình lại tiếp tục). Những tế bào bình thƣờng trải qua G2
checkpoint và tiếp tục phát triển, trong khi đó những tế bào ung thƣ tái tạo
ADN tạo thành dạng4nADN và chuyển sang giai đoạn gây chết tế bào theo
chƣơng trình.
- Sự biệt hóa gây ra bởi các chất ức chế HDAC: Các chất ức chế HDAC
tác động lên các tế bào ung thƣ gây ra sự ngừng tế bào ở pha G1, kết quả là

11

gây ra sự biệt hóa tế bào ung thƣ.
- Ức chế chu trình tế bào: Các chất ức chế HDAC tác động lên các tế bào
ung thƣ làm tăng tính sinh miễn dịch của tế bào ung thƣ và ức chế sự tạo mạch.

Hình 1.8. Vai trị điều khiển chu trình tế bào của các chất ức chế HDAC.
1.2.2.Liên quan cấu trúc – tác dụng của các acid hydroxamic ức chế
HDAC
Các acid hydroxamic ức chế HDAC cấu trúc gồm 3phần chính (hình
1.9)[18,28]:
- Nhóm gắn với ion Zn2+(Zinc binding group - ZBG) (A): tƣơng tác
với ion Zn2+tại trung tâm hoạt động của các HDAC quyết định tính đặc hiệu
và hiệu lực của acid hydroxamic.
- Vùng cầu nối sơ nƣớc (B): thƣờng là những hydrocacbon thân dầu có
thểtạo các liên kết Van der Waals với kênh enzym.
- Nhóm khóa hoạt động (capping group) hay vùng nhận diện bềmặt
(surface recognition group) (C): là các vòng thơm hoặc peptid vòng, thƣờng
nằm trên bềmặt enzym.

12


Hình 1.9. Cấu trúc của các acid hydroxamic ức chế HDAC
Ghi chú: (A): nhóm khóa hoạt động; (B): vùng cầu nối; (C): vùng liên kết với ion kẽm

Cấu trúc tinh thể kết tinh của các HDAC liên kết với một số chất ức
chế HDAC cho thấy phần A, B và một phần của C nằm trong túi enzym, làm
lấp đầy khoảng trống trong lòng kênh enzym. Phần còn lại của nhóm khóa
hoạt động tƣơng tác với phần vành trên bềmặt miệng túi enzym.Nhóm nhận
diện bềmặt có thể liên kết cực và góp phần cải thiện dƣợc động học cho các
chất ức chế HDAC.Việc nghiên cứu thiết kế cấu trúc các chất mới đều dựa

trên cấu trúc cổ điển này.
1.2.2.1.Ảnh hưởng của nhóm khóa hoạt động
Các hợp chất cyclopeptid thiên nhiên mang vòng lớn (azunamid E,
depsipeptid, apicidin) cho tác dụng ức chế chọn lọc trên HDAC nhóm I.Tác
dụng chọn lọc của các cyclopeptid thiên nhiên đƣợc giải thích nhƣ sau: các
cyclopeptid mang vịng lớn đóng vai trị nhóm khóa hoạt động nên cần một
khoảng không gian trong enzym để tạo tƣơng tác. Các HDAC nhóm I có chứa
một túi ở bề mặt đƣờng kính 11A°, vì vậy phù hợp để các hợp chất vòng lớn
vào đây và tạo tƣơng tác Van der Waals, tƣơng tác hydro.Các liên kết này làm
cho phức hợp giữa HDI và enzym khá bền vững [32].
1.2.2.2.Ảnh hưởng của cầu nối
Theo kết quả nghiên cứu của Micco và cộng sự, kênh enzym của
HDAC có hai nhóm phenylalanin, hai nhóm này tham gia vào q tình acetyl
13