luận án tiến sĩ nghiên cứu tống hợp và hoạt tính kháng viêm, kháng ung thư các hợp chất lai coxib combretastatin

gfd

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ
CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
---------------o0o---------------

NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ HOẠT TÍNH
KHÁNG VIÊM, KHÁNG UNG THƢ CÁC HỢP
CHẤT LAI COXIB – COMBRETASTATIN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

HÀ NỘI - 2021


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌCVÀ
CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-------------

NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ HOẠT TÍNH KHÁNG VIÊM,
KHÁNG UNG THƢ CÁC HỢP CHẤT LAI COXIB –
COMBRETASTATIN
Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
Mã số

:

9.44.01.14

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Ngơ Quốc Anh
2.

PGS.TS. Vũ Đình Hoàng

HÀ NỘI - 2021


LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi và các cộng sự. Các kết
quả nghiên cứu không trùng lặp và chưa từng công bố trong tài liệu khác.
Hà Nội, ngày ...... tháng ..... năm 2021
Tác giả

Nguyễn Thị Thúy Hằng

LỜI CẢM ƠN
Tơi xin được bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Ngơ Quốc Anh và PGS.TS.
Vũ Đình Hoàng những người thầy đã tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo truyền động
lực, niềm đam mê cũng như nhiệt huyết khoa học cho tôi trong suốt thời gian thực hiện
luận án.
Tôi xin trân thành cảm ơn các thầy cô đã giảng dạy và hướng dẫn tôi trong suốt
thời gian học tập và làm việc.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa học, Học viện Khoa học và
Cơng nghệ, các phịng chun mơn, các cán bộ nghiên cứu phòng Nghiên cứu và phát
triển dược phẩm – Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã
ủng hộ, giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện luận án.
Cuối cùng tôi xin gửi lời tri ân tới gia đình, người thân, bạn bè đã ln ở bên,
động viên tơi hồn thành bản luận án này.
Nghiên cứu sinh

Nguyễn Thị Thúy Hằng


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.........................................................................................................3
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................... 4
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT..........................................................................8
MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN.......................................................................................3
1.1. Khái niệm hợp chất lai..........................................................................................3
1.2. Tổng quan về các chất lai chống ung thƣ............................................................3
1.2.1. Các hợp chất lai chống ung thư dựa trên chất ức chế tubulin..........................3
1.2.2. Các chất lai chống ung thư dựa trên các hợp chất isatin..................................4
1.2.3. Các chất lai chống ung thư dựa trên nhóm chất coumarin...............................5
1.2.4. Các chất lai chống ung thư dựa trên nhóm chất steroid....................................5

1.2.5. Các chất lai chống ung thư dựa trên pyrrolo benzodiazepin.............................6
1.2.6. Một số chất lai theo cơ chế khác.........................................................................7
1.3. Khái niệm và vai trò tubulin.................................................................................7
1.4. Các chất lai chống ung thƣ dựa trên chất ức chế tubulin..................................8
1.4.1. Hợp chất lai dựa trên cấu trúc combretastatin (1).............................................9
1.4.2. Thuốc lai dựa trên cấu trúc colchicin (2)......................................................... 10
1.4.3. Thuốc lai dựa trên cấu trúc podophyllotoxin................................................... 11
1.4.4. Hợp chất lai dựa trên cấu trúc chalcon............................................................ 12
1.4.5. Thuốc lai dựa trên cấu trúc taxol...................................................................... 13
1.4.6. Thuốc lai dựa trên cấu trúc vinca alkaloid....................................................... 14
1.5. Các hợp chất lai combretastatin......................................................................... 15
1.5.1. Tổng quan hợp chất combretastatin................................................................. 15
1.5.2. Các chất lai combretastatin............................................................................... 21
1.6. Tổng quan về cơ chế COX2 và pyrazol.............................................................. 25
1.6.1. Tổng quan về cơ chế COX2............................................................................... 25
1.6.2. Các hợp chất pyrazol......................................................................................... 26
1.6.3. Các hợp chất lai pyrazol.................................................................................... 27


1.7. Mục tiêu của luận án........................................................................................... 29
CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM...............31
2.1. Hóa chất và thiết bị.............................................................................................. 31
2.1.1. Hóa chất và dung mơi....................................................................................... 31
2.1.2. Thiết bị nghiên cứu........................................................................................... 31
2.2. Các phƣơng pháp nghiên cứu............................................................................ 31
2.2.1. Phương pháp tổng hợp hữu cơ......................................................................... 31
2.2.2. Tinh chế và xác định cấu trúc........................................................................... 32
2.2.3. Phương pháp thử hoạt tính sinh học................................................................ 32
2.3. Tổng hợp các hợp chất lai coxib - combrestatin................................................ 32
2.3.1. Tổng hợp các dẫn chất este của chất lai este coxib - combretastatin...............32

2.3.1.1. Con đường tổng hợp các dẫn chất este của hợp chất lai hóa coxib combrestatin....................................................................................................... 32
2.3.1.2. Phản ứng tổng hợp các dẫn chất este của chất lai coxib- combrestatin33

Phản ứng được tổng hợp theo sơ đồ sau:.......................................................... 33
2.3.1.3. Quy trình tổng hợp các dẫn chất este của chất lai coxib - combrestatin
33
2.3.1.4. Kết quả của quy trình tổng hợp............................................................ 34
2.3.2. Tổng hợp hợp chất lai coxib - combrestastatin chứa nhóm CF3.....................35
2.3.2.1. Con đường tổng hợp chất lai coxib - combretastatin chứa nhóm CF 3 .. 35

2.3.2.2. Phản ứng tổng hợp chất lai coxib - combretastatin chứa nhóm CF3....36
2.3.2.3. Quy trình tổng hợp chất lai coxib - combretastatin chứa nhóm CF3....36
2.3.2.4. Kết quả của quy trình tổng hợp............................................................ 36
2.3.3. Tổng hợp các dẫn chất axit của hợp chất lai coxib - combretastatin...............37
2.3.3.1. Con đường tổng hợp các dẫn chất axit của chất lai coxib - combrestatin
37
2.3.3.2. Phản ứng tổng hợp các dẫn chất axit của chất lai coxib - combrestatin
38
2.3.3.3. Quy trình tổng hợp các dẫn chất axit của chất lai coxib - combretastatin
39


2.3.3.4. Kết quả của quy trình tổng hợp............................................................ 40
2.4. Nghiên cứu hoạt tính sinh học............................................................................ 40
2.4.1. Sàng lọc hoạt tính gây độc tế bào (HT-29, Hep-G2, MCF7 ) và khả năng ức
chế sản sinh NO.......................................................................................................... 40
2.4.1.1. Nghiên cứu hoạt tính độc tế bào ung thư (cytotoxic assay)..................40
2.4.1.2. Phương pháp thử nghiệm hoạt tính ức chế nitric oxide........................40
2.4.2. Nghiên cứu hoạt tính ức chế PGE2.................................................................. 42
2.4.3. Nghiên cứu hoạt tính cảm ứng apoptosis......................................................... 43

2.5.3.1. Nghiên cứu hoạt tính gây apoptosis của hoạt chất nhờ nhuộm nhân tế
bào với Hoechst 33342....................................................................................... 43
2.5.3.2. Nghiên cứu hoạt tính cảm ứng apoptosis qua Flow cytometry.............43
2.5.3.3. Nghiên cứu hoạt tính cảm ứng apoptosis bằng caspase 3....................44
2.4. Nghiên cứu docking phân tử............................................................................... 44
CHƢƠNG 3: KẾT QỦA VÀ THẢO LUẬN............................................................ 47
3.1. Thiết kế cấu trúc và hoạt tính sinh học của phân tử lai...................................... 47
3.1.1. Thiết kế cấu trúc phân tử lai............................................................................. 47
3.1.2. Thiết kế hoạt tính sinh học phân tử lai............................................................. 48
3.2. Tổng hợp các hợp chất lai coxib - combretastatin............................................ 49
3.3. Hoạt tính sinh học các hợp chất lai coxib - combretastatin.............................. 72
3.3.1. Sàng lọc hoạt tính sinh học các hợp chất lai coxib - combretastatin...............73
3.3.2. Nghiên cứu cơ chế kháng viêm và kháng ung thư........................................... 78
3.3.2.1. Nghiên cứu hoạt tính ức chế sản sinh PGE2........................................ 78
3.3.2.2. Phân tích chu kỳ tế bào......................................................................... 79
3.3.2.3. Nghiên cứu hoạt tính gây apoptosis của hai chất 82 và 102.................81
3.4. Nghiên cứu docking phân tử............................................................................... 88
3.5. Thảo luận............................................................................................................. 95
KẾT LUẬN................................................................................................................. 96
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ.............................98
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 99


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ
viết tắt
TLC
CC
HRMS

ESI-MS
IR

1

H-NMR

13

C-NMR

s
d
dt
m
dd
dt
MW
∆
Rt


THF
TMS-N3
MeCN
Et3N
EtOH
AcOH
L-Pro
DMF

t-BuOH
i-PrOH
BnNH2
PPh3
MeOH
EtOAc
(DHQ)2PH
Et3SiH
BF3.OEt2
Et2O
p-TsOH
NaH


LiAlH4
CBr4
Pd(PPh3)4
NaCO3
DME
TBDMSCl
Ac2O
SRB
DMSO
DMSO-d6
UV
OD
SRB
CA4
AND
ARN

IC50
KB
HepG2


Lu
MCF-7
HT -29
DNA
NO
ROS
COX
PGE2
PGI2
PS
PI


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Vị trí nhóm thế của các chất lai dạng este coxib - combretastatin...............34
Bảng 2.2. Thống kê các chất lai coxib - combretastatin chứa nhóm CF3......................37
Bảng 2.3. Vị trí nhóm thế của các chất lai dạng axit coxib - combretastatin...............38
Bảng 3.1. Kết quả tổng hợp các chất este từ chất 79 đến chất 98................................. 50
Bảng 3.2. Kết quả tổng hợp các chất 65, 102............................................................... 62
Bảng 3.3. Kết quả tổng hợp các dẫn chất axit từ chất 103 đến chất 122.......................62
Bảng 3.4. Tác dụng gây độc tế bào của các hợp chất lai hóa dạng este đối với ba dòng
tế bào ung thư HT-29, Hep-G2, MCF-7 và ức chế sản xuất NO...................................73
Bảng 3.5. So sánh tác dụng gây độc tế bào của các hợp chất lai hóa dạng axit và dạng
este đối với tế bào ung thư MCF-7 và ức chế sản xuất NO.......................................... 76
Bảng 3.6. Các chất lai có hoạt tính sinh học nổi trội gây độc tế bào MCF7.................78

Bảng 3.7. Ảnh hưởng của các hợp chất thử nghiệm đến việc sản xuất PEG2 trong các
đại thực bào RAW 264.7 được kích thích bằng LPS.................................................... 79
Bảng 3.8. Phần trăm tế bào theo pha của các hợp chất được thử nghiệm với MCF7....80
Bảng 3. 9. Phần trăm sự ngưng tụ hoặc phân mảnh của nhân tế bào do hợp chất 102 và
82 gây ra....................................................................................................................... 82
Bảng 3.10. Hoạt tính caspase - 3 của 102 và 82.......................................................... 84
Bảng 3.11. Tỉ lệ tế bào apoptosis................................................................................. 85
Bảng 3.12. Lựa chọn mô hình cấu trúc COX-2 và tubulin tương ứng sử dụng cho
chương trình docking................................................................................................... 88
Bảng 3.13. Tập hợp các hợp chất được thiết kế với điểm kết nối tương ứng trên hai mơ
hình protein (kcal/mol)................................................................................................. 90
Bảng 3.14. Tương tác bộ hợp chất, phối tử trên COX-2 (ID: 3LN1) và mơ hình protein
tubulin (ID: 1Z2B)....................................................................................................... 94
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Các chất ức chế tubulin sử dụng trong thuốc lai chống ung thư
Hình 1.2. Isatin và một số hợp chất lai ............................................................................
Hình 1.4. estradiol (13) và một số hợp chất lai ................................................................


Hình 1.5. PBD và một số hợp chất lai ..............................................................................
Hình 1.6. Một số hợp chất lai theo cơ chế khác ...............................................................
Hình 1.7. a) Các vị trí liên kết với tubulin .......................................................................
b) Cấu trúc và các quá trình trùng hợp, phân rã của microtubule [30] ............................
Hình 1.8. Cấu trúc của một số chất phân lập từ C. caffrum ............................................
Hình 1.9. Cấu trúc của một số chất lai combretastatin .................................................
Hình 1.10. Cấu trúc của một số chất lai ........................................................................
Hình 1.11. Cấu trúc của một số chất lai ........................................................................
Hình 1.12. Cấu trúc của một số chất lai ........................................................................
Hình 1.13. Cấu trúc của một số chất lai taxol ...............................................................
Hình 1.14. Cấu trúc của một số chất lai vinca alkaloid ................................................

Hình 1.15. Cấu trúc stilben ............................................................................................
Hình 1.16. Cấu trúc combretastatin A-4 phosphate (42), combretastatin A-1 phosphate
(43) .................................................................................................................................
Hình 1.17. Tổng hợp các hợp chất mơ phỏng combretastatin ......................................
Hình 1.18. Các thành viên đại diện của nhóm combretastatin ......................................
Hình 1.19. Cấu trúc khung combretastatin (55) và cấu trúc isocombretastatin (56) ....
Hình 1. 20. Combretastatin độc tế bào theo cơ chế tubulin ..........................................
Hình 1.21. Mơ hình liên kết CA4 (đỏ) và COL (xanh dương) với tubulin ...................
Hình 1.22. Lai Combretstatin A-4 – Steroid (21, 22) ....................................................
Hình 1.23. Lamellarrin T và combretstatin A-4 .............................................................
Hình 1.24. Lamellarrin D (62) và combretstatin A-4 (1) ...............................................
Hình 1.25. Lai Combretastatin-isocombretastatin (30) ..................................................
Hình 1.27. các hợp chất lai pyrazole - imidazopyrazole ................................................
Hình 1.28. Tổng hợp KSS-19 (72) .................................................................................


Hình 1.29. Chất lai quinoline–pyrazole (73)................................................................ 29
Hình 1.30. Chất lai pyrazole–thiadiazole (74).............................................................. 29
Hình 2.1. Con đường tổng hợp các hợp chất lai ghép dạng este...................................33
Hình 2.2. Tổng hợp dẫn chất este của hợp chất lai hóa coxib - combrestastatin...........33
Hình 2.3. Cơng thức cấu tạo các hợp chất 79-98.......................................................... 35
Hình 2.4. Con đường tổng hợp hợp chất lai................................................................. 36
Hình 2.5. Tổng hợp hợp lai hóa coxib - combretastatin dang triflo.............................. 36
Hình 2.6. Công thức cấu tạo các hợp chất 43, 102...................................................... 37
Hình 2.7. Con đường tổng hợp các hợp chất lai ghép dạng axit.................................. 37
Hình 2.8. Tổng hợp khung lai ghép coxib - combretastatin dạng axit..........................38
Hình 2.9. Cơng thức cấu tạo các hợp chất 103-122..................................................... 40
Hình 3.1. Cấu trúc của celecoxib, Combretastatin A4 và hợp chất lai coxib combretastatin

47

Hình 3.2. Đánh giá mức độ biểu hiện PGE-2 của các hợp chất 102, 96, 81, 82, 94,
Celecoxib ở nồng độ 20 µM trên đại thực bào RAW-264,7 sau 48 giờ xử lý...............79
Hình 3.3. Phân tích chu kỳ tế bào của các hợp chất được thử nghiệm bao gồm 102, 96,
81, 82, 94 tại nồng độ 10 µM và Celecoxib (65) tại nồng độ 30 µM trên MCF-7 .......81
Hình 3.4. Hình ảnh tế bào MCF7 được nhuộm Hoechst 33342 dưới tác động của các
mẫu nghiên cứu ở các nồng độ khác nhau.................................................................... 83
Hình 3.5. Tác động của mẫu nghiên cứu đến quá trình apoptosis tế bào thơng qua
Alexa Fluor® 488 annexin V/Dead Cell Apoptosis Kit. Các mẫu thử được phân tích
bằng hệ thống flowcytometry. Trục x thể hiện mức độ nhuộm mầu FITC-Anexin V,
trục y thể hiện mức độ nhuộm mầu PI theo đơn vị Log................................................ 86
Hình 3.6. Các dạng liên kết hydro của các hợp chất với protein COX-2 (PDB ID:
3LN1) và tubulin (PDB ID: 1Z2B). (A) chất 102 với COX-2; (B) Chất lượng 102 với
tubulin; (C) chất 82 với COX-2; (D) Hợp chất 82 với tubulin...................................... 91
Hình 3.7. Vị trí gắn kết 2D của các hợp chất được thiết kế với protein COX-2 PDB ID:
3LN1) và tubulin (PDB ID: 1Z2B). (A) hợp chất 102 với COX-2; (B) hợp chất 102 với
tubulin; (C) hợp chất 82 với COX-2; (D) hợp chất 82 với tubulin...............................93
Hinh 3.8. Hình ảnh stereo các mẫu chất...................................................................... 94



1

MỞ ĐẦU
Ung thư là một nhóm các bệnh liên quan đến việc phân chia tế bào một cách vô
tổ chức và những tế bào đó có khả năng xâm lấn những mô khác bằng cách phát triển
trực tiếp vào mô lân cận hoặc di chuyển đến nhiều vị trí khác nhau (di căn). Theo thống
kê của tổ chức Ung thư tồn cầu GLOBOCAN năm 2018 hiện cả nước có hơn 300.000
người sống chung với ung thư, có 164.671 ca mới, 114.871 người tử vong do bệnh này.
Tồn cầu hiện có khoảng 23 triệu người mắc, trong đó mỗi năm có hơn 14 triệu người

mắc mới và 8 triệu 2 trăm nghìn người tử vong. Tổ chức Y tế thế giới (WHO) xếp Việt
Nam nằm trong 50 nước thuộc top 2 của bản đồ ung thư.
Hiện nay, các thuốc đang sử dụng thường theo cơ chế tác dụng đơn lẻ, còn nhiều
tác dụng phụ và bắt đầu có biểu hiện kháng thuốc, dẫn đến sự cần thiết tiếp tục nghiên
cứu phát triển các loại thuốc ung thư mới. Gần đây việc phát triển các thuốc chống ung
thư có nhiều đích tác dụng đang là vấn đề thời sự nhờ hiệu quả vượt trội hơn so với
một mục tiêu duy nhất [1-2]. Hơn nữa, nghiên cứu lâm sàng cũng chỉ ra, sự kết hợp của
nhiều loại thuốc với nhiều các cơ chế tác dụng khác nhau thu được hiệu quả cao cho
các bệnh nhân kháng thuốc [3]. Do đó, thiết kế các hợp chất lai kháng ung thư với
nhiều hơn một đích tác dụng là một xu hướng mới. Các hợp chất lai có khả năng tác
động đồng thời lên nhiều đích tác dụng nhờ trong cấu trúc của chúng có sự kết hợp
nhiều phân tử thuốc riêng lẻ hoặc các đặc điểm cấu trúc hóa học của các phân tử thuốc
này
Trong số các chất gốc có hoạt tính sinh học nổi trội được chú ý, nhóm chất kháng
ung thư theo cơ chế ức chế tubulin đặc biệt được quan tâm. Các chất ức chế vi ống như
taxol, colchicin, chalcon, combretasatin, phenstatin, podophyllotoxin và vinca alkaloid
được coi là các chất gốc tiềm năng và thu được các hợp chất lai cho kết quả đầy hứa
hẹn. Ngoài ra, celecoxib là một pyrazol kháng viêm điển hình theo cơ chế COX2 và
gần đây cũng được biết đến với một số hoạt tính mới đó là ức chế sự tăng sinh của tế
bào ung thư khơng liên quan với COX2 [4-5]. Do đó, việc thiết kế và tổng hợp các hợp
chất lai coxib – combretastatin hướng tới mục tiêu tìm ra một phân tử lai


2

mới có sự tích hợp được hoạt tính nổi trội của hai chất gốc ban đầu. Luận án với tiêu
đề “Nghiên cứu tổng hợp và hoạt tính kháng viêm, kháng ung thƣ các hợp chất lai
coxib – combretastatin” góp phần tìm ra các loại thuốc mới chống ung thư đa đích
sinh học.

3

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Khái niệm hợp chất lai
Những đặc điểm nổi trội của sự kết hợp đa đích tác dụng trong điều trị lâm sàng
đối với những bệnh nhân không đáp ứng thuốc dẫn đến các hợp chất lai được quan tâm
và nghiên cứu [3]. Sự lai hóa phân tử có thể hiểu theo một nghĩa khái quát là một chiến
lược thiết kế các phối tử một cách hợp lý để làm xuất hiện các cấu trúc của chất mẫu
hoặc dựa trên sự nhận biết các đơn vị dược lý của các chất mẫu phát huy hoặc bảo tồn
nguyên bản dẫn đến các hợp chất lai thu được giữ được những đặc tính tiêu biểu của
các phiên bản gốc theo mục tiêu thiết kế ban đầu [6]. Đây là một khái niệm mới trong
thiết kế và phát triển thuốc nhằm tạo ra một hợp chất lai mới ái lực và hiệu quả hơn so
với các thuốc gốc đơn lẻ. Sự lựa chọn các đối tác lai ghép dựa trên các đặc tính cấu
trúc và hoạt tính sinh học của chất gốc. Phân tử lai thu được là sự kết hợp của hai dược
chất trong một phân tử duy nhất với mục đích khuếch đại tác dụng của nó thơng qua sự
tác dụng đồng thời lên các mục tiêu đơn lẻ hoặc đối vận các tác dụng phụ của các chất
gốc dẫn đến làm giảm tác dụng phụ của phân tử lai [7-8].
1.2. Tổng quan về các chất lai chống ung thƣ
Sự không đồng nhất của khối u và khả năng kháng thuốc dẫn đến những hạn chế
trong điều trị hóa xạ trị, do vậy địi hỏi các phương pháp tiếp cận mới nhằm kích hoạt
nhiều mục tiêu để tăng tính hiệu quả của thuốc điều trị. Chiến lược về các hợp chất lai
đã bước đầu đáp ứng được những hạn chế này trên mơ hình in vitro và thể hiện qua
nhiều cơng trình nghiên cứu. Nhiều cơ chế tác dụng cũng như các cấu trúc mẫu được
sử dụng làm chất gốc. Tuy nhiên có thể phân loại các chất lai dựa trên một số nhóm
chất tiêu biểu được liệt kê sau đây:
1.2.1. Các hợp chất lai chống ung thư dựa trên chất ức chế tubulin
Các hợp chất ức chế tubulin được quan tâm nhiều trong việc thiết kế và tìm
kiếm các hợp chất chống ung thư. Điển hình như combretastatin A-4 (1), colchicine
(2), podophyllotoxin (3), chalcon (4), taxol (5), vinca alkaloid (6) (hình 1.1) có nhiều

4

nghiên cứu cũng như ứng dụng trong lâm sàng. Tuy nhiên khi hoạt động độc lập chúng
vẫn thể hiện nhiều tác dụng phụ. Do vậy, xoay quanh các cấu trúc của các chất ức chế
tubulin này, có rất nhiều chất lai được thiết kế và phát triển hướng tới nhiều hơn một
đích tác dụng sinh học vốn có của chất gốc.

Hình 1.1. Các chất ức chế tubulin sử dụng trong thuốc lai chống ung thư
1.2.2. Các chất lai chống ung thư dựa trên các hợp chất isatin
Isatin (7) là các hợp chất khung indol, bản thân isatin và các dẫn xuất của nó có
nhiều đặc tính sinh học như kháng u, kháng khuẩn, chống viêm, giảm đau, chống vi
khuẩn [9]. Isatin đã được lai hóa với nhiều các chất khác như uracil [10], triazol [11] và
thu được các chất lai uracil – isatin (8) [12], isatin – triazol (9) [12] và những hợp chất
lai khác có hoạt tính lai của isatin và chất đối tác (Hình 1.2).


5

Hình 1.2. Isatin và một số hợp chất lai
1.2.3. Các chất lai chống ung thư dựa trên nhóm chất coumarin
Coumarin (10) lần đầu tiên được phân lập từ đậu tonka và cỏ ba lá vào năm
1820 [13]. Coumarin biết đến với khả năng chống ung thư, kháng viêm, kháng virus
[14]. Một số sản phẩm lai của coumarin như coumarin - pyrazolin (11) [15], coumarin-

stilben (12) [16] cũng đã thể hiện mạnh khả năng chống ung thư của hoạt chất
coumarin đồng thời thu nhận thêm được hoạt tính của đối tác lai.

Hình 1.3. Coumarin và một số hợp chất lai

1.2.4. Các chất lai chống ung thư dựa trên nhóm chất steroid
Steroid là các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp. Một số
steroid có nguồn gốc thiên nhiên như hợp chất digitalis, và các tiền chất của một số loại
vitamine hay cholesterol [17]. Steroid được biết đến với tác dụng chống viêm giảm đau
hiệu quả. Một dạng của steroid đó là estradiol (13), một hormon sinh dục nữ chính, một


6

số hợp chất lai như estradiol - chlorambucil (14) [18], geldanamycin - estradiol (15)
[19-20] cũng được tổng hợp và khảo sát những hoạt tính chống lại một số dịng ung thư
buồng trứng hay ung thư vú (Hình 1.4).

Hình 1.4. estradiol (13) và một số hợp chất lai
1.2.5. Các chất lai chống ung thư dựa trên pyrrolo benzodiazepin
Pyrrolo [2,1-c] [1,4]-benzodiazepin (16) (PBD) là một nhóm kháng sinh, kháng
ung thư tự nhiên có hiệu lực mạnh được tạo ra từ các lồi Streptomyces khác nhau.
Nhiều hợp chất tương tự PBD đã được tổng hợp nhằm tăng hiệu lực tác dụng chống lại
các tế bào ung thư [21] và một số hợp chất lai như benzothiazol - pyrrolo [2,1-c] [1,4]
benzodiazepin - 5 - one (17) [22], bisindol - pyrrolo [2,1-c] [1,4] benzodiazepin (18)
[23] cũng đều thể hiện những hoạt tính nổi trội trong kháng ung thư của chất đầu PBD

và các chất đối tác.

Hình 1.5. PBD và một số hợp chất lai


7

1.2.6. Một số chất lai theo cơ chế khác

Một số chất lai chưa được thống kê theo một cơ chế cụ thể như psorospermin/
quinobenzoxazin (19) [24], norindenoisoquinolin - camptothecin [25], benzofuran imidazol (20) [26] (Hình 1.6) cũng được quan tâm và thu được nhiều kết quả hoạt tính
thú vị.

Hình 1.6. Một số hợp chất lai theo cơ chế khác
Tuy nhiên, trong định hướng mục tiêu của luận án, nhóm nghiên cứu tâp chung
phát triển các chất lai chống ung thư dựa trên cơ chế ức chế tubulin.
1.3. Khái niệm và vai trò tubulin
Tubulin, là một protein thành phần cấu tạo lên các vi ống và là mục tiêu hấp dẫn
để phát triển các loại thuốc trị liệu ức chế sự tăng sinh của tế bào ung thư. Tác dụng
chống tăng sinh của chúng chủ yếu bằng cách ngăn chặn quá trình nguyên phân và can
thiệp vào quá trình động học vi ống. Các phân tử protein sinh học tubulin được hình
thành thơng qua q trình trùng hợp các dị phân tử của α- và β-tubulin. Sự phá vỡ các
vi ống có thể gây ra sự ngừng chu kỳ tế bào ở pha G2-M và hình thành các thoi phân

bào bất thường. Các hợp chất nhắm mục tiêu tubulin có thể được phân loại thành hai
nhóm chính: 1) ổn định vi ống gồm các tác nhân kích thích sự trùng hợp tubulin bao
gồm paclitaxel, docetaxel và epothilon và 2) làm mất ổn định vi ống gồm các tác nhân
ức chế sự trùng hợp tubulin bao gồm vinca ancaloit (vinblastin, vincristin), colchicin,
combretastatin và các dẫn chất của chúng. Cả hai nhóm này đều có thể can thiệp vào sự


8

hình thành thoi phân bào trong tế bào khối u, ngừng tăng sinh bởi dừng chu kỳ tế bào
và gây ra cảm ứng chết tế bào theo chương trình apoptosis [27].
Khả năng ức chế polyme hóa tubulin được giải thích theo cơ chế tác động lên
các trung tâm khác nhau trên tubulin. Có 3 trung tâm hoạt động trên tubulin: trung tâm
colchicin, trung tâm vinca - alkaloid, và các trung tâm taxoid. Các hợp chất
combretastatin được cho là tác động lên trung tâm colchicin [28-29]. Colchicin là một

loại thuốc chống phân bào, tác dụng ức chế phân bào ở kì giữa nguyên phân và liên kết
với tubulin để tạo thành phức hợp tubulin - colchicin sau đó liên kết với các đầu của vi
ống để ngăn chặn sự kéo dài của polymer vi ống. Ở nồng độ thấp, colchicine ngăn chặn
sự tăng trưởng vi ống và ở nồng độ cao hơn, colchicin thúc đẩy quá trình phân rã vi
ống. Colchicin được định dạng là một trong các chất gốc dùng để so sánh và đưa ra cơ
chế tác dụng lên một miền liên kết tubulin đối với một chất mới.

a
Hình 1.7. a) Các vị trí liên kết với tubulin
b) Cấu trúc và các quá trình trùng hợp, phân rã của tubulin [30]
1.4. Các chất lai chống ung thƣ dựa trên chất ức chế tubulin
Theo thống kê phần trước cho thấy phân tử lai thu được hiệu quả và chọn lọc hơn
về hoạt tính sinh học so với các nguyên mẫu. Hơn nữa, phạm vi lai của các phân tử rất
rộng, có thể tùy chỉnh sửa đổi chọn lọc cấu trúc theo mục tiêu thiết kế ban đầu để lựa chọn
ra các đối tác phù hợp. Tuy nhiên trong đó chiến lược tiếp cận mục tiêu enzym /protein là
các chiến lược chính cho các bệnh phức tạp như ung thư, cụ thể trong khn khổ luận án
thì mục tiêu protein tubulin được đề cập và nghiên cứu. Trên cơ sở


9

mục tiêu tubulin thì có nhiều các chất ức chế tubulin được sử dụng để tổng hợp các
phân tử lai như: combretastatin, colchicin, podophyllotoxin, chalcon, taxol, vinca
alkaloid.
1.4.1. Hợp chất lai dựa trên cấu trúc combretastatin (1)
Combretastatin (21) thuộc một nhóm các hợp chất được phân lập từ vỏ rễ hoặc
thân của cây Combretum caffrum Nam Phi. Các phần tử đầu tiên được phân lập vào
năm 1982 (Hình 1.8). Các thực vật họ Combretaceae bao gồm hơn 600 loài và được
phân chia thành 20 chi [31]. Họ cây bụi Combretaceae được phổ biến rộng rãi sử dụng
trong y học cổ truyền ở Châu Phi và Ấn Độ theo nhiều các công dụng khác nhau như

làm thuốc trị tim mạch, băng bó vết thương, điều trị bệnh tâm thần, bọ cạp cắn. Lồi
Combretum latifolium được dùng để điều trị ung thư [32-33].

Hình 1.8. Cấu trúc của một số chất phân lập từ C. caffrum
Một số hợp chất tự nhiên được phân lập từ C. caffrum có các hoạt tính sinh học
đáng chú ý như ức chế sự ngưng kết của tubulin, ức chế trên các dòng tế bào ung thư ở
người [34-36]. Trong đó combretastatin A-4 (1), là một trong các chất thể hiện độc tính
tế bào mạnh lại có cấu trúc đơn giản.
Các hợp chất combretastatin với những hoạt tính nổi trội nhờ vậy là nguồn
phong phú tạo tiền đề cho các hợp chất lai. Nhiều nhóm tác giả đã tiến hành thiết kế và


10

xây dựng các nhóm chất lai như các hợp chất lai Combretastatin A-4 (1) và steroid
[37], các hợp chất lai combretastatin A-4 - Lamellarrin D (27) [38], lai Combretastatin
– amidobenzothiazol (29) [39], lai Combretastatin - Isocombretastatin (30) [40], hay
các dạng lai dẫn chất của combretastatin [41].

Hình 1.9. Cấu trúc của một số chất lai combretastatin
1.4.2. Chất lai dựa trên cấu trúc colchicine (2)
Colchicin (2) một alkaloid tự nhiên được phân lập từ cây Colchicum autumnale
L., là một trong những chất chống phân bào đầu tiên được tiến hành nghiên cứu. Cụ
thể, nó can thiệp vào sự phát triển của vi ống và do đó ảnh hưởng đến q trình ngun
phân và các chức năng phụ thuộc vào vi ống khác [42]. Có nhiều chất lai dựa trên cấu
trúc colchicin được các nhà khoa học nghiên cứu như colchicin – caulerpenyn (31) với
hoạt tính ức chế trùng hợp tubulin [43], colchicin - tubulizin (32) [44], Colchicin –
adamantan (33) [45] cũng đều thể hiện hoạt tính vượt trội.