HOÀNG bảo NGỌC TỔNG hợp và ĐÁNH GIÁ tác DỤNG KHÁNG UNG THƯ của một số dẫn CHẤT n HYDROXYPROPENAMID MANG KHUNG QUINAZOLIN 4(3h) ON HƯỚNG ức CHẾ HISTON DEACETYLASE KHÓA LUẬN tốt NGHIỆP dược sỹ

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

HOÀNG BẢO NGỌC
MÃ SINH VIÊN: 1601552

TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG
KHÁNG UNG THƯ CỦA MỘT SỐ DẪN
CHẤT N-HYDROXYPROPENAMID
MANG KHUNG QUINAZOLIN-4(3H)-ON
HƯỚNG ỨC CHẾ HISTON
DEACETYLASE

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SỸ
Người hướng dẫn:
1. TS. Đỗ Thị Mai Dung
2. NCS. Dương Tiến Anh
Nơi thực hiện:
1. Bộ mơn Hóa dược

HÀ NỘI - 2021


LỜI CẢM ƠN
Những dịng đầu tiên, tơi xin được dành để gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến với
những người trong suốt thời gian qua đã luôn hỗ trợ và động viên tơi hồn thành khóa
luận tốt nghiệp của mình một cách tốt nhất.
Trước hết, tơi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS.TS. Nguyễn Hải Nam,
TS. Đỗ Thị Mai Dung và NCS. Dương Tiến Anh. Thầy cơ và anh đã chỉ bảo, hướng
dẫn tận tình, động viên tơi những lúc khó khăn trong q trình nghiên cứu, giúp tơi hồn
thành khóa luận tốt nghiệp.

Tơi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các giảng viên, nghiên cứu viên và các anh chị
kỹ thuật viên đang công tác tại Bộ mơn Hóa dược - Trường Đại học Dược Hà Nội, Khoa
Hóa – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội đã luôn giúp đỡ và tạo điều kiện
thuận lợi cho tơi thực hiện khóa luận này.
Lời cuối, tơi muốn cảm ơn gia đình, bạn bè cùng các thành viên khác cũng đang
tham gia nghiên cứu tại bộ mơn Hóa dược, đặc biệt là anh Bùi Xn Trường, anh Đào
An, bạn Nguyễn Hữu Long, bạn Phan Huy Đức, bạn Dương Văn Hiếu, bạn Nguyễn
Ngọc Mai, bạn Vũ Thị Nhung, em Trịnh Thị Minh Ngọc, em Nguyễn Thị Thu Hằng.
Sự đồng hành, sẻ chia của mọi người chính là nguồn động lực to lớn đối với tôi trong
quãng thời gian thực nghiệm.
Hà Nội, ngày 19 tháng 05 năm 2021
Sinh viên

Hoàng Bảo Ngọc


MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC CÁC CHỮ, CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH VẼ
DANH MỤC SƠ ĐỒ
ĐẶT VẤN ĐỀ

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

2

1.1. HISTON DEACETYLASE (HDAC)

2

1.1.1. Khái niệm enzym histone deacetylase (HDAC)

2

1.1.2. Phân loại các HDAC

2

1.1.3. Cấu trúc trung tâm hoạt động enzym HDAC phụ thuộc Zn2+

3

1.1.4. Mơ hình xúc tác của enzym HDAC phụ thuộc Zn2+

4

1.1.5. HDAC và bệnh lý ung thư

5

1.2. CÁC CHẤT ỨC CHẾ HDAC

6

1.2.1. Cấu trúc của các chất ức chế HDAC

6

1.2.2 Phân loại các chất ức chế HDAC

7

1.2.3. Cơ chế tác dụng của các chất ức chế HDAC

7

1.3. CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU VỀ CHẤT ỨC CHẾ HDAC MANG CẤU TRÚC
ACID HYDROXAMIC
9
1.3.1. Thay đổi nhóm nhận diện bề mặt
1.3.2. Thay đổi cầu nối

9
11

1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP ACID HYDROXAMIC VÀ PHẢN ỨNG
HECK
12
1.4.1. Các phương pháp tổng hợp acid hydroxamic

12

1.4.2. Phản ứng Heck

14

CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
17
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ

17

2.1.1. Hóa chất

17

2.1.2. Thiết bị

18

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

18

2.2.1. Tổng hợp hóa học

18

2.2.2. Đánh giá hoạt tính sinh học của các dẫn chất tổng hợp được

19

2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

19

2.3.1. Tổng hợp hóa học

19

2.3.2. Đánh giá hoạt tính sinh học

20

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN

23

3.1. Hóa học

23

3.1.1. Tổng hợp hóa học

23

3.1.2. Kiểm tra độ tinh khiết

31

3.1.3. Khẳng định cấu trúc

32

3.2. Hoạt tính sinh học

36

3.2.1. Đánh giá tác dụng ức chế HDAC

36

3.2.2. Đánh giá tính kháng tế bào ung thư in vitro

37

3.2.3. Đánh giá ảnh hưởng lên chu kỳ tế bào

38

3.2.4. Đánh giá ảnh hưởng lên chu trình apoptosis

39

3.3. Bàn luận

39

3.3.1. Tổng hợp hóa học

39

3.3.2. Khẳng định cấu trúc

41

3.3.3. Đánh giá hoạt tính sinh học

45

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

51

1.Kết luận

51

1.1. Về tổng hợp và khẳng định cấu trúc

51

1.2. Về hoạt tính sinh học

51

2. Kiến nghị

52

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ, CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
13

C-NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon (Carbon-13 nuclear
magnetic resonance)

1

H-NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (Proton nuclear
magnetic resonance)

AcOH

Acid acetic

ADN

Acid desoxyribonucleic

AR

Tinh khiết phân tích (Analytical Reagent)

BubR1

Protein kiểm tra phân bào

CAL 27

Tế bào ung thư miệng ở người

CAP

Nhóm nhận diện bề mặt

CC

Cyanuric clorid

CENP-E

Protein tâm động E (Centromere protein E)

CENP-F

Protein tâm động F (Centromere protein F)

CTCL

U lympho tế bào T dưới da

CWR22

Tế bào ung thư tuyến tiền liệt

d

Vạch đôi (Doublet)

DCM

Diclomethan

DMEM

Dulbecco’s Modified Eagle Medium

DMF

Dimethylformamid

DMSO

Dimethylsulfoxid

DOX

Doxorubicin

DSB

Sự đứt gãy sợi kép (double-strand break)

EDC

1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimid

ESI

Ion hóa phun bụi điện tử (Electrospray ionization)

FAS

Thụ thể gây chết kích hoạt apoptosis

FBS

Huyết thanh bào thai bò (Fetal bovine serum)

FDA

Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (U.S. Food and
Drug Administration)

H%

Hiệu suất

HAT

Histon acetyltransferase

hBUB1

Protein kiểm tra phân bào

HDAC

Histon deacetylase


HDACi

Các chất có tác dụng ức chế HDAC (Histon deacetylase
inhibitors)

HDLP

Histone deacetylase like protein

HIF-1α

Yếu tố phiên mã thiếu oxy máu 1α

HL60

Tế bào bệnh bạch cầu ở người

HPOB

N-hydroxy-4-(2-[(2-hydroxyethyl)(phenyl)amino]- 2oxoethyl)benzamid

HPB

N-hydroxy-4-[(N-(2-hydroxyethyl)-2-phenylacetamido)
methyl) benzamid

HT29

Tế bào ung thư ruột kết ở người

IC50

Nồng độ ức chế 50% (The half maximal inhibitory
concentration)

IR

Hồng ngoại (Infrared)

JA16

Tế bào u lympho tế bào T

K562

Tế bào ung thư bạch cầu nguyên bào

KRIBB

Viện nghiên cứu Sinh học và Công nghệ sinh học Hàn Quốc
(Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology)

LBH-589

Panobinostat

m

Đa vạch (Multiplet)

MCL

Micheliolid

MeOH

Methanol

MM

U đa tủy

MS

Phổ khối lượng (Mass spectrometry

NAD+

Nicotinamid adenin dinucleotid

NCI-H23

Tế bào ung thư phổi người

NMP

N-methyl-2-pyrrolidon

NST

Nhiễm sắc thể

PBS

Dung dịch muối đệm phosphat (Phosphate-buffered saline)

PC-3

Tế bào ung thư tiền liệt tuyến của người

PTCL

U lympho tế bào T ngoại biên

PXD101

Belinostat

s

Vạch đơn (Singlet)

SAHA

Acid suberoylanilid hydroxamic

Skbr3

Tế bào ung thư vú ở người


SRB

Sulforhodamin B

SW620

Dòng tế bào ung thư đại tràng người

TBAB

Tetrabutyl amoni bromid

TEA

Triethylamin

THF

Tetrahydrofuran

TLC

Sắc ký lớp mỏng (Thin layer chromatography)

TMS

Tetramethylsilan

tonc

Nhiệt độ nóng chảy

TRAIL

Thụ thể gây chết kích hoạt apoptosis

TSA

Trichostatin A

U937

Tế bào ung thư bạch huyết ở người

ZBG

Nhóm kết thúc gắn kẽm (Zinc binding group)

δ

Độ dịch chuyển hóa học

v

Dao động hóa trị


DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 2.1. Các nguyên liệu sử dụng trong tổng hợp
17
Bảng 3.1. Giá trị Rf và nhiệt độ nóng chảy (tnc) của các dẫn chất
32
Bảng 3.2. Kết quả phân tích phổ IR của các dẫn chất Va-f
32
Bảng 3.3. Kết quả phân tích phổ MS của các dẫn chất Va-f
33
1
Bảng 3.4. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton ( H-NMR) của 6 dẫn
chất Va-f
34
13
Bảng 3.5. Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân C-NMR của 6 dẫn chất Vaf
35
Bảng 3.6. Kết quả đánh giá tác dụng ức chế enzym HDAC tổng và chọn lọc HDAC6
của Va-f
37
Bảng 3.7. Kết quả đánh giá tính kháng tế bào ung thư của các dẫn chất Va-f
38


DANH MỤC HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1. Cấu trúc của nhiễm sắc thể và hoạt động của enzym HDAC, HAT

2
Hình 1.2. Phân loại enzym HDAC
3
Hình 1.3. Cấu trúc trung tâm hoạt động enzym HDAC
4
2+
Hình 1.4. Mơ hình xúc tác của các HDAC phụ thuộc Zn
4
Hình 1.5. HDAC và bệnh lý ung thư
6
Hình 1.6 Cấu trúc cơ bản của các dẫn chất ức chế HDAC
6
Hình 1.7. Phân loại các chất ức chế HDAC
7
Hình 1.8. Cấu trúc chất có hoạt tính nổi bật trong nghiên cứu của C. Salmi-Smail 10
Hình 1.9. Cấu trúc chất có hoạt tính nổi bật trong nghiên cứu của T.Wang
10
Hình 1.10. Cấu trúc dẫn chất có hoạt tính nổi bật trong nghiên cứu của Jiang
10
Hình 1.11. Cấu trúc chung của các chất trong nghiên cứu của Dương Tiến Anh
11
Hình 1.12. Cấu trúc dẫn chất ST8078AA1
11
Hình 1.13. Cấu trúc dẫn chất HPOB
12
Hình 1.14. Cấu trúc dẫn chất HPB
12
Hình 1.15. Các dẫn chất có hoạt tính nổi bật trong nghiên cứu của Ya-Hui Ding
15
Hình 1.16. Dẫn chất có hoạt tính nổi bật trong nghiên cứu

16
Hình 3.1. Kết quả đánh giá ảnh hưởng lên chu kỳ tế bào của dẫn chất Ve và Vf
38
Hình 3.2. Kết quả đánh giá ảnh hưởng lên chu trình apoptosis của Ve và Vf
39
Hình 3.3. Cấu trúc chung của các dẫn chất Va-f
42
Hình 3.4. Phổ hồng ngoại IR của dẫn chất Va
42
Hình 3.5. Phổ khối lượng MS của dẫn chất Va
43
1
Hình 3.6. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân H-NMR của dẫn chất 5a
44
13
Hình 3.7. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân C-NMR của dẫn chất Va
45
Hình 3.8. Biểu đồ so sánh tác dụng ức chế enzym HDAC tổng và HDAC6 của các dẫn
chất Va-f với chất chứng dương SAHA
45
Hình 3.9 Biểu đồ so sánh tác dụng ức chế tế bào ung thư in vitro của các dẫn chất Va-f
với chất chứng dương SAHA
47
Hình 3.10 Kết quả đánh giá ảnh hưởng lên chu kỳ tế bào của Ve và Vf
48
Hình 3.11 Kết quả đánh giá ảnh hưởng lên chu trình apoptosis của Ve và Vf
49


DANH MỤC SƠ ĐỒ

Trang
Sơ đồ 1.1. Phản ứng tạo acid hydroxamic từ các dẫn xuất ester
Sơ đồ 1.2. Phản ứng tạo acid hydroxamic từ các dẫn xuất acid hydroxamic
Sơ đồ 1.3. Phản ứng Heck
Sơ đồ 1.4. Phản ứng Heck trong nghiên cứu của Ya-Hui Ding
Sơ đồ 1.5. Phản ứng Heck trong nghiên cứu của Narsimha R. Penthalaa
Sơ đồ 1.6. Phản ứng Heck nội phân tử trong nghiên cứu của P. Vijaya Babu
Sơ đồ 3.1 Sơ đồ quy trình tổng hợp các dẫn chất Va-f
Sơ đồ 3.2. Phản ứng tổng hợp chất trung gian II
Sơ đồ 3.3. Phản ứng tổng hợp chất trung gian IIIa
Sơ đồ 3.4. Phản ứng tổng hợp chất trung gian IVa
Sơ đồ 3.5. Phản ứng tổng hợp chất trung gian Va
Sơ đồ 3.6. Sơ đồ quá trình tổng hợp chất Vb
Sơ đồ 3.7. Sơ đồ quá trình tổng hợp chất Vc
Sơ đồ 3.8. Sơ đồ quá trình tổng hợp chất Vd
Sơ đồ 3.9. Sơ đồ quá trình tổng hợp chất Ve
Sơ đồ 3.10. Sơ đồ quá trình tổng hợp chất Vf
Sơ đồ 3.11. Cơ chế phản ứng ngưng tụ vòng 7-bromoquinazolin-4(3H)-on
Sơ đồ 3.12. Cơ chế phản ứng N-alkyl hóa
Sơ đồ 3.13. Cơ chế phản ứng Heck
Sơ đồ 3.14. Cơ chế phản ứng tạo acid hydoxamic

13
14
14
15
16
16
23
23

24
24
25
26
27
28
29
30
39
40
40
41


ĐẶT VẤN ĐỀ
Theo trung tâm nghiên cứu quốc tế về ung thư, năm 2018, gánh nặng ung thư toàn
cầu ước tính 18,1 triệu ca mới mắc và 9,6 triệu ca tử vong [6]. Mặt khác, tình trạng
kháng thuốc trong bệnh lý này ngày càng diễn ra phức tạp, là một trong những nguyên
nhân phổ biến dẫn đến điều trị thất bại [13]. Do đó, việc tìm kiếm những phương pháp
điều trị mới trở nên quan trọng đối với việc kiểm sốt ung thư trên tồn cầu.
Trong những năm gần đây, các phương pháp điều trị hướng đích được kỳ vọng
nâng cao hiệu quả, cải thiện tính chọn lọc và giảm độc tính so với các loại thuốc gây độc
tế bào cổ điển. Trong đó, enzym HDAC được đánh giá là một đích tiềm năng. Theo
nhiều nghiên cứu, HDAC đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển ung thư bao gồm
tăng sinh tế bào, di căn, hình thành mạch, chống lại và biến đổi chu trình apoptosis [22].
Acid hydroxamic là một nhóm chất ức chế HDAC có cấu trúc đơn giản, dễ tổng
hợp và có hoạt tính mạnh [21]. Bên cạnh đó, dị vịng quinazolin có mặt trong nhiều hợp
chất có hoạt tính sinh học, đặc biệt các chất có hoạt tính kháng ung thư (gelfitinib,
erlotinib, lapatinib, sorafetinib,…) [31]. Tiếp cận với xu thế chung, nhóm nghiên cứu
tại bộ mơn Hóa Dược – Đại học Dược Hà Nội cũng đã thiết kế, tổng hợp, thử hoạt tính

và cơng bố nhiều dãy chất dẫn xuất acid hydroxamic hướng ức chế HDAC chứa dị vịng
quinazolin có hoạt tính kháng tế bào ung thư tốt [31] [14]. Để tiếp nối và mở rộng hướng
nghiên cứu trên, chúng tôi tiến hành đề tài “Tổng hợp và đánh giá tác dụng kháng ung
thư của một số dẫn chất N-hydroxypropenamid mang khung quinazolin-4(3H)-on
hướng ức chế histon deacetylase” với hai mục tiêu:
1. Tổng hợp 6 dẫn chất N-hydroxypropenamid mang khung quinazolin-4(3H)-on
(Va-f)
2. Đánh giá hoạt tính sinh học của các chất đã tổng hợp, bao gồm: đánh giá tác
dụng ức chế HDAC tổng và ức chế chọn lọc HDAC6, đánh giá tác dụng kháng tế bào
ung thư in vitro, đánh giá ảnh hưởng lên chu kỳ tế bào, đánh giá ảnh hưởng lên chu trình
apoptosis.

1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. HISTON DEACETYLASE (HDAC)
1.1.1. Khái niệm enzym histone deacetylase (HDAC)
Nhiễm sắc thể (NST) là vật chất di truyền có ở cả sinh vật nhân thực và sinh vật
nhân sơ. Đơn vị cấu tạo cơ bản của nhiễm sắc thể là các nucleosom, gồm: một chuỗi
ADN chứa 146 nucleotid quấn quanh một lõi protein gồm 8 histon (lõi octamer) nhờ lực
liên kết tĩnh điện, tạo ra nhờ điện tích dương của histon và phần phosphat mang điện
tích âm của ADN [12].
Trong cơ thể, nhiễm sắc thể tồn tại ở hai trạng thái: đóng xoắn (trạng thái khơng
hoạt động) và mở xoắn (trạng thái hoạt động). Việc điều hòa hai trạng thái này thông
qua cặp enzym histon deacetylase (HDAC) và histone acetyltranferase (HAT). Cụ thể,
dưới tác dụng của enzym histon deacetylase (HDAC), gốc acetyl sẽ được tách khỏi εN-acetyl lysin amino acid ở phần đuôi protein histon và chuyển tới coenzym A, làm tăng
điện tích dương trên histon. Từ đó, lực liên kết giữa lõi protein và sợi ADN tăng, khiến
nhiễm sắc thể duy trì trạng thái đóng xoắn. Trong khi đó enzym histon acetyltranferase
(HAT) có tác dụng ngược lại, giúp nhiễm sắc thể mở xoắn [12].

Hình 1.1. Cấu trúc của nhiễm sắc thể và hoạt động của enzym HDAC, HAT
1.1.2. Phân loại các HDAC
Năm 1996, HDAC1 ở người đã trở thành histon deacetylase đầu tiên được xác định
thông qua việc sử dụng chất ức chế HDAC trapoxin. Nghiên cứu cũng cho thấy sự tương
đồng về trình tự cũng như chức năng của HDAC1 và Rpd3p - enzym histon deacetylase
ở nấm men [12]. Từ sự tương đồng này, người ta phân chia 18 loại HDAC ở người thành
4 nhóm [11]:
Nhóm I: HDAC1, HDAC2, HDAC3, HDAC8

2


Nhóm II: HDAC4, HDAC5, HDAC7, HDAC9, HDAC6, HDAC10
Nhóm III: Sirtuin 1-7
Nhóm IV: HDAC11

Hình 1.2. Phân loại enzym HDAC
Bốn nhóm enzym được chia làm 2 “họ”, khác nhau về cơ chế xúc tác của chúng.
Họ đầu tiên là các HDAC “cổ điển” thuộc nhóm I, II, IV. Đây là các enzym xúc tác phụ
thuộc vào ion Zn2+ ở đáy túi, có thể bị ức chế khi coenzym này bị tạo phức chelat bởi
các tác nhân hóa học như acid hydroxamic. Trong khi đó, q trình xúc tác của các
HDAC nhóm III sẽ phụ thuộc vào NAD+ [37].
1.1.3. Cấu trúc trung tâm hoạt động enzym HDAC phụ thuộc Zn2+
Cấu trúc tinh thể của trung tâm hoạt động các enzym HDAC được xác định nhờ
phương pháp kết tinh tạo tinh thể và chụp tia X. Nhìn chung, trung tâm hoạt động các
HDAC có các phần cơ bản sau:
- Coenzym Zn2+: nằm ở đáy của kênh enzym, có vai trị tạo liên kết phối trí mạnh
với phần đi histon thơng qua liên kết phối trí: 4 liên kết với nguyên tử oxy, nitơ của
các acid amin, 1 liên kết phối trí với nguyên tử oxy của nhóm acetyl của phân tử acetyllysin ở phần đầu N của histon, từ đó xúc tác tách loại nhóm acetyl. Việc tạo phức

3


chelatvới coenzym Zn2+ bằng các tác nhân hóa học như acid hydroxamic, thiol... sẽ gây
ức chế enzym HDAC này [5].
- Kênh enzym: dạng túi hẹp hình ống, có vai trị chứa cơ chất và tạo liên kết Van
der Walls cố định cơ chất. Cấu trúc túi gồm các acid amin thân dầu: Phenylalanin,
Tyrosin, Prolin, Histidin. Đáy túi chứa một số phân tử nước, có nhiệm vụ vận chuyển
nhóm nhóm acetyl trong q trình deacetyl hóa, tạo liên kết hydro khi khơng có mặt
nhóm -OH của Tyrosin. Miệng túi có một một số vịng xoắn protein (có thể tương tác
với nhóm nhận diện bề mặt của chất ức chế HDAC). Kích thước của kênh dạng túi này
khá linh động, có thể thay đổi để phù hợp với chiều dài cơ chất [5].

Hình 1.3. Cấu trúc trung tâm hoạt động enzym HDAC
1.1.4. Mơ hình xúc tác của enzym HDAC phụ thuộc Zn2+

Hình 1.4. Mơ hình xúc tác của các HDAC phụ thuộc Zn2+
Ghi chú: Nét đứt màu xanh biểu diễn liên kết hydro.

4


Theo nghiên cứu năm 2014 của E. Seto và cộng sự, có hai mơ hình cho cơ chế xúc
tác của các HDAC phụ thuộc Zn2+ được đề xuất [29]:
 Mô hình A: Đây là mơ hình được đề xuất từ cấu trúc HDLP (histone deacetylase
like protein), một chất đồng được phân lập từ vi khuẩn Aquiflex aeolicus. HDLP có
vùng acid amin tương đồng 30% với HDAC1.
Trung tâm hoạt động của HDLP bao gồm túi hình ống, vị trí liên kết kẽm, và các
phần dị vòng hoạt động (in đậm) của một phân tử tyrosin (Y297) và hai phân tử histidin

(H131 và H132), tạo liên kết hydro với hai acid aspartic (D166 và D173). H131 và H132
có chức năng hình thành hệ thống chuyển tiếp D173 - H132 và D166 - H131. Trong đó,
H131 (màu đỏ) xúc tác cho sự tấn cơng ái nhân vào nhóm carbonyl của cơ chất bằng
cách hoạt hóa phân tử nước tạo liên kết phối trí với ion kẽm. Trung tâm hoạt động ion
kẽm được gắn bởi: hai acid aspartic và một histidin.
 Mơ hình B: Đây là mơ hình được đề xuất từ cấu trúc HDAC8. H143 (màu đỏ)
giữ vai trò thiết yếu trong việc chuyển điện tử, là một chất xúc tác base. Trong khi đó,
vai trị của H142 có thể là một chất xúc tác tĩnh điện chung, giúp ổn định điện tích âm
của chất trung gian tứ diện.
1.1.5. HDAC và bệnh lý ung thư
Nhờ một loạt các hiệu ứng phân tử thông qua q trình acetyl hóa q mức chất
nền histon và khơng phải histon, HDAC có thể suy giảm biểu hiện gen ức chế khối u
hoặc điều chỉnh con đường truyền tín hiệu tế bào gây ung thư thơng qua thay đổi một số
mắt xích chính. Enzym này cũng liên quan đến nhiều giai đoạn của bệnh lý ung thư
(Hình 1.5) [19].
Theo các nghiên cứu gần đây, biểu hiện bất thường của các loại HDAC cổ điển
(nhóm I, II, IV) được tìm thấy ở nhiều loại khối u ác tính, bao gồm khối u rắn và ung
thư máu. Trong hầu hết các trường hợp, sự biểu hiện quá mức của HDAC có liên quan
với tiến triển bệnh và hiệu quả điều trị thấp ở bệnh nhân. Ví dụ, biểu hiện cao của
HDAC1, 2 và 3 có liên quan đến tình trạng xấu đi trong ung thư dạ dày và ung thư buồng
trứng. Sự quá mức của HDAC8 có tương quan với bệnh ở giai đoạn nặng và tỷ lệ sống
thấp ở u nguyên bào thần kinh. HDAC cũng được quan sát phổ biến trong bệnh đa u tủy
(MM) [19].
Sự biểu hiện quá mức của HDAC ảnh hưởng đến sinh lý tế bào tương đối đa dạng
giữa các loại cụ thể. Ví dụ, các HDAC nhóm I thường gây tăng sinh tế bào. Thêm vào

5


đó, cả HDAC1 và HDAC2 đều ức chế q trình apoptosis của tế bào ung thư. Trong khi

đó, các HDAC khác như HDAC3, 4, 5 và 8 có xu hướng ức chế sự biệt hóa và HDAC4,
6, 9,10 có liên quan chặt chẽ với sự hình thành mạch. Hai enzym HDAC thuộc nhóm
IIb là HDAC6 và 10 có khả năng kích thích khả năng tự di động của tế bào, dẫn đến di
căn [40].

Hình 1.5. HDAC và bệnh lý ung thư
1.2. CÁC CHẤT ỨC CHẾ HDAC
Thuật ngữ “chất ức chế HDAC” (HDACi) thường được sử dụng cho các dẫn chất
ức chế có enzym HDAC “cổ điển”: nhóm I, II, IV [37].
1.2.1. Cấu trúc của các chất ức chế HDAC
Cấu trúc của một chất ức chế HDAC gồm 3 phần chính: nhóm nhận diện bề mặt
(CAP group), vùng cầu nối (linker) và nhóm kết thúc gắn kẽm (ZBG) [7].

Hình 1.6 Cấu trúc cơ bản của các dẫn chất ức chế HDAC
- Nhóm kết thúc gắn kẽm (Zinc Binding Group, ZBG): tương tác với coenzym
Zn2+, quyết định tính đặc hiệu và hiệu lực của HDACi; có thể là acid hydroxamic,
thiol, nhóm ortho-aminoanilin của benzamid, α-cetoester, ceton thân dầu...

6


- Vùng cầu nối sơ nước: thường là mạch hydrocarbon thân dầu nằm trong kênh
enzym, có thể tạo nhiều liên kết Van der Waals với kênh.
- Nhóm nhận diện bề mặt: thường là các aryl hoặc 1 số vòng khác, nằm trên bề
mặt enzym.
1.2.2 Phân loại các chất ức chế HDAC
Năm 2006, chất ức chế HDAC đầu tiên là suberoylanilid hydroxamic acid (SAHA,
Zoinza®) đã được FDA phê duyệt để điều trị u lympho T ở da. Theo sau đó, nhiều chất
ức chế HDAC khác đã được phê duyệt: belinostat (PXD101), romidepsin (Istodax®),
panobinostat (LBH-589, Farydak®) và chidamid (Epidaza®)... cùng với hàng loạt các

chất ức chế khác đang trong các pha thử nghiệm lâm sàng khác nhau với một số dòng tế
bào ung thư khác nhau [35].
Dựa vào cấu trúc, các HDACi được chia làm 5 nhóm: các acid hydroxamic, các
peptid vịng, các acid béo, benzamid và các dẫn chất ceton.

Hình 1.7. Phân loại các chất ức chế HDAC
Ghi chú: MM: u đa tủy; PTCL: u lympho tế bào T ngoại biên; CTCL: u lympho tế bào T ở da

1.2.3. Cơ chế tác dụng của các chất ức chế HDAC

7


Chất ức chế HDAC là trung gian cho quá trình chết của tế bào ung thư thông qua
một số con đường, bao gồm: ngăn chặn sự phát triển của tế bào, tác động lên quá trình
sửa chữa và nguyên phân ADN, kích hoạt q trình apoptosis, tác dụng chống tạo
mạch…
1.2.3.1. Ảnh hưởng đến chu kỳ tế bào
Một số chất ức chế HDAC gây ra bắt giữ chu kỳ tế bào tại G1 thông qua cảm ứng
chất ức chế kinase phụ thuộc cyclin p21WAF/CIP1. Ngồi ra, các HDACi này cịn điều hòa
giảm cyclin và hậu quả là giảm hoạt động kinase phụ thuộc cyclin, gây ra sự khử
phosphoryl hóa Rb và các tác động lên yếu tố phiên mã E2F.
Các HDACi cũng gây ra sự bắt giữ G2 / M ở tế bào bình thường và tế bào đã biến
đổi. Tuy nhiên, các tế bào biến đổi sẽ không qua được điểm kiểm tra ở G2 và thường
trải qua chu trình apoptosis. Hiệu ứng này không xuất hiện ở các tế bào bình thường, từ
đó giải thích cho việc ức chế chọn lọc khối u của các HDACi [16].
1.2.3.2. Ảnh hưởng đến cơ chế gây đột biến và sửa chữa ADN
Theo nhiều nghiên cứu, các chất ức chế HDAC có thể hiệp đồng với bức xạ ion
hóa và các tác nhân gây đột biến ADN nhằm kìm hãm sự phát triển của khối u. Người
ta cho rằng chất ức chế HDAC thúc đẩy quá trình đứt gãy sợi kép của ADN (DSB:

double-strand break - sự đứt gãy sợi kép). Thật vậy, do các HDACi ức chế enzym
HDAC, tăng cường quá trình acetyl hóa dẫn đến cấu trúc NST và ADN thay đổi. Điều
này có thể khiến ADN dễ bị tổn thương khi tiếp xúc với các tác nhân gây hại như bức
xạ, thuốc độc tế bào và các phản ứng oxy hóa hoặc tia cực tím. Bên cạnh đó, HDACi
cũng có thể bất hoạt một số thành phần trong bộ máy sửa chữa ADN nhờ tăng cường
acetyl hóa [16].
1.2.3.3. Ảnh hưởng đến nguyên phân
Các chất ức chế HDAC có thể gây rối loạn chức năng của tâm động, dẫn đến sự
phân ly nhiễm sắc thể trong nguyên phân không được diễn ra bình thường. Bên cạnh đó,
các protein kiểm tra việc bám vào thoi vô sắc của NST như BubR1, hBUB1, CENP-F
và CENP-E cũng bị mất chức năng do HDACi gây tăng cường actyl hóa histon, dẫn đến
suy giảm q trình phosphoryl hóa [16].
1.2.3.4. Ảnh hưởng đến q trình apoptosis
Các HDACi gây apoptosis thông qua hai con đường: con đường bên ngoài và con
đường bên trong.

8


*Con đường bên trong: HDACi làm suy giảm biểu hiện của các yếu tố chống lại
apoptosis và tăng cường biểu hiện của các yếu tố kích thích apoptosis. Từ đó, con đường
apoptosis bên trong được kích hoạt. Ví dụ, năm 2012, theo nghiên cứu của Jung và cộng
sự, ức chế enzym HDAC2 dẫn đến tăng cường biểu hiện của P53 (protein kích thích
apoptosis) cũng như suy giảm biểu hiện của Bcl-2 (yếu tố chống lại apoptosis).
*Con đường bên ngoài: HDACi gắn với các thụ thể gây chết (FAS, TRAIL,..), từ
đó gây cảm ứng capase 8, 10 và cuối cùng là capase 3. Tiếp đó, con đường apoptosis
bên ngồi được kích hoạt [16].
1.2.3.5. Ảnh hưởng đến quá trình hình thành mạch
Yếu tố phiên mã thiếu oxy máu 1α (HIF-1α) quy định sự biểu hiện của một số gen
liên quan đến hình thành mạch và các con đường truyền tín hiệu tế bào khác thông qua

sự gia tăng biểu hiện của yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu. Biểu hiện quá mức này
có liên quan đến một số khối u ác tính.
Ở điều kiện kỵ khí, các tế bào ác tính chứng kiến sự gia tăng biểu hiện của các
enzym HDAC1,2,3. Trong đó, sự biểu hiện quá mức của HDAC1 gây giảm biểu hiện
của protein p53 và protein von Hippel-Lindau, từ đó dẫn đến sự biểu hiện q mức của
HIF-1α, kích thích sự hình thành mạch. HDACi ức chế enzym HDAC, do đó đảo ngược
q trình này và chống lại sự hình thành mạch [16].
1.3. CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU VỀ CHẤT ỨC CHẾ HDAC MANG CẤU
TRÚC ACID HYDROXAMIC
SAHA là HDACi mang cấu trúc acid hydroxamic đầu tiên được FDA phê duyệt,
có khả năng ức chế hầu hết các loại HDAC1-11. Tuy nhiên, sự ức chế khơng đặc hiệu
này có thể gây ra một số tác dụng phụ từ nhẹ đến nặng liên quan đến điều trị, bao gồm:
mất nước, giảm tiểu cầu, chán ăn và rối loạn nhịp tim. Do đó, trong nhiều năm gần đây,
các nhà khoa học trong và ngồi nước đã và đang tìm kiếm các acid hydroxamic mới ức
chế chọn lọc hơn cũng như hoạt tính tốt hơn, an tồn hơn theo hai hướng: thay đổi nhóm
nhận diện bề mặt và thay đổi vùng cầu nối [26].
1.3.1. Thay đổi nhóm nhận diện bề mặt
Năm 2010, nhóm nghiên cứu của C. Salmi-Smail đã thiết kế 21 dẫn chất bằng cách
thêm nhóm thế vào nhóm nhận diện bề mặt của SAHA (12). Kết quả cho thấy, tác dụng
chống bạch cầu có chọn lọc của loạt dẫn chất này được cải thiện rõ rệt trên nhiều dòng
tế bào ung thư thử nghiệm. Đặc biệt, dẫn chất chứa nhóm thế 4-I (12a) cho độc tế bào

9


mạnh nhất, với IC50 cỡ 0,12-1,3 µM trên 6 dịng tế thử nghiệm (Skbr3, HT29, U937,
JA16, HL60, K562) [25].

Hình 1.8. Cấu trúc chất có hoạt tính nổi bật trong nghiên cứu của C. Salmi-Smail
Việc chuyển từ đơn vòng sang dị vịng đơi đã được tiến hành vào năm 2013 bởi

T.Wang và cộng sự cho thấy hoạt động ức chế mạnh HDAC3,5,6,9 và 10 của loạt chất
tổng hợp được (các dẫn chất 13). Đặc biệt, dẫn chất có nhóm thế 6-Br (13a) trên dị vịng
benzimidazol có IC50 cỡ vài đến vài chục nM. Dẫn chất này có tác dụng ức chế mạnh
trên dòng tế bào ung thư tuyến tụy MiaPaca (với IC50= 89 nM) và dòng ung thư phổi
H69 Gil1 (với IC50 = 173 nM). Sau đó, dẫn chất được đánh giá tác dụng kháng ung thư
tuyến tụy MiaPaca in vivo trên mơ hình chuột xenograft. Kết quả cho thấy dẫn chất này
có tác dụng tương đương Gemcitabine (80 mg/kg) vào ngày 25 khi thí nghiệm kết thúc
cũng như khơng có độc tính ở liều dùng hằng ngày [36].

Hình 1.9. Cấu trúc chất có hoạt tính nổi bật trong nghiên cứu của T.Wang
Cùng năm 2013, nhóm nghiên cứu của Jiang đã áp dụng phản ứng Click để tổng
hợp một loạt các HDACi có nhóm nhận diện bề mặt là dị vịng triazol (các dẫn chất 14).
Kết quả cho thấy, HDACi chứa vịng phenyl ở vị trí -meta (14a) có tác dụng chọn lọc
trên HDAC1 so với HDAC7 vượt trội so với SAHA [33].

Hình 1.10. Cấu trúc dẫn chất có hoạt tính nổi bật trong nghiên cứu của Jiang
Trong nước, năm 2020, nghiên cứu sinh Dương Tiến Anh và cộng sự đã tiến hành
thay thế nhóm nhận diện bề mặt bằng dị vịng indirubin – dị vịng được biết đến với hoạt
tính kháng ung thư (các dẫn chất 15). Nhận thấy rằng, tất cả dẫn chất đều ức chế HDAC

10


tổng vượt trội so với chất chứng dương SAHA (gấp từ 50 đến 370 lần). Các dẫn chất
này đều có tác dụng kháng tế bào ung thư tốt, IC50 cỡ vài đến vài chục nM, trên cả 3
dòng tế bào ung thư thử nghiệm: SW620 (ung thư ruột kết), PC3 (ung thư tuyến tiền
liệt), NCI-H23 (ung thư phổi) [3].

Hình 1.11. Cấu trúc chung của các chất trong nghiên cứu của Dương Tiến Anh
1.3.2. Thay đổi cầu nối

Bên cạnh việc thay đổi nhóm nhận diện bề mặt, việc thay đổi cầu nối alkyl bằng
cách thêm nhóm thế, thêm liên kết đơi, thay bằng vòng thơm cũng đang được nhiều nhà
khoa học hướng đến.
Các acid hydroxamic 7-amino suberoylamid mang vòng lactam (các dẫn chất 16)
đã được tổng hợp và đánh giá hoạt tính sinh học bởi Cabri và cộng sự. Trong đó, hợp
chất ST8078AA1 (16a) cho giá trị IC50 từ 2 đến 10 nM với tất cả các loại HDAC nhóm
I. Thêm vào đó, ST8078AA1 cũng biểu hiện độc tính tốt trên dòng tế bào ung thư thử
nghiệm H460, gấp gần 7 lần so với SAHA [34].

Hình 1.12. Cấu trúc dẫn chất ST8078AA1
Với đặc thù kênh HDAC6 rộng và nông [20], để thiết kế các dẫn chất ức chế chọn
lọc loại enzym này, năm 2013, Lee và cộng sự đã thay thế cầu nối alkyl của SAHA bằng
vòng thơm cồng kềnh hơn. Kết quả, dẫn chất HPOB (17) cho thấy tiềm năng ức chế
chọn lọc rất tốt, IC50 cỡ nM với HDAC6 và cỡ µM với các enzym thử nghiệm cịn lại.
Các nhà nghiên cứu cũng kết luận rằng HPOB có khả năng biến đổi và ức chế tăng
trưởng nhưng không gây chết tế bào thường. Bên cạnh đó, HPOB cũng được chứng

11


minh có khả năng dung nạp tốt ở động vật và khả năng tăng cường tác dụng chống ung
thư của thuốc hóa trị khác liệu khác (etoposid, doxorubicin và SAHA) [17].

Hình 1.13. Cấu trúc dẫn chất HPOB
Tiếp nối sự ra đời của HPOB, bằng cách thay đổi cầu nối, năm 2015 nhóm nghiên
cứu Lee đã cơng bố dẫn chất HPB có tác dụng ức chế chọn lọc HDAC6 khá tốt với IC50
thấp hơn HPOB một chút. HPB ức chế in vitro HDAC6 với độ chọn lọc gần 36 lần so
với HDAC1. Độc tính tế bào ung thư của HPB cao hơn so với paclitaxel hoặc SAHA
gây ra. HPB được dung nạp tốt ở động vật. Sử dụng HPB tại 300 mg/kg có hiệu quả
tương đương với điều trị bằng paclitaxel ở mức 1,5 mg/kg trong mơ hình xenograft sử

dụng chuột chụi lơng và dịng tế bào ung thư tuyến tiền liệt CWR22 [18].

Hình 1.14. Cấu trúc dẫn chất HPB
1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP ACID HYDROXAMIC VÀ PHẢN ỨNG
HECK
1.4.1. Các phương pháp tổng hợp acid hydroxamic
1.4.1.1. Tổng hợp acid hydroxamic từ ester
Đa số các acid hydroxamic được tổng hợp trực tiếp từ ester tương ứng với tác nhân
hydroxylamin. Phản ứng thường được diễn ra trong môi trường kiềm tạo từ các base
mạnh (CH3ONa, NaOH hoặc KOH) với lượng dư hydroxylamin (khoảng 10 đương
lượng). Dung môi được lựa chọn tùy vào bản chất ester phản ứng.
Dưới đây là một số quy trình tổng hợp các acid hydroxamic từ ester tương ứng [1]
[2]:

12


Sơ đồ 1.1. Phản ứng tạo acid hydroxamic từ các dẫn xuất ester
Trong đó, theo nghiên cứu của Andrianov và cộng sự [2], các dẫn chất amid ngược
của SAHA (30) đã được tổng hợp với hiệu suất khá cao (85 - 97%) từ các dẫn chất
methyl ester tương ứng. Phản ứng được tiến hành với tác nhân hydroxylamin
hydroclorid với xúc tác base NaOH, dung môi MeOH, tại nhiệt độ từ 0oC đến nhiệt độ
phòng.
1.4.1.2. Tổng hợp acid hydroxamic từ acid carboxylic
Trong một số trường hợp, các acid hydroxamic có thể được tổng hợp từ các dẫn
xuất acid cacboxylic và hydroxylamin. Các acid cacboxylic sẽ được hoạt hóa bởi một
số tác nhân như: cyanuric clorid (CC), ethyl cloroformat, EDC/ HOBt,… Dưới đây là
một số quy trình minh họa [1]:

13

Sơ đồ 1.2. Phản ứng tạo acid hydroxamic từ các dẫn xuất acid hydroxamic
1.4.2. Phản ứng Heck
1.4.2.1. Đặc điểm của phản ứng Heck
Trong quy trình tổng hợp các N-hydroxypropenamid mang khung quinazolin-4
(3H)-on, phản ứng Heck là một phản ứng quan trọng. Đây là phản ứng giúp hình thành
liên kết carbon-carbon, được phát hiện độc lập bởi hai nhà khoa học Mizoroki và Heck
từ 4 thập kỷ trước. Phản ứng này thu hút được nhiều sự quan tâm bởi tính chọn lọc hóa
học cao, điều kiện phản ứng khơng phức tạp, độc tính và chi phí xúc tác thấp.

Sơ đồ 1.3. Phản ứng Heck
Phản ứng Heck có một số đặc điểm sau:
- Là phản ứng vinyl hóa hoặc aryl hóa các olefin. Trong đó, các olefin thường là
các dẫn xuất của acrylat, styren hoặc chứa liên kết đôi nội phân tử.
- Aryl halogenid thường là aryl bromid và iodid, ngoài ra có thể là triflat thơm,
aroyl clorid, aryl sulfonyl clorid, muối diazonium thơm, aroyl anhydrid, aryl clorid và
arylsilanol.
- Chất xúc tác thường chứa palladium (Pd) vì kim loại này bền với nhiều loại nhóm
chức cũng như có khả năng xúc tác tốt cho quá trình tạo liên kết C-C trong các chất nền
khác nhau. Bên cạnh đó, xúc tác này cịn có ưu điểm có khả năng chọn lọc đồng phân
trans-, dễ thu hồi cũng như có thể tái sử dụng cho mẻ tiếp theo.

14


- Một số base như TBAB (Tetrabutyl amoni bromid) được thêm vào mơi trường
để trung hịa mơi trường acid của phản ứng Heck.
- Dung môi thường dùng trong trong phản ứng Heck thường là các dung môi không
phân cực, điển hình là DMF (Dimethyl formamid) và NMP (N-metyl-2-pyrrolidon) [15].

1.4.2.2. Ứng dụng phản ứng Heck trong tổng hợp các dẫn chất kháng ung thư
Hiện nay, nhiều dẫn chất có hoạt tính kháng ung thư đã được tổng hợp thông qua
phản ứng Heck.
Năm 2013, nhóm nghiên cứu của Ya-Hui Ding đã sử dụng phản ứng Heck tổng
hợp một số các sesquiterpen lacton có cấu trúc guaianolid. Trong đó, các hợp chất 37a,
38a-c, 39a thể hiện hiệu lực cao chống lại dòng tế bào kháng doxorubicin HL-60/A (IC50
= 6,2-19 μM). Đặc biệt, hợp chất 38c ức chế HL-60/A tốt hơn chất chứng dương DOX
(doxorubicin), ngang bằng với chất gốc ban đầu MCL (micheliolid) và có khả năng gây
ra apoptosis [10].

Hình 1.15. Các dẫn chất có hoạt tính nổi bật trong nghiên cứu của Ya-Hui Ding

Sơ đồ 1.4. Phản ứng Heck trong nghiên cứu của Ya-Hui Ding
Năm 2014, Narsimha R. Penthalaa và cộng sự đã sử dụng phản ứng Heck để tổng
hợp các (E)-13-(Aryl/heteroaryl)parthenolid (40). Các dẫn chất này được được sàng lọc
tác dụng kháng ung thư trên 60 dòng tế bào ung thư ở người. Trong đó, dẫn chất (E)-

15