Tổng hợp và thử tác dụng kháng tế bào ung thư một số acid hydroxamic mang khung benzimidiazol và indolin

69 351 0
Tổng hợp và thử tác dụng kháng tế bào ung thư một số acid hydroxamic mang khung benzimidiazol và indolin

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN DUY TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG KHÁNG TẾ BÀO UNG THƢ MỘT SỐ ACID HYDROXAMIC MANG KHUNG BENZIMIDAZOL/INDOLIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ HÀ NỘI 2014 BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN DUY TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG KHÁNG TẾ BÀO UNG THƢ MỘT SỐ ACID HYDROXAMIC MANG KHUNG BENZIMIDAZOL/INDOLIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ Ngƣời hƣớng dẫn: 1. TS. Phan Thị Phương Dung 2. DS. Đỗ Thị Mai Dung Nơi thực hiện: 1. Bộ môn Hóa Dược HÀ NỘI 2014 Lời cảm ơn Trƣớc khi bắt đầu viết nội dung của khóa luận này tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến những ngƣời trong suốt thời gian qua đã luôn ở bên cạnh giúp đỡ, động viên tôi hoàn thành một cách tốt nhất khóa luận tốt nghiệp này. Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Phan Thị Phương Dung và DS. Đỗ Thị Mai Dung - Bộ môn Hóa Dƣợc - Trƣờng Đại học Dƣợc Hà Nội là những ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn, tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo, các anh chị kỹ thuật viên Bộ môn Hóa Dƣợc - Trƣờng Đại học Dƣợc Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu nhà trƣờng, các phòng ban, các thầy cô giáo và cán bộ nhân viên trƣờng Đại học Dƣợc Hà nội - những ngƣời đã dạy bảo và giúp đỡ tôi trong suốt năm năm học tập tại trƣờng. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, anh chị em đã dành cho tôi sự giúp đỡ và động viên quý báu trong suốt thời gian qua. Hà Nội, ngày 4 tháng 5 năm 2014 Sinh viên Nguyễn Duy Mục Lục DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng 1. TỔNG QUAN 2 1.1. Histon deacetylase (HDAC) 2 1.1.1. Khái niệm về histon deacetylase 2 1.1.2. Mối liên quan giữa HDAC và ung thư 3 1.1.3. Phân loại các HDAC 5 1.1.4. Cấu trúc trung tâm hoạt động của các HDAC kinh điển 6 1.1.5. Cấu trúc của các chất ức chế HDAC 7 1.2. Các chất ức chế HDAC 8 1.2.1. Phân loại các chất ức chế HDAC đang thử lâm sàng theo cấu trúc 8 1.3. Liên quan cấu trúc tác dụng của các acid hydroxamic ức chế HDAC 11 1.3.1. Ảnh hưởng của cầu nối 11 1.3.2. Ảnh hưởng của nhóm khóa hoạt động 14 1.4. Các acid hydroxamic đã đƣợc thiết kế tổng hợp trong nƣớc 14 1.5. Thiết kế cấu trúc các chất dự kiến tổng hợp 15 Chƣơng 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1. Nguyên liệu và thiết bị 17 2.1.1. Hóa chất 17 2.1.2. Thiết bị và dụng cụ 17 2.2. Nội dung nghiên cứu 18 2.2.1. Sơ bộ đánh giá tính giống thuốc của các chất dự kiến tổng hợp được 18 2.2.2. Tổng hợp hóa học 18 2.2.3. Thử hoạt tính sinh học của các chất tổng hợp được 18 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu 18 2.3.1. Sơ bộ đánh giá độ giống thuốc của các chất dự kiến tổng hợp 18 2.3.2. Tổng hợp hóa học 19 2.3.3. Thử tác dụng sinh học 20 Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 22 3.1. Đánh giá tính giống thuốc của các chất dự kiến tổng hợp 22 3.2. Hóa học 23 3.2.1. Tổng hợp hóa học 23 3.2.2. Kiểm tra độ tinh khiết 31 3.2.3. Khẳng định cấu trúc 32 3.3. Thử tác dụng sinh học 36 3.4. Bàn luận 36 3.4.1. Tổng hợp hóa học 36 3.4.2. Tác dụng sinh học 37 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40 I. Kết luận 40 II. Kiến nghị 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 13 C- NMR : : Cộng hƣởng từ hạt nhân 13 C 1 H- NMR : : Cộng hƣởng từ hạt nhân 1 H AsPC-1: : : Tế bào ung thƣ tuyến tụy CDI: : : Carbonyl diimidazol DCM : Dicloromethan DMF : : Dimethyl formamid DMSO : : Dimethyl sulfoxid EtOH : : Ethanol HAT : : Histon acetyltranferase HDAC : : Enzym histon deacetylase IC 50 : : Nồng độ ức chế 50% sự tăng trƣởng của tế bào IR : : Phổ hồng ngoại MCF-7 : Tế bào ung thƣ vú MeOH : : Methanol MS : : Phổ khối lƣợng MTT : 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromid NCI-H460 : Tế bào ung thƣ phổi PC3 : Tế bào ung thƣ tuyến tiền liệt SAHA : Acid suberoylanilid hydroxamic SW620 : Tế bào ung thƣ đại tràng TLC : Sắc kí lớp mỏng TMS : Tetramethylsilan T o nc : : Nhiệt độ nóng chảy TSA : Trichostatin A DANH MỤC CÁC BẢNG Stt Tên bảng Trang 1 Bảng 1.1: Đặc điểm 11 HDAC “kinh điển” 5 2 Bảng 1.2: Phân loại một số chất ức chế HDAC đang được thử nghiệm lâm sàng 9 3 Bảng 1.3: Hoạt tính của các chất tương tự TSA 11 4 Bảng 1.4: Hoạt tính của các dẫn chất sulfonamid hydroxamic acid 12 5 Bảng 1.5: Tác dụng sinh học của một số chất ức chế HDAC được thiết kế, tổng hợp tại Việt Nam 15 6 Bảng 3.1: Sơ bộ đánh giá tính giống thuốc của các chất dự kiến tổng hợp 22 7 Bảng 3.2: Một số đặc điểm lý hóa và hiệu suất tạo hydroxamic từ ester của các chất I-IV 30 8 Bảng 3.3: Giá trị nhiệt độ nóng chảy (t o nc ) và R f với pha động DCM/MeOH/AcOH = 90/10/1 của các chất I-IV 31 9 Bảng 3.4: Kết quả phân tích phổ khối lượng của các chất I-IV 32 10 Bảng 3.5: Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của các chất I-IV 33 11 Bảng 3.6: Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1 H của 2 acid hydroxamic I và II 34 12 Bảng 3.7: Kết quả phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13 C của acid hydroxamic II 35 13 Bảng 3.8: Kết quả thử tác dụng sinh học của các chất I, II, III, IV và SAHA 37 14 Bảng 3.9: So sánh hoạt tính của các chất I, 9a và SAHA 38 15 Bảng 3.10: Giá trị logP ước tính của các chất II, III và IV 39 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Stt Tên hình Trang 1 Hình 1.1: Cấu trúc của nucleosom 2 2 Hình 1.2: Các enzym chức năng làm thay đổi cấu trúc nucleosom 3 3 Hình 1.3: Vai trò sinh học của các HDAC trong sinh lý tế bào ung thư 4 4 Hình 1.4: Cấu trúc trung tâm hoạt động của HDAC 7 5 Hình 1.5: Cấu trúc chung của các chất ức chế HDAC tương tự SAHA 8 6 Hình 1.6: Ảnh hưởng của cấu trúc cầu nối tới hoạt tính ức chế HDAC 13 7 Hình 1.7: Chất ức chế có cầu nối là 1,4-cyclohexelen và 1,4- phenylen 13 8 Hình 1.8: Acid hydroxamic có nhóm nhận diện bề mặt là succinimid 14 9 Hình 1.9: Cấu trúc chung của một số dãy chất đã được nghiên cứu trong nước 15 10 Hình 1.10: Acid hydroxamic mang khung benzothiazol 16 11 Hình 1.11: Cấu trúc hóa học của các chất dự kiến tổng hợp 16 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Stt Tên hình vẽ Trang 1 Sơ đồ 1: Quy trình tổng hợp chất I 22 2 Sơ đồ 2: Quy trình tổng hợp chất II 24 3 Sơ đồ 3: Quy trình tổng hợp chất III 25 4 Sơ đồ 4: Quy trình tổng hợp chất IV 27 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Histon deacetylase (HDAC) là một nhóm enzym xúc tác cho phản ứng loại bỏ nhóm acetyl gắn trên phần đuôi lysin ở protein histon của nucleosom. Sự loại bỏ các nhóm acetyl có vai trò trung hòa điện tích khỏi protein histon làm sợi ADN quấn chặt vào lõi histon, ức chế quá trình phiên mã. Các nghiên cứu trong khoảng thời gian những năm 90 của thế kỉ trƣớc cho thấy sự bất thƣờng hoạt động của các HDAC có thể gây rối loạn quá trình phiên mã, từ đó làm phát sinh và thúc đẩy phát triển ung thƣ. Từ đó, việc tìm kiếm hoạt chất ức chế HDAC trở thành một hƣớng nghiên cứu trong tìm kiếm các chất điều trị ung thƣ. Năm 1976, hoạt chất chống nấm TSA đƣợc phân lập từ Streptomyces hygrocopicus bởi Tsuji và cộng sự 28. Nhƣng mãi tới năm 1990, tác dụng ức chế HDAC của TSA mới đƣợc phát hiện bởi Yoshida và đồng nghiệp 33. Từ đó dựa trên cấu trúc và tƣơng tác của nó với HDAC, một loạt các chất đƣợc thiết kế và tổng hợp. Năm 2006 SAHA (Zolinza®) đã trở thành chất ức chế HDAC đầu tiên đƣợc Cục quản lý thực phẩm và dƣợc phẩm Mỹ (US-FDA) cấp phép điều trị u limpho tế bào T dƣới da, đánh dấu sự thành công của hƣớng nghiên cứu [4]. Theo định hƣớng nghiên cứu đó, nhóm nghiên cứu tại bộ môn Hóa Dƣợc - Trƣờng Đại học Dƣợc Hà Nội đã và đang thiết kế, tổng hợp, khảo sát tác dụng sinh học của các acid hydroxamic mới với sự thay đổi nhóm nhận diện bề mặt và cầu nối dựa trên cấu trúc của SAHA. Khóa luận: “Tổng hợp và thử tác dụng sinh học một số acid hydroxamic mang khung benzimidazol/indolin hƣớng ức chế histon deacetylase” đƣợc thực hiện với hai mục tiêu: 1. Tổng hợp acid hydroxamic mang khung benzimidazol và các acid hydroxamic mang khung indolin. 2. Thử độc tính trên dòng tế bào ung thƣ đại tràng SW620 của các chất tổng hợp đƣợc. 2 Chƣơng 1. TỔNG QUAN 1.1. Histon deacetylase (HDAC) Ở gen ngƣời, chuỗi ADN đƣợc gói gọn thành các nucleosom bằng cách quấn quanh protein histon. Mỗi nucleosom gồm một đoạn ADN chứa 146 cặp nucleotid kèm theo một octamer histon (hình 1.1). Giữa hai nucleosom liên tiếp là một đoạn ADN cầu nối (linker ADN). Hình 1.1: Cấu trúc của nucleosom 1.1.1. Khái niệm về histon deacetylase Cấu trúc của nucleosom đƣợc giữ vững nhờ tƣơng tác tĩnh điện giữa nhóm ε–amino lysin của lõi histon (nhóm amin này tích điện dƣơng ngay ở pH sinh lý của cơ thể) với anion oxy của nhóm phosphat trong chuỗi xoắn kép ADN, lúc này quá trình sao chép và phiên mã không xãy ra đƣợc. Để quá trình sao chép và phiên mã xãy ra, nhóm ε–amino lysin bị làm mất điện tích dƣơng bằng cách gắn thêm một nhóm acetyl, tƣơng tác tĩnh điện [...]... đƣợc tổng hợp 15 OH N N N NH S R OH 6 O O R O O O N OH NH OH NH NH 4 S O 7 (a-b) O N R NH OH 6 (a-c) NH O NH R 6 S 9 8 Hình 1.9: Cấu trúc chung của một số dãy chất đã được nghiên cứu và công bố Nghiên cứu đã mang lại kết quả khả quan, nhiều chất tổng hợp đƣợc có tác dụng rất tốt khi thử khả năng ức chế HDAC, độc tính tế bào in vitro trên một số dòng tế bào ung thƣ [3,8,22] (bảng 1.5) Bảng 1.5: Tác dụng. .. Chungbuk, Cheongju, Hàn Quốc theo phƣơng pháp MTT và giá trị IC50 đƣợc tính trên phần mềm GraphPad Prism Dòng tế bào thử nghiệm: SW620 (tế bào ung thƣ đại tràng) Các tế bào ung thƣ đƣợc lấy từ Ngân hàng tế bào ung thƣ của viện nghiên cứu Sinh học và Công nghệ sinh học Hàn Quốc (KRIBB) và đƣợc nuôi cấy trong môi trƣờng RPMI bổ sung 10% FBS (huyết thanh bào thai bò) Độc tính tế bào của các chất đƣợc thử. .. đƣợc là khá tốt Do đó 2 acid hydroxamic I và II đƣợc thiết kế, tổng hợp để tiếp tục khảo sát hai khung nhận diện mới là khung benzimidazol và khung indolin H N O NH I O OH NH N O N OH NH II O NH N OH NH N OH III O O IV Hình 1.11: Cấu trúc hóa học của các chất dự kiến tổng hợp Tiếp đến, để hiểu hơn về vai trò của nhóm C=O trong cầu nối của SAHA acid hydroxamic III đƣợc thiết kế tổng hợp Cấu trúc của chất... 1.8: Acid hydroxamic có nhóm nhận diện bề mặt là succinimid 1.4 Các acid hydroxamic đã đƣợc thiết kế tổng hợp trong nƣớc Ở trong nƣớc, nhóm nghiên cứu tại bộ môn Hóa Dƣợc-Trƣờng Đại học Dƣợc Hà Nội đã và đang thiết kế, tổng hợp, khảo sát tác dụng sinh học của một số acid hydroxamic mới hƣớng ức chế histon deacetylase dựa trên cấu trúc của SAHA [3,8,22] Hình 1.9 mô tả một số cấu trúc của các acid hydroxamic. .. lý tế bào ung thư Cụ thể ngƣời ta thấy sự gia tăng của HDAC1 trong bệnh ung thƣ dạ dày [6], ung thƣ tuyến tiền liệt [14], ung thƣ đại tràng [31], ung thƣ vú [34] hay ung thƣ da Một ví dụ khác, sự gia tăng mạnh HDAC2 đƣợc tìm thấy trong ung thƣ cổ tử cung [15] và ung thƣ dạ dày [25] Một số nghiên cứu khác cũng đã báo cáo về sự gia tăng không kiểm soát của HDAC3 và HDAC6 trong các mẫu xét nghiệm ở ung. .. ghi trên máy Bruker AV-500 tại trung tâm Khoa học và viện Công nghệ Việt Nam, dung môi DMSO-d6 Độ dịch chuyển hóa học (δ) đƣợc biểu thị bằng đơn vị phần triệu (parts per million-ppm), lấy mốc là pic của chất chuẩn nội 20 tetramethylsilan (TMS) 2.3.3 Thử tác dụng sinh học 2.3.3.1 Thử độc tính tế bào - Nguyên tắc thử Thử hoạt tính kháng tế bào ung thƣ (thử độc tính tế bào) in vitro đƣợc thực hiện tại... Rpd3, HdaI và Sir2 của nấm men 9 (bảng 1.1): Bảng 1.1: Đặc điểm 11 HDAC “kinh điển” Vị trí gen (acid amin) mã hóa 482 1p34.1 Nhân 2 488 6q21 Nhân 3 428 5q31.3 Nhân 8 377 Xq13 Nhân /tế bào chất 4 1084 2q37.2 Nhân /tế bào chất 5 1122 17q21 Nhân /tế bào chất 7 912 12q13.1 Nhân /tế bào chất 9 1069 7p12.1 Nhân /tế bào chất 6 1215 Xp11.22 Tế bào chất 10 669 22q13.3 Tế bào chất 11 347 3p25.2 Nhân /tế bào chất Loại... hợp 9a (hình 1.10) là một trong số các chất đã đƣợc thiết kế, tổng hợp bởi nhóm thực nghiệm tại bộ môn Hóa Dƣợc Cấu trúc của 9a đƣợc thiết kế dựa trên cấu trúc của SAHA, bằng cách giữ nguyên cấu trúc cầu nối và thay khung benzen ở phần nhận diện bề mặt bằng khung benzothiazol 16 S NH NH OH N 9a O 6 O IC50 = 4,01 (µg/ml) Hình 1.10: Acid hydroxamic mang khung benzothiazol Kết quả thử hoạt tính của 9a... Pha II NH2 NH O Acid béo H3C OH Acid Valproic H3C O + - O Na H3C Butyrat O 1.3 Liên quan cấu trúc tác dụng của các acid hydroxamic ức chế HDAC 1.3.1 Ảnh hưởng của cầu nối a Ảnh hưởng của chiều dài cầu nối - Năm 1999 Jung và đồng nghiệp [18] đã tổng hợp các chất ức chế HDAC có cấu trúc amid ngƣợc tƣơng tự TSA với sự thay đổi chiều dài cầu nối (bảng 1.3) Kết quả thử tác dụng cho thấy các hợp chất này ức... cấu trúc tác dụng tăng sinh khối u ở in vivo của nghiên cứu cũng cho thấy, chiều dài cho tác dụng tốt nhất của cầu nối là năm tới sáu nhóm methylen (chất 2b và 2d) b Ảnh hưởng của cấu trúc cầu nối - Để hiểu đƣợc vai trò của nhóm thế methyl và liên kết olefin, dựa trên 13 cấu trúc của TSA các hợp chất 3a, 3b và 3c (hình 1.6) đƣợc Van OK 30 tổng hợp và đánh giá khả năng ức chế HDAC Việc bổ sung một nhóm . BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN DUY TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG KHÁNG TẾ BÀO UNG THƢ MỘT SỐ ACID HYDROXAMIC MANG KHUNG BENZIMIDAZOL /INDOLIN KHÓA LUẬN. HÀ NỘI 2014 BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN DUY TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG KHÁNG TẾ BÀO UNG THƢ MỘT SỐ ACID HYDROXAMIC MANG KHUNG BENZIMIDAZOL /INDOLIN KHÓA LUẬN. dụng sinh học một số acid hydroxamic mang khung benzimidazol /indolin hƣớng ức chế histon deacetylase” đƣợc thực hiện với hai mục tiêu: 1. Tổng hợp acid hydroxamic mang khung benzimidazol và

Ngày đăng: 29/07/2015, 08:08

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan