Nghiên cứu tổng hợp các acid hydroxamic mới chứa nhân quinazolinone, đánh giá hoạt tính ức chế enzym hdac và kháng một số dòng tế bào ung thư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Nghiên cứu tổng hợp axit hydroxamic chứa nhân quinazolinone, đánh giá hoạt tính ức chế enzym HDAC kháng số dòng tế bào ung thư HỒNG THỊ LIÊN hoanglien2667@gmail.com Ngành: Hóa kỹ thuật Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Khắc Vũ Viện: Kỹ thuật hóa học HÀ NỘI, 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Nghiên cứu tổng hợp axit hydroxamic chứa nhân quinazolinone, đánh giá hoạt tính ức chế enzym HDAC kháng số dịng tế bào ung thư HỒNG THỊ LIÊN hoanglien2667@gmail.com Ngành: Hóa kỹ thuật Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Khắc Vũ Chữ ký GVHD Viện: Kỹ thuật hóa học HÀ NỘI, 2020 ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp axit hydroxamic chứa nhân quinazolinone, đánh giá hoạt tính ức chế enzym HDAC kháng số dòng tế bào ung thư Tác giả luận văn: Hoàng Thị Liên MSHV: CB180048 Người hướng dẫn: PGS.TS Trần Khắc Vũ Từ khóa (Keyword): quinazolinone, cytotoxic, cancer, HDAC GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) i LỜI CẢM ƠN Với kính trọng lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới PGS.TS.Trần Khắc Vũ, Bộ mơn Cơng nghệ Hố dược BVTV, Viện Kỹ thuật Hoá học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giao đề tài, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt q trình học tập, thực nghiệm hồn thiện luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy, Bộ mơn Cơng nghệ Hố dược BVTV-Viện Kỹ thuật Hóa học-Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập làm thực nghiệm Em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè động viên giúp đỡ em trình học tập hồn thiện luận văn ii NỘI DUNG TĨM TẮT Lý chọn đề tài Theo Tổ chức Y tế giới (WHO), tình hình số bệnh có ung thư sốt rét trở nên đáng quan ngại Tỷ lệ ung thư toàn giới ước tính khoảng 14 triệu trường hợp năm Trong năm 2017, khoảng 600.920 người Mỹ chết ung thư, gần 1.650 người chết ngày Tại Việt Nam, số trường hợp mắc ung thư tăng nhanh từ 68.000 ca năm 2000 lên 126.000 năm 2010 dự kiến vượt qua 190.000 ca vào 2020 Tình hình thách thức lớn trình nghiên cứu loại thuốc điều trị mới, có hoạt tính tốt để kháng lại phát triển mạnh mẽ loại ung thư Hiện nhà nghiên cứu khoa học tìm nhiều hợp chất hóa học có hoạt tính tốt Một số dẫn xuất axit hydroxamic Bên cạnh khả kháng ung thư tìm thấy hợp chất quinazolinone dẫn xuất, hợp chất dị vòng tạo vòng thơm, benzene vòng pyrimidine, với nhiều chế khám phá ức chế hệ thống enzyme sửa chữa DNA, ức chế thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì (EGFR) (là tyrosine xuyên qua màng tế bào thể số lượng đáng kể khối u người Do dẫn xuất axit hydroxamic chưa nhân quinazolinone hứa hẹn hợp chất có tác dụng lên dịng tế bào ung thư Đó hướng cho nhà nghiên cứu hóa học tìm kiếm hoạt chất có khả chống ung thư tốt Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Mục đích nghiên cứu tổng hợp axit hydroxamic chứa khung quinazolinone đánh giá hoạt tính ức chế enzym HDAC hoạt tính gây độc số dòng tế bào ung thư người Các nội dung đóng góp tác giả Đề tài tập trung nghiên cứu nội dung sau - Tổng quan tài liệu liên quan đến enzym HDAC chất có tác dụng ức chế enzym HDAC - Tổng quan cấu trúc tác dụng sinh học số chất có chứa khung quinazolinone iii - Sử dụng phương pháp tổng hợp hữu để tổng hợp hợp chất thiết kế - Sử dụng phương pháp phổ đại xác định cấu trúc chất tổng hợp - Đánh giá hoạt tính ức chế HDAC hoạt tính gây độc chất tổng hợp số dòng tế bào ung thư người Các đóng góp đề tài - Đã tổng hợp 13 dẫn xuất axit hydroxamic chứa khung quinazolinone - Đã đánh giá hoạt tính ức chế enzym HDAC hoạt tính gây độc tế bào dẫn xuất với dòng tế bào: ung thư gan (HePG-2), ung thư phổi (SKLu-1) ung thư vú (MCF-7) - Kết cho thấy nhiều hợp chất thể hoạt tính gây độc tế bào mạnh với dòng tế bào thử, đặc biệt số hợp chất mạnh từ 20-70 lần so với chất chuẩn SAHA - Kết luận văn cơng bố tạp chí ISI: Anti-Cancer Agents in Medicinal Chemistry, 2019, 19, 1543-1557 Kết luận a Đã tổng hợp thành công hợp chất trung gian 6-hydroxy-2methyl-4Hbenzo[d][1,3]oxazin-4-one từ nguyên liệu 5- hydroxyl anthranilic acid b Đã tổng hợp thành công 13 chất trung gian bazơ quinazolinone với hiệu suất cao c Đã tổng hợp thành công 13 chất axit trung gian chứa nhân quinazolinone với hiệu suất d Đã tổng hợp thành công 13 dẫn xuất axit hydroxamic chứa nhân quinazolinone với hiệu suất từ trung bình đến e Đã thử tác dụng ức chế enzym HDAC tác dụng kháng số dòng tế bào ung thư in vitro (ung thư vú, gan ung thư phổi…) Kết thử nghiệm cho thấy hợp chất 48i 48j có tác dụng gây độc tế bào mạnh từ 21-71 lần so với SAHA giá trị IC50 : 0.1-0.87 µM Ngồi hợp chất thể khả ức chế enzym HDAC với IC50: 7-9 µM iv f Nghiên cứu mơ docking phân tử cho thấy chất có lực mạnh với HDAC2 giá trị IC50: -7.02 to -11.23 kcal/mol HỌC VIÊN Hoàng Thị Liên v MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ix DANH MỤC CÁC BẢNG xi DANH MỤC HÌNH VẼ xii DANH MỤC SƠ ĐỒ xiii ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 ENZYM HISTON DEACETYLASE 1.1.1 Định nghĩa HDAC 1.1.2 Phân loại HDAC 1.1.3 Cấu tạo HDAC chế phản ứng deacetyl hóa 1.2 CHẤT ỨC CHẾ ENZIM HISTON DEACETYLASE (HDACi) 1.2.1 Phân loại chất ức chế HDAC 1.2.2 Cơ chế tác dụng chất ức chế HDAC 1.2.3 Liên quan cấu trúc tác dụng chất ức chế HDAC mang cấu trúc hydroxamic acid 1.2.4 1.3 Thiết kế công thức cho HDACi 12 CÁC DẪN CHẤT HYDROXAMIC AXIT MỚI VÀ HOẠT TÍNH ỨC CHẾ HDAC VÀ GÂY ĐỘC TẾ BÀO 13 1.3.1 Dẫn chất hydroxamic axit chứa khung artermisinin [34] 13 1.3.2 Dẫn chất hydroxamic axit chứa khung N-hydroxypropenamides [35] 16 1.3.3 Dẫn chất N-hydroxybenzamides/N-hydroxypropenamids chứa khung quinazolin-4(3H)-ones [36] 18 vi 1.4 TỔNG QUAN VỀ KHUNG QUINAZOLINONE 21 1.4.1 Giới thiệu khung Quinazolinone 21 1.4.2 Các phương pháp tổng hợp Quinazolinone 22 1.4.3 Hoạt tính sinh học số dẫn xuất Quinazolinone 24 1.4.3.1 Hoạt tính chống ung thư 24 1.4.3.2 Tính kháng khuẩn 27 1.4.3.3 Chống sốt rét 28 CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 29 2.1 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HOÁ CHẤT DÙNG TRONG TỔNG HỢP 29 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP DÙNG TRONG TỔNG HỢP VÀ TINH CHẾ SẢN PHẨM 29 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SẢN PHẨM 30 2.4 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC 30 2.4.1 Vật liệu hoá chất: 30 2.5 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.5.1 Vật liệu 32 2.5.2 Phương pháp nuôi cấy tế bào in vitro 32 2.5.3 Phương pháp xác định khả ức chế enzyme histone deacetylases (HDAC) dòng tế bào MCF7 mẫu thí nghiệm 32 2.5.4 Phương pháp docking phân tử 34 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM 35 3.1 Tổng hợp 6-hydroxy-2methyl-4H-benzo[d][1,3]oxazin-4-one (45) 35 3.2 Tổng hợp các bazơ trung gian (46a-m) 35 3.3 Tổng hợp axit trung gian 47a-m 41 3.4 Tổng hợp hydroxamic axit 48a-m 48 vii CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 56 4.1 Tổng hợp chất trung gian 6-hydroxy-2methyl-4H-benzo[d][1,3]oxazin4-one (45) 57 4.2 Tổng hợp dẫn xuất quinazolinone (46a-m) 58 4.3 Tổng hợp axit trung gian 47a-m 59 4.4 Tổng hợp các axit hydroxamic chứa khung quinazolinone 48a-m 60 4.5 Nghiên cứu docking 65 KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 74 viii Phổ 64: Phổ 13C NMR hợp chất (47k) 141 Phổ 65: Phổ 1H NMR hợp chất (48k) 142 Phổ 66: Phổ 13C NMR hợp chất (48k) 143 Phổ 67: Phổ 1H NMR hợp chất (46l) 144 Phổ 68: Phổ 13C NMR hợp chất (46l) 145 Phổ 69: Phổ 1H NMR hợp chất (47l) 146 Phổ 70: Phổ 13C NMR hợp chất (47l) 147 Phổ 71: Phổ 1H NMR hợp chất (48l) 148 Phổ 72: Phổ 13C NMR hợp chất (48l) 149 Phổ 73: Phổ 1H NMR hợp chất (46m) 150 Phổ 74: Phổ 13C NMR hợp chất (46m) 151 Phổ 75: Phổ 1H NMR hợp chất (47m) 152 Phổ 76: Phổ 13C NMR hợp chất (47m) 153 Phổ 77: Phổ 1H NMR hợp chất (48m) 154 Phổ 78: Phổ 13C NMR hợp chất (48m) 155 ... giá hoạt tính ức chế enzym HDAC kháng số dòng tế bào ung thư? ?? thực với hai mục tiêu:  Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất hydroxamic acid sở khung quinazolinone  Đánh giá hoạt tính ức chế enzym histon... HDAC: Các chất ức chế HDAC tác động lên tế bào ung thư gây ngừng tế bào pha G1, kết gây biệt hóa tế bào ung thư  Ức chế chu trình tế bào: Các chất ức chế HDAC tác động lên tế bào ung thư làm... trúc chất tổng hợp - Đánh giá hoạt tính ức chế HDAC hoạt tính gây độc chất tổng hợp số dòng tế bào ung thư người Các đóng góp đề tài - Đã tổng hợp 13 dẫn xuất axit hydroxamic chứa khung quinazolinone