Zn 2+ (A, ZBG)
1.3.1.2. Thay đổi nhóm nhận diện bề mặt
Phần nhận diện bề mặt tại trung tâm hoạt động của HDAC chấp nhận một hệ vòng khá đa dạng, từ indol, benzofuran, quinolin, benzodioxol… Nhóm Nitơ trong cấu trúc của phần nhân thơm R có thể tạo liên kết Hydro với các nhóm aminoacid trong cấu trúc túi, tăng tƣơng tác với mép túi tại trung tâm hoạt động của HDAC, do đó tăng hoạt tính của các chất ức chế HDAC [23]. Vì vậy, các nghiên cứu khảo sát dẫn chất ức chế HDAC bằng cách thay đổi nhóm khoá hoạt tính (thay thế vị trí phenyl bằng các nhân thơm nhƣ benzothiazol, phenylthiazol, isoxazol...) trong SAHA có tính khả quan cao. Một số nghiên cứu trên thế giới về thay đổi nhóm khóa hoạt động của dãy chất này đã thu đƣợc những kết quả bƣớc đầu.
Các acid phenyl-hydroxamic tương tự SAHA
Một loạt các dẫn chất thay đổi nhóm khóa hoạt động của SAHA bằng cách thay đổi vị trí của các nhóm thế khác nhau trên khung phenyl của SAHA đã đƣợc Chanaz Salmi – Smail và các cộng sự (Pháp) nghiên cứu thiết kế tổng hợp (hình 1.11). Đánh giá hoạt tính kháng ung thƣ in vitro trên các dòng tế bào ung thƣ ở ngƣời của các dẫn chất này, có nhiều chất có hoạt tính tƣơng đƣơng với SAHA,
thậm chí mạnh hơn SAHA tới 10 lần nhƣ 8a [47].
Hình 1.11. Các dẫn chất phenyl-hydroxamic tƣơng tự SAHA
Từ kết quả nghiên cứu, nhóm nghiên cứu nhận thấy bản chất nhóm thế hút (-
17
hƣởng tới hoạt tính của các chất, tuy nhiên nhóm thế ở vị trí ortho làm giảm hoạt tính của các chất này. Điều này chứng tỏ sự cản trở về cấu trúc không gian và bản chất sơ nƣớc của các nhóm thế là yếu tố chủ yếu ảnh hƣởng tới hoạt tính kháng
HDAC của các dẫn chất 8. Với căn cứ này, để tăng kích thƣớc vùng sơ nƣớc, nhóm
nghiên cứu đã thay đổi nhóm phenyl của SAHA bằng các hệ vòng thơm khác nhau
và thu đƣợc dẫn chất 9a (hình 1.12) có hoạt tính kháng HDAC in vitro mạnh hơn so
với SAHA (EC50 = 1,2 µM) [47].
Hình 1.12. Các aryl-hydroxamic tƣơng tự SAHA
Hai chất 8a và 9a đã đƣợc đánh giá độc tính trên các tế bào ung thƣ của bệnh nhân ung thƣ bạch cầu và các tế bào máu ngoại vi của ngƣời tình nguyện khỏe
mạnh để so sánh với SAHA trong cùng thử nghiệm. Kết quả cho thấy 9a thể hiện
khả năng điều trị tốt hơn so với 8a và SAHA. Vì thế, cùng với SAHA, các chất này
đƣợc tiếp tục đánh giá hoạt tính kháng HDAC in vivo trên dòng tế bào ung thƣ bạch
cầu ở chuột khi cho dùng thuốc bằng đƣờng uống. Đây là một trong những ứng viên khả quan để tiếp tục nghiên cứu sâu hơn trong điều trị ung thƣ, đặc biệt là ung thƣ bạch cầu [47].
Các acid biphenyl-hydroxamic tương tự SAHA
Nhóm nghiên cứu của Alan P. Kozikowski đã tiến hành thiết kế và tổng hợp một dãy các dẫn chất acid biphenyl-hydroxamic tƣơng tự SAHA (hình 1.13).
Hình 1.13. Các dẫn chất acid biphenyl-hydroxamic
Kết quả các dẫn chất biphenyl ức chế HDAC mạnh hơn SAHA trên 6 loại
HDAC (HDAC1, 2, 3, 8, 6, 10) [30]. Khi gắn thêm nhóm -NH2 vào vị trí ortho trên
18
những nhóm aminoacyl cồng kềnh, tác dụng ức chế HDAC lại đƣợc tăng cƣờng. Điều này chứng tỏ phần nhận diện bề mặt của trung tâm hoạt động của HDAC có thể chấp nhận nhiều nhóm có kích thƣớc lớn. Kết quả này cũng gợi ý các tƣơng tác đƣợc tạo lập thêm từ những nhóm aminoacyl này với các acid amin tại vành của túi hoạt động đã làm tăng ái lực đối với HDAC của các dẫn chất.
Các acid phenylthiazol-hydroxamic tương tự SAHA
Các nhà khoa học thuộc Viện nghiên cứu quân đội Walter Reed (Mỹ) đã thiết kế và tổng hợp hàng trăm dẫn chất acid hydroxamic mang hợp phần phenylthiazol thay thế vào vị trí của phenyl của SAHA (hình 1.14), trong đó có nhiều chất có khả năng ức chế HDAC tƣơng đƣơng hoặc mạnh hơn SAHA [19].
Kết quả đánh giá tác dụng trên HDAC cho thấy dẫn chất WR301801 (11a)
với nhóm khóa hoạt động là 3-aminophenyl-5-thiazolyl có tác dụng ức chế mạnh
nhất với IC50 = 10,4 nM, mạnh hơn cả SAHA trên cùng thử nghiệm. Đồng phân vị
trí của WR301801 là WR301826 (11b) (nhóm thế amino ở vị trí ortho) cũng có tác
dụng mạnh tƣơng đƣơng SAHA [19].
Hình 1.14.Các acid phenylthiazol hydroxamic tƣơng tự SAHA
Sử dụng hai chất WR301801 và WR301826 làm những chất dẫn đƣờng mới, nhóm nghiên cứu của Alan P. Kozikowski thuộc Đại học Illinois (Chicago, Mỹ) tiếp tục thiết kế dãy acid phenylthiazol-hydroxamic dẫn chất hóa dựa trên nhóm amino của vòng phenyl (hình 1.15) [30]. Kết quả cho thấy, khi nhóm amin thế trên vòng phenyl đƣợc acyl hóa bằng những nhóm cồng kềnh, tác dụng ức chế nhiều týp
HDAC tăng. Tác dụng mạnh nhất thu đƣợc với dẫn chất 11d (hình 1.15). IC50 của
dẫn chất này với HDAC2, HDAC3 thấp dƣới mức 0,2 nM. Kết quả thử độc tính trên 5 dòng tế bào ung thƣ tụy công bố với 11a, 11b, 11c cho thấy các dẫn chất này đều có IC50 nhỏ hơn 3 M [30].
19
Hình 1.15. Một số acid phenylthiazol hydroxamic
Các acid isoxazol-hydroxamic tương tự SAHA
Trong quá trình nghiên cứu các dẫn chất acid phenylthiazol-hydroxamic, nhóm nghiên cứu của Alan P. Kozikowski thuộc Đại học Illinois (Chicago, Mỹ) đã tổng hợp dẫn chất acid phenylisoxazol-hydroxamic WR3018049 (hình 1.16). Dẫn
chất isoxazol này có tác dụng ức chế các HDAC1, 3 và 6 rất mạnh với IC50 thấp đến
0,002 nM [31].
Hình 1.16. Dẫn chất acid phenylisoxazol-hydroxamic WR3018049
Các dẫn chất 1,3,4-thiadiazol hydroxamic acid
Nhóm nghiên cứu của Peng Guan (Trung Quốc) đã tiến hành tổng hợp các dẫn chất acid hydroxamic với nhóm khóa hoạt động là 1,3,4-thiadiazol (hình 1.17). Kết quả đánh giá tác dụng trên HDAC cho thấy nhiều chất có khả năng ức chế
mạnh tƣơng đƣơng với SAHA, thậm chí mạnh hơn SAHA nhƣ 12a với IC50 = 0,089
µM [22].
Hình 1.17. Dẫn chất 1,3,4-thiadiazol hydroxamic
Giữ nguyên nhóm khóa hoạt động 5-phenyl-1,3,4-thiazol, nhóm nghiên cứu của Harish Rajak (Ấn Độ) đã thiết kế tổng hợp dãy dẫn chất acid hydroxamic với cầu nối 2-amino pyrimidin, thu đƣợc 8 dẫn chất có nhóm thế khác nhau ở vị trí 2,3,4 trên nhóm phenyl của nhóm khóa hoạt động (hình 1.18). Tất cả các dẫn chất
20
13b đều có hoạt tính ức chế HDAC với IC50 = 0,007 µM; 13, 13c với IC50 = 0,008 µM [44].
Hình 1.18. Các dẫn chất 5-phenyl-1,3,4-thiadiazol hydroxamic
Kết quả docking của các dẫn chất 1,3,4-thiazol cho thấy 2 nguyên tử N trên nhóm khóa hoạt động này tạo liên kết hydro với các acid amin ở phần vành của miệng túi enzym. Điều này chứng tỏ nhóm khóa hoạt động có khung 1,3,4-thiazol có khả năng tƣơng tác rất mạnh với trung tâm hoạt động của HDAC, làm tăng hoạt tính của các chất.
Các dẫn chất 1,3,4-oxadiazol hydroxamic acid
Trong quá trình tổng hợp các dẫn chất 1,3,4-thiazol, nhóm nghiên cứu của Harish Rajak cũng tiến hành tổng hợp các dẫn chất 5-phenyl-1,3,4-oxadiazol tƣơng tự (hình 1.19). Kết quả đánh giá hoạt tính ức chế HDAC cho thấy các dẫn chất này cho thấy dãy dẫn chất này có khả năng ức chế mạnh từ 0,006 – 0,017 µM, trong đó mạnh nhất là chất 14 và 14a với IC50 = 0,006 µM [44].
Hình 1.19. Các dẫn chất 5-phenyl-1,3,4-oxadiazol hydroxamic
Tƣơng tự nhƣ nhóm khóa hoạt động 5-phenyl-1,3,4-thiadiazol, nhóm nghiên cứu nhận thấy nhóm khóa hoạt động 5-phenyl-1,3,4-oxadiazol tƣơng tác mạnh với các acid amin ở lối vào trung tâm hoạt động của kênh enzym theo tƣơng tác Van der Waals, làm tăng hoạt tính ức chế HDAC.
21
Gần đây nhất, Zhang Song cùng các cộng sự (Trung Quốc) đã đăng ký bằng sáng chế (CN 103159646) cho một dẫn chất mới của SAHA là N1-(2,5-
dimethoxyphenyl)-N(8)-hydroxyoctandiamid (N25) (hình 1.20) [54].
Hình 1.20. Cấu trúc N1-(2,5-dimethoxyphenyl)-N(8)-hydroxyoctandiamid
Khi kiểm tra hoạt tính kháng tế bào ung thƣ in vitro, N25 cho thấy hoạt tính mạnh hơn SAHA trên các dòng tế bào ung thƣ phổi H460, A549, H1299 và ung thƣ
thần kinh đệm U251 (bảng 1.4). Thêm vào đó, khi thử nghiệm trên chuột, N25 thấm
qua đƣợc hàng rào máu não với độc tính thấp (LD50 = 240,84 mg/kg). Điều này mở
ra hi vọng mới cho điều trị ung thƣ, đặc biệt là ung thƣ thần kinh đệm.
Bảng1.4. Tác dụng kháng các tế bào ung thƣ in vitro của N25 [54]
Chất IC50±SD (µM)
U251 U87 T98G H460 A549 H1299
N25 6,28±0,89 11,33±0,51 15,44±1,01 2,44±0,31 3,46±0,84 2,93±0,64
SAHA 6,32±1,27 6,41±0,08 10,04±2,00 5,16±0,97 7,20±1,29 6,87±1,13