Các dẫn xuất acetal của artemisinin có nhược điểm kém bền vững, dễ dàng bị chuyển thành chất trung gian DHA (10). Để khắc phục sự kém bền này, các dẫn xuất non-acetal đã được nghiên cứu tổng hợp. Deoxoartemisinin (18) là dẫn xuất artemisinin non acetal đầu tiên được tổng hợp từ artemisinin [90]. Phản ứng khử một bước của artemisinin với NaBH4 với sự hiện diện của BF3.Et2O trong THF cho
18 hiệu suất 71%. Hợp chất này đã được thử nghiệm trên chủng ký sinh trùng sốt rét Indochina (W2). Kết quả cho thấy 18 mạnh hơn tám lần so với artemisinin và có thời gian bán hủy trên 213 giờ trong môi trường axit.
Sơ đồ 4: Tổng hợp deoxoartemisinin (18)
Benzyldeoxoartemisinin (19) có giá trị IC50 nhỏ hơn 0,17 mg/mL với chủng W2 và mạnh hơn artemisinin bảy lần [81] và có thời gian bán hủy 285,6 giờ trong dung dịch axit (1mg / mL, 0,01 N HCl) với pH là 2 ở 37 °C. Năm 2002, Lee và Oh
đã báo cáo tổng hợp của sản phẩm này với hiệu suất tổng là 32,5% bắt đầu từ artemisinin (1) [82].
Hình 5. Benzyldeoxoartemisinin (19)
O'Dowd và cộng sự đã tổng hợp một loạt các dẫn xuất C10-non acetal artemisinin chứa nhân furan 21 thể hiện hoạt tính mạnh nhất với chủng NF54 của P. falciparum [83]. Tổng hợp các dẫn xuất bắt đầu từ artemisinin hoặc dihydroartemisinin; hai epime thu được qua hợp chất trung gian 20 và cả hai đều có các hoạt tính chống sốt rét nhưng rất khác nhau. Đồng phân 21b có hoạt tính chống sốt rét in vitro cao hơn 35 lần đồng phân 21a và đồng phân 21b là chính sản phẩm chính với hiệu suất 71%.
Sơ đồ 5: Tổng hợp dẫn xuất furan deoxoartemisinin (21)
Dẫn xuất 26 là một dẫn xuất trong lớp riêng của nó với một liên kết anken liền kề với cacbon C-10 trong cấu trúc artemisinin. Để điều chế, artemisinin (1) được phản ứng với 2-lithiothiazole ở -65 °C sau đó được acyl hóa để thu được sản phẩm cộng thiazole carbonyl (22). Chất này sau đó trong sự có mặt của TMSOTf chuyển thành trung gian 9,10 anken (23) với hiệu suất cao. Anken thiazole này tiếp
theo được N-metyl hóa, khử và bị thủy phân thành thành anđehit không no ở C9-10 (24) (Sơ đồ 6). Các phản ứng tiếp theo với n-butyl lithium, tetrapropylamoni perruthenate và N-metylmorpholin N-oxit cho 26 với hiệu suất 48% từ 1. Hợp chất
26 có hoạt tính in vitro chống NF54 mạnh hơn hai lần artemisinin [83].
Sơ đồ 6: Tổng hợp chất 26
Pacorel và cộng sự đã đưa nhóm pyrrole Mannich vào vị trí C-10 của artemisinin (Sơ đồ 7) [84]. Một trong những lý do chính cho điều này là để khám phá khả năng của các dẫn xuất này dưới dạng muối tan trong nước. Dẫn xuất có hoạt tính mạnh nhất kháng lại chủng nhạy chloroquine K1 có chứa nhóm morpholin (29) hoặc nhóm metyl (30). Các các giá trị logP được tính toán là 3,01 cho 29 và 3,33 cho 30. Một dẫn xuất phi acetal khác ở C-10 chứa nhóm morpholine có giá trị logP là 3,05, và có hoạt tính gây độc tế bào tế bào và độc thần kinh được nhóm của nhóm của Haynes và cộng sự tổng hợp năm 2007. Nguyên nhân của độc tính vẫn chưa được xác định có hay không do logP hoặc nhóm chức morpholine.
Sơ đồ 7: Tổng hợp các dẫn xuất Pyrrole Mannich 29, 30
Năm 1992, lần đầu tiên dẫn xuất 10β-allyldeoxoartemisinin (32) được báo bởi nhóm Haynes [85]. Bắt đầu từ DHA được cho phản ứng với benzoyl chloride trong pyridin để cho hợp chất trung gian 10α-benzoyldihydroartemisinin (31) (Sơ đồ 8) với hiệu suất gần như toàn lượng. Hợp chất này sau đó được cho phản ứng với allyltrimethylsilane trong dung môi dichloroethane sử dụng xúc tác ZnCl2 ở O oC cho 32 vợi hiệu suất 81% [86]. Hợp chất 32 thể hiện hoạt tính in vitro kháng sốt rét chủng W2 và D6 với IC50 tương ứng 0.59 và 1.06 nM.
Sơ đồ 8: Tổng hợp 32
Một quan sát thú vị ở hai đồng phân 10-(2-hydroxy-1-naphthyl) deoxoartemisinin là hai đồng phân này có giá trị ED50 và ED90 rất khác nhau [87]. Điều này dẫn đến việc tổng hợp các đồng phân α và β-deoxoartemisinin trong đó 3, 3-dimetyl-2-butanol (34) có hoạt tính mạnh nhất (Sơ đồ 9) [88]. Nói chung, các đồng phân β có hoạt tính mạnh hơn nhiều đồng phân α. Điều này cũng đúng với các đồng phân tổng hợp 18. Đồng phân β hoạt tính mạnh hơn ít nhất năm lần so với đồng phân α. Trong số năm đồng phân khác nhau được tổng hợp, ba đồng phân β hoạt tính mạnh hơn các đồng phân α chống lại cả chủng W2 và D6. Đối với hai
đồng phân còn lại, đồng phân β được phát hiện có hoạt tính mạnh hơn đối với chủng W2 và các đồng phân α hoạt tính mạnh hơn đối với chủng D6 [88].
Sơ đồ 9: Tổng hợp 34 từ 32
Trong một nỗ lực để tăng sinh khả dụng của các dẫn xuất, các dẫn xuất chứa nhóm axit cacboxylic 36 a-c được tổ hợp vào cấu trúc deoxoartemisinin [89]. Mặc dù độ hòa tan của các hợp chất không được báo cáo, nhưng hoạt tính mạnh hơn hai mươi lăm lần với chủng W2, hai mươi lần mạnh hơn với chủng Ghana (RO-33) so với artemisinin (1). Dẫn xuất artemisinin chứa nhóm aldehyt 33 (Sơ đồ 10) được khử thành rượu 35 bằng natri borohydrid trong metanol. Chất này sau đó được phản ứng với các anhydrit axit cacboxylic khác nhau với sự có mặt của pyridin và 4 – dimetylaminopyridin cho 36 a-c (Sơ đồ 10).
Sơ đồ 10: Tổng hợp 36 a-c
Năm 2005, nhóm của Trần Khắc Vũ và cộng sự cũng đã báo cáo loạt các dẫn xuất 10-non acetal deoxoartemisinin chứa nhóm amino ở mạch nhánh nhằm tăng độ
hoạt tan trong nước nhờ khả năng tạo muối của amin và đánh giá hoạt tính kháng sốt rét với hai chủng W2 và Ghana (RO-33). Kết quả cho thấy dù hoạt tính không mạnh bằng các dẫn xuất chứa nhóm cacboxylic 36a-c ở trên, nhưng dẫn xuất 37a,
37b vẫn mạnh hơn gần 10 lần so với artemisinin với hai chủng đã thử (Hình 6) [90].
Hình 6: Dẫn xuất 37a, 37b
Năm 2018, nhóm của Nguyễn Văn Tuyến và cộng sự cũng tổng hợp loạt các dẫn xuất 10-deoxoartemisinin chứa nhóm amino ở mạch nhánh và thử nghiệm tác dụng gây độc tế bào ung thư KB và HepG-2. Kết quả cho thấy hai chất 38a và 38b
thể hiện hoạt tính gây độc mạnh hơn DHA (Hình 7) [91].
Hình 7: Dẫn xuất 38a và 38b
Các dẫn xuất non-actetal của artemisinin lai hóa với thuốc cũng thu hút được sự quan tâm nghiên cứu. Trong số các dẫn xuất lai hóa này, chất lai giữa giữa artemisinin và primaquine 40 được lần đầu tiên tổng hợp vào năm 2011 (Sơ đồ 11). Chất 40 có giá trị IC50 thấp hơn một chút so với artemisinin (1). Đây có thể là một hợp chất có hoạt tính tốt, nhưng sinh khả dụng và độ ổn định chuyển hóa thấp hơn artemisinin. Giá trị logP được tính toán cho chất 40 là 5,25 và cao hơn nhiều artemisinin (logP 2,90). Để tổng hợp, 10β- (2-carboxyetyl) deoxoartemisinin (39)
được phản ứng với primaquine trong sự có mặt của O-(benzotriazol-1-yl)-
N,N,N‘,N‘-tetramethyluronium tetrafluoroborate (TBTU) và TEA in DCM. Hiệu suất tổng là 23% [92,93]. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sơ đồ 11: Tổng hợp chất lai artemisinin và primaquine hybrid 40
Cũng theo hướng tổng hợp các chất lai hóa, Araújo sau này đã tổng hợp chất
41 và 42 chứa 4-amino-7-chloroquinoline trong cấu trúc (Hình 8). Điều này cho phép tạo ra một thuốc lai hóa có thể tích tích lũy trong không bào có tính axit. Cả hai dẫn xuất này đều có hoạt tính mạnh hơn artemisinin. Chất 10β-(2-hydroxyetyl) - deoxoartemisinin (35) bị oxy hóa thành anđehit tương ứng, sau đó andehit phản ứng với amin và tiếp theo bị khử bởi natri triacetoxyborohydrid để tạo ra 41. Để tổng hợp 42, cần phải oxy hóa 35 thành axit cacboxylic và sau đó chuyển nó thành clorua axit bằng oxalyl clorua sau đó thực hiện phản ứng amid hóa [94].
Hình 8: Chất lai hóa artemisinin với 4-amino-7-chloroquinoline 41 và 42
Trong số các dẫn xuất non acetal, artemisone (43), dẫn xuất C-10 alkylamino-artemisinin là một hợp chất rất hấp dẫn vì nó không bị chuyển hóa về
dihydroartemisinin và không gây độc cho thần kinh [95, 96]. Nó có giá trị logP là 2,49, thời gian bán hủy kéo dài hơn so với các dẫn xuất làm thuốc từ artemisinin có sẵn trên thị trường; hoạt tính kháng ký sinh trùng rất mạnh và bền vững. Việc tổng hợp bao gồm phản ứng halogen hóa dihydroartemisinin (10) với thiomorpholine dioxide. Ngoài ra, sau khi halogen hóa dihydroartemisinin, nó được phản ứng với thiomorpholine được oxy hóa để cho artemisone (43) với hiệu suất tổng là 58%. Thời gian bán hủy của artemisone là 5 giờ và đạt nồng độ tối đa trong máu trong vòng 1,5 giờ, có thể so sánh với các dẫn xuất của artemisinin đang được sử dụng trên lâm sàng. Artemisone mạnh hơn 10 lần artesunate (Hình 9) chống lại 12 chủng
P. falciparum khác nhau và cũng mạnh hơn 4–10 lần so với artesunate trong các mô hình động vật gặm nhấm. Ngoài ra, artemisone có hiệu quả trong điều trị sốt rét thể não hơn artesunate [95, 96].
Sơ đồ 12: i) TMSCl, NaBr, toluene 0 °C, ii và iii) amine, Et3N, CH2Cl2, 0-20 °C, iii) CH2Cl2, N-methylmorpholine-N-oxide, MS, tetrapropylammonium
perruthenate. 1.5. Dẫn xuất dimer của artemisnin
Các dẫn xuất dimer artemisinin được quan tâm nghiên cứu cả về hoạt tính chống sốt rét và hoạt tính kháng ung thư do có sự tương đồng về cơ chế. Năm 2004, nhóm nghiên cứu của M. P. O’Neill đã công bố hàng loạt các dẫn xuất dimer C-10 phi axetal được điều chế từ 10β-allyldeoxoartemisinin (32) qua phản ứng với oxone sau đó khử hóa cho 10β- (2-hydroxyetyl) deoxoartemisinin (35). Phản ứng của ancol này với các alkyl phosphorodichloridate cho 44a và 44b. Tất cả các dimer được điều chế thể hiện hoạt tính chống sốt rét rất mạnh với các chủng K1 và HB3 của Plasmodium falciparum. Trong đó đáng chú ý là các dimer photphat 44a mạnh
hơn 50 lần artemisinin và 15 lần artemether. Tuy nhiên, hầu như tất cả các chất dimer đều thể hiện hoạt tính chống ung thư kém ngoại trừ este trioxan photphat dimer 44a và 44b thể hiện giá trị ức chế tăng sinh với các dòng tế bào ung thư GI50 ở mức nM và đều đều mạnh hơn thuốc doxorubicin. Nghiên cứu này cho thấy tầm quan trọng của hai đơn vị trioxan đối với hoạt tính chống tăng sinh và vai trò quan trọng của cầu nối (linker) trong các dẫn xuất dime này [86].
Sơ đồ 13. Tổng hợp các dime phosphate 44a, 44b
Cũng theo hướng này, năm 2009 Jung và cộng sự đã báo báo việc tổng hợp các dẫn xuất dime và trime C-10 non acetal artemisinin và đánh giá hoạt tính kháng một số dòng tế bào ung thư (Hình 9). Kết quả cho thấy một số dẫn xuất thể hiện hoạt tính in vitro rất tiềm năng với một số dòng tế bào đã thử [97].
1.6. Dẫn xuất 11-aza-artemisinin
Artemisinin và các dẫn xuất acetal bị hạn chế do bản chất không bền của cầu peroxide và đặc điểm dễ bị thủy phân của vòng lactone trong axit dịch vị. Do đó việc thay thế vòng lactone bởi lactam là một cách làm tăng thêm sự bền vững. Các dẫn chất 11-aza-artemisinin là một giải pháp hiệu quả, không làm giảm hoạt tính chống sốt rét in vitro và in vivo [98]. Nhiều dẫn chất 11-aza-artemisinin đã được phát triển và có tác dụng chống kí sinh trùng sốt rét rất tốt. Theo H. Ziffer và cộng sự, dẫn chất N-(2-acetaldehydro)-11- azzaartemisinin 26a có tác dụng chống kí sinh trùng sốt rét mạnh hơn artemisinin 26 lần in vitro và 4 lần in vivo và tương đương hoạt tính của arteether in vivo [98]. Theo nghiên cứu của M. A. Avery về tổng hợp và thử tác dụng sinh học của các dẫn chất N-methyl- 11- azaartemisinin, cho thấy chất 26b có tác dụng mạnh hơn 5 lần artemisinin trên chủng P. falciparum [98].
Ở Việt Nam, Lê Nguyễn Thành và cộng sự đã tổng hợp 15 dẫn xuất của 11- azaartemisin dựa trên phản ứng đa cấu tử Ugi.
Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng phản ứng Ugi để tổng hợp các 11- azzaartemisinin chứa mạch amit thông qua phản ứng của chất trung gian carboxylic
52, paraformaldehyd, benzyl isocyanide và các amin khác nhau. Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng FcB1, một chủng P. falciparum kháng cloroquin cho thấy tất cả chúng đều thể hiện sự ức chế chủng sốt rét này ở nồng độ 100 ng/mL, trong đó các hợp chất 50a, 50b và 50c có hoạt tính mạnh hơn cả artemether (IC50 = 19nM).
1.7. Histone deaceylase
1.7.1. Histon acetyltransferase (HAT)
Histon acetyltransferase (HAT) xúc tác chuyển nhóm acetyl coenzym A đến liên kết với nhóm amino của lysin ở phần liên kết N của histon. Sự acetyl hóa histon làm tháo xoắn nhiễm sắc thể bằng cách trung hòa điện tích dương của phần đầu N của histon, điều này làm giảm ái lực của histon với phần điện tích âm trên ADN. Vì vậy acetyl hóa histon làm nới lỏng cấu trúc nhiễm sắc thể và hoạt hóa gen [99].
1.7.2. Histon deacetylase (HDAC)
Histon deacetylase là một nhóm các enzym xúc tác quá trình loại bỏ nhóm acetyl từ ԑ- N acetyl lysin amino acid của histon. HDAC có tác dụng đối lập với histon acetyltransferase (HAT)- enzym xúc tác chuyển nhóm acetyl từ acetyl conezym A đến ԑ-amino của lysin ở đầu N của histon [100]. Cho đến nay người ta phát hiện có tất cả 18 histone deacetylases ở người và được chia thành 4 nhóm chính dựa vào sự tương đồng của nó với protentin nấm men [100]. Nhóm I bao gồm HDAC1, HDAC 2, HDAC3, HDAC8. Nhóm này có sự tương đồng nấm men RPD3. Các HDAC này được xác định ở nhân tế bào và có thể deacetylate 4 histones quan trọng và điều chỉnh khả năng tiếp cận bộ gen để phiên mã [101] Nhóm I là các HDAC mạnh nhất, còn các lớp chất còn lại thường ưu tiên cho các vật chất nền khác. Do đó HDAC nhóm I đóng vai trò quan trọng trong sự tồn tại và phát triển của tế bào.
Nhóm II: được chia thành 2 nhóm nhỏ gồm IIa và IIb trong đó nhóm Iia gồm HDAC4, HDAC5, HDAC7, HDAC9; nhóm Iib bao gồm: HDAC6, HDAC10. Các HDAC nhóm IIa có sự tương đồng với HDA1 và HDAC6 và HDAC10 chứa 2 vị trí xúc tác. Những HDAC này được tìm thấy ở giữa tế bào chất và nhân. Mỗi một
HDAC lại có một vai trò cụ thể trong mô tế bào. HDAC5 và HDAC9 điều hòa các khuyết điểm thuộc về tim. Trong khi HDAC7 điều hòa thiếu sót trong duy trì mạch máu [10]. HDAC6 là một histone deacetylase chính đóng vai trò trong sự sinh trưởng của tế bào chất. Do đó HDAC6 trở thành mục tiêu nhận được nhiều sự quan tâm trong các nghiên cứu điều trị ung thư [100]. Nhóm III: sirtuins (SIRT1, SIRT2, SIRT3, SIRT4, SIRT5, SIRT6 và SIRT7). Nhóm IV: HDAC 11. HDAC11 là hợp chất duy nhất thuộc nhóm IV và mới được phát hiện gần đây. Nó có sự liên quan đến các HDAC nhóm I và nhóm II. Tuy nhiên, HDAC 11 không được xếp vào 2 nhóm trên do sự tương đồng quá nhỏ [102]. Gần đây, người ta đã phát hiện ra HDAC11 có hoạt tính deacetyl hóa lysine mạnh hơn các HDAC khác và khử SHMT2 do đó ảnh hưởng đến sự sụt giảm của thụ thể IFN [103].
1.7.3. Cấu trúc của enzyme HDAC và cơ chế phản ứng deacetyl hóa
Xác định cấu trúc của các HDAC và làm sáng tỏ cơ chế xúc tác của phản ứng deacetyl hóa là một trong những điều kiện cần thiết để hướng tới mục tiêu thiết kế các chất ức chế HDAC. Trong đó HDAC8 là enzyme đầu tiên được xác định cấu trúc 3D nhờ vào sử dụng phương pháp kết tinh tạo tinh thể và chụp tia X [104].
Theo các nghiên cứu đã được công bố HDAC có trung tâm xúc tác là ion Zn2+ và các enzyme túi hình ống. Các ion Zn2+ này liên kết với phần đuôi histone bằng liên kết phối trí. Các chất ức chế HDAC càng mạnh với phần Zn2+ thì tác dụng ức chế HDAC càng mạnh. Còn cấu trúc của túi hình ống rất đa dạng và có thể thay đổi theo chiều dài các cơ chất khác nhau [104].
Nhìn vào hình ảnh cấu trúc của HDAC8 (Hình 10), có thể thấy Zn2+ tại vị trí trung tâm và bao gồm 11 hoặc 15 các sợi xoắn xung quanh. Một nửa trong số đó là các axit amin chứa trong các phân tử thứ cấp và phần còn lại tạo thành các vòng
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});