Bảng 5. Hoạt tính ức chế HDAC và gây độc tế bào của chất 67a-g
TT Chất linker HDAC (IC50, µM) IC50
b, µM)/Cell Linec HepG2 MCF-7 HL-60 1 67a -(CH2)2- 57.03 35.60 27.58 16.10 2 67b -(CH2)3- >200 >200 181.11 52.52 3 67c -(CH2)C(CH3)2CH2- 153.72 148.31 154.38 84.83 4 67d -CH=CH- 137.47 176.46 146.71 33.78 5 67e >200 174.26 153.47 52.82 6 67f -(CH2)4- >200 164.22 136.36 32.37 7 67g -(CH2)6- 64.55 5.5 5.77 2.81 SAHAd 1.32 1.17 7.2 0.68
Như được trình bày trong bảng 5, tất cả các hợp chất 67a-g thể hiện tác dụng ức chế trên ba dòng tế bào ung thư ở người được thử nghiệm với giá trị IC50 dao động từ 2.81 đến >200 µM. Nói chung, các hợp chất cho thấy độc tính tế bào cao hơn trên dòng tế bào ung thư máu (HL-60), so với gan (Hep-G2) và dòng tế bào vú (MCF-7). Hợp chất 67g, với một Cầu 6C, tương tự như SAHA, cho thấy tác dụng gây độc mạnh nhất với giá trị IC50 là 5,5, 5,77 và 2,81 µM so với HepG2, MCF-7, và các dòng tế bào HL-60. Hợp chất 67a chứa mạch cacbon ngắn nhất vẫn thể hiện khá tốt độc tính tế bào chống lại ba dòng tế bào được thử nghiệm với giá trị IC50 của Lần lượt là 35,6; 27,58 và 16,1 µM. Có sự giảm đáng kể độc
CH2 cho thấy độc tính tế bào giảm đi gần 3 lần so với hợp chất 67a trên HL-60 (giá trị IC50
là 52,52 µM so với 16,1 µM). Với các dòng tế bào HepG2 và MCF-7, độc tính tế bào của chất này thậm chí còn giảm hơn nữa. Hợp chất 67d với cầu nối đôi chỉ thể hiện độc tính tế bào yếu trên HepG2 và MCF-7, nhưng tác dụng gây độc tế bào cao hơn đáng kể trên dòng tế bào HL-60 với giá trị IC50 là 13,38 µM. Ngoài ra, hợp chất 67e có cầu nối phenyl, chỉ thể hiện độc tính tế bào vừa phải trên HL-60 với giá trị IC50 là 52,82 µM. Với các dòng tế bào HepG2 và MCF-7, hợp chất này thể hiện hoạt tính độc tế bào yếu. Hợp chất 67f với cầu nối 4C được thể hiện độc tính tế bào tương tự như của hợp chất 67d ở cả ba dòng tế bào.
Để đánh giá mối tương quan giữa độc tính tế bào và tác dụng ức chế HDAC, các hợp chất 67a-g được sàng lọc tiếp theo về tác dụng ức chế enzym HDAC tổng và kết quả là được tóm tắt trong Bảng 5. Dữ liệu chỉ ra rõ ràng rằng tác dụng ức chế HDAC của các hợp chất này vẫn thấp hơn nhiều so với của SAHA và chỉ có hai hợp chất 67a và 67g cho thấy hiệu quả ức chế HDAC tốt nhất với giá trị IC50 tương ứng là 57,03 và 64,55 µM. Mặc dù tác dụng ức chế HDAC của các các hợp chất này vẫn rất yếu, nhưng dường như tồn tại một mối tương quan tương đối giữa độc tính tế bào và khả năng của các hợp chất này ức chế enzym HDAC đã được khử nghiệm. Trong số nhiều yếu tố giống thuốc trong uy tắc Lipinski [140], độ hòa tan trong nước thấp của các hợp chất này (được biểu thị bằng các giá trị logP), ảnh hưởng đến sự thâm nhập qua màng tế bào có thể giải thích được cho sự chênh lệch tác dụng ức chế enzym và độc tính tế bào. Thật bất ngờ, hợp chất 67a thể hiện tác dụng ức chế HDAC tốt hơn so với hợp chất 67g, nhưng lại thể hiện độc tính tế bào kém hơn với 3 dòng tế bào đã thử nghiệm. Trong trường hợp này, dường như độ hòa tan trong dầu cao của hợp chất 67g (logP 3.87) có tác dụng có lợi hơn cho hoạt tính gây độc tế bào so với hợp chất 67a
(logP 1.85). Các kết quả thử nghiệm này cho thấy tác dụng gây độc tế bào mạnh của hai hợp chất, đặc biệt là 67g có thể được đóng góp bởi phần khung artemisinin, vùng liên kết (chuỗi liên kết 6 cacbon) và nhóm liên kết kẽm (ZBG).
Để có thể hiểu thêm về sự tương tác của các dẫn xuất artemisinin chứa nhóm axit hydroxamic với HDAC, nghiên cứu mô phỏng docking vùng hoạt động của HDAC thực hiện với hai hợp chất 67a và 67g. Trong nghiên cứu này, chúng tôi quyết định chọn cấu trúc của HDAC2 để thí nghiệm. Docking đối chứng với SAHA của HDAC2 được thực hiện sử dụng chương trình Autodock Vina [141].
Bảng 6: Ái lực liên kết của 67a và 67g với HDAC2 Chất Công thức phân tử Trọng lượng phân tử LogP a Ái lực liên kết (Kcal/mol) 67a C19H30N2O7 398.45 1.85 7.1 67g C23H38N2O7 454.56 3.87 7.0 SAHAb C14H20N2O3 264.32 1.44 7.4 aTính toán bằng phần mềm Molinspiration.
bSAHA, axit suberoylanilid hydroxamic.
Kết quả docking (Hình 31) cho thấy hai hợp chất được chọn đều nằm trong vùng hoạt động với ái lực liên kết từ -7.1 đến -7.0 kcal/mol, thấp hơn một chút so với SAHA (-7.4 kcal / mol) (Bảng 5). Trong nghiên cứu này, cả hai hợp chất đều có kiểu liên kết và giá trị ái lực tương tự nhau. Các hợp chất tương tác với ion Zn (hình cầu màu xám) theo cách tương tự như SAHA, và nửa hydroxylamine được định hướng xung quanh nguyên tử kẽm và His145. Ngoài ra, ion Zn được phối trí bởi ba phối tử của HDAC2, bao gồm His183, Asp 269 và Asp 181 (Hình 26). Phần đầu cồng kềnh của các phân tử hướng ra phía ngoài trong khi các chuỗi hydroxamic liên kết với bộ khung artemisinin xen kẽ giữa Phe 210 và Phe 155
với bề mặt của hốc liên kết phối tử của protein HDAC2. Điều này có thể có giúp giải thích được về tác dụng ức chế enzym HDAC tốt hơn của 67a so với 67g.
Hình 35. Hình ảnh liên kết của SAHA và liên kết mô phỏng của các hợp chất 67a và 67g
với HDAC2. SAHA được thể hiện có màu cam. Các hợp chất 67a và 67g được thể hiện với carbon có màu lục lam và xanh lục; các nguyên tử nitơ và oxy có màu tương ứng là xanh lam đậm và đỏ. Đám mây màu trắng đại diện cho bề mặt của khoang liên kết phối tử của protein HDAC2. Ion Zn2 + có dạng hình cầu màu xám.
KẾT LUẬN
1. Đã tổng hợp được 19 hợp chất mới là các dẫn xuất triazole artemisisinin sử dụng phản ứng Click. Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc với các dòng tế bào MCF-7, LU-1, HL- 60 và P388 cho thấy hầu hết các dẫn xuất triazole đều thể hiện hoạt tính gây độc với 3 dòng tế bào đã thử, trong đó hợp chất 61g thể tác dụng gây độc mạnh nhất với dòng tế bào HL-60 với giá trị IC50: 2,5 µM.
2. Đã tổng hợp 7 dẫn xuất C10-amino dimer artemisinin được tổng hợp và đánh giá tác dụng gây độc với 3 dòn tế bào ung thư: HepG2, MCF-7 và HL-60. Kết quả cho thấy chất 66d thể hiện hoạt tính gây độc với 3 dòng tế bào thử nghiệm với giá trị IC50 tương ứng 7,86; 7,46 and 2,04 µM
3. Lần đầu tiên các dẫn xuất mới của artemisinin chứa nhóm axit hydroxamic được thiết kế, tổng hợp và đánh giá tác dụng ức chế enzym HDAC và tác dụng gây độc với 3 dòng tế bào HepG2, MCF-7 và HL-60. Kết quả đánh giá sinh học cho thấy hợp chất 67g thể hiện hoạt tính gây độc tiềm năng với các dòng tế bào đã thử với giá trị IC50 tương ứng: 5,5; 5,77 và 2,81 µM. Nghiên cứu docking với HDAC cho thấy, chất 67g thể hiện tác dụng ức chế HDAC ở IC50 64,55 µM. Nghiên cứu này cũng cho thấy hầu hết các dẫn chất của artemisinin chứa nhóm axit hydroxamic có xu hướng độc với dòng tế bào HL- 60 hơn hai dòng HepG2 và MCF-7.