Các dẫn xuất indole trong nghiên cứu này đều được tạo thành từ phản ứng Mannich đa hợp phần, bao gồm hợp phần indole (indole, indole-2-carboxylic acid, 2- phenylindole và 5-bromoindole), hợp phần amine vòng no (pyrrolidine, morpholine, 1-methylpiperazine và piperidine) và hợp phần aldehyde (aldehyde formic, 4- methoxybenzaldehyde và 4-chlorobenzaldehyde). Các hợp phần này được gắn kết thông qua một cầu nối chữ Y và gắn với hợp phần indole tại vị trí số 3.
Bảng 3.4. Kết quả gây độc tế bào của các dẫn xuất indole DẪN XUẤT NG THỨC U TẠO IC50 ± SD (µM) A549a MDA-MB-231b PC3c CMF > 100 > 100 > 100 CAF > 100 > 100 > 100 CIF H N COOH > 100 > 100 > 100 H2C N CPF > 100 > 100 > 100 PPF > 100 > 100 > 100 PMF 88,01 ± 1,27 50,65 ± 0,93 > 100 PAF H N CH2 N N H3C > 100 > 100 > 100
CPM > 100 > 100 > 100 CMM > 100 > 100 > 100 CIM > 100 > 100 > 100 H N CH N H N N BPM 8,83 ± 0,43 9,24 ± 0,15 9,90 ± 0,28 BPC > 100 > 100 > 100 PPM 29,37 ± 0,47 38,72 ± 0,98 > 100 OCH3 IPM CH OCH3 19,25 ± 0,56 19,71 ± 0,24 21,11 ± 0,34 Camptothecin 0,57 ± 0,06 1,35 ± 0,04 2,50 ± 0,11
(a): dòng tế bào ung thư biểu mô tuyến phổi ở người, (b): tế bào ung thư biểu mô tuyến vú ở người, (c): tế bào ung thư biểu mô tuyến tiền liệt ở người
Bảng 3.4 thể hiện khả năng gây độc tế bào in vitro của 14 dẫn xuất thế vị trí số 3 trên khung indole (hay còn gọi là các dẫn xuất 3-aminoalkylated indole) ức chế ba dòng tế bào ung thư A549, MDA-MB-231 và PC3, sử dụng camptothecin làm chất chứng dương. Từ giá trị IC50 trên ba dòng tế bào của hợp chất IPM lần lượt là 19,25; 19,71 và 21,11 µM; giá trị IC50 của BPM lần lượt là 8,83; 9,24 và 9,90 µM, có thể thấy hai hợp chất này có xu hướng ức chế tốt trên cả ba dòng tế bào ung thư thử nghiệm, thể hiện khả năng như là những tác nhân kháng đa dòng tế bào ung thư. Một điểm trong đặc tính ức chế tế bào của các dẫn xuất indole ở đây là đều thể hiện hoạt tính kém trên dòng tế bào PC3 (ngoại trừ IPM và BPM), toàn bộ giá trị IC50
của chúng đều lớn hơn 100 µM, điều này cho thấy các dẫn xuất 3-aminoalkylated indole không phải là các tác nhân tiềm năng ức chế dòng tế bào ung thư tuyến tiền liệt PC3. Ngoài ra, các dẫn xuất indole này còn thể hiện một đặc điểm thú vị đó là khả năng ức chế đồng đều trên cả 3 dòng tế bào ung thư khác nhau. Các số liệu cho thấy ngoại trừ hợp chất PMF, PPM có các giá trị IC50 khác nhau trên ba dòng tế
bào, các dẫn xuất còn lại đều có giá trị IC50 xấp xỉ như nhau trên cả ba dòng tế bào thử nghiệm: hoặc đều lớn hơn 100 µM (CMF, CAF, CIF, CPF, PPF, PAF, CPM, CMM, CIM và
BPC) hoặc xấp xỉ bằng nhau (IPM và BPM).
Mặt khác các dẫn xuất CPF, CMF, CAF, CIF, CPM, CMM, và CIM với giá trị IC50 đều lớn hơn 100 µM trên cả ba dòng tế bào ung thư, chúng có chung đặc điểm cấu trúc là có nhóm carboxyl ở vị trí số 2 trên khung indole, dù cho vị trí số 3 trên khung indole có chứa amin vòng no nào (pyrrolidine, morpholine, 1- methylpiperazine hay piperidine), cũng như chứa hợp phần được tạo từ aldehyde formic hay 4-methoxybenzaldehyde ở cầu nối, thì việc xuất hiện nhóm thế carboxyl ở vị trí số 2 trên khung indole làm cho các sản phẩm đều có hoạt tính ức chế tế bào ung thư kém. Điều đó chứng tỏ sự có mặt của nhóm carboxyl ở vị trí số 2 là không cần thiết cho hoạt tính ức chế tế bào ung thư của các dẫn xuất 3-aminoalkylated indole. Ngược lại, vị trị số 5 chứa một nguyên tử halogen (bromo) đã làm tăng hoạt tính của dẫn xuất BPM (IC50 = 9,24 µM trên dòng MDA-MB-231) lên gấp 2 đến 3 lần so với chỉ có nguyên tử hydro (IPM với IC50 = 19,71 µM) hoặc gấp 3 đến hơn 10 lần so với chứa nhóm phenyl ở vị trí số 2 (PPM với IC50 = 38,72 µM), và hợp chất BPM cũng là dẫn xuất indole có hoạt tính ức chế tốt nhất và đồng đều nhất trên cả 3 dòng tế bào thử nghiệm.
Xét vai trò của hợp phần aldehyde, trong số 7 dẫn xuất indole có hợp phần aldehyde formic trong phản ứng Mannich ban đầu, chỉ có 2/21 giá trị IC50 < 100 µM trên cả 3 dòng tế bào thử nghiệm (của dẫn xuất PMF), ở 7 dẫn xuất indole chứa hợp phần 4-methoxybenzaldehyde có đến 8/21 giá trị IC50 < 40 µM (của dẫn xuất PPM,
IPM và BPM). Ngoài ra khi thay thế hợp phần 4-methoxybenzaldehyde (chứa
nhóm đẩy điện tử trên vòng phenyl) ở dẫn xuất BPM bằng hợp phần 4- chlorobenzaldehyde (chứa nhóm thế rút điện tử trên vòng phenyl) để tạo ra dẫn xuất
BPC thì kết quả nhận được không như mong đợi, hoạt tính kháng tế bào của dẫn
xuất BPC bị giảm hoàn toàn trên cả 3 dòng tế bào thử nghiệm, các giá trị IC50 đều lớn hơn 100 µM. Đồng thời chứa nguyên tử brom ở vị trí số 5 nhưng hợp phần 4-methoxybenzaldehyde được thay bằng hợp phần 4-chlorobenzaldehyde thì hoạt tính ức chế tế bào hoàn toàn bị mất đi. Điều đó cho thấy hợp phần 4- methoxybenzaldehyde đóng vai trò quan trọng trong việc gia tăng hoạt tính ức chế tế bào ung thư của các dẫn xuất thu được, hay nói cách khác, nhóm thế đẩy điện tử (nhóm methoxy) trên vòng benzene trong hợp phần benzaldehyde đã đóng góp vào việc làm tăng hoạt tính chung của dẫn xuất 3- aminoalkylated indole và đóng góp này lớn hơn so với nhóm thế rút điện tử (chloro). Ngoài ra, từ bảng dữ liệu có thể thấy riêng rẽ một amine bất kỳ nào (pyrroline, morpholine, 1- methylpiperazine hoặc piperidine) đều không gây ảnh hưởng rõ rệt đến hoạt tính sinh học cuối cùng của dẫn xuất. Tuy nhiên, khi kết hợp với sự hiện diện của hợp phần 4-methoxybenzaldehyde, các dẫn xuất indole chứa pyrrolidine như PPM,
IPM và BPM (ngoại trừ CPM) đã thể hiện sự vượt trội về hoạt tính ức chế tế bào
ung thư hơn các dẫn xuất indole chứa amine vòng no khác (morpholine, 1- methylpiperazine hoặc piperidine).
Đề xuất cấu trúc của dẫn xuất 3-aminoalkylated indole có thể cho hoạt tính ức chế tế bào ung thư tốt được tóm tắt ở hình 3.3.
Hình 3.3. Mối quan hệ giữa cấu trúc của các dẫn xuất indole tổng hợp và hoạt tính
ức chế tế bào ung thư
3.3.3. Đánh giá khả năng gây độc tế bào thường của các dẫn xuất benzimidazole và indole có hoạt tính ức chế tế bào ung thư tốt nhất
Các dẫn xuất có hoạt tính ức chế tế bào ung thư tốt nhất (53H, 5MM, IPM và BPM) được đánh giá khả năng gây độc tế bào thường HEK 293 (tế bào thận gốc phôi ở người), kết quả được trình bày ở bảng 3.5.
Bảng 3.5. Kết quả gây độc tế bào ung thư và tế bào thường của các dẫn xuất 53H,
5MM, IPM và BPM
Dẫn xuất IC50 ± SD (µM)
A549 MDA-MB-231 PC3 HEK 293
53H 14,24 ± 0,33 14,90 ± 0,42 17,52 ± 0,28 19,17 ± 0,24
5MM > 100 10,82 ± 0,35 > 100 51,86 ± 0,62
IPM 19,25 ± 0,56 19,71 ± 0,24 21,11 ± 0,34 89,87 ± 2,38 BPM 8,83 ± 0,43 9,24 ± 0,15 9,90 ± 0,28 17,94 ± 0,4
Camptothecin 0,57 ± 0,06 1,35 ± 0,04 2,50 ± 0,11 1,41 ± 0,04
Bốn dẫn xuất 53H, 5MM, IPM và BPM có giá trị IC50 trên dòng tế bào HEK 293 từ 17,94 đến 89,87 µM, cao hơn so với chứng dương camptothecin IC50 = 1,41 µM, hay bốn dẫn xuất này thể hiện khả năng ức chế trên tế bào thường kém hơn camptothecin. Điều này cho thấy các dẫn xuất benzimidazole và indole này có tiềm năng cao trở thành các tác nhân chống ung thư mới, do độc tính trên tế bào thường của chúng thấp hơn 12 đến 63 lần so với tác nhân chống ung thư đang có camptothecin.