II. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1 Giới thiệu tĩm tắt
2. Tổng quan tình hình nghiên cứu và tính cấp thiết tiến hành nghiên cứu
a) Tình hình nghiên cứu quốc tế
Sashidhara và các cộng sự (2013) [1] đã phát triển một phân tử coumarin-monastrol, trong đĩ hợp chất cho thấy hoạt động ức chế chọn lọc mạnh kháng lại các dịng tế bào ung thư vú MCF-7 và MDA-MB-231. Hợp chất này gây ra kích hoạt caspase-3 và apoptosis và gây ra sự bắt giữ chu kỳ tế bào MCF-7 ở pha G1. Matiadis và các cộng sự của mình (2013) [3] đã tổng hợp chuỗi các dẫn xuất coumarin và quinolinone-3-aminoamide, dẫn xuất aminocoumarin cĩ hoạt tính cao nhất trong ức chế tế bào ung thư tuyến tiền liệt DV-145. Rehman và cộng sự (2014) đã thiết kế các dẫn xuất 6-hydroxycoumarin với vịng triazole và isoxazole. Hoạt động kháng tế bào ung thư tốt nhất kháng lại dịng tế bào ung thư tuyến tiền liệt (PC-3) là thu được với hợp mang vịng isoxazole và hợp chất mang vịng triazole cĩ hoạt tính mạnh nhất kháng lại dịng tế bào ung thư phổi (A549) [4] .Jamier và cộng sự (2014) đã tổng hợp các dẫn xuất chalcone-coumarin và đánh giá hoạt tính kháng tế bào ung thư trên các dịng tế bào ung thư khác nhau, kết quả cĩ hoạt tính gây độc tế bào cao nhất kháng lại tế bào ung thư buồng trứng (OVCAR) [5]. Musa và các cộng sự (2015) đã
tổng hợp và xác định hoạt tính kháng ung thư (in vitro) của một số dẫn xuất 3-
arylcoumarin đối với dịng tế bào ung ung thư A549 (ung thư phổi) [6] .Chun-Long Li và cộng sự (2015) [7] đã chứng minh rằng scopoletin (6-methoxy-7-hydroxycoumarin), một loại coumarin tự nhiên được tìm thấy trong các lồi thực vật như Erycibe obtusifolia, Aster tataricus và Foeniculum Vulgare, đã thể hiện hoạt tính kháng với tế bào ung thư tuyến tiền liệt (LNCaP) do ức chế sinh trưởng của cyclin D1 gây ra sự bắt giữ chu kỳ tế bào ở pha G2/M và gây ra hiện tượng apoptosis trong các dịng tế bào ung thư LNCaP. Một loạt các dẫn xuất coumarin-3-carboxamides/ hydrazide đã được thiết kế và tổng hợp bởi Xiang Yu (2018) [8] , tất cả các hợp chất (in-vitro) cho thấy hoạt tính kháng nấm Botrytis cinerea, Alternaria solani, Gibberella zeae, Rhizoctorzia solani. Một loạt các coumarin mới liên kết với các dẫn xuất pyrimidine đã được tổng hợp thơng qua chiếu xạ vi sĩng đã được Soniya và các cộng sự (2018) [9] thực hiện tổng hợp.
b) Tình hình nghiên cứu trong nước
Các nghiên cứu trong nước trong những năm gần đây chủ yếu là nghiên cứu khảo sát sự cĩ mặt hoặc phân lập coumarin và các dẫn xuất của chúng trong tự nhiên. Các hợp chất tổng hợp hoặc phân lập được thử nghiệm hoạt tính sinh học với các dịng tế bào kháng khuẩn, nấm, ung thư. Đinh Thị Lan Hương và cộng tác viên (2012) đã tiến hành định tính để xác định sự cĩ mặt của coumarin bằng cả hai phương pháp sắc ký lớp mỏng và phản ứng hố học của vịng ester. Năm 2015, nhĩm các tác giả [11] đã khảo sát ảnh hưởng của cấu trúc các dẫn xuất novobiocin- một dẫn xuất coumarin mang nhĩm amide ở vị trí số- 3 của vịng coumarin lên hoạt tính kháng tế bào ung thư tuyến tiền liệt PC3-MM2. Kết hợp với mơ
3
phỏng mạng neutron nhân tạo (ANN) cho thấy mơ hình phi tuyến 3-2-1 giải thích được 88% các yếu tố cấu trúc giữ vai trị quan trọng quyết định đến hoạt tính kháng ung thư của các hợp chất này. Năm 2015, Mai Anh Tuấn và cộng sự [12] đã báo cáo về việc tổng hợp thuốc nhuộm huỳnh quang dựa trên các dẫn xuất coumarin, kết quả cho thấy hợp chất 7- diethylamino-3-[thieno(3,2-b)thiophen-2-yl]coumarin phát xạ ở bước sĩng 508 nm (ánh sáng nhìn thấy), đây là một trong những thuốc nhuộm huỳnh quang tiềm năng cho phát triển các đầu dị huỳnh quang. Năm 2016, nhĩm tác giả Trịnh Hồng Dương [13] đã phân lập bốn coumarin là ostruthin, 8-methoxyostruthin, 7-hydroxycoumarin và 7- methoxycoumarin cùng với bốn acridon alkaloid là oriciacridon, 5-hydroxynoracronycin, citruscinin-I và glycocitrin-III từ rễ cây Xáo tam phân (Paramignya trimera). Kết quả thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào ung thư gan (HepG2) sử dụng phương pháp sulforhodamin B cho thấy các hợp chất này cĩ hoạt tính yếu với IC50 từ 30.53 đến 62.90 µg/mL. Năm 2016, Nguyễn Thị Thanh Mai đã thực hiện tổng hợp một số dẫn xuất coumarin theo phương pháp khơng dung mơi trong lị vi sĩng bằng phản ứng cộng hợp nucleophile với các amine khác nhau, cho hiệu suất đạt từ 55-70%. Các sản phẩm coumarin cũng đã được khảo sát hoạt tính sinh học, kết quả cho thấy các sản phẩm tổng hợp đều cĩ tính kháng khuẩn, kháng nấm cao[14]. Năm 2017, nhĩm của tác giả Nguyễn Diệu Liên Hoa[15] đã báo cáo kết quả phân lập bảy hợp chất gồm ba chromen là 2,2- dimethylchrom-3-en-6-carboxaldehyd, eulatachromen và ninhvanin cùng với bốn coumarin là 7-demethylsuberosin, xanthyletin, 6,7-dihydroxycoumarin và 6-methoxy-7- hydroxycoumarin từ rễ cây xáo tam phân thu hái ở tỉnh Phú Yên. Cấu trúc hĩa học của các hợp chất này được xác định bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR). Năm 2018, isoprenoid, blumenol A, vomifoliol 9-O-β-D-glucopyranoside và một coumarin là cleomiscosin A được tách ra từ các dịch chiết hữu cơ của lá, thân và rễ lồi Brucea mollis. Cấu trúc của các hợp chất này được xác định bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1D, 2D- NMR và phổ khối lượng MS[16].
c) Đánh giá kết quả các cơng trình nghiên cứu đã cơng bố (ưu, khuyết, những tồn tại…) Các cơng bố về coumarin tuy nhiều, trong việc phát triển tiếp cận theo hướng dược phẩm, các tác giả đã cĩ tiếp cận nhiều trong các thí nghiệm vitro tuy nhiên cũng chưa cĩ nhiều kết quả khả quan về phát triển dược phẩm, cần phải nghiên cứu nhiều trên mơ hình động vật tiến tới phát triến thuốc.
d) Tính cấp thiết tiến hành nghiên cứu (tính mới, tính khoa học)
Nĩi đến các dẫn xuất từ coumarin, chúng được phát hiện và thương mại hĩa với lịch sử là chất kháng đơng máu. Sau đĩ được nghiên cứu rộng rãi, ứng dụng cao trong lĩnh vực y dược (ức chế tế bào ung thư, điều trị virus HIV, kháng khuẩn, kháng nấm, kháng oxi hĩa), ngồi ra cịn cĩ các ứng dụng lớn trong cơng nghiệp như nhuộm, sơn, xử lí chất thải và các ứng dụng khác. Các dẫn xuất từ nhân dị tố coumarin cĩ khả năng ức chế sự tăng trưởng trong các dịng tế bào ung thư ở người như A549 (ung thư phổi), ACHN (ung thư thận), MCF-7 (ung thư vú) và HL-60 (ung thư bạch cầu). Trong một số thử nghiệm lâm sàng, các dẫn xuất coumarin thể hiện hoạt động ức chế tăng sinh tế bào trong ung thư tuyến tiền liệt, u ác tính và ung thư biểu mơ tế bào thận. Đây là một tác chất phản ứng với đa dạng vị trí nhĩm thế cĩ hoạt tính sinh học cao-mang tiềm năng phát triển trong ngành Dược học kháng tế bào ung thư. Hướng đến mục tiêu ức chế sự di căn của tế bào ung thư (mà cơ sở là sự ghép cặp lỗi của phân tử AND gây bệnh), thơng qua các sàng lọc lý thuyết docking phân tử, nhận thấy khả năng tương tác với tế bào gây bệnh của các nhĩm amine tương đối cao hơn các nhĩm thế thơng thường. Các dị vịng mang nhĩm amin là những tiền chất quan trọng được quan tâm nhiều trong ngành Dược phẩm. Cùng với những nghiên cứu tổng hợp thành cơng hợp chất mang hoạt tính sinh học nổi bật như kháng viêm, kháng
4
khuẩn, nấm, kháng oxy hĩa, ức chế enzyme AchE (Acetylcholinesterase) ở người để phát triển các loại thuốc điều trị các bệnh về thần kinh phổ biến là thuốc điều trị bệnh mất trí nhớ ở người lớn tuổi. Đây là lĩnh vực luơn luơn mới mẻ và thú vị, thu hút nhiều nhà khoa học khám phá các hoạt tính của coumarin và các dẫn xuất amine liên quan. Từ những tính chất nổi bật nêu trên, chúng tơi mong muốn tổng hợp mới những dẫn xuất amin ở vị trí số 8 (C-8) thơng qua phản ứng Brom hĩa từ 7-diethylamino-4-metyl coumarin.Hướng tiếp cận của nhĩm tác giả khơng trùng lắp với các cơng bố trước. Mở ra hướng mới tổng hợp các dẫn xuất amin của Coumairin cĩ hoạt tính sinh học cao, tiếp tục tìm kiếm các cấu trúc cĩ hoạt tính cao vitro. Kỹ thuật mơ phỏng (molecular docking model) là kỹ thuật quan
trọng để tiếp cận giải thích mối quan hệ cấu trúc hoạt tính, nĩ dựa trên hàm năng lượng tự do thực nghiệm, hàm điểm và giải thuật di truyền để giải thích các tương tác quan trọng của ligand (hợp chất hữu cơ) và receptor (dịng tế bào ung thư, khuẩn, nấm, enzyme)[17]. Các phẩn mềm mơ phỏng sử dụng hiệu quả trong kỹ thuật này autodock, Schrodinger được các tác giả báo cáo[18],[19],[20] và một số phần mềm dùng để xây dựng mơ hình, Discovery Studio 2019 Client, Molegro Molecular Viewer. Cĩ rất nhiều cơng bố liên quan của các tác giả về mơ hình docking được cơng bố hiện nay[21],[22],[23],[24]. Một số giới hạn của phương pháp này, phạm vi áp dụng cũng đã được nghiên cứu và cơng bố và khơng phải phần mềm nào cũng hiệu quả cho việc docking, tuy nhiên autodock, vina dock, Schrodinger, và Gromacs (mơ phỏng động, dynamic simulation) là các phần mềm hiệu quả cho việc giải thích hoạt tính của các hợp chất với các receptor[25],[26].