Mô ̣t số dòng tế bào ung thƣ

1.3.1. Dòng tế bào ung thư biểu mô ruột kết ở người - HCT116

HCT116 là dòng ung thƣ biểu mô ruột kết của ngƣời, sống ở trạng thái bám dính khi nuôi cấy in vitro. HCT116 có phản ứng dƣơng tính với keratin khi nhuộm immunoperoxidase, có một đột biến ở codon 13 ở proto-oncogene ras và có thể sử dụng nhƣ đối chứng dƣơng trong phản ứng PCR kiểm tra đột biến ở codon này. Dạng lƣỡng bội của HCT116 có 45 NST, chiếm 62% và dạng đa bội chiếm 6.8%. Kết quả phân tích nhuộm G-band cho thấy 50% số tế bào HCT116 thiếu NST Y.

Hình 5: Dòng tế bào ung thư biểu mô ruột kết HCT116 ở người

1.3.2. Dòng tế bào ung thư biểu mô cổ tử cung ở người - Hela

Hela là dòng tế bào ung thƣ biểu mô cổ tử cung ở ngƣời (Cervix adenocarcinoma), đƣợc tách từ khối u ung thƣ cổ tử cung của một phụ nữ da đen ba mƣơi mốt tuổi. Hela có các marker đặc hiệu và sống bám dính trong điều kiện nuôi cấy in vitro. 98% tế bào Hela có chứa một nhiễm sắc thể tâm giữa nhỏ và 100% là aneuploidy. Thời gian nhân đôi của Hela là 23h.

Tính đến nay, đã có bốn marker nhiễm sắc thể (NST) điển hình của Hela đƣợc ghi nhận, bao gồm: M1 – là một vùng tái sắp xếp giữa cánh dài và tâm động của NST số 1 và cánh dài của NST số 3; M2 – là một tổ hợp của cánh ngắn NST số

3 và cánh NST số 5; M3 – là một NST tƣơng tự (isochromosome) của cánh ngắn NST số 5; M4 - gồm cánh dài NST số 11 và một cánh của NST số 19. Nhuộm băng G cho thấy tế bào Hela có một bản sao của M1, một bản sao của M2, bốn đến năm bản sao của M3 và hai bản sao của M4. Hela có phản ứng dƣơng tính với keratin khi nhuộm immunoperoxidase và có chứa trình tự di truyền của virus u nhú 18 của ngƣời (human papilloma virus 18 – HPV-18); biểu hiện p53 thấp và pRB (retinoblastoma suppressor) ở mức bình thƣờng.

1.3.3. Dòng tế bào ung thư biểu mô vú ở người - MCF7

Hình 6: TBUT vú MCF7 được nuôi cấy dạng đơn lớp in vitro

MCF7 là dòng tế bào ung thƣ biểu mô vú, thu từ dịch màng phổi (vị trí di căn) của một phụ nữ sáu mƣơi chín tuổi, có đặc tính bám dính với thời gian nhân đôi là 29h trong điều kiện in vitro. MCF7 có một số đặc tính của biểu mô động vật có vú đã biệt hóa bao gồm khả năng xử lý estradiol thông qua các thụ thể estrogen trong tế bào chất và khả năng tạo khối cầu. MCF7 bị ức chế sinh trƣởng bởi TNF-α. Về mặt kiểu nhân, thông thƣờng số lƣợng NST điển hình của MCF7 là 82, có thể dao động từ 66 – 87 NST. Dòng tế bào này có khoảng 29 – 34 marker NST, trong đó 24 – 28 marker là xuất hiện thƣờng xuyên ở khoảng 30% tế bào.

1.3.4. Dòng tế bào ung thư vú ở người - KPL4

KPL4 là dòng tế bào ung thƣ vú ở ngƣời đƣợc phân lập từ dịch màng phổi ác tính của một bệnh nhân ung thƣ vú đã di căn sang ung thƣ da dạng viêm. Dòng tế bào này biểu hiện Erb B-1, Erb B-2 và Erb B-3. KPL4 có khả năng gây u ở chuột sạch miễn dịch. KPL4 đƣợc đánh giá là hữu dụng trong việc phát triển các chiến lƣợc chống lại bệnh ung thƣ vú có biểu hiện quá mức các thụ thể họ Erb B.

1.4. Chế phẩm Honokiol , Magnolol, Derrone và thuốc Taxol

1.4.1. Honokiol (H) và Magnolol (M)

Vỏ cây và rễ của các loài thuộc họ Ngọc lan Magnoliaceae đã đƣợc sử dụng nhƣ một phƣơng thuốc cổ truyền ở Hàn Quốc, Trung Quốc và Nhật bản để điều trị nhiều chứng bệnh khác nhau bao gồm chứng lo âu, đột quỵ do tăng huyết áp, sốt thƣơng hàn, trầm uất, đau đầu và các chứng liên quan đến thần kinh khác. Trong số các hợp chất tách chiết đƣợc từ các loài cây này, các nhà khoa học đặc biệt chú ý đến hai chất Honokiol và Magnolol. Đây là hai đồng phân của một hợp chất chứa gốc phenol đƣợc tách chiết từ vỏ cây Hậu phác Magnolia officinalis Rehd. Et wils, còn gọi là Hậu phác bắc.

Hình 7: Cây Hậu phác bắc Magnolia officinalis Rehd. Et wils (trái) và cấu trúc phân tử của hai đồng phân Honokiol và Magnolol (phải)

Honokiol (3,5'-diallyl-4,2'-dihydroxybiphenyl) chiếm khoảng 1-5% trọng lƣợng vỏ cây và Magnolol (5,5'-diallyl-2,2'-dihydroxybiphenyl) chiếm khoảng 2-

10% đều có công thức cấu tạo là C18H18O2 với trọng lƣợng phân tử M = 266,33 Theo các nhà khoa học, hoạt tính của hai chất này có đƣợc là nhờ các nhóm chức hydroxyl và allylic.

Magnolol thƣờng đƣợc sử dụng để điều trị đau cấp tính, ho, chứng lo lắng và các chứng liên quan đến dạ dày. Các kết quả khoa học đã công bố cho thấy Magnolol có hoạt tính kháng khuẩn, kháng viêm, chống oxy hóa, chống ung thƣ, bảo vệ tế bào thần kinh vỏ khỏi điều kiện thiếu oxy (hypoxia). Trong khi đó, Honokiol - đồng phân của Magnolol - khác với Magnolol ở cách sắp xếp của một nhóm chức allyl trên vòng phenol. Đây là một điểm quan trọng quyết định hoạt tính sinh học của Honokiol. Các nhà khoa học cũng phát hiện thấy Honokiol có dƣợc tính rộng nhƣ kháng viêm, chống đông máu, chống rối loạn nhịp tim, bảo vệ thần kinh, chống oxy hóa. Các nghiên cứu khác cũng cho thấy Honokiol có thể sử dụng nhƣ tác nhân chống stress, chất ức chế ung thƣ tiềm năng và các hƣ hỏng do oxy hóa gây ra. Magnolol gây apoptosis ở nhiều dòng TBUT nhƣ ung thƣ phổi CH-27, HL-60, ung thƣ dạ dày COLO 205, ung thƣ gan HepG2 trong khi Honokiol gây apoptosis ở các dòng TBUT buồng trứng SKOV3, ung thƣ máu Molt 4B, tế bào ung thƣ ruột kết RKO, TBUT phổi CH27, tế bào nội mô chuyển dạng SVR và có hoạt tính chống ung thƣ da và ung thƣ mô liên kết mạch SVR in vivo trên mô hình chuột nhắt [3, 17, 21, 45, 46].

Thực hiện các nghiên cứu chuyên sâu hơn về cơ chế cảm ứng apoptosis của Magnolol, các nhà khoa học đã chỉ ra rằng, dƣới tác động của Magnolol, Fas đƣợc hoạt hóa và cytochrome c đƣợc chuyển từ ty thể ra tế bào chất thông qua chênh lệch nồng độ ion Ca2+ tự do trong bào tƣơng và quá trình điều hòa âm của Bcl-2 (B-cell lymphoma 2). Thông qua sự hoạt hóa Fas và sự giải phóng cytochrome c, caspase-8 và caspase-9 đƣợc hoạt hóa, từ đó kéo theo chuỗi phản ứng xuôi dòng của các caspase và dẫn đến apoptosis. Xử lý tế bào với ZB4 (tác nhân làm gián đoạn cơ chế đáp ứng Fas) cũng làm giảm tác động của caspase-8 cảm ứng bởi Magnolol, từ đó làm giảm xác suất xảy ra apoptosis. Tuy nhiên, đến nay các nhà khoa học vẫn chƣa

trả lời đƣợc liệu Magnolol hoạt hóa Fas trực tiếp hay nó kích hoạt hoạt động của một phối tử Fas rồi sau đó phối tử này mới hoạt hóa Fas [22, 38, 46].

Hình 8: Cơ chế tác động của Honokiol (H) và Magnolol (M) lên con đường truyền tin dẫn đến apoptosis của tế bào

Trong khi đó, Honokiol đƣợc chứng minh là có tác động điều hòa âm c-FLIP (FLICE-like inhibitory protein, còn gọi là cFLAR) ở TBUT, dẫn đến làm TBUT mẫn cảm hơn với các con đƣờng apoptosis cảm ứng bởi cả TRAIL (TNF-related apoptosis-inducing ligand) và Fas. Chỉ sử dụng Honokiol sẽ ức chế ở mức độ vừa phải sự tăng trƣởng của các TBUT phổi ở ngƣời trong khi nếu kết hợp với TRAIL, nó sẽ làm giảm mạnh mẽ khả năng sống của tế bào và cảm ứng apoptosis tốt hơn so với chỉ sử dụng TRAIL. Quá trình apoptosis cảm ứng bởi Fas khi Honokiol đƣợc sử dụng kết hợp với một phối tử Fas hoặc một kháng thể kháng Fas cũng có kết quả tƣơng tự.

Trong tất cả các protein liên quan đến quá trình apoptosis đã đƣợc kiểm tra thì c-FLIP là protein duy nhất đƣợc điều hòa âm nhanh chóng bởi Honokiol ở tất cả các dòng tế bào. Điều này cho thấy điều hòa âm c-FLIP là một bƣớc chủ chốt của quá trình tác động của Honokiol dẫn đến apoptosis cảm ứng bởi thụ thể chết [2, 12, 15, 46]. Cấu trúc 2 vòng phenol chứa 2 nhóm allyl giúp tăng ái lực của Honokiol với các tế bào nội mô; nó hoạt động nhƣ tác nhân chống oxy hóa ức chế sự oxy hóa của lipoprotein có tỷ trọng thấp và quá trình apoptosis cảm ứng bởi glucose ở tế bào nội mô của ngƣời nhờ các hoạt tính mạnh trong việc làm sạch các gốc tự do [5-8, 20, 19, 22, 23, 25, 26, 33, 38, 42, 44].

1.4.2. Derrone (D)

Cây Vông nem còn đƣợc gọi bằng nhiều tên g ọi khác là cây lá Vông , Hải đồng bì, Thích đồng bì , có tên khoa học là Erythrina orientalis L. Murr., thuộc họ Đậu Fabaceae. Loài này phân bố rộng từ Ðông Á tới châu Phi. Ở châu Á, loài này phổ biến ở Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Campuchia, Lào, Việt Nam, Malaixia, Indonesia và Philippin. Đây là một trong những vị thuốc dân gian ở Việt Nam và nhiều nƣớc khác trên thế giới, có tác dụng an thần , hạ huyết áp , kháng khuẩn và chống loãng xƣơng.

Hình 9: Cây vông nem Erythrina orientalis L., Fabaceae và công thức cấu tạo Derrone

Derrone (5,4-dihydroxy-7,8-(2,2-di- methylpyrano)isoflavone) có công thức hóa học là C20H16O5, M = 336,1 là hợp chất đƣợc tách chiết từ cây Vông nem

tháng 6 năm 2012, Hayet Edziri và cộng sự đã chứng minh Derrone có tác động kháng khuẩn với vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa và Escherichia coli với nồng độ trong khoảng từ 7,81 – 15,62 µg/mL. Ngoài ra, Derrone cũng thể hiện tính kháng nấm mạnh với các loài thuộc họ Candida ở nồng độ 7,81 µg/mL và có tính độc với dòng tế bào ung thƣ gan HepG2. Tuy nhiên, các cơ chế chuyên sâu về tác động của Derrone lên tế bào vẫn còn chƣa đƣợc biết rõ [10, 18].

1.4.3. Taxol (Paclitaxel)

Taxol (C47H51NO14, M = 853,906 g/mol) lần đầu tiên đƣợc đề cập đến với tên gọi Caltuvocus – cây Thủy tùng từ thời La Mã cổ đại. Một số bài thuốc dân gian cũng sử dụng các dịch chiết này nhƣ là chất độc hoặc thuốc chữa bệnh. Lịch sử hiện đại nghiên cứu về Taxol bắt đầu từ năm 1962, khi tiến sĩ Arthur S. Barclay thu thập vỏ của Taxus brevifolia và một trong số các mẫu của loài này thể hiện độc tính với tế bào. Năm 1967, Monroe E. Wall và Mansukh C. Wani thuộc Viện ung thƣ Hoa Kỳ tách chiết đƣợc chất này từ vỏ cây Taxus brevifolia và đặt tên là Taxol. Sau này, khi đƣợc phát triển thành thƣơng phẩm bởi Bristol-Myers Squibb (BMS), Taxol đƣợc đổi tên thành Paclitaxel. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Hình 10: Cấu trúc phân tử Taxol

Năm 1971, cấu trúc phân tử của Taxol đƣợc phát hiện nhờ các phân tích tinh thể bằng tia X bởi chính Monroe và Wani. Năm 1979, tiến sĩ Horwitz và cộng sự công bố các phát hiện của họ về tƣơng tác giữa Taxol với các vi ống: nó có khả

năng thúc đẩy quá trình hình thành vi ống bằng cách bám và làm bền vi ống, từ đó thay đổi lịch trình đã định sẵn của quá trình phân bào, gây ra sự chết cho TBUT lẫn tế bào bình thƣờng. Các thử nghiệm lâm sàng với Taxol bắt đầu từ tháng 4 năm 1984 và cho đến nay, Taxol đang đƣợc sử dụng để điều trị ung thƣ phổi, ung thƣ buồng trứng, ung thƣ vú, ung thƣ chuyển dạng Kaposi sarcoma [29, 35].

Các nghiên cứu chuyên sâu cho thấy Taxol có khả năng tiêu diệt TBUT thông qua các con đƣờng độc lập với p53; tác động này sẽ đƣợc tăng cƣờng hiệu quả với các tế bào bị đột biến p53 hơn là với các tế bào có kiểu gen p53 dại. Ngoài ra, Taxol có xu hƣớng cảm ứng chặn tế bào đi từ G2 sang M trong chu trình tế bào và gây ra apoptosis ở các tế bào bị chuyển dạng, nhƣng chỉ gây ra dừng ở G1 với các tế bào không bị chuyển dạng. Tất cả các đặc tính này giúp Taxol có thể tác động biệt hóa với các TBUT mà vô hại với các tế bào thƣờng [35, 43].

Về cơ chế tác động lên tế bào dẫn đến apoptosis, cũng nhƣ các tác nhân cảm ứng apoptosis khác, cơ chế của Taxol cũng liên quan đến họ protein Bcl-2. Taxol có thể điều chỉnh biểu hiện của các thành viên trong họ protein này và gây ra biến đổi sau dịch mã của các phân tử Bcl-2. Taxol điều hòa âm Bcl-XL và điều hòa dƣơng Bak và Bax. Ngoài ra, Taxol cũng cảm ứng sƣ̣ phosphoryl hóa Bcl-2 từ đó cảm ứng apoptosis. Các nghiên cứu gần đây cũng cho thấy sự phosphoryl hóa Bcl-2 chỉ xuất hiện ở các tế bào đã đƣợc dừng ở phase G2/M sau khi xử lý với Taxol. Điều này gợi cho thấy sự phosphoryl hóa Bcl-2 chỉ xuất hiện nhƣ là hệ quả của sự dừng phân bào tế bào. Các nhà khoa học cũng chỉ ra rằng, hoạt hóa JNK/SAPK cần cho giai đoạn sớm của quá trình apoptosis khởi phát bởi Taxol. Ngoài ra, Taxol cũng cảm ứng apoptosis xuất hiện sau khi ngừng phân bào với cơ chế xuôi dòng sự ổn định các vi sợi tubulin mà hiện nay vẫn chƣa đƣợc biết rõ [35, 43].

Hình 11: Cơ chế tác động của Taxol lên tế bào gây apoptosis

Hình 12: Hình ảnh mô phỏng liên kết của Taxol với vi sợi tubulin

1.5. Enzyme Aurora kinaza

Aurora kinaza thuộc nhóm những protein điều khiển quá trình phân bào. Chúng bao gồm ba protein thành viên có tên gọi Aurora A, Aurora B và Aurora C. Các protein này liên quan đến quá trình hình thành và phân chia trung thể, quá trình liên kết các kinetochore với các vi sợi (microtubule) và sự sắp xếp của thoi vô sắc.

của nhiễm sắc thể và sự ổn định về nhân tế bào [41]. Sự quan tâm đến các protein này tăng lên khi các nhà khoa học nhận thấy sự tƣơng quan giữa sự biểu hiện quá mức của các protein này trong rất nhiều loại ung thƣ với sự bất thƣờng của bộ nhiễm sắc thể [2]. Gen quy định Aurora A nằm trên nhiễm sắc thể 20 của ngƣời tại vị trí 20q13. Sự biểu hiện quá mức của protein này lần đầu tiên đƣợc phát hiện ở ung thƣ ruột nguyên phát. Đây chính là bằng chứng đầu tiên cho thấy mối liên quan giữa Aurora và ung thƣ. Aurora hoạt động nhƣ gen gây ung thƣ khi chuyển nhiễm vào các dòng tế bào nguyên bào sợi Rat1 ở chuột cống hay NIH3T3 ở chuột nhắt. Gen Arora A không những đƣợc tăng cƣờng trong nhiều dòng tế bào mà còn ở 52% ung thƣ trực tràng nguyên phát và 12% ung thƣ phổi nguyên phát [13].

Aurora B cũng biểu hiện quá mức ở các dòng tế bào tách từ ung thƣ ruột [9]. Hơn nữa, sự biểu hiện quá ngƣỡng của Aurora B trong tế bào nuôi cấy kích thích sự phân chia nhiễm sắc thể một cách bất thƣờng. Những tế bào hình thành sẽ là những tế bào nhân quái (aneuploidy) và có thể thúc đẩy sự hình thành ung thƣ ở chuột [31]. Tại kỳ giữa và kỳ sau của quá trình phân bào, Aurora B tạo thành phức hợp với các protein khách (passenger proteins) nhƣ Survivin, INCENP, TD60 và Borealin. Những protein này cũng biểu hiện vƣợt mức ở một số loại ung thƣ nhƣ ung thƣ trực tràng, ung thƣ ruột, ung thƣ vú… và một số dòng tế bào chuyển dạng. Các nghiên cứu đã chứng tỏ rằng Survivin và INCENP là cơ chất cho hoạt tính enzym của Aurora B đồng thời chúng cũng là tác nhân kích thích hoạt tính của protein này [37]. Nhƣ vậy, trong các dòng tế bào ung thƣ, hoạt tính của Aurora B phụ thuộc vào sự biểu hiện của chính bản thân nó và các protein liên quan.

Aurora C biểu hiện quá mức ở ung thƣ tuyến tiền liệt và một số dòng tế bào ung thƣ khác [41]. Điều đó chứng tỏ rằng nó có thể có vai trò trong ung thƣ tế bào soma. Mặc dù vậy, sự hiểu biết về chức năng của protein này vần còn rất nghèo nàn. Những điều trên chứng tỏ Aurora kinaza là một mục tiêu trong điều trị ung thƣ và do vậy việc tìm kiếm các chất ức chế hoạt tính của Aurora kinaza là rất cần thiết. Một vài chất ức chế đã đƣợc nghiên cứu và công bố nhƣ ZM447469 (2003),