Tổng quan về farnesyltransferase và các chất ức chế farnesyltransferase

Protein Ras là nhóm protein liên kết với nucleotid đóng vai trò then chốt trong kiểm soát sự phát triển của các tế bào bình thường cũng như các tế bào đột biến.. Các nghiên cứu thực nghi

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

PHẠM THỊ THU TRANG

TỔNG QUAN VỀ FARNESYLTRANSFERASE

VÀ CÁC CHẤT ỨC CHẾ FARNESYLTRANSFERASE

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SỸ

HÀ NỘI – 2013

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

PHẠM THỊ THU TRANG

TỔNG QUAN VỀ FARNESYLTRANSFERASE

VÀ CÁC CHẤT ỨC CHẾ FARNESYLTRANSFERASE

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SỸ

LỜI CẢM ƠN

Nhân dịp hoàn thành cuốn khóa luận này, cho phép tôi được bày tỏ lòng biết

ơn sâu sắc và kính trọng tới những người đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến

PGS TS Nguyễn Hải Nam cùng các thầy cô giáo trong bộ môn hóa dược đã tận

tình giúp đỡ chỉ bảo, hướng dẫn, giảng dạy cho tôi nhiều kiến thức quý báu trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn các thầy cô trong Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo và các thầy cô giáo trường Đại học Dược Hà Nội đã dạy dỗ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường

Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đã luôn chia sẻ, động viên, giúp đỡ tôi trong học tập và trong cuộc sống

Hà nội, ngày 20 tháng 5 năm 2012

Phạm Thị Thu Trang

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1: RAS VÀ FARNESYLTRANSFERASE 3

1.1 Protein RAS 3

1.1.1 Cấu trúc của protein Ras 3

1.1.2 Hoạt động của protein Ras 4

1.1.3 Đột biến Ras 7

1.2 Farnesyltransferase 8

1.2.1 Cấu trúc của Ftase 9

1.2.1.1 Cấu trúc của nhóm Farnesyl 9

1.2.1.2 Cấu trúc của Farnesyltransferase 9

1.2.2 Vai trò của Farnesyltransferase 10

Chương 2: MỘT SỐ CHẤT ỨC CHẾ FARNESYLTRANSFERASE 12

2.1 Các chất ức chế farnesyltransferase-triển vọng trong nghiên cứu thuốc điều trị ung thư 12

2.2 Cơ sở thiết kế các chất ức chế farnesyltransferase 14

2.3 Phân loại 14

2.3.1 Các FTI có cấu trúc tương tự với FDP 15

2.3.2 Các chất cạnh tranh với CAAX 16

2.3.3 Các FTI tương tự lưỡng cơ chất (bisubtrate) 18

2.3.4 Các FTI khác 19

2.4 Các FTI cụ thể 20

2.4.1 R-115777 20

2.4.1.1 Cấu tạo hóa học 20

2.4.1.2 Nguồn gốc, thiết kế, quá trình nghiên cứu phát triển 20

2.4.1.3 Sơ đồ tổng hợp 24

2.4.1.4 Tác dụng dược lý 25

2.4.2 Sch66336 28

2.4.2.1 Cấu tạo hóa học 28

2.4.2.2 Nguồn gốc, thiết kết, quá trình nghiên cứu phát triển 29

2.4.2.3 Sơ đồ tổng hợp 31

2.4.2.4 Tác dụng dược lý 32

2.4.2.5 Biến đổi Sch6633336 35

2.4.3 L-778,123 35

2.4.3.1 Cấu tạo hóa học 36

2.4.3.2 Nguồn gốc, thiết kế, quá trình nghiên cứu phát triển 36

2.4.3.3 Sơ đồ tổng hợp 36

2.4.3.4 Tác dụng dược lý 37

2.4.4 BMS-214662 39

2.4.4.1 Cấu tạo hóa học 39

2.4.4.2 Nguồn gốc, thiết kết, quá trình nghiên cứu phát triển 40

2.4.4.3 Sơ đồ tổng hợp 42

2.4.4.4 Tác dụng dược lý 42

2.4.5 Các FTI có nguồn gốc tự nhiên 46

KẾT LUẬN 50 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

CHÚ GIẢI CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1 ADME: absorption, distribution, metabolism, excretion - hấp thu, phân bố, chuyển hóa, thải trừ

2 AML: acute myeloid leukemia- bệnh bạch cầu cấp dòng tủy

3 AUC: area under curve- diện tích dưới đường cong

4 DLT: độc tính liều tối đa

5 DMSO: Dimethyl sulfoxide

6 DPI: di prenyltransferase inhibitor – chất ức chế hai prenyltransferase

7 FDP: farnesyl diphosphat

8 FTase: farnesyltransferase

9 FTI: farnesyltransferase inhibitor- chất ức chế farnesyltransferase

10 GAP: GTPase-activating potein- potein hoạt hóa GTPase

11 GDP: guanine-diphosphat

12 GEF: guanine nucleotide exchange factor- yếu tố kích thích ngoại bào

13 GGTase: geranylgeranyl transferase

14 GGTI: geranylgeranyl transferase inhibitor- chất ức chế geranylgeranyl transferase

15 GTP: guanine-triphosphat

16 HOBt: 1-Hydroxybenzotriazole

17 IARC: International Agency for Research on Cancer- Tổ chức ung thư thế giới

18 IC50: The half maximal inhibitory concentration- Nồng độ ức chế 50% hoạt động

in vitro

19 In vitro: thử nghiệm ngoài cơ thể

20 In vivo: thử nghiệm trong cơ thể

21 Ki: hệ số ức chế

22 MDS: hội chứngmyelodysplastic

23 MTD: maximum tolerated dose– liều tối đa dung nạp được

24 NSCLC: Non-small-cell lung carcinoma- ung

25 SAR: structute activity relationship- mối tương quan cấu trúc, tác dụng

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Mối quan hệ giữa cấu trúc-tác dụng của các nhóm thế dựa trên khung là hợp

chất 1 trong nghiên cứu SAR của R-115777 22

Bảng 2.2: Hiệu lực tác dụng của các đồng phân quang học của R-115777 24

Bảng 2.3: Sự tương tác của các nhóm thế C-3 và N-4 trong nghiên cứu SAR của BMS-214662 41

Bảng 2.4: Kết quả dữ liệu dược động học của BMS-214662 trên các bệnh nhân 45

Bảng 2.5: Sự chọn lọc của các FTI có nguồn góc tự nhiên với FTase và GGTase 47

Bảng 2.6: Giá trị Ki của một số FTI có nguồn gốc tự nhiên 48

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Vị trí của H-Ras trên NST 11 H-Ras ở vị trí 15.5, từ cặp base 532.241 đến cặp

base 535.549 trên nhiễm sắc thể 11 3

Hình 1.2: Vị trí của N-Ras trên NST 1 N-Ras ở vị trí 13.2, từ cặp base 115.247.084 đến cặp base 115.259.514 4

Hình 1.3: Vị trí của K-Ras trên NST 12 K-Ras ở vị trí 12.2, từ cặp base 25,358,179 đến cặp base 25,403,853 4

Hình 1.4: Sự biến đổi của Ras 5

Hình 1.5: Sự biến đổi từ dạng hoạt động sang dạng bất hoạt của Ras 6

Hình 1.6: Cấu trúc của protein Ras liên kết với GTP 6

Hình 1.7: Hoạt động của Ras 7

Hình 1.8: Sự prenyl của các protein kết thúc bằng mẩu CAAX, ER: endoplasmic reticulum (lưới nội chất) 8

Hình 1.9: Cấu trúc hóa học của farnesyl 9

Hình 1.10: Farnesyltransferase, farnesyl diphosphat trong liên kết với ion kẽm 10

Hình 1.11: Phản ứng farnesyl hoá là bước đầu tiên trong quá trình dẫn truyền tín hiệu của Ras sau phiên mã 10

Hình 1.12: Phản ứng được xúc tác bởi Farnesyltransferase 11

Hình 2.1: Các FTI cạnh tranh với FDP được tổng hợp 15

Hình 2.2: Các FTI cạnh tranh với CAAX 17

Hình 2.3: FTI có cấu trúc lưỡng cơ chất 19

Hình 2.4: Các FTI chưa rõ cơ chế tác dụng 19

Hình 2.5: Công thức cấu tạo của R115777 20

Hình 2.6: Trifluorophenylmethyl-quinolin bị chuyển thành quinolinon 21

Hình 2.7: Cấu trúc hóa học của miconazole và hợp chất 1 22

Hình 2.8: Cố định 2 nhóm clorophenyl ở vị trí A và B, thay một số nhóm thế trên khung

của hợp chất 1 để tìm ra hợp chất hiệu quả nhất 23

Hình 2.9: Mối quan hệ cấu trúc- tác dụng trên khung R115777 23

Hình 2.10: Sự chọn lọc của R115777 với các prenyltransferase 24

Hình 2.11: Sơ đồ tổng hợp R115777 25

Hình 2.12: Tác dụng ức chế sự tăng trưởng tế bào ung thư tuyến tụy của tipifarnib do ức chế G1, tác dụng phụ thuộc liều sử dụng 27

Hình 2.13: Công thức cấu tạo của lonafanib 28

Hình2 14:Sch-37370 và một số chất đã thay đổi nhóm thế 29

Hình 2.15: Cấu trúc của 2e, 2f 30

Hình 2 16: Cấu trúc của 2g-2i và Sch66336 31

Hình 2.17: Sơ đồ tổng hợp SCH66336 32

Hình 2.18: Tác dụng của Lonafarnib và paclitaxel khi sử dụng riêng và khi kết hợp trong điều trị ung thư buồng trứng 34

Hình 2.19: Công thức cấu tạo của L-778123 35

Hình 2.20: Sơ đồ tổng hợp L-778123 36

Hình 2.21: Sự ức chế FTase trong các bệnh nhân được điều trị bằng L-778,123 38

Hình 2.22: Công thức cấu tạo của BMS-214662 39

Hình 2.23: Mô hình tương tác của các imidazolylmethyltetrahydrobenzodiazepine với Ftase 40

Hình 2.24: Sơ đồ tổng hợp BMS-214662 42

Hình 2.25: Tác dụng trên khối u khi sử dụng BMS-214662 đường uống trên các mức độ khối u HCT-116 trong mô hình chuột bị đột biến suy giảm miễn dịch mang tế bào ung thư người 43

Hình 2.26: Khả năng ức chế FTase các tế bào máu đơn nhân ngoại vi của BMS-214662 44

Hình 2.27: Nồng độ BMS-214662 trong huyết tươngkhi tiêm tĩnh mạch 46

Hình 2.28: Một số FTI 47

Hình 2.29: Sự ức chế FTase của acid chaetomellic A và chất tương tự acid zaragozic A

48

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ung thư là căn bệnh gây tử vong đứng hàng thứ hai trên thế giới sau bệnh tim mạch Đó là tên chung để chỉ một nhóm gồm khoảng 200 bệnh do các tế bào phân chia một cách bất thường Để đảm bảo các chức năng cơ thể con người hoạt động bình thường, mỗi cơ quan phải có một số lượng tế bào nhất định Trong các bệnh nhân ung thư, thay vì tạm nghỉ ngơi, tế bào sẽ tiếp tục phân chia và thay vì chết đi, các tế bào sẽ tiếp tục sống, do đó làm lượng tế bào ở các cơ quan tăng lên đột biến Theo số liệu điều tra của tổ chức ung thư thế giới (IARC), năm 2008 đã có khoảng hơn 12,7 triệu ca ung thư mới mắc và 7,6 triệu ca tử vong vì ung thư [7,94] Theo số liệu của cục khám chữa bệnh-bộ y tế, từ 2002 đến 2012 mỗi năm Việt Nam có 100000 đến 150000 người mắc và

75000 người chết do ung thư

Trong cơ thể có hơn 60 cơ quan khác nhau, bất kỳ cơ quan nào cũng có thể phát hiện ung thư Ung thư có thể phát triển từ hầu hết các loại tế bào trong cơ thể, Mỗi cơ quan thường được cấu tạo bởi một số loại tế bào khác nhau do đó mỗi cơ quan có thể có một vài loại ung thư Tuy nhiên có một số loại ung thư sẽ phổ biến hơn các loại khác Cho đến nay, ung thư vẫn được coi là một trong các bệnh nan y trên thế giới và là thách thức của nền y học hiện đại [90] Các phương pháp điều trị ung thư hiện nay bao gồm: điều trị tại chỗ: phẫu thuật, xạ trị và điều trị toàn thân: hóa trị Cho đến nay, có khoảng

200 thuốc đã được cấp phép sử dụng trong lâm sàng và hàng trăm thuốc vẫn đang được nghiên cứu Những thuốc này đã đạt được một số thành tựu như cải thiện được tình trạng bệnh và kéo dài tuổi thọ bệnh nhân tuy nhiên việc sử dụng chúng có nhiều hạn chế do độc tính cao, thiếu tính chọn lọc trên các khối u và hiệu lực điều trị thấp [1] Thêm vào

đó, hầu hết các thuốc điều trị ung thư thường dùng đều có chung cơ chế vì vậy độc tính cao và sự kháng thuốc là một thách thức lớn Ngày nay nhờ các tiến bộ về sinh học phân

tử, di truyền học, người ta đã có những hiểu biết ngày càng sâu sắc về các tiến trình sinh học trong ung thư: sự tăng trưởng tế bào, các gen điều hòa chu trình tế bào, sự chết tế bào theo chương trình, sự tạo mạch… Điều này đã tạo điều kiện thuận lợi để các nhà khoa

học phát triển một liệu pháp mới: liệu pháp điều trị nhắm đích (targeted therapy) Phương pháp này đang ngày càng khẳng định là một bước đi đúng đắn nhờ việc ra đời của nhiều thuốc mới hiệu quả hơn, ít tác dụng phụ hơn và có tính chọn lọc cao hơn, mang lại hy vọng cho những bệnh nhân ung thư Một số mục tiêu phân tử mà các thuốc đang hướng đến như: protein kinase, sự tạo mạch, telomerase, farnesyltransferase, histon deacetylase…

Một trong những mục tiêu phân tử đang được chú ý hiện nay là các enzym farnesyltransferase (FTase) Nghiên cứu về các FTase, người ta đã chứng minh được rằng hoạt động bất thường của các protein được farnesyl hóa có liên quan đến nhiều bệnh ung thư Trong những năm gần đây, các chất ức chế FTase đang trở thành các tác nhân chống ung thư đầy triển vọng Trên thế giới, đã có nhiều báo cáo về các chất ức chế FTase, tuy nhiên ở Việt Nam, vấn đề này còn khá mới mẻ Vì vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề

tài “Tổng quan về farnesyltransferase và các chất ức chế farnesyltransferase” với

mong muốn mang lại những hiểu biết tổng quát nhất về các chất ức chế farnesyltransferase Đề tài của chúng tôi gồm những mục tiêu sau:

1 Trình bày đƣợc những đặc điểm sinh học cơ bản của FTase đang đƣợc ứng dụng trong những nghiên cứu và phát triển thuốc điều trị ung thƣ

2 Trình bày đặc điểm của một số chất ức chế FTase đƣợc nghiên cứu gần đây

Chương 1: RAS VÀ FARNESYLTRANSFERASE

1.2 Protein RAS

Hoạt động của các tế bào bình thường trong sinh vật đa bào được kiểm soát chặt chẽ bởi một mạng lưới các tín hiệu phức tạp, đảm bảo cho các tế bào chỉ sinh sản khi cơ thể yêu cầu, ví dụ như trong quá trình phát triển hay làm lành vết thương Ung thư xảy ra khi sự phát triển bình thường đó bị phá vỡ, thường là do các sai sót trong dẫn truyền tín hiệu

Protein Ras là nhóm protein liên kết với nucleotid đóng vai trò then chốt trong kiểm soát sự phát triển của các tế bào bình thường cũng như các tế bào đột biến Các nghiên cứu thực nghiệm về cấu trúc, chức năng và sự điều hòa protein Ras đã chỉ ra rằng chúng là chìa khoá trung gian trong các con đường dẫn truyền tín hiệu điều hòa sự sinh sản tế bào cũng như tín hiệu từ các receptor kinase, receptor kiểm soát rất nhiều quá trình của tế bào như: sự phát triển, biệt hóa, sự chết theo chương trình (apoptosis), tổ chức cấu tạo tế bào và sự vận chuyển qua màng [5,46]

1.1.1 Cấu trúc của protein Ras

Có 3 loại protein Ras bao gồm H-Ras, N-Ras và Ras (gồm Ras4A và Ras4B) Các protein Ras có 188 hoặc 189 amino acid có trình tự tương đồng: 86 amino acid đầu giống hệt nhau, 78 amino acid tiếp theo có 79% tương đồng và các amino acid cuối có trình tự khác nhau [42,46] Các protein Ras có vai trò khác nhau:

H-Ras: GTPase H-Ras là enzym biến đổi protein p21 của người, được mã hóa

bởi gen H-Ras nằm trên cánh tay ngắn của NST 11 (hình 1.1) [86]

Hình 1.1: Vị trí của H-Ras trên NST 11 H-Ras ở vị trí 15.5, từ cặp base 532.241 đến cặp base

535.549 trên nhiễm sắc thể 11

N-Ras: GTPase N-Ras là một enzym ở người được mã hóa bởi gen N-Ras, nó

là một oncogen (gen có khả năng gây ung thư) mã hóa cho protein màng tế bào, di chuyển qua lại giữa bộ máy Golgi và màng sinh chất Gen N-Ras nằm

trên cánh tay ngắn của NST số 1 (hình 1.2) [88]

Hình 1.2: Vị trí của N-Ras trên NST 1 N-Ras ở vị trí 13.2, từ cặp base 115.247.084 đến cặp

base 115.259.514

K-Ras: GTPase K-Ras là enzym ở người được mã hóa bởi gen K-Ras nằm trên cánh tay ngắn của NST 12 K-Ras tham gia vào điều chỉnh sự phân chia tế bào bằng cách vận chuyển các tín hiệu từ ngoại bào vào nhân, là một phần của con

đường RAS/MAPK Có 2 loại K-Ras là K-Ras4A và K-Ras4B (hình 1.3) [87]

Hình 1.3: Vị trí của K-Ras trên NST 12 K-Ras ở vị trí 12.2, từ cặp base 25,358,179 đến cặp

base 25,403,853

1.1.2 Hoạt động của protein Ras

Protein Ras được tổng hợp như protein ưa nước trong các ribosome tự do trong tế bào chất (Pro-Ras) [75] Để dẫn truyền các tín hiệu ngoại bào thu được từ các yếu tố sinh trưởng và các cytokin, Ras phải gắn với mặt trong của màng sinh chất Việc này được hỗ trợ bởi một chuỗi các biến đổi hóa học sau phiên mã Sau khi tạo thành Pro-Ras trong tế bào chất, Ras tiếp tục được biến đổi qua nhiều quá trình nối tiếp nhau: đầu tiên là phản ứng farnesyl hóa của phần cystein; tiếp đến là phản ứng thủy phân cắt chuỗi peptid AAX

(A là amino acid béo bất kì, X là amino acid bất kì) bởi protease; và cuối cùng là phản

ứng methyl hóa đầu tận cùng C (C-terminal) bởi enzym carboxylmethyl transferase Phản

ứng farnesyl hóa là phản ứng quan trọng nhất của quá trình này [12,48]

Hình 1.4: Sự biến đổi của Ras: sau khi được tổng hợp ở Ribosome, Ras được gắn thêm nhóm

prenyl ở tế bào chất, sau đó chuyển vào lưới nội chất, ở đây xảy ra quá trình thủy phân cắt chuỗi AAX, rồi đến phản ứng methyl hóa đầu tận cùng C (C-terminal) bởi enzym carboxylmethyl transferase, cuối cùng Ras liên kết cộng hóa trị với acid béo và được vận chuyển đến màng tế bào

Các protein Ras dẫn truyền tín hiệu ngoại bào từ các receptor ở bề mặt tế bào vào trong tế bào để bắt đầu quá trình chuyển hóa của protein kinase Ở điều kiện bình thường, Ras liên kết với GDP (Ras-GDP) là trạng thái không hoạt động nhanh chóng được chuyển đổi thành Ras-GTP là trạng thái hoạt động để đáp ứng với các kích thích ngoại bào, bao gồm: các yếu tố tăng trưởng- kích thích sự tăng trưởng của nguyên bào sợi, các yếu tố tăng trưởng kích hoạt lympho- kích thích sự gia tăng của tế bào tạo máu, hormon

và các chất dẫn truyền thần kinh (hình 1.5) [26,36]

Hình 1.5: Sự biến đổi từ dạng hoạt động sang dạng bất hoạt của Ras Khi liên kết với GTP, Ras

trở thành dạng hoạt động, GTPase loại 1 nhóm Phosphoryl (Pi) chuyển Ras về dạng không hoạt động.

Hình 1.6: Cấu trúc của protein Ras liên kết với GTP

Các GTPase Ras điều hòa sự phân chia tế bào thông qua đáp ứng với sự kích thích của các yếu tố tăng trưởng Các yếu tố tăng trưởng gắn với receptor ở màng sinh chất, sau khi được hoạt hóa, các receptor kích thích sự truyền tín hiệu bên trong tế bào, các tín hiệu truyền tin thứ 2 từ bên ngoài tế bào vào nhân tế bào gây ra đáp ứng, làm tế bào phát triển hoặc phân chia GTPase Ras là tín hiệu sớm trong nhiều con đường truyền tin, nó gắn

được với màng tế bào là do sự có mặt của nhóm isoprenyl ở đầu tận C Ví dụ như hoạt

đó không kiểm soát được các tín hiệu tăng trưởng [22]

Ở các tế bào bình thường thì các yếu tố tăng trưởng ngoại bào kích thích liên tục

sẽ duy trì Ras ở trạng thái hoạt động (Ras-GTP), làm vận chuyển tín hiệu tới các protein, nếu không Ras nhanh chóng chuyển về dạng không hoạt động( Ras-GDP) Trong các tế bào có đột biến Ras, Ras không quay lại dạng liên kết với GDP mà vẫn ở trạng thái liên kết với GTP và kích hoạt liên tục sự sinh sản của tế bào mặc dù không có sự kích thích của yếu tố tăng trưởng [22]

Trong các khối u khác nhau thường có đột biến 1 gen Ras: tỷ lệ đột biến K-Ras là cao nhất, chủ yếu trong ung thư tuyến tụy (90%), ruột kết (50%) và phổi (30%) Gen N-ras chủ yếu gây đột biến trong bệnh bạch cầu (30%) Đối với trẻ em, đột biến N-Ras ở codon 12 hoặc 13 được cho là 1 yếu tố làm tăng nguy cơ tái phát bệnh bạch cầu lympho

cấp Tỷ lệ đột biến gen H-Ras là thấp nhất Tuy nhiên chỉ đột biến gen Ras là không đủ cho một biến đổi ác tính, khối u chỉ xuất hiện khi có nhiều sai khác trong di truyền [6]

1.2 Farnesyltransferase

Đa số các phản ứng prenyl hóa được xúc tác bởi các prenyltransferase, chúng gắn các nhóm isoprenoid: 15-carbon-farnesyl hoặc 20-carbon-geranylgeranyl 2 trong 3 prenyltransferase: farnesyltransferase và geranylgeranyl transferase-I có thể hoạt động trên các protein kết thúc bằng mẩu CAAX (C: cystein, A là amino acid béo bất kì, X là amino acid bất kì) như: Ras, RhoB, RhoE, lamin A và lamin B Chúng là 2 heterodimer

có 1 tiểu đơn vị α giống nhau và 1 tiểu đơn vị β khác nhau [27]

FTase ưu tiên cho các protein kết thúc là methionin (M) hoặc serin (S) còn GGTase-I ưu tiên cho các protein kết thúc là một leucin (L) H-Ras chỉ bị biến đổi bởi

FTase còn N-Ras và K-Ras sẽ bị biến đổi bởi GGTase khi FTase bị ức chế (hình 1.8)

do đột biến Ras Hiện nay, cơ chế tác dụng của FTI rất phức tạp và chưa được hiểu hết [40]

1.2.1 Cấu trúc của FTase

1.2.1.1 Cấu trúc của nhóm farnesyl

Nhóm farnesyl gồm 3 nhóm isopren, mỗi nhóm có 5 carbon (hình 1.9) Nhóm

farnesyl này sẽ được gắn vào Pro-Ras để biến đổi thành Ras

Hình 1.9: Cấu trúc hóa học của farnesyl

1.2.1.2 Cấu trúc của farnesyltransferase

Farnesyltransferase là một metalloenzym kẽm, gồm 2 tiểu đơn vị có cấu trúc tương tự nhau: α và β Tiểu đơn vị α gồm 378 amino acid [45,63] Ở đầu tận N, nó có 7 cặp amino acid đối song có cấu trúc xoắn alpha tạo thành hình liềm [68] Trong vòng xoắn này, vị trí của asparagin, arginine, tryptophan và glutamat được giữ cố định Sự bất biến của tryptophan được cho là có liên quan đến việc liên kết với tiểu đơn vị beta [57,81] Trong tiểu đơn vị beta cấu trúc cũng được lặp đi lặp lại nhưng phenylalanin được giữ cố định Tiểu đơn vị beta có chứa kẽm và 437 amino acid tạo thành cấu trúc xoắn bất thường Ion kẽm cùng các aminoacid ở xung quanh nó tạo thành một điện trường để liên

kết với farnesyldiphosphat (hình 1.10) [42].

Hình 1.10: Farnesyltransferase, farnesyl diphosphat trong liên kết với ion kẽm

1.2.2 Vai trò của farnesyltransferase

Farnesyltransferase (FTase) xúc tác cho phản ứng farnesyl hóa bằng cách nhận dạng mẩu CAAX ở đầu tận cùng C của Ras và chuyển 15-carbon farnesyl isopenoid từ

farnesyl diphosphat (FDP) tới kết hợp với cystein của Ras tạo thành thioete (hình 1.11)

[57,81], sau đó đuôi AAX sẽ bị thủy phân FTase chọn lọc các protein có X là methionin (M) hoặc serin (S)

Cys A1

SH

A2 X

O P O

O O P O O O

Đây là bước quan trọng trong quá trình hoạt hóa Ras

Hình 1.12: Phản ứng được xúc tác bởi farnesyltransferase

Gen Ras thường bị đột biến trong các khối u hơn các gen khác, do đó các protein được mã hóa bởi gen này được coi là mục tiêu điều trị nhắm đích từ khi được phát hiện Tuy nhiên, sau 30 năm nghiên cứu, không có thuốc điều trị nhắm đích protein Ras nào được phát triển thành công trong nghiên cứu thuốc điều trị ung thư Thật vây, các khối u

có đột biến Ras vẫn là các khối u khó điều trị và loại bỏ bằng phương pháp điều trị nhắm đích [66] Như đã trình bày ở trên, Ras được tổng hợp ở dạng chưa hoạt động (Pro-Ras)

Để chuyển thành dạng hoạt động nó phải trải qua một chuỗi biến đổi, trong đó phản ứng farnesyl hóa được xúc tác bởi enzym FTase là phản ứng đầu tiên và quan trọng nhất Theo đó, FTase bị ức chế sẽ ngăn sự biến đổi Ras thành dạng hoàn chỉnh, có khả năng hoạt động FTase được xem như mục tiêu điều trị tiềm năng cho các bệnh ung thư do đột biến Ras Các FTI đang được nghiên cứu, một số hợp chất đã được đưa vào thử nghiệm lâm sàng và cho kết quả hứa hẹn [62]

Chương 2: MỘT SỐ CHẤT ỨC CHẾ FARNESYLTRANSFERASE

2.5 Các chất ức chế farnesyltransferase-triển vọng trong nghiên cứu thuốc

điều trị ung thư

Nghiên cứu trong các khối u có đột biến H-Ras cho thấy các chất ức chế farnesyltransferase ngăn chặn sự farnesyl của Ras trong các tế bào ung thư của các mô nuôi cấy [59, 74] Trong các thử nghiệm tiền lâm sàng, các FTI đã cho thấy hiệu lực đáng

kể trong vai trò 1 thuốc chống ung thư Giá trị IC50 của các FTI dạng phân tử nano có nồng độ rất thấp với các cơ chất là H-Ras hoặc K-Ras Thêm vào đó, một lượng lớn các

tế bào ung thư rất nhạy cảm với các FTI [21,64]

Các tác nhân này ức chế sự farnesyl hiệu quả hơn sự geranylgeranyl của protein Ras, nó cũng có khả năng ức chế sự farnesyl của 1 số protein không phải là cơ chất của FTase, khi đó cần nồng độ FTI cao hơn, đặc biệt là khi ức chế sự farnesyl của lamin B [24,59] Khi sử dụng FTI, các tế bào ung thư có đột biến H-Ras thường bị ức chế hoàn toàn trong khi các tế bào có đột biến N-Ras và K-Ras thường có khả năng sống sót cao hơn Nagasu và cộng sự đã so sánh sự ức chế các khối u trong chuột mang tế bào ung thư người (xenograft) của 3 dòng tế bào: EJ-1 (ung thư bàng quang), HT1080 (fibrosarcoma)

và HCT116 (ung thư ruột kết) tương ứng thế hiện đột biến H-Ras, N-Ras và K-Ras bởi FTI B956/B1086 Kết quả là độ nhạy cao nhất với các tế bào có đột biến H-Ras, sau đó là các tế bào có đột biến N-Ras và cuối cùng là các tế bào có đột biến K-Ras [51] Nguyên nhân có thể là do khi sự farnesyl bị ức chế, các tế bào có đột biến N-Ras và K-Ras có khả năng thoát ức chế do chúng chuyển sang bị geranylgeranyl hóa bởi GGTase-I [32,33] N-Ras và K-Ras có thể được biến đổi bởi cả FTase và GGTase, sự geranylgeranyl chỉ trở nên quan trọng khi sự farnesyl bị ức chế Hoặc có thể do H-Ras có ái lực với FTase cao hơn K-Ras và N-Ras Do đó có thể dự đoán là các FTI hiệu quả trong điều trị các khối u

có đột biến H-Ras hơn các khối u có đột biến N-Ras và K-Ras Tuy nhiên, đáng chú ý là

1 số dòng tế bào không mang đột biến Ras cũng nhạy cảm với các FTI [64]

Mijimolle và cộng sự đã sử dụng phương pháp di truyền để nghiên cứu tác dụng kháng khối u của các FTI bằng cách tạo ra rồi tìm điều kiện để loại tiểu đơn vị β của FTase trong chuột Trong mô hình này, có thể thấy sự xuất hiện của FTase quyết định sự phát triển của khối u mặc dù sự biến đổi của tế bào từ dạng bình thường sang dạng ác tính không đòi hỏi các protein bị farnesyl hóa, ngoài ra sự cân bằng nội môi của con người cũng không bị cản trở bởi sự thiếu hụt FTase [49] Những quan sát này cho thấy các FTI cón thể dùng như là tác nhân hóa học để phòng và hỗ trợ điều trị ung thư Tuy nhiên cơ chế tác dụng của FTI vẫn chưa rõ ràng do chưa xác định được cơ chế ức chế sự phát triển của khối u

Các phát hiện cho thấy trong những điều kiện nhất định, các FTI có thể ức chế sự phát triển của khối u bằng cách thúc đẩy quá trình apoptosis (sự chết theo chương trình), liệu mục tiêu phân tử chính là Ras hay 1 protein khác cũng trải qua sự farnesyl? Mục tiêu này có thể là RhoB, protein tham gia vào sự liên kết và cũng trải qua sự farnesyl Có thể các FTI ngăn chặn tín hiệu của RhoB, tín hiệu làm các tế bào bị đột biến và tiếp tục sống [41]

Thậm chí có bằng chứng cho thấy nếu có các đột biến oncogen Ras, các tế bào ác tính với nhiều bất thường gen có thể nhạy cảm với các FTI Oncogen H-Ras không được farnesyl hóa sẽ tạo thành phức hợp với Raf, ngăn cản sự di chuyển của nó từ tế bào chất đến màng tế bào Tuy nhiên 1 phi-oncogen Ras được farnesyl hóa nên nó không tương tác với Raf Do đó các tế bào với oncogen Ras có thể nhạy cảm với FTI hơn các tế bào bình thường [50] Tuy nhiên, sự ức chế không hoàn toàn FTase sẽ tạo ra oncogen Ras làm ức chế Raf trong các tế bào khối u có đột biến Ras, trong khi hoạt tính của Raf trong các tế bào bình thường không bị ảnh hưởng

2.6 Cơ sở thiết kế các chất ức chế farnesyltransferase

Như đã đề cập ở trên, Ras được tạo thành ở tế bào chất và để chuyển thành dạng hoạt động, bước đầu tiên và quan trọng nhất là sự farnesyl của cystein của nhóm CAAX

ở đầu tận C, sau đó nhóm AAX bị phân cắt cắt bởi Ras-converting enzym I còn cysteine

đã được farnesyl hóa và carboxymethyl hóa bởi isoprenylcysteine carboxyl methyltransferase [60] Nhờ sự biến đổi này (H-Ras, N-Ras, và K-Ras 4A) hoặc nhờ có các nguyên tử hydro linh động ( K-Ras 4B), các protein Ras được gắn vào màng tế bào [29] Sau đó, Ras liên kết với GTP sẽ chuyển thành dạng hoạt động Sự farnesyl của cystein ở đầu tận cùng C bởi enzym FTase là cần thiết cho chức năng của Ras, do đó FTase có thể là 1 đích tác dụng cho các can thiệp FTase có 2 vị trí để liên kết: 1 vị trí để nhận dạng farnesyl pyrophosphat và 1 vị trí cho CAAX của protein [44] Các nghiên cứu

đã tìm ra cấu trúc tinh thể của FTase người và dự đoán rằng trong các tetrapeptid CAAX tương tự, chỉ các peptid có valine hoặc isoleucin ở A2 được farnesyl hóa Việc tìm ra cấu trúc tinh thể cũng chỉ ra rằng đột biến amino acid 12 (do sự đổi chỗ của glycine) dẫn đầu trong ảnh hưởng không gian trong thủy phân GTP Glutamin ở vị trí 61 là 1 vị trí quan trọng trong xúc tác phản ứng của GTPase Do đó đột biến ở các vị trí này ảnh hưởng đến hoạt động của các enzym [37] Dựa trên những phát hiện này, các chất ức chế peptidomimetic của FTase đã được thiết kế

2.7 Phân loại

Dựa vào cấu trúc, cơ chế hoạt động, các FTI được chia thành 4 loại:

Các FTI có cấu trúc tương tự FDP: acid (α-hydroxyfarnesyl) phosphonic, dẫn xuất của acid β-ketophosphonic, β-hydroxyphosphonic và J-104871

Các FTI có cấu trúc tương tự CAAX: BZA-5B, BZA-2B,L-731,734, L-731,735, L-739,749, L-739,787,L-739,750, L-744,832 B581, Cys-4-ABA-Met và Cys-AMBA-Met, FTI-276, FTI-277, B956 và dẫn xuất methyl este B1096, RPR-

115135

Các FTI lưỡng cơ chất: các chất tương tự acid phosphonic, các chất ức chế phosphonat: BMS-185878, BMS-186511 và BMS-184467, dẫn xuất acid phosphinyl và dẫn xuất của acid hydroxamic

Các FTI khác có nguồn gốc tự nhiên: acid chaetomellic, acid actinoplanic A và các chất tương tự manumycin

2.7.1 Các FTI có cấu trúc tương tự với FDP

Các FTI loại này được thiết kế dựa trên phần farnesyl của cơ chất FDP để thiết kế

các FTI có cấu trúc tương tự FDP (hình 2.1) Các FTI loại này sẽ cạnh tranh với FDP để

giảm phản ứng farnesyl hóa của Ras bằng cách gắn với FTase ở vị trí gắn của FDP hydroxyfarnesylphophat là chất gốc của nhóm này, dựa vào cấu trúc của hợp chất này để tổng hợp các dẫn xuất mới có khả năng ức chế FTase chọn lọc hơn [42]

ONa ONa O

O

H N P O

ONa ONa

O

O

H N P O

Hình 2.1: Các FTI cạnh tranh với FDP được tổng hợp

Trong các FTI đầu tiên thể hiện hoạt tính trong hệ thống tế bào nuôi cấy, FDP không thể bị thủy phân: acid α-hydroxyfarnesyl-phosphonic ức chế FTase với hệ số ức chế (Ki) = 5 nM/L [42, 34] Tác nhân này ức chế quá trình Ras trong các nguyên bào sợi đột biến H-Ras NIH3T3 ở nồng độ thấp 1µM/L [56] Các chất tương tự FDP thường có

độ chọn lọc cao, ức chế FTase ở nồng độ dưới micromol trong các thử nghiệm in vitro đã

được tổng hợp và cho thấy khả năng ức chế quá trình H-Ras trong các tế bào ở nồng độ

xấp xỉ 1 µM/L [42, 34] Các chất tương tự FDP đã chứng minh là ngăn chặn sự vận chuyển H-Ras-mediated của nguyên bào sợi NIH 3T3 ở nồng độ 100 µM/L và không gây độc với các tế bào không bị đột biến ở nồng độ lên đến 250 µM/L [42] Tuy nhiên, các tác nhân này chưa chứng minh được mối liên quan với hoạt động chống ung thư trong mô hình động vật

Mặc dù FDP liên kết với tế bào bằng ái lực rất nhỏ, nồng độ FDP trong tế bào xấp

xỉ 1 µM/L, nghĩa là các liên kết FDP với FTase đã bị chiếm giữ hết Như vậy, các chất tương tự FDP cần có ái lực với FTase cao hơn FDP Hơn nữa, các enzym khác cũng sử dụng FDP trong nhiều quá trình của tế bào, nghĩa là các chất tương tự FDP có thể gây ra độc tính đáng kể và do đó các hợp chất có thể sử dụng trong lâm sàng cần được chọn lọc

kỹ

2.7.2 Các chất cạnh tranh với CAAX

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tetarpeptid CAAX chứa yếu tố chính để nhận ra enzym FTase, do đó dẫn đến tổng hợp một số peptid là chất ức chế FTase bằng cách sử dụng nguyên tắc thiết kế thuốc: tạo ra các FTI cạnh tranh với CAAX trong liên kết với

prenyltransferase (hình 2.2) Việc chứng minh các tetarpeptid được thay thế các

aminoacid thơm ở vị trí acid béo thứ 2 từ cystein tạo ra các FTI đã kích thích cho sự phát triển các peptidomimertic phân tử lượng thấp được xem là chiến lược chính để phát triển các FTI [10, 70]

S OH O

CVIM

N H HS

O N

O

HS

H 2 N

BZA 2B, R = H BZA 5B, R= CH 3

O O H

SO 2 CH 3 OR

O H

HS

H 2 N

L= 739,749, R= CH 3 L= 739,750, R= H L= 744-832, R= CH(CH 3 ) 2

O H

S OR O HS

H 2 N

B= 956, R = H

B = 1086, R = CH 3

N O H

S OH

O H

HS

H 2 N

B = 583

H HS

H 2 N

FTI = 276, R= O FTI = 277, R= OCH 3 O

H

S R O

Hình 2.2: Các FTI cạnh tranh với CAAX

Mặc dù các chất tương tự peptid CAAX là các FTI mạnh trong hệ thống thử

nghiệm in vitro, một số yếu tố lý hóa làm giới hạn tác dụng chống lại sự phát triển của

các tế bào khối u trong các mô nuôi cấy và trong động vật Các hợp chất này có khả năng thấm vào màng kém và không ổn định, do đó chúng thường mất 2 hoặc 3 phần hiệu lực trong các tế bào Đầu tiên, đầu carbon tự do của CAAX giả được tích điện (-) làm cho màng tế bào không thấm các hợp chất này Để che giấu điện tích (-), một tiền chất được

sử dụng để tổng hợp dạng este hoặc dẫn xuất lacton, với giả thiết là dạng este hoặc lacton

sẽ được thủy phân trong tế bào thành dạng acid có hoạt tính cao hơn Tuy nhiên, các tiền chất này dễ bị phân cắt bởi esterase và các enzym thủy phân khác trong huyết tương, do

đó thách thức đặt ra là thiết kế được các tiền chất kháng được sự thủy phân trong huyết tương nhưng vẫn dễ dàng bị thủy phân trong tế bào để tạo ra các FTI có hoạt tính mạnh

Một yếu tố thứ 2 là các liên kết peptid của các hợp chất này không ổn định, chúng nhanh chóng bị thủy phân bởi protease nội bào và đòi hỏi phải có những biến đổi hóa học

bổ sung để tăng cường độ ổn định của hợp chất Trong phương pháp pseudopeptid

(peptid giả), các liên kết peptid trong CAAX giảm xuống để dạng methylenamino của chúng được sử dụng để tạo ra peptidomimetic mạnh và ổn định

Một phương pháp mới hơn để phát triển các FTI peptidomimetic là xóa bỏ X trong mẩu CAAX, sau đó sửa thêm các yếu tố ở đầu tận C [17] Phương pháp này đã tạo ra các hợp chất thấm được vào các tế bào, là chất ức chế cạnh tranh thuần túy của cơ chất

protein nhưng không phải cơ chất của FTase Trong nghiên cứu in vitro, các tác nhân này

cũng ảnh hưởng mạnh đến các FTase ở nồng độ 25-500 nM/L, thêm vào đó, các pseudopeptid chọn lọc với FTase hơn GGTase-I 100 lần Sự phát triển của các tác nhân này được giới hạn bởi cơ chế không gây độc với tế bào

Một phương pháp khác là thay thế các tính năng peptid của hai amino acid trung tâm của tetrapeptid CAAX với phần kỵ nước ổn định

Các FTI loại này được chia thành 2 loại dựa vào cấu trúc:

 Các hợp chất có cấu trúc peptidomimetic

 Các hợp chất không có cấu trúc peptidomimetic

2.7.3 Các FTI tương tự lưỡng cơ chất (bisubtrate)

Phân tích cấu trúc và động học của FTase cho thấy một cơ chế tuần tự, theo đó, một enzym -FDP-CAAX đa bậc phức tạp được được hình thành trước khi xúc tác và tăng khả năng các chất tương tự lưỡng cơ chất bắt chước trạng thái chuyển đổi của enzym có thể là chất ức chế enzym vừa mạnh vừa chọn lọc Ngoài ra, các chất tương tự lưỡng cơ chất kết hợp cấu trúc của FDP và tetrapeptid CAAX chọn lọc với FTase nhiều hơn so với GGTase 2000 lần và có tác động tối thiểu lên tế bào bình thường Các hợp chất này cũng

ức chế tín hiệu Ras và sự phát triển của các tế bào H-Ras và K-Ras đột biến NIH-3T3 ở nồng độ thấp 0,1 µM/L, hầu hết sự farnesyl của Ras bị ức chế hoàn toàn ở liều 100 µM/L Hơn nữa, các tác nhân này cho thấy khả năng ức chế sự tăng trưởng độc lập của ST88-14, một dòng tế bào schwannoma ác tính do sự thiếu hụt biểu hiện của neurofibromin[79] Bởi các neurofibromin hoạt hóa Ras GTPase, các tế bào thiếu nó dẫn đến tăng mức Ras-GTP, có thể các chất ức chế của FTase sẽ có tác dụng điều trị các bệnh nhân neurofibromatosis loại 1 [2]

Hình 2.3: FTI có cấu trúc lưỡng cơ chất

2.7.4 Các FTI khác

Một số FTI khác được xác định bằng cách sàng lọc một lượng lớn các sản phẩm tự nhiên hoặc từ các hợp chất ức chế FTase xúc tác sự gắn FDP kết hợp với H-Ras trong

nghiên cứu in vitro Sàng lọc ngẫu nhiên các sản phẩm tự nhiên và từ vi sinh vật bằng

cách sử dụng gen của nấm men để các chất ức chế Ras thấm vào trong tế bào, dẫn đến xác định manumycin (1 FTI) từ các sản phẩm của vi sinh vật và các chất liên quan như là chất ức chế FTase [72] Một số sản phẩm tự nhiên bao gồm acid chaetomellic, acid actinoplanic A và các chất tương tự manumycin cạnh tranh với FDP, trong khi các chất

ức chế khác như các pepticinnamid cạnh tranh với tetrapeptid CAAX (hình 2.4) [42]

Các tác nhân này ức chế FTase người ở IC50 vào khoảng 100nM/L

HO

O

CO2H CH2OH

OCH3HO

CH3

OHO O3C

O O

N OR

O

O

CH3H

CH2OH

S S

O HO

H 3 CO H

O

O

H N O N O

Cl N O O

O

NH HN O O

OH

OH OCH 3

Preussomerin G

Glitoxin, R=H Acetylglitoxin R=COCH 3

Các FTI tetra-peptid và peptidomimetic đã được thiết kế, tổng hợp từ rất sớm

nhưng chúng nhanh chóng thất bại trong thử nghiệm in vivo do các đặc tính dược động

học, sinh khả dụng của thuốc không đạt [19]

2.8.1 R-115777

R-115777 (Tipifarnib, Zarnestra) là một FTI không có cấu trúc peptidomimetic,

một trong hai FTI đường uống triển vọng nhất và đang được thử nghiệm lâm sàng pha III [93]

2.8.1.1 Cấu tạo hóa học

Khối lượng phân tử: 489.4

CH3

Cl

H2N

Hình 2.5: Công thức cấu tạo của R-115777

Danh pháp IUPAC: (R)–6-amino [(4-chlorophenyl) yl)methyl]-4-(3-chlorophenyl)-1-methyl-2(1H)-quinolinon

(1-methyl-1H-imidazol-5-2.8.1.2 Nguồn gốc, thiết kế, quá trình nghiên cứu phát triển

Hãng dược phẩm Janssen tham gia vào nghiên cứu thuốc tác dụng tại đích Ras với nghiên cứu tác dụng chống ung thư của các thuốc chống nấm ketoconazol ức chế 14-a-demethylase [16] Giả thuyết đặt ra là ketoconazol tác dụng lên chức năng của Ras không phải bằng cách tác động trực tiếp lên cơ chất farnesylpyrophosphat mà sự prenyl của Ras

bị ảnh hưởng do tích lũy các chất trung gian sterol và isopren gây tác dụng phản hồi (feedback) lên quá trình sinh tổng hợp sterol và các con đường liên quan do farnesylpyrophosphat là chất trung gian trong con đường tổng hợp cholesterol Tuy nhiên giả thuyết này sau đó được chứng minh là không chính xác khi thử nghiệm cho thấy

ketoconazol không có tác dụng trên sự prenyl của Ras trong các tế bào Tuy nhiên các phân tử peptidomimetic ngày càng đóng vai trò quan trọng trong ức chế FTase trong các

tế bào nuôi cấy 3300 hợp chất của Janssen đã được sàng lọc, 36 chất có triển vọng đã được xác định, trong đó 33 chất có nguồn gốc từ imidazol Sự hiểu biết về vai trò của

Zn2+ trong hoạt động của FTase cũng như quan điểm của Dr Paul Janssen về đặc tính tạo phức chelat của Zn2+ trong các thuốc kháng nấm imidazol đã củng cố giả thuyết về vai trò của Zn2+ và imidazol Mối quan hệ cấu trúc-tác dụng (SAR) được máy tính hỗ trợ, tìm kiếm Hai nhóm được lựa chọn là: nhóm các chất có cấu trúc tương tự thuốc chống nấm miconazol và nhóm có cấu trúc cứng nhắc hơn từ một quinolinon mẫu [47] Hai nhóm được đánh giá song song nhưng nhóm quinolinon nhanh chóng cho thấy kết quả hứa hẹn Trong quá trình nghiên cứu, trifluorophenylmethyl-quinolin cho thấy khả năng ức chế

mạnh nhưng nó nhanh chóng bị chuyển hóa thành quinolinon tương ứng (hình 2.6) May

mắn là hoạt tính của quinolinon được giữ lại nên đã thúc đẩy cho nghiên cứu về nhóm quinolinon

N

N NN

O

Hình 2.6: Trifluorophenylmethyl-quinolin bị chuyển thành quinolinon

Trong nỗ lực tổng hợp, chất tương tự quinolinon 1 đã được tạo ra, sau khi thử nghiệm một lượng lớn các chất có nguồn gốc từ imidazol, 1 cho thấy cải tiến nổi bật và

tiềm năng lớn Đây là bước đột phá kịp thời cho chương trình nghiên cứu, cho phép tổng hợp rộng rãi các chất hóa học

miconazol

N Cl

N

H O N

1

A

B

C

Hình 2.7: Cấu trúc hóa học của miconazol và hợp chất 1

Hợp chất 1 được sử dụng làm khung để tổng hợp các hợp chất mới, đánh giá vai

trò, tầm quan trọng của các nhóm thế trong phân tử Vòng phenyl trong hình vuông A và

B ở hình trên nhanh chóng được chứng minh là cần thiết, nếu thay thế bằng hydro hoặc nhóm alkyl làm cho các hợp chất này trở nên mất tác dụng Người ta thay thế các nhóm thế ở vị trí vòng A, B để tìm ra hợp chất có tác dụng mạnh

Bảng 2.1: Mối quan hệ giữa cấu trúc- tác dụng của các nhóm thế dựa trên khung là hợp chất 1

trong nghiên cứu SAR của R-115777

N N

H O

Sau quá trình nghiên cứu, người ta đã tìm ra các vị trí thế, nhóm thế làm tăng,

giảm tác dụng ức chế FTase, kết quả là: Het = imidazol-5-yl và R 1 = -NH2 là hai nhóm thế tạo ra hợp chất có IC50 thấp nhất, từ đó tìm ra hợp chất R-115777 là FTI mạnh, hiệu quả nhất trong số các chất tương tự imidazol (hình 2.9) [47] Vì vậy nó được tiến hành

thử nghiệm in vitro và in vivo

Hình 2.9: Mối quan hệ cấu trúc- tác dụng trên khung R-115777

Ngoài ra, đồng phân quang học cũng ảnh hưởng đến tác dụng của R-115777: (R)

R-115777 tác dụng trên các enzym mạnh hơn dạng (S) 50 lần

Bảng 2.2: Hiệu lực tác dụng của các đồng phân quang học của R-115777

Hợp chất IC 50 (enzym)

(nM)

IC 50 (tế bào) (nM)

Hỗn hợp Racemic Đồng phân (S)

(R) R-115777

0.8

81 0.6

35

100 1.8

Đáng chú ý là R-115777 cũng chọn lọc trên FTase hơn hẳn GGTase-I (hình 2.10)

[47]

Hình 2.10: Sự chọn lọc của R-115777 với các prenyltransferase

2.8.1.3 Sơ đồ tổng hợp

R-115777 được hãng dược phẩm Janssen Pharmaceutica (Johnson & Johnson)

tổng hợp Quy trình tổng hợp như sau:

N H O

Cl

PPA

N H O

Cl

N H O

Cl

Cl OH

Cl

Cl O

Br2heat

N

N O

VII

VIII I

Hình 2.11: Sơ đồ tổng hợp R-115777 [85]

2.8.1.4 Tác dụng dƣợc lý

R-115777 (Tipifarnib, Zarnestra) là một FTI mạnh và chọn lọc, IC50=0,6

nM

Nghiên cứu in vitro: khi sử dụng Tipifarnib 5 μM trong 72 giờ, tỷ lệ các tế

bào chết theo chương trình tăng lên đáng kể khi điều trị kết hợp với DMSO để điều trị các tế bào T Khi sử dụng các tế bào T khỏe mạnh, nó làm giảm tỷ lệ tế bào IFNγ (Interferon-gamma), tác dụng này phụ thuộc vào thời gian Tipifarnib làm giảm tỷ lệ Ras hoạt hóa trong liên kết với DMSO Tipifarnib sử dụng độc tính chọn lọc trong thử

nghiệm in vitro để chống lại dòng tế bào tạo máu MDS (hội chứng myelodysplastic) vô

tính ở nồng độ dưới 10 nM, tác dụng nổi bật hơn các tế bào trắng gốc Tác dụng này không phải do cảm ứng sự chết theo chương trình của tế bào như bình thường hay MDS gốc biểu thị tương đương DiOC3 và sự biểu hiện của annexin V sau khi tiếp xúc với Tipifarnib 72 giờ [15] Tipifarnib gây ra sự chết theo chương trình trong tế bào U937