Chu kỳ phát triển của tế bào: Sinh ra từ tế bào mẹ phát triển sinh sản chết và thay thế bằng tế bào mới. Đảm bảo sinh vật tồn tại và phát triển.Trong tế bào luôn có một tỷ lệ nhất định giữa khối nhân (N) và khối sinh chất (P), NP luôn xoay quanh một hằng số k nhất định. Dưới sự tác động của một tác nhân bên ngoài, tỷ lệ này tăng cao thúc đẩy nhanh quá trình phân chia tế bào để tạo lập cân bằng. Protein cấu tạo từ 21 aminoaxit, đặc biệt các nucleoprotein – aminoaxit + axit nucleic (AND, ARN). Sự nhân đôi AND tạo tiền đề cho quá trình sinh sản của tế bào và đó là chất liệu di truyền nên tế bào sinh ra có chức năng và cấu tạo giống tế bào mẹ. Trong cơ thể sống, với các tổ chức bình thường, sự phát triển của tế bào được kiểm soát, đối với các khối mô ác tính (ung thư) sự sinh sản đó bị phá vỡ, cơ thể không kiểm soát được. Rối loạn tổng hợp AND dẫn tới rối loạn tổng hợp protein và rối loạn cấu trúc của cơ quan, chức năng cần phải có của nó không phục hồikhông thể hiện được ung thư Sự phân chia và sinh sản nhanh của tế bào cũng là phản ứng của chính cơ thể sống đối với tác nhân gây rối loạn, tuy nhiên, nó nằm ngoài mong muốn chủ quan của con người.
Trang 1Thuốc chống ung thư
Trang 2 Chu kỳ phát triển của tế bào:
◦ Sinh ra từ tế bào mẹ phát triển sinh sản chết và thay thế bằng tế bào mới Đảm bảo sinh vật tồn tại và phát triển.
Trong tế bào luôn có một tỷ lệ nhất định giữa khối nhân (N) và khối sinh chất (P), N/
P luôn xoay quanh một hằng số k nhất định Dưới sự tác động của một tác nhân bên ngoài, tỷ lệ này tăng cao thúc đẩy nhanh quá trình phân chia tế bào để tạo lập cân bằng
Protein cấu tạo từ 21 aminoaxit, đặc biệt các nucleoprotein – aminoaxit + axit nucleic (AND, ARN) Sự nhân đôi AND tạo tiền đề cho quá trình sinh sản của tế bào và đó là chất liệu di truyền nên tế bào sinh ra có chức năng và cấu tạo giống tế bào mẹ
Trong cơ thể sống, với các tổ chức bình thường, sự phát triển của tế bào được kiểm soát, đối với các khối mô ác tính (ung thư) sự sinh sản đó bị phá vỡ, cơ thể không kiểm soát được Rối loạn tổng hợp AND dẫn tới rối loạn tổng hợp protein và rối loạn cấu trúc của cơ quan, chức năng cần phải có của nó không phục hồi/không thể hiện được ung thư
Sự phân chia và sinh sản nhanh của tế bào cũng là phản ứng của chính cơ thể sống đối với tác nhân gây rối loạn, tuy nhiên, nó nằm ngoài mong muốn chủ quan của con người
Đại cương về khối u và ung thư
Trang 3 Định nghĩa về khối u và ung thư (u ác tính)
Trang 4 Yếu tố ngoại sinh:
◦ Tác nhân vật lý: tia cực tím, phóng xạ
◦ Tác nhân hóa học:
Hóa chất tác động trực tiếp:
Tác nhân alkyl hóa,
Kim loại nặng (Cr, Co, Ni, Pb, As …)
Hóa chất tác động gián tiếp:
Các hợp chất thiên nhiên (độc tố có trong nấm mốc của ngũ cốc, lạc …); một số hợp chất có trong các loại thảo mộc thiên nhiên được một số dân tộc sử dụng theo truyền thống Ví dụ: Safrol đã được sử dụng nhiều trong công nghiệp thực phẩm (làm bia_, trong hóa mỹ phẩm (thành phần xà phòng, nước thơm) – hiện nay đã bị cấm do gây ung thư gan, thực quản và đặc biệt là tiền chất tổng hợp ma túy (Ecstasy hoặc Eve).
Các yếu tố gây phát sinh khối
R = ??? MDMA - 3,4-methylenedioxy-N-methylamphetamine
R = ??? MDEA - ???
Trang 5 Các hợp chất có nguồn gốc tổng hợp, bán tổng hợp (các dị vòng, dẫn xuất benzen, các hợp chất mầu, … ) – gặp nhiều trong vật dụng hàng ngày, trong thực phẩm, mỹ phẩm, trong phát sinh trong quá trình sinh hoạt của con người
Tác nhân ngoại sinh
Cyclamat tạo ngọt trong nước uống, phụ gia tạo ngọt, hiện nay, FDA cấm tại Hoa kỳ do đã có nghiên cứu có thể gây ra ung thư bàng quang, gan tại chuột và có khả năng gây ảnh hưởng đối với thai phụ
Tác nhân sinh học: do các loại virus gây ra – nguyên nhân khi thâm nhập vào cơ thể, chúng gây ra sự rối loạn các mật mã di truyền, làm cho sự sinh sản tế bào bị rối loạn tạo ra các tế bào ác tính
Virus có cấu tạo từ các axit nucleic (AND hoặc ARN) và phải ký sinh trong tế bào vật chủ, có khả năng tự tổng hợp và tái bản, khi vào trong tế bào vật chủ, virus lấy nguyên liệu tổng hợp và tái bản
Các tác nhân hóa - lý – khi tác dụng /kích thích thường xuyên là nguyên nhân gây ra ung thư, người làm việc trong môi trường độc hại liên tục/tiếp xúc thường xuyên/các viêm loét mãn tính …
Tác nhân môi trường: khí hậu, môi trường ô nhiễm, thói quen sinh hoạt … khói bụi gây ung
thư vòm họng mũi, thiếu iod gây ung thư tuyến giáp, …
N H
S
O
-O O
Na+
Cyclamate (E 952)
Trang 6 Yếu tố nội sinh:
◦ Yếu tố di truyền/chủng tộc
◦ Yếu tố nội tiết: ung thư vú hay ung thư tiền liệt tuyến.
◦ Yếu tố miễn dịch: Nghiên cứu miễn dịch học nhận thấy các tế bào ung thư có tính kháng nguyên, kích thích hệ thống miễn dịch của cơ thể sinh ra kháng thể chống lại tế bào ung thư Khi
hệ miễn dịch suy giảm cũng làm tăng khả năng ung thư Kích hoạt hệ thống miễn dịch, bảo vệ và chống lại ung thư là một hướng quan tâm mới
hiểu được nguyên nhân có thể có biện pháp phòng
ngừa và điều trị (cần hiểu thêm cơ chế sinh bệnh học của ung thư)
Trang 7Chưa xác định được cơ chế chính xác
-Thuyết kích thích trường diễn;
- Thuyết virus;
- Thuyết gen ung thư: trong nhân tế bào cơ thể luôn tồn tại các phân tử
“ARN dạng C” hay còn gọi là “type-C RNA virus” Khi bị kích
thích nội, ngoai sinh – ARN này hoạt động như một virus và làm rối loạn khả năng sinh sản của tế bào (ADN), kết hợp ARN với các axit nucleic tạo ra một bộ gen mới gây ra khả năng sinh sản vô hạn định phát triển ung thư.
- Thuyết đột biến gen: Phân tử ADN bị biến đổi gen đột biến thay đổi tính đặc thù của protein ung thư.
+ Biến đổi số lượng và cấu trúc của Nhiễm sắc thể
+ Biến đổi gen do thay đổi cấu tạo của AND.
Cơ chế sinh bệnh học ung thư
Trang 8 Chuẩn đoán sớm và cuộc sống lành mạnh, hoạt động.
Phương pháp vật lý trị liệu – xạ trị
Phương pháp hóa trị liệu
Phẫu thuật: cắt bỏ khối u (đối với phát hiện sớm và cắt bỏ hoàn toàn có hiệu quả cao)
Ngăn cản – phong tỏa nguồn cung năng lượng của khối u – thắt mạch máu …
Tế bào gốc (giải Nobel năm 2012) - ứng dụng trong điều trị ung thư máu (Viện Huyết học và truyền máu TW)
Phương pháp điều trị
Trang 9Ví dụ nghiên cứu phát triển
thuốc chống ung thư
Hoạt tính gây độc tế bào trên các dòng tế bào ung thư:
Fl: Human Uterine (Ung thư tử cung)
MCF7: Human Breast adenocarcinoma (Ung thư biểu mô vú)
RD: Human Rhabdomyosarcoma (Ung thư cơ vân tim – dạng ung thư mô liên kết).HepG2: Human Hepatocellular carcinoma (Ung thư gan người)
Trang 10Dự đoán hoạt tính sinh học
Theo phần mềm PASS:
Series 1: Membrane permeability inhibitor
Series 2: Nitrate reductase (cytochrome) inhibitor
BIOACTIVI
TY
10
H NO2 2OH 4OH 4Cl 4OMe
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Chart 1: Bioactivities by PASS software
Trang 12 Hóa trị liệu – sử dụng thuốc ức chế sự phát triển, nhân lên của tế bào ung thư
và loại bỏ chúng thông qua quá trình hủy tế bào
Hoạt động dựa trên sự khác biệt giữa tế bào ung thư và tế bào thường – các quá trình chuyển hóa xảy ra nhanh tại tế bào ung thư Tuy nhiên, trong cơ thể
có một số mô cơ quan, có các tế bào có tốc độ sinh sản nhanh như: niêm mạc ruột, tóc, cơ quan sinh sản, tủy xương … nên khi dùng thuốc hóa trị sẽ gây tác cụng lên các cơ quan này và còn gây đột biến, quái thai …
G1: tích lũy năng lượng, vật chất chuẩn bị t/h AND
S: Tổng hợp AND G2: chuẩn bị phân bào M: giai đoạn phân bào G0: Khi tế bào nghỉ ngơi – không phân chia.
Thuốc hóa trị sẽ tác động vào các quá trình, trên cơ sở quá trình tác động sẽ phân chia thành các nhóm:
- Thuốc chống ung thư đặc hiệu: Tác dụng lên giai đoạn nhất định của chu kỳ phát triển của tế bào
- Thuốc chống ung thư không đặc hiệu: Tác dụng lên nhiều giai đoạn trong chu kỳ phát triển của tế bào
Trang 13G1 - chuẩn bị S -tổng hợp ANDG2 - chuẩn bị phân chia M - Phân chia tế bào
Thuốc hóa trị tác động:
- Ngăn cản quá trình sinh tổng hợp các chất cần thiết cho tổng hợp AND
- Ngăn cản sự sao chép thông tin cố định trong các mắt xích của ARN hoặc AND
- Thay đổi thứ tự cơ bản của AND, tạo đột biến và do đó không sản sinh
ra được protein hoặc tạo protein khuyết tật, không cần thiết quá trình phát triển dừng lại.
- Ức chế các enzym có chức năng sinh tổng hợp quan trọng
Trang 14 Sự khác biệt cơ bản giữa tế bào lành và tế bào ung thư là tốc độ tăng sinh và phân chia nhanh của tế bào ung thư các thuốc chống ung thư cần có hoạt tính độc tế bào cao, đồng thời với độ chọn lọc cao, thường
đó là những lại thuốc tác động theo yếu tố 1; 2.
Thuốc chống ung thư với tác nhân alkyl hoá Trong phân tử có nhóm alkyl dễ dàng tham ra vào phản ứng N-alkyl hoá AND, tạo liên kết chéo - ghép 2 chuỗi AND và do đó AND bị ức chế hoạt động Trong cấu tạo thường có nhóm Alkyl-CH2-X Cơ chế alkyl hoá có thể theo
SN1 hoặc SN2
Thuốc kháng (chống) chuyển hoá (antimetabolit) Tác dụng lên các tế bào ung thư cũng như các tế bào có tốc độ phát triển nhanh, thay thế các nguyên liệu tự nhiên tương ứng, cản trở các quá trình sinh hoc và giảm sự chuyển hoá của các tế bào.
Thuốc kháng sinh trị ung thư – gây cản trở quá trình phát triển, kìm hãm/ức chế quá trình sinh tổng hợp tế bào ung thư (ức chế tổng hợp AND và ARN, hoặc có tác dụng như tác nhân alkyl hoá)
Phân loại thuốc chống ung thư
Trang 15 Các nhóm alkyl chứa trong cấu trúc phân tử các nhóm ái điện tử, tham gia phản ứng theo cơ chế Nucleophil, tác dụng với các trung tâm ái nhân trong AND của tế bào Kết quả là tạo ra các liên kết chéo giữa 2 chuỗi AND và
ức chế hoạt động của ADN Trong các nucleotide thì phần bazơ (nucleophil) thường gồm các dẫn xuất pirimidin, purin – là đích alkyl hóa của các thuốc chống ung thư.
Thuốc chống ung thư với tác dụng alkyl hoá
N N
Adenine
N
H N
N
H2N HN O
( Z)
Guanine
Trang 16Thuốc chống ung thư với tác dụng alkyl hoá
Mô hình alkyl hóa
O
Temozolomide
S P
N N N
Thiotepa
Pt NH 3
NH 3
Cl Cl
N
N NN
NH 2
N N
NH 2
O
N Cl
Cl
N
N NN NH
N N NH
O
Trang 17Cơ chế ankyl hóa
NH
O
R2
R3
Trang 18 Dẫn xuất nitơ – mù tạt có sự hoạt động phụ thuộc môi trường (pH), thường có tác dụng trong môi trường trung tính, nếu pH
< 7 thì nguyên tử Nitơ bị proton hóa, giảm tác dụng tham gia phản ứng thế nucleophil (SN).
Khi dùng với liều cao, các dẫn xuất này tác dụng với tất cả các trung tâm nucleophil trong tế bào (dư thừa mật độ điện tử),
không có độ chọn lọc và kiểm soát.
Khi dùng với liều vừa đủ (trị liệu) – chỉ ankyl hóa các mạch nucleotide (AND, ARN) do đó ức chế sự phân chia tế bào
Thuốc chống ung thư ankyl hóa Nitrogen mustards
Trang 19 Hợp chất Merphalan, có tên khoa học là: DL-3-(para-(Bis
(2-chloroethyl) amino) phenyl)alanine, được sử dụng nhiều trong điều trị các loại bênh ung thường gặp.
và 5 mg hoặc ống tiêm và được tiêm vào tĩnh mạch 1 lần 1mg/kg (8 tuần tiêm 1 liều) Hợp chất này có thể được sử dụng riêng biệt hoặc kết hợp với các loại hoá chất khác để điều trị có hiệu quả trong các trường hợp ung thư vú, ung thư buồng trứng …
HO
O
Cl
Trang 20 Merphalan được dùng trong hóa trị như thuốc chống ung thư với tác nhân alkyl hóa, so với các chất cùng nhóm alkyl hóa, merphalan it độc tính hơn Nó can thiệp vào quá trình sao chép DNA, cản trở quá trình này (quá trình phân chia các nhiễm sắc thể) và không cho tế bào ung thư phát triển
từ L-phenylalanin qua 6 bước Thời gian bán thải trong
cơ thể là khoảng 2 tiếng
Trang 21N HO
O
SOCl2HCl
Trang 22 Nhóm chống chuyển hoá: Tác động vào quá trình chuyển hoá các chất
pyrimidine và purine Thay thế các sản phẩm tự nhiên, ức chế các phản ứng
sinh học, sinh hóa … Ví dụ:
Nhóm chất chống chuyển hóa – Antimetabolite
Methotrexate –
có cấu trúc tương đồng với axit folic
cytosine arabinoside
6 Mercaptopurine – nhân purin
N O
O OH
NH 2
H 2 N
O
H OH
OH H
H H
HO
N N
NH 2
O
N H
N
H N
N
S
O
F OH
F H
H H
O F
Trang 23 Ngăn cản các quá trình sinh hóa trong cơ thể, ức chế sự phát triển của tế bào tác
động lên các tế bào ung thư (tế bào có tốc độ phát triển nhanh)
◦ Ức chế sự phân chia của tế bào, ức chế việc tổng hợp ADN hoặc ARN thông qua việc ức
chế khả năng tổng hợp các nucleotide quan trọng.
◦ Ngăn cản sự sao chép các thông tin di truyền.
◦ Thay đổi trình tự ADN, tạo đột biến nhân tạo và do đó tạo protein không hoạt động ngừng
sự phát triển của tế bào.
◦ ức chế enzyme bằng cách tạo liên kết với enzyme vào vị trí của chất chuyển hóa.
Ví dụ: Axit folic là hợp chất quan trọng – vitamin B9 Methotrexate là chất chống
ung thư ức chế cạnh tranh (đối kháng) với dẫn xuất của axit folic là axit dihydrofolic
Nhóm chất chống chuyển hóa
axit dihydrofolic và tetrahydrofolic acid
Quá trình phát triển thai nhi nếu thiếu axít folic sẽ bị khuyết tật ống thần kinh
Gây ra sự hở xương sống, hở hộp
sọ và thậm chí vô não
N H O
N H N
O
HN
O OH
Trang 24Ví dụ cơ chế hoạt động của methotrexate
Axit folic có vai trò quan trọng trong tổng hợp các nucleoside Từ axit folic
chuyển hóa thành dihydrofolic axit và dưới tác dụng của enzyme khử
dihydrofolate (reductase) thành tetrahydrofolic axit – hợp chất cần thiết để
tổng hợp lên purine và pyrimidine – đây là các building block tạo nên ADN và ARN
Tác nhân đối kháng axit folic đầu tiên là aminopterine Các nguyên H trong
nhân thơm p-aminobenzoic có thể được thay thế bằng nguyên tử clo hoặc brom
Đặc biệt, nếu tăng tính kiềm của hợp chất (phần pterin) sẽ tạo liên kết bền vững với enzyme và cản trở sự khử
Trong quá trình đơn giản hóa cấu trúc, phần pterin có thể thay thế bằng
diamino-pyrimidine Các chất chống chuyển hóa được chia
thành nhóm chứa nhân purin và nhóm chứa nhân pyrimidin
N H
N
O HN
O OH
Trang 25 Các chất chứa nhân purin cúng hoạt động trên nguyên lý chống chuyển hóa nhóm axit folic – tăng tính bazo, tạo liên kết bền chặt với enzym khử axit folic do đó các sản
phẩm đầu tiên là những dẫn xuất của purrin – 2,6-diamino-purin
Các hoạt chất hiện hành là 6-mercaptopurine (6-MP), 6-methylthiopurin (6-MTP) Nghiên cứu quá trình chuyển hóa cho thấy, 6-MP trong tế bào chuyển hóa thành dạng nucleotide dưới tác dụng của enzym đặc biệt – nucleotide-pirophosphorilase
Các tế bào ko bị tác động bởi 6-Mp đã khẳng đinh, chỉ có sản phẩn nucleosid hóa mới thể hiện hoạt tính cao
Các hợp chất chống chuyển hóa kháng purin
6-MTP và 6-MP thể hiện hoạt tính do thâm nhập được qua màng tế bào Các dẫn xuất tổng hợp khó thể hiện hoạt tính cao do ko thâm nhập đc vào môi trường nội bào
6-MTP và 6-MP thể hiện hoạt tính do thâm nhập được qua màng tế bào Các dẫn xuất tổng hợp khó thể hiện hoạt tính cao do ko thâm nhập đc vào môi trường nội bào
H H
OH
P O
N S
Me
Trang 27 Bleumycin phân lập từ một chủng vi nấm streptomyces verticillus Thuốc có tác dụng ức chế tổng hợp ADN và ARN của tế bào ung thư.
Daunorubicin nấm streptomyces coeruleorubidus, chống phân bào của tế bào ung thư
Doxorubicin kháng sinh kìm tế bào thuộc họ các anthracylin ức chế quá trình tổng hợp ADN và ARN của tế bào khối u
Olivomycin kháng sinh chiết từ xạ khuẩn actinomyces olivoreculi, có tác dụng kìm hãm quá trình tổng hợp ARN ở tế bào ung thư
Mitomycin kháng sinh kìm tế bào, chiết xuất từ streptomyces caespitosus có tác dụng alkyl hóa, ức chế tổng hợp ADN (rõ rệt nhất ở giai đoạn G1 và S) Mitomycin có hoạt phổ rộng kháng ung thư, ngăn cản sinh ra tế bào mới bằng cách kết hợp với ADN của tế bào ung thư, ức chế sự nhân đôi bằng tạo liên kết chéo tại chuỗi xoắn kép AND, ngăn không cho khối u phát triển
Thuốc kháng sinh chống ung thư
Trang 28 Nhóm các alkaloid thực vật tác động theo nhiều cơ chế
◦ Ảnh hưởng hoạt động của thoi vô sắc trong quá trình phân bào (các
vinca alkaloids, nhóm taxane…).
◦ Ức chế enzyme topoiomerase I và II cần thiết cho việc tháo xoắn của
DNA trong quá trình sao chép.
Vincristine.
Etoposide.
Vinblastine.
Paclitaxel, docetaxel (nhóm taxane).
Cần chú ý rằng cơ chế tác động của các hoá chất chống ung thư là không
có tính đặc hiệu Hoá chất cũng ảnh hưởng đến tế bào và tổ chức mô bình thương nên thường gây ra các tác dụng phụ Hiện nay người ta đã
và đang nghiên cứu để tìm ra các loại thuốc có tính đặc hiệu cao do có
cơ chế chọn lọc hơn dựa vào sự tiến bộ của sinh học ung thư mà cụ thể
là gen sinh ung thư và cơ chế hoạt động của nó.
Các nhóm khác - các hợp chất thiên nhiên