Tubulin, là một protein thành phần cấu tạo lên các vi ống và là mục tiêu hấp dẫn để phát triển các loại thuốc trị liệu ức chế sự tăng sinh của tế bào ung thư. Tác dụng chống tăng sinh [r]
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌCVÀ
CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
Người hướng dẫn khoa học: 1 PGS TS Ngô Quốc Anh
2 PGS.TS Vũ Đình Hoàng
HÀ NỘI - 2021
Trang 3Hà Nội, ngày tháng năm 2021
Tác giả
Nguyễn Thị Thúy Hằng
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Ngô Quốc Anh và PGS.TS
Vũ Đình Hoàng những người thầy đã tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo truyền động lực, niềm đam mê cũng như nhiệt huyết khoa học cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án
Tôi xin trân thành cảm ơn các thầy cô đã giảng dạy và hướng dẫn tôi trong suốt thời gian học tập và làm việc
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa học, Học viện Khoa học và Công nghệ, các phòng chuyên môn, các cán bộ nghiên cứu phòng Nghiên cứu và phát triển dược phẩm – Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã ủng hộ, giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện luận án
Cuối cùng tôi xin gửi lời tri ân tới gia đình, người thân, bạn bè đã luôn ở bên, động viên tôi hoàn thành bản luận án này
Nghiên cứu sinh
Nguyễn Thị Thúy Hằng
Trang 5MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3
1.1 Khái niệm hợp chất lai 3
1.2 Tổng quan về các chất lai chống ung thư 3
1.2.1 Các hợp chất lai chống ung thư dựa trên chất ức chế tubulin 3
1.2.2 Các chất lai chống ung thư dựa trên các hợp chất isatin 4
1.2.3 Các chất lai chống ung thư dựa trên nhóm chất coumarin 5
1.2.4 Các chất lai chống ung thư dựa trên nhóm chất steroid 5
1.2.5 Các chất lai chống ung thư dựa trên pyrrolo benzodiazepin 6
1.2.6 Một số chất lai theo cơ chế khác 7
1.3 Khái niệm và vai trò tubulin 7
1.4 Các chất lai chống ung thư dựa trên chất ức chế tubulin 8
1.4.1 Hợp chất lai dựa trên cấu trúc combretastatin (1) 9
1.4.2 Thuốc lai dựa trên cấu trúc colchicin (2) 10
1.4.3 Thuốc lai dựa trên cấu trúc podophyllotoxin 11
1.4.4 Hợp chất lai dựa trên cấu trúc chalcon 12
1.4.5 Thuốc lai dựa trên cấu trúc taxol 13
1.4.6 Thuốc lai dựa trên cấu trúc vinca alkaloid 14
1.5 Các hợp chất lai combretastatin 15
1.5.1 Tổng quan hợp chất combretastatin 15
1.5.2 Các chất lai combretastatin 21
1.6 Tổng quan về cơ chế COX2 và pyrazol 25
1.6.1 Tổng quan về cơ chế COX2 25
1.6.2 Các hợp chất pyrazol 26
1.6.3 Các hợp chất lai pyrazol 27
Trang 61.7 Mục tiêu của luận án 29
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 31
2.1 Hóa chất và thiết bị 31
2.1.1 Hóa chất và dung môi 31
2.1.2 Thiết bị nghiên cứu 31
2.2 Các phương pháp nghiên cứu 31
2.2.1 Phương pháp tổng hợp hữu cơ 31
2.2.2 Tinh chế và xác định cấu trúc 32
2.2.3 Phương pháp thử hoạt tính sinh học 32
2.3 Tổng hợp các hợp chất lai coxib - combrestatin 32
2.3.1 Tổng hợp các dẫn chất este của chất lai este coxib - combretastatin 32
2.3.1.1 Con đường tổng hợp các dẫn chất este của hợp chất lai hóa coxib - combrestatin 32
2.3.1.2 Phản ứng tổng hợp các dẫn chất este của chất lai coxib- combrestatin33 Phản ứng được tổng hợp theo sơ đồ sau: 33
2.3.1.3 Quy trình tổng hợp các dẫn chất este của chất lai coxib - combrestatin 33
2.3.1.4 Kết quả của quy trình tổng hợp 34
2.3.2 Tổng hợp hợp chất lai coxib - combrestastatin chứa nhóm CF 3 35
2.3.2.1 Con đường tổng hợp chất lai coxib - combretastatin chứa nhóm CF 3 35
2.3.2.2 Phản ứng tổng hợp chất lai coxib - combretastatin chứa nhóm CF 3 36
2.3.2.3 Quy trình tổng hợp chất lai coxib - combretastatin chứa nhóm CF 3 36
2.3.2.4 Kết quả của quy trình tổng hợp 36
2.3.3 Tổng hợp các dẫn chất axit của hợp chất lai coxib - combretastatin 37
2.3.3.1 Con đường tổng hợp các dẫn chất axit của chất lai coxib - combrestatin 37
2.3.3.2 Phản ứng tổng hợp các dẫn chất axit của chất lai coxib - combrestatin 38
2.3.3.3 Quy trình tổng hợp các dẫn chất axit của chất lai coxib - combretastatin 39
Trang 72.4.1.1 Nghiên cứu hoạt tính độc tế bào ung thư (cytotoxic assay) 40
2.4.1.2 Phương pháp thử nghiệm hoạt tính ức chế nitric oxide 40
2.4.2 Nghiên cứu hoạt tính ức chế PGE2 42
2.4.3 Nghiên cứu hoạt tính cảm ứng apoptosis 43
2.5.3.1 Nghiên cứu hoạt tính gây apoptosis của hoạt chất nhờ nhuộm nhân tế bào với Hoechst 33342 43
2.5.3.2 Nghiên cứu hoạt tính cảm ứng apoptosis qua Flow cytometry 43
2.5.3.3 Nghiên cứu hoạt tính cảm ứng apoptosis bằng caspase 3 44
2.4 Nghiên cứu docking phân tử 44
CHƯƠNG 3: KẾT QỦA VÀ THẢO LUẬN 47
3.1 Thiết kế cấu trúc và hoạt tính sinh học của phân tử lai 47
3.1.1 Thiết kế cấu trúc phân tử lai 47
3.1.2 Thiết kế hoạt tính sinh học phân tử lai 48
3.2 Tổng hợp các hợp chất lai coxib - combretastatin 49
3.3 Hoạt tính sinh học các hợp chất lai coxib - combretastatin 72
3.3.1 Sàng lọc hoạt tính sinh học các hợp chất lai coxib - combretastatin 73
3.3.2 Nghiên cứu cơ chế kháng viêm và kháng ung thư 78
3.3.2.1 Nghiên cứu hoạt tính ức chế sản sinh PGE2 78
3.3.2.2 Phân tích chu kỳ tế bào 79
3.3.2.3 Nghiên cứu hoạt tính gây apoptosis của hai chất 82 và 102 81
3.4 Nghiên cứu docking phân tử 88
3.5 Thảo luận 95
KẾT LUẬN 96
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 98
TÀI LIỆU THAM KHẢO 99
Trang 8DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ
viết tắt
TLC Thin Layer Chromatography Sắc ký lớp mỏng
ESI-MS Electrospray Ionization Mass
Spectroscopy Phổ khối ion hóa phun điện
1H-NMR Proton Nuclear Magnetic
Trang 9Et3SiH Trietyl silan
BF3.OEt2 Bo triflo etyl ete
Et2O Dietyl ete
p-TsOH p-Toluen sunfonic acid Axit p-Toluen sunfonic
Trang 10NaH Natri hydrua Kiềm NaH
LiAlH4 Liti aluminium hydride Liti nhôm hydrua
CBr4 Carbon tetrabromide
Pd(PPh3)4 triphenylphosphine)palladium
AND Deoxiribonucleic acid Axit deoxiribonucleic
IC50 The half maximal inhibitory
concentration
Nồng độ tác dụng ức chế 50% sự tăng sinh dòng tế bào thử nghiệm
KB Human epidermic carcinoma Dòng tế bào ung thư Biểu mô
Trang 11MCF-7 Michigan Cancer Foundation-7 Dòng tế bào ung thư vú
HT -29 Human breast carcinoma Ung thư đại tràng ở người
DNA deoxyribonucleic acid các đơn vị nucleotide
ROS Reactive oxygen species
COX Cyclooxygenase enzyme
PGE2 Prostaglandin E2
PGI2 prostaglandin I2
PS Phosphatidylserine
Trang 12DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Vị trí nhóm thế của các chất lai dạng este coxib - combretastatin 34
Bảng 2.2 Thống kê các chất lai coxib - combretastatin chứa nhóm CF3 37
Bảng 2.3 Vị trí nhóm thế của các chất lai dạng axit coxib - combretastatin 38
Bảng 3.1 Kết quả tổng hợp các chất este từ chất 79 đến chất 98 50
Bảng 3.2 Kết quả tổng hợp các chất 65, 102 62
Bảng 3.3 Kết quả tổng hợp các dẫn chất axit từ chất 103 đến chất 122 62
Bảng 3.4 Tác dụng gây độc tế bào của các hợp chất lai hóa dạng este đối với ba dòng tế bào ung thư HT-29, Hep-G2, MCF-7 và ức chế sản xuất NO 73
Bảng 3.5 So sánh tác dụng gây độc tế bào của các hợp chất lai hóa dạng axit và dạng este đối với tế bào ung thư MCF-7 và ức chế sản xuất NO 76
Bảng 3.6 Các chất lai có hoạt tính sinh học nổi trội gây độc tế bào MCF7 78
Bảng 3.7 Ảnh hưởng của các hợp chất thử nghiệm đến việc sản xuất PEG2 trong các đại thực bào RAW 264.7 được kích thích bằng LPS 79
Bảng 3.8 Phần trăm tế bào theo pha của các hợp chất được thử nghiệm với MCF7 80
Bảng 3 9 Phần trăm sự ngưng tụ hoặc phân mảnh của nhân tế bào do hợp chất 102 và 82 gây ra 82
Bảng 3.10 Hoạt tính caspase - 3 của 102 và 82 84
Bảng 3.11 Tỉ lệ tế bào apoptosis 85
Bảng 3.12 Lựa chọn mô hình cấu trúc COX-2 và tubulin tương ứng sử dụng cho chương trình docking 88
Bảng 3.13 Tập hợp các hợp chất được thiết kế với điểm kết nối tương ứng trên hai mô hình protein (kcal/mol) 90
Bảng 3.14 Tương tác bộ hợp chất, phối tử trên COX-2 (ID: 3LN1) và mô hình protein tubulin (ID: 1Z2B) 94
Trang 13Hình 1.5 PBD và một số hợp chất lai 6
Hình 1.6 Một số hợp chất lai theo cơ chế khác 7
Hình 1.7 a) Các vị trí liên kết với tubulin 8
b) Cấu trúc và các quá trình trùng hợp, phân rã của microtubule [30] 8
Hình 1.8 Cấu trúc của một số chất phân lập từ C caffrum 9
Hình 1.9 Cấu trúc của một số chất lai combretastatin 10
Hình 1.10 Cấu trúc của một số chất lai 11
Hình 1.11 Cấu trúc của một số chất lai 12
Hình 1.12 Cấu trúc của một số chất lai 13
Hình 1.13 Cấu trúc của một số chất lai taxol 13
Hình 1.14 Cấu trúc của một số chất lai vinca alkaloid 15
Hình 1.15 Cấu trúc stilben 15
Hình 1.16 Cấu trúc combretastatin A-4 phosphate (42), combretastatin A-1 phosphate (43) 16
Hình 1.17 Tổng hợp các hợp chất mô phỏng combretastatin 17
Hình 1.18 Các thành viên đại diện của nhóm combretastatin 18
Hình 1.19 Cấu trúc khung combretastatin (55) và cấu trúc isocombretastatin (56) 18
Hình 1 20 Combretastatin độc tế bào theo cơ chế tubulin 20
Hình 1.21 Mô hình liên kết CA4 (đỏ) và COL (xanh dương) với tubulin 20
Hình 1.22 Lai Combretstatin A-4 – Steroid (21, 22) 22
Hình 1.23 Lamellarrin T và combretstatin A-4 23
Hình 1.24 Lamellarrin D (62) và combretstatin A-4 (1) 24
Hình 1.25 Lai Combretastatin-isocombretastatin (30) 24
Hình 1.27 các hợp chất lai pyrazole - imidazopyrazole 28
Hình 1.28 Tổng hợp KSS-19 (72) 28
Trang 14Hình 1.29 Chất lai quinoline–pyrazole (73) 29
Hình 1.30 Chất lai pyrazole–thiadiazole (74) 29
Hình 2.1 Con đường tổng hợp các hợp chất lai ghép dạng este 33
Hình 2.2 Tổng hợp dẫn chất este của hợp chất lai hóa coxib - combrestastatin 33
Hình 2.3 Công thức cấu tạo các hợp chất 79-98 35
Hình 2.4 Con đường tổng hợp hợp chất lai 36
Hình 2.5 Tổng hợp hợp lai hóa coxib - combretastatin dang triflo 36
Hình 2.6 Công thức cấu tạo các hợp chất 43, 102 37
Hình 2.7 Con đường tổng hợp các hợp chất lai ghép dạng axit 37
Hình 2.8 Tổng hợp khung lai ghép coxib - combretastatin dạng axit 38
Hình 2.9 Công thức cấu tạo các hợp chất 103-122 40
Hình 3.1 Cấu trúc của celecoxib, Combretastatin A4 và hợp chất lai coxib - combretastatin 47
Hình 3.2 Đánh giá mức độ biểu hiện PGE-2 của các hợp chất 102, 96, 81, 82, 94, Celecoxib ở nồng độ 20 µM trên đại thực bào RAW-264,7 sau 48 giờ xử lý 79
Hình 3.3 Phân tích chu kỳ tế bào của các hợp chất được thử nghiệm bao gồm 102, 96, 81, 82, 94 tại nồng độ 10 µM và Celecoxib (65) tại nồng độ 30 µM trên MCF-7 81
Hình 3.4 Hình ảnh tế bào MCF7 được nhuộm Hoechst 33342 dưới tác động của các mẫu nghiên cứu ở các nồng độ khác nhau 83
Hình 3.5 Tác động của mẫu nghiên cứu đến quá trình apoptosis tế bào thông qua Alexa Fluor® 488 annexin V/Dead Cell Apoptosis Kit Các mẫu thử được phân tích bằng hệ thống flowcytometry Trục x thể hiện mức độ nhuộm mầu FITC-Anexin V, trục y thể hiện mức độ nhuộm mầu PI theo đơn vị Log 86
Hình 3.6 Các dạng liên kết hydro của các hợp chất với protein COX-2 (PDB ID: 3LN1) và tubulin (PDB ID: 1Z2B) (A) chất 102 với COX-2; (B) Chất lượng 102 với tubulin; (C) chất 82 với COX-2; (D) Hợp chất 82 với tubulin 91
Hình 3.7 Vị trí gắn kết 2D của các hợp chất được thiết kế với protein COX-2 PDB ID: 3LN1) và tubulin (PDB ID: 1Z2B) (A) hợp chất 102 với COX-2; (B) hợp chất 102 với tubulin; (C) hợp chất 82 với COX-2; (D) hợp chất 82 với tubulin 93
Hinh 3.8 Hình ảnh stereo các mẫu chất 94
Trang 16MỞ ĐẦU
Ung thư là một nhóm các bệnh liên quan đến việc phân chia tế bào một cách vô
tổ chức và những tế bào đó có khả năng xâm lấn những mô khác bằng cách phát triển trực tiếp vào mô lân cận hoặc di chuyển đến nhiều vị trí khác nhau (di căn) Theo thống
kê của tổ chức Ung thư toàn cầu GLOBOCAN năm 2018 hiện cả nước có hơn 300.000 người sống chung với ung thư, có 164.671 ca mới, 114.871 người tử vong do bệnh này Toàn cầu hiện có khoảng 23 triệu người mắc, trong đó mỗi năm có hơn 14 triệu người mắc mới và 8 triệu 2 trăm nghìn người tử vong Tổ chức Y tế thế giới (WHO) xếp Việt Nam nằm trong 50 nước thuộc top 2 của bản đồ ung thư
Hiện nay, các thuốc đang sử dụng thường theo cơ chế tác dụng đơn lẻ, còn nhiều tác dụng phụ và bắt đầu có biểu hiện kháng thuốc, dẫn đến sự cần thiết tiếp tục nghiên cứu phát triển các loại thuốc ung thư mới Gần đây việc phát triển các thuốc chống ung thư có nhiều đích tác dụng đang là vấn đề thời sự nhờ hiệu quả vượt trội hơn so với một mục tiêu duy nhất [1-2] Hơn nữa, nghiên cứu lâm sàng cũng chỉ ra, sự kết hợp của nhiều loại thuốc với nhiều các cơ chế tác dụng khác nhau thu được hiệu quả cao cho các bệnh nhân kháng thuốc [3] Do đó, thiết kế các hợp chất lai kháng ung thư với nhiều hơn một đích tác dụng là một xu hướng mới Các hợp chất lai có khả năng tác động đồng thời lên nhiều đích tác dụng nhờ trong cấu trúc của chúng có sự kết hợp nhiều phân tử thuốc riêng lẻ hoặc các đặc điểm cấu trúc hóa học của các phân tử thuốc này
Trong số các chất gốc có hoạt tính sinh học nổi trội được chú ý, nhóm chất kháng ung thư theo cơ chế ức chế tubulin đặc biệt được quan tâm Các chất ức chế vi ống như taxol, colchicin, chalcon, combretasatin, phenstatin, podophyllotoxin và vinca alkaloid được coi là các chất gốc tiềm năng và thu được các hợp chất lai cho kết quả đầy hứa hẹn Ngoài ra, celecoxib là một pyrazol kháng viêm điển hình theo cơ chế COX2 và gần đây cũng được biết đến với một số hoạt tính mới đó là ức chế sự tăng sinh của tế bào ung thư không liên quan với COX2 [4-5] Do đó, việc thiết kế và tổng hợp các hợp chất lai coxib – combretastatin hướng tới mục tiêu tìm ra một phân tử lai
Trang 18CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm hợp chất lai
Những đặc điểm nổi trội của sự kết hợp đa đích tác dụng trong điều trị lâm sàng đối với những bệnh nhân không đáp ứng thuốc dẫn đến các hợp chất lai được quan tâm
và nghiên cứu [3] Sự lai hóa phân tử có thể hiểu theo một nghĩa khái quát là một chiến lược thiết kế các phối tử một cách hợp lý để làm xuất hiện các cấu trúc của chất mẫu hoặc dựa trên sự nhận biết các đơn vị dược lý của các chất mẫu phát huy hoặc bảo tồn nguyên bản dẫn đến các hợp chất lai thu được giữ được những đặc tính tiêu biểu của các phiên bản gốc theo mục tiêu thiết kế ban đầu [6] Đây là một khái niệm mới trong thiết kế và phát triển thuốc nhằm tạo ra một hợp chất lai mới ái lực và hiệu quả hơn so với các thuốc gốc đơn lẻ Sự lựa chọn các đối tác lai ghép dựa trên các đặc tính cấu trúc và hoạt tính sinh học của chất gốc Phân tử lai thu được là sự kết hợp của hai dược chất trong một phân tử duy nhất với mục đích khuếch đại tác dụng của nó thông qua sự tác dụng đồng thời lên các mục tiêu đơn lẻ hoặc đối vận các tác dụng phụ của các chất gốc dẫn đến làm giảm tác dụng phụ của phân tử lai [7-8]
1.2 Tổng quan về các chất lai chống ung thư
Sự không đồng nhất của khối u và khả năng kháng thuốc dẫn đến những hạn chế trong điều trị hóa xạ trị, do vậy đòi hỏi các phương pháp tiếp cận mới nhằm kích hoạt nhiều mục tiêu để tăng tính hiệu quả của thuốc điều trị Chiến lược về các hợp chất lai
đã bước đầu đáp ứng được những hạn chế này trên mô hình in vitro và thể hiện qua
nhiều công trình nghiên cứu Nhiều cơ chế tác dụng cũng như các cấu trúc mẫu được
sử dụng làm chất gốc Tuy nhiên có thể phân loại các chất lai dựa trên một số nhóm chất tiêu biểu được liệt kê sau đây:
1.2.1 Các hợp chất lai chống ung thư dựa trên chất ức chế tubulin
Các hợp chất ức chế tubulin được quan tâm nhiều trong việc thiết kế và tìm
kiếm các hợp chất chống ung thư Điển hình như combretastatin A-4 (1), colchicine (2), podophyllotoxin (3), chalcon (4), taxol (5), vinca alkaloid (6) (hình 1.1) có nhiều
Trang 19Hình 1.1 Các chất ức chế tubulin sử dụng trong thuốc lai chống ung thư
1.2.2 Các chất lai chống ung thư dựa trên các hợp chất isatin
Isatin (7) là các hợp chất khung indol, bản thân isatin và các dẫn xuất của nó có
nhiều đặc tính sinh học như kháng u, kháng khuẩn, chống viêm, giảm đau, chống vi khuẩn [9] Isatin đã được lai hóa với nhiều các chất khác như uracil [10], triazol [11]
chất lai khác có hoạt tính lai của isatin và chất đối tác (Hình 1.2)
Trang 20Hình 1.2 Isatin và một số hợp chất lai
1.2.3 Các chất lai chống ung thư dựa trên nhóm chất coumarin
Coumarin (10) lần đầu tiên được phân lập từ đậu tonka và cỏ ba lá vào năm
1820 [13] Coumarin biết đến với khả năng chống ung thư, kháng viêm, kháng virus
[14] Một số sản phẩm lai của coumarin như coumarin - pyrazolin (11) [15], stilben (12) [16] cũng đã thể hiện mạnh khả năng chống ung thư của hoạt chất
coumarin-coumarin đồng thời thu nhận thêm được hoạt tính của đối tác lai
Hình 1.3 Coumarin và một số hợp chất lai
1.2.4 Các chất lai chống ung thư dựa trên nhóm chất steroid
Steroid là các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp Một số steroid có nguồn gốc thiên nhiên như hợp chất digitalis, và các tiền chất của một số loại vitamine hay cholesterol [17] Steroid được biết đến với tác dụng chống viêm giảm đau
hiệu quả Một dạng của steroid đó là estradiol (13), một hormon sinh dục nữ chính, một
Trang 21Hình 1.4 estradiol (13) và một số hợp chất lai
1.2.5 Các chất lai chống ung thư dựa trên pyrrolo benzodiazepin
Pyrrolo [2,1-c] [1,4]-benzodiazepin (16) (PBD) là một nhóm kháng sinh, kháng
Nhiều hợp chất tương tự PBD đã được tổng hợp nhằm tăng hiệu lực tác dụng chống lại các tế bào ung thư [21] và một số hợp chất lai như benzothiazol - pyrrolo [2,1-c] [1,4]
benzodiazepin - 5 - one (17) [22], bisindol - pyrrolo [2,1-c] [1,4] benzodiazepin (18)
[23] cũng đều thể hiện những hoạt tính nổi trội trong kháng ung thư của chất đầu PBD
và các chất đối tác
Hình 1.5 PBD và một số hợp chất lai
Trang 221.2.6 Một số chất lai theo cơ chế khác
Một số chất lai chưa được thống kê theo một cơ chế cụ thể như psorospermin/
quinobenzoxazin (19) [24], norindenoisoquinolin - camptothecin [25], benzofuran - imidazol (20) [26] (Hình 1.6) cũng được quan tâm và thu được nhiều kết quả hoạt tính
thú vị
Hình 1.6 Một số hợp chất lai theo cơ chế khác
Tuy nhiên, trong định hướng mục tiêu của luận án, nhóm nghiên cứu tâp chung phát triển các chất lai chống ung thư dựa trên cơ chế ức chế tubulin
1.3 Khái niệm và vai trò tubulin
Tubulin, là một protein thành phần cấu tạo lên các vi ống và là mục tiêu hấp dẫn
để phát triển các loại thuốc trị liệu ức chế sự tăng sinh của tế bào ung thư Tác dụng chống tăng sinh của chúng chủ yếu bằng cách ngăn chặn quá trình nguyên phân và can thiệp vào quá trình động học vi ống Các phân tử protein sinh học tubulin được hình
thành thông qua quá trình trùng hợp các dị phân tử của α- và β-tubulin Sự phá vỡ các
vi ống có thể gây ra sự ngừng chu kỳ tế bào ở pha G2-M và hình thành các thoi phân bào bất thường Các hợp chất nhắm mục tiêu tubulin có thể được phân loại thành hai nhóm chính: 1) ổn định vi ống gồm các tác nhân kích thích sự trùng hợp tubulin bao gồm paclitaxel, docetaxel và epothilon và 2) làm mất ổn định vi ống gồm các tác nhân
ức chế sự trùng hợp tubulin bao gồm vinca ancaloit (vinblastin, vincristin), colchicin, combretastatin và các dẫn chất của chúng Cả hai nhóm này đều có thể can thiệp vào sự
Trang 23colchicin, trung tâm vinca - alkaloid, và các trung tâm taxoid Các hợp chất combretastatin được cho là tác động lên trung tâm colchicin [28-29] Colchicin là một loại thuốc chống phân bào, tác dụng ức chế phân bào ở kì giữa nguyên phân và liên kết với tubulin để tạo thành phức hợp tubulin - colchicin sau đó liên kết với các đầu của vi ống để ngăn chặn sự kéo dài của polymer vi ống Ở nồng độ thấp, colchicine ngăn chặn
sự tăng trưởng vi ống và ở nồng độ cao hơn, colchicin thúc đẩy quá trình phân rã vi ống Colchicin được định dạng là một trong các chất gốc dùng để so sánh và đưa ra cơ chế tác dụng lên một miền liên kết tubulin đối với một chất mới
a
b
Hình 1.7 a) Các vị trí liên kết với tubulin
b) Cấu trúc và các quá trình trùng hợp, phân rã của tubulin [30]
1.4 Các chất lai chống ung thƣ dựa trên chất ức chế tubulin
Theo thống kê phần trước cho thấy phân tử lai thu được hiệu quả và chọn lọc hơn về hoạt tính sinh học so với các nguyên mẫu Hơn nữa, phạm vi lai của các phân tử rất rộng, có thể tùy chỉnh sửa đổi chọn lọc cấu trúc theo mục tiêu thiết kế ban đầu để lựa chọn ra các đối tác phù hợp Tuy nhiên trong đó chiến lược tiếp cận mục tiêu enzym /protein là các chiến lược chính cho các bệnh phức tạp như ung thư, cụ thể trong khuôn khổ luận án thì mục tiêu protein tubulin được đề cập và nghiên cứu Trên cơ sở
Trang 24mục tiêu tubulin thì có nhiều các chất ức chế tubulin được sử dụng để tổng hợp các phân tử lai như: combretastatin, colchicin, podophyllotoxin, chalcon, taxol, vinca alkaloid
1.4.1 Hợp chất lai dựa trên cấu trúc combretastatin (1)
Combretastatin (21) thuộc một nhóm các hợp chất được phân lập từ vỏ rễ hoặc
thân của cây Combretum caffrum Nam Phi Các phần tử đầu tiên được phân lập vào năm 1982 (Hình 1.8) Các thực vật họ Combretaceae bao gồm hơn 600 loài và được
phân chia thành 20 chi [31] Họ cây bụi Combretaceae được phổ biến rộng rãi sử dụng trong y học cổ truyền ở Châu Phi và Ấn Độ theo nhiều các công dụng khác nhau như làm thuốc trị tim mạch, băng bó vết thương, điều trị bệnh tâm thần, bọ cạp cắn Loài
Combretum latifolium được dùng để điều trị ung thư [32-33]
Hình 1.8 Cấu trúc của một số chất phân lập từ C caffrum
Một số hợp chất tự nhiên được phân lập từ C caffrum có các hoạt tính sinh học
đáng chú ý như ức chế sự ngưng kết của tubulin, ức chế trên các dòng tế bào ung thư ở
người [34-36] Trong đó combretastatin A-4 (1), là một trong các chất thể hiện độc tính
tế bào mạnh lại có cấu trúc đơn giản
Các hợp chất combretastatin với những hoạt tính nổi trội nhờ vậy là nguồn phong phú tạo tiền đề cho các hợp chất lai Nhiều nhóm tác giả đã tiến hành thiết kế và
Trang 25Hình 1.9 Cấu trúc của một số chất lai combretastatin
1.4.2 Chất lai dựa trên cấu trúc colchicine (2)
Colchicin (2) một alkaloid tự nhiên được phân lập từ cây Colchicum autumnale
L., là một trong những chất chống phân bào đầu tiên được tiến hành nghiên cứu Cụ thể, nó can thiệp vào sự phát triển của vi ống và do đó ảnh hưởng đến quá trình nguyên phân và các chức năng phụ thuộc vào vi ống khác [42] Có nhiều chất lai dựa trên cấu
trúc colchicin được các nhà khoa học nghiên cứu như colchicin – caulerpenyn (31) với hoạt tính ức chế trùng hợp tubulin [43], colchicin - tubulizin (32) [44], Colchicin – adamantan (33) [45] cũng đều thể hiện hoạt tính vượt trội
Trang 26Hình 1.10 Cấu trúc của một số chất lai colchicine
1.4.3 Chất lai dựa trên cấu trúc podophyllotoxin
Podophyllotoxin (3) là một lignan, lần đầu tiên được phân lập bởi Podwyssotzki
vào năm 1880 từ hỗn hợp nhựa được gọi là Podophyllin Hỗn hợp này thu được từ rễ khô và thân rễ của cây thân thảo Bắc Mỹ lâu năm của loài Podophyllum như P
hexandrum và P peltatum [46] Một trong những ứng dụng y học đầu tiên của hoạt
chất này được ghi lại vào đầu thế kỷ 19 Các podophyllotoxin (3) được khuyên dùng
cho các bệnh về gan và thận, giang mai và ung thư Thuốc bôi ngoài da được giới thiệu vào năm 1942 và vẫn còn được chấp nhận đến ngày nay như là một liệu pháp hiệu quả cho điều trị mụn cóc hoa liễu Điều này chứng tỏ các nghiên cứu về podophyllotoxin vẫn luôn được phát triển với mục tiêu tìm ra được giải pháp điều trị ung thư có nguồn gốc thực vật Quanh cấu trúc của podophyllotoxin chẳng hạn như hoạt chất cathartic, antirheumatic được sử dụng làm thuốc chống vi rút và điều trị ung thư đã được công nhận [47] Hơn nữa, các dẫn xuất epipodophyllotoxin (etoposide, tenniposide) [48] được sử dụng làm thuốc điều trị một số loại ung thư và thu được hiệu quả cao Tuy
Trang 27podophyllotoxin cụ thể như các chất lai bisepipodophyllotoxins (34) [49], acrylamidopodophyllotoxin (35) [50]
Hình 1.11 Cấu trúc của một số chất lai podophyllotoxin
1.4.4 Hợp chất lai dựa trên cấu trúc chalcone
Chalcone (4) là một loạt các propenon biaryl thuộc họ flavonoid thể hiện một số
đặc tính sinh học thú vị như chống oxy hóa, độc tính mạnh đối với một số dòng tế bào ung thư, kháng khuẩn Chalcon thể hiện sự ức chế tăng sinh tế bào thông qua tương tác với tubulin tại vị trí liên kết colchicin [51] Xoay quanh cấu trúc chalcon cũng được nhiều nhóm nhà khoa học trên thế giới tiếp tục tìm kiếm và sàng lọc về hoạt tính [52-
54] Một lớp các chất lai chalcon – dihydrobenzofuran (36) mới cũng được nghiên cứu
và thu được kết quả nổi trội về hoạt tính trên một số dòng tế bào ung thư tuyến tiền liệt
biscoumarin (37) thể hiện mạnh hoạt tính chống oxy hóa và kháng viêm
Trang 28Hình 1.12 Cấu trúc của một số chất lai chalcone
1.4.5 Thuốc lai dựa trên cấu trúc taxol
Các hợp chất taxol (5) bắt nguồn từ cây Taxus brevifolia và các sản phẩm bán
tổng hợp của nó được sử dụng trong lâm sàng để điều trị ung thư vú, ung thư buồng trứng, ung thư tuyến tiền liệt và ung thư phổi không phải tế bào nhỏ, nó có tác dụng
Wittman và cộng sự (2001) với những báo cáo về sự quá mẫn cảm của các dòng tế bào
kháng paclitaxel - cisplatin (38) dẫn tới mục tiêu thiết kế ra các phân tử chất lai là sự
kết hợp tác nhân alkyl hóa với paclitaxel để mở rộng công dụng điều trị của paclitaxel
tới kháng khối u [56], discodermolid - Paclitaxel (39) thể hiện hoạt tính gấp hai đến
tám lần so với phân tử gốc với các dòng tế bào ung thư A549 và MCF-7 [57] và nhiều chất lai dựa trên cấu trúc này và cũng thu được các kết quả lý thú [58-61]
Hình 1.13 Cấu trúc của một số chất lai taxol
Trang 29sàng Vinca alkaloid có tác dụng ức chế vi ống bằng cách liên kết chéo tại giao diện giữa các dimer, chúng bóp méo một cách mạnh mẽ các sợi protofilament và làm cho tubulin hình thành các polyme xoắn ốc thay thế [62-63] Hiện tại có 4 vinca alkaloid
vincristin và vindesin Nhiều các hợp chất lai của vinca alkaloid cũng đã được nghiên
cứu và phát triển, chất lai vinca alkaloid – phomopsin (40) thu được khả năng độc tính
tế bào tăng đáng kể so với chất gốc vinca alkaloid [61], hay các hợp chất lai vindolin –
thiocolchicin (41) cũng thu được hoạt tính nổi trội với tế bào ung thư phổi A549 [64]
Trang 30Hình 1.14 Cấu trúc của một số chất lai vinca alkaloid
1.5 Các hợp chất lai combretastatin
1.5.1 Tổng quan hợp chất combretastatin
Combretastatin thuộc lớp chất cis - stilben, một nguồn phong phú của các hợp
chất dẫn đường trong việc tìm kiếm các loại thuốc mới, các hợp chất điển hình như resveratrol và combretastatin A-4 phosphate hiện đang được thử nghiệm để điều trị bệnh Alzheimer và ung thư trên lâm sàng Các stilbene mới được phân lập gần đây đã cho thấy có nhiều hoạt tính sinh học đa dạng, bao gồm tính chống oxy hóa, kháng khuẩn, chống sốt rét, gây độc tế bào, bảo vệ gan và chống viêm
Về mặt cấu trúc, stilben có 2 dạng cấu hình trans-stilben và cis-stilben, dạng
trans-stilben không bị cản trở về không gian, nhưng cis-stilben bị cản trở mạnh Dạng
cấu hình cis được cho là thường kém ổn định hơn khi tồn tại ở dạng trans Đối với
stilben dạng cơ bản nhất cho thấy nhiệt độ nóng chảy của 2 cấu hình này cũng chênh
Hình 1.15 Cấu trúc stilben
Hợp chất combretastatin A-4 (CA4) (1) là một chất chống phân bào mạnh, nó
được xem là đích tác dụng, ức chế trùng hợp tubulin Tuy nhiên, nó có độc tính nhiều hơn hoạt tính đối với tubulin, vì những lý do chưa biết rõ, nó nhanh chóng và ưu tiên
phá vỡ các quá trình tế bào trong trong nội mô của chu trình trùng hợp tubulin trên mô hình in vivo Hơn nữa có một hạn chế là combretastatin A-4 tan kém trong nước, do
vậy dạng phosphat một dẫn chất đơn giản được tạo ra để làm tăng độ hòa tan trong
Trang 31Hình 1.16 Cấu trúc combretastatin A-4 phosphate (42), combretastatin A-1
phosphat (43)
Nhiều hợp chất (Hình 1.17) đã được tổng hợp mô phỏng cấu trúc của
combretastatin trong đó có CA4 và CA1 [34, 65, 67] Một loạt các dẫn chất combretastatin được tổng hợp dựa trên sự thay đổi các nhóm chức trong vòng A và B
đã được thiết kế nhưng vẫn giữ nguyên cầu ethylen Với sự xuất hiện của các nhóm
như nitro, amino, muối của amino và acid, các chất dẫn xuất thay thế 2-nitơ, azido, các dẫn xuất 4-methylenedioxy-3-amino, 3-fluoro, 4-methyl, và 3, 4,5-trimethyl
3-[70-76] Nhiều dẫn chất combretastatin dựa trên ý tưởng biến đổi cấu trúc từ khung
stilbenoid Các hợp chất biến đổi cấu trúc khác bao gồm: phenstatin, hydroxyphenstatin, heterocombretastatin, combretatropone, aza-combretastatin, vicinal diol, combretadioxolan, các dẫn chất chalcone, dẫn xuất imidazole, pyridone và các sulfonamid [40, 77] Các dẫn xuất khác bao gồm 3 aroyl-2-aryl indol, 2,3-diaryl indol, 3-formyl indol, benzo [b] thiophen, benzofuran, dihydronaphthalen, dihydroxyindolo [2,1-α] isoquinolin [78-79]
Trang 32Hình 1.17 Tổng hợp các hợp chất mô phỏng combretastatin Tương quan gữa cấu trúc và hoạt tính sinh học
Các combretastatin được chia thành bốn nhóm chính trên cơ sở đặc điểm cấu
trúc của nó: Dãy A (cis - stilben) cụ thể như các chất combretastatin A ví dụ CA1 (8), Dãy B (diaryl-ethylen) điển hình như combretastatin B ví dụ CB1 (25), Dãy C –
trimethoxylphenantherene -1,4-dion (53) , và Dãy D (lacton vòng lớn) điển hình như combretastatin D ví dụ như cobretastatin D-2 (CD2) (54) Các thành viên đại diện của
mỗi nhóm này được thể hiện trong Hình 1.18
Trang 33Hình 1.18 Các thành viên đại diện của nhóm combretastatin
Hình 1.19 Cấu trúc khung combretastatin (55) và cấu trúc isocombretastatin (56)
Theo cấu trúc mô phỏng trên hình 1.19, những thay đổi cấu trúc và vị trí cũng như các nhóm thế trên các vòng A, B hay cầu C sẽ làm ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học của hợp chất:
Vòng A: Các thay đổi trên vòng A nhìn chung đều làm giảm hoạt tính kháng ung thư, nhóm trimethoxybenzen là cần thiết cho tác dụng độc tế bào Khi thay thế 4-metoxy bằng một phenol dẫn đến làm giảm hoạt tính, mặc dù sự ức chế trùng hợp tubulin không thay đổi Thậm chí khi tăng kích thước của ether ở vị trí này dẫn đến phá hủy khả năng độc tế bào và giảm khả năng ức chế trùng hợp tubulin Có thể thấy nhóm
5 - methoxy dường như rất quan trọng đối với khả năng thể hiện hoạt tính của chất, cụ thể được giải thích nó ảnh hưởng mạnh mẽ đến tương tác với đầu colchicin tubulin
hoặc chứa gốc muối photphat để tăng sinh khả dụng cho thuốc Việc loại bỏ hydroxyl trên vòng cũng làm giảm hoạt tính của khung chất Tuy nhiên, khi di chuyển
Trang 343-methoxy này xung quanh vòng hoặc thay thế nó bằng một nhóm halogenua, alkyl- hoặc chứa nitơ thì làm giảm hoạt tính nghiêm trọng khung chất Việc đảo ngược các nhóm
methoxy và hydroxy tạo ra isocombretastatin (56) cũng làm cho nhóm chất thay đổi
tương tác tại vị trí colchicin [80] Các isocombretastatin thể hiện khả năng hòa tan
trong nước tăng gấp 30 lần khi so sánh với CA4 (1), sự ức chế mạnh quá trình trùng
hợp tubulin và gây độc tế bào chống lại một số dòng tế bào ung thư ở người không phụ thuộc vào kích thước của vòng B Mặt khác, sự thay thế ortho thành nitơ gây ra sự giảm hiệu lực quan trọng Những kết quả này cho thấy việc thay đổi cấu trúc cũng như thiết kế các phối tử vị trí colchicin mới glycosyl hóa của vị trí này dẫn đến làm tăng hoặc giảm rõ rệt và chọn lọc hoạt tính của hợp chất [81]
Cầu C: liên kết đôi có cấu dạng hình học E là cần thiết cho hoạt tính kháng ung
thư, liên kết đôi này có thể mang các nhóm thế khác nhau hoặc được thay thế bởi các nhóm carbonyl, amit, sulfonat, hoặc bởi các dị vòng như pyrazol, thiazol, triazol, tetrazol, imidazol, furanzan, arylcourmarin, …
Cơ chế tác dụng của combretastatin
Combretastatin là một chất chống phân bào mạnh vì nó kích thích tế bào apoptotic chết thông qua sự phá vỡ các vi ống và gây ra sự ngừng chu kỳ tế bào khi chuyển đổi giai đoạn chuyển tiếp sang anaphase bằng cách liên kết có chọn lọc với tiểu đơn vị của tubulin tại vị trí gắn colchicin [27] Bên cạnh combretastatin, tiền chất của
nó (natri phosphat của combretastatin) đang được thử nghiệm trong điều trị lâm sàng cho thấy chúng được chuyển hóa nhanh chóng thành combretastatin sau khi dùng bởi các phosphat không đặc hiệu nội sinh
Trang 35Hình 1 20 Combretastatin độc tế bào theo cơ chế tubulin
Cơ chế gây độc tế bào của combretastatin dãy A (cis-stilben) và dãy B ethylen) liên quan đến cấu hình cis Hoạt tính của các dãy C (quinon) và dãy D (lacton vòng lớn) mà không còn cấu hình cis đều yếu hơn nhiều lần so với dãy A và B Cấu
(diaryl-trúc biến đổi combretastatin trong vòng benzen thế khác ảnh hưởng không đáng kế đến hoạt tính
Hình 1.21 Mô hình liên kết CA4 (đỏ) và COL (xanh dương) với tubulin Một số hợp chất Combretastatin đang được thử nghiệm lâm sàng
Các nghiên cứu tiền lâm sàng của Combretastatin A-4 phosphate (CA4), Combretastatin A-1 phosphat (CA1P) đã hoàn thành Tuy nhiên, các kết quả cho thấy rằng hoạt lực mạnh hơn nhiều so với CA4P, nó cũng có thể ngăn chặn khối u phát triển
và phục hồi mà không quan sát thấy ở CA4P Hoạt tính lý thú này dựa trên cơ chế ức chế tubulin và ức chế sự tăng sinh tế bào [76, 78-79, 82-83] Các thử nghiệm lâm sàng pha I/II của CA4P đã thực hiện trên các khối u rắn; kết hợp với carboplatin; khối u não, ung thư tuyến giáp, ung thư phổi, ung thư tuyến tiền liệt; ung thư buồng trứng; kết hợp
Trang 36với carboplatin và paclitaxel; ung thư đại trực tràng, kết hợp với iodine - kháng thể A5B7 [84-89]
Combretastatin A-4 (CA4) cũng được xem là tác nhân gây độc tế bào tiềm năng
do ức chế mạnh sự trùng hợp vi ống bằng cách gắn vào điểm gắn kết của colchicin trên tubulin CA-4 có độc tính cao trên nhiều mô hình tế bào ung thư, do vậy nó là một cấu
trúc mục tiêu hiện đang rất được quan tâm Từ những kết quả nghiên cứu in vitro ban
đầu, CA4 (được đặt tên hoạt chất là fosbretabulin, biệt dược ZYBRESTAT) hiện đang được phát triển [90] và thử nghiệm lâm sàng bởi Công ty Oxigene trong việc điều trị một số bệnh ung thư như ung thư tuyến giáp, ung thư buồng trứng kháng Platinum và ung thư phổi không tế bào nhỏ
1.5.2 Các chất lai combretastatin
Nhiều chất lai combretastatin đã được nghiên cứu với mục tiêu giữ lại độc tính
tế bào nổi trội của combretastatin và thu nhận thêm được hoạt tính của các đối tác lai đồng thời giảm những tác dụng phụ của chất gốc
Cụ thể như với cấu trúc lai combretastatin với steroid ngoài độc tính mạnh với tế bào ung thư được thể hiện thì chất lai có cả tác dụng kháng viêm của các hợp chất steroid Parihar và cộng sự đã tổng hợp thành công chất lai combretastatin – estradiol
(28), trong đó estradiol (57) như một nhóm aryl thứ hai của combretastatin (Hình 1.22)
[91-92] Các chất lai được đánh giá về độc tính tế bào chống lại dòng tế bào ung thư vú
ở người (MCF-7 & MDA-MB 231) Các hợp chất cũng thể hiện hoạt động chống ung thư đáng kể chống lại cả tế bào ung thư vú ER dương tính và ER âm tính hiển thị giá trị
Trang 37Hình 1.22 Lai Combretstatin A-4 – Steroid (21, 22)
Các alkaloid lamellarin có tác dụng kháng virus và kháng ung thư được cho là theo cơ chế topoisomerase I [93] Banwellet và cộng sự (2006) đã thiết kế một loạt các
hợp chất lai combretastatin với alkaloid lamellarin (59) Sản phẩm thu được là 4, 5 –
diaryl-1H-pyrrole-2-carboxylate thể hiện mạnh hoạt tính chống phân bào của
combretastatin A-4 (1) và alkaloid lamellarin (Hình 1.23) [94] Nhóm tác giả cũng giải
thích đặc tính chống phân bào và độc tế bào của lớp chất lai này thể hiện mạnh là do các cấu trúc lai có sự liên kết tại miền colchicin trên tubulin Nhóm tác giả cũng chỉ ra
với các cấu trúc lai thu được vẫn giữ nhóm -trimethoxyaryl (các dẫn xuất 29, 60) tương
tự của combretastatin thì đều có hoạt tính độc tế bào mạnh hoặc tương đương
combretastatin Riêng các dẫn xuất không còn chứa –trimethoxyaryl (như chất 61)
trong cấu trúc cho thấy hoạt tính ức chế tubulin giảm đi 3-5 lần Nghiên cứu này cũng phù hợp với nhiều báo cáo về tác dụng của nhóm trimethoxyl trong khung cấu trúc combretastatin
Trang 38Hình 1.23 Lamellarrin T và combretstatin A-4
Lamellarrin D (62) được biết đến là chất ức chế topoisomerase I mạnh và gây
apoptosis thông qua con đường ty thể [93] Các chất lai combretstatin A-4 với Lamellarrin D với mong muốn lai ghép ra một hợp chất mới đem đầy đủ các đặc tính của chất gốc này, nhóm nhà khoa học Shen cùng cộng sự (2010) cũng đã lai hóa thành
công hợp chất lai combretstatin A-4 (1) - Lamellarrin D (62) Sản phẩm chất lai thu được (chất 63) thể hiện hoạt tính chống lại các dòng tế bào ung thư ở người như ung
thư bạch cầu K-562, ung thư phổi A-549, ung thư gan SMMC-7721, ung thư dạ dày SGC-7901 và ung thư ruột kết HCT-116 [38]
Trang 39Hình 1.24 Lamellarrin D (62) và combretstatin A-4 (1)
Rasolofonjatovo và cộng sự (2010) cũng đã tổng hợp một loạt các giống lai
triarylolefin mang cấu trúc của CA4 - isoCA4 (30) (Hình 1 25) với mục đích kết hợp
tác dụng chống ung thư của CA4 (1) và isocombretastatin A-4 (isoCA4) (56) trong một
cấu trúc đơn lẻ [40] Các chất thu được thể hiện hoạt tính gây độc tế bào chống lại
dòng tế bào ung thư biểu mô ruột kết ở người (HCT-116) Việc sử dụng isoCA4 (56)
và CA4 (1) như các hợp chất tham chiếu cũng cho thấy hoạt tính kháng tubulin của sản
phẩm thu được
Hình 1.25 Lai Combretastatin - isocombretastatin (30)
Trang 40Có thể thấy nhiều nghiên cứu về các hợp chất lai bước đầu thu được những kết quả hoạt tính phong phú khẳng định xu hướng lai hóa phân tử là một lựa chọn cho tiền
đề phát triển thuốc kháng ung thư hiệu quả
1.6 Tổng quan về COX2 và pyrazol
1.6.1 Tổng quan về cơ chế COX2
Cyclooxygenase-2 là một enzym đóng vai trò quan trọng trong nhiều chức năng sinh học khác nhau, đặc biệt là trong cơ chế giảm đau, viêm và nhiều các vai trò khác làm cho nó trở thành một phân tử được quan tâm như một mục tiêu Enzyme COX2 được tạo ra trong quá trình viêm hoặc ung thư mà hầu như không có mặt trong các tổ chức bình thường Do đó, ức chế chọn lọc COX2 có thể làm giảm đáng kể các tác dụng phụ bao gồm tổn thương đường tiêu hóa và tác dụng độc gan của các NSAID truyền thống như aspirin, ibuprofen, v.v Những phát triển gần đây về chất ức chế COX2 chủ yếu tập trung vào việc cải thiện chỉ số chọn lọc của thuốc đối với cơ chế ức chế COX2 cùng với việc nâng cao hiệu lực của thuốc bằng cách sửa đổi các thành phần [95]
Các nghiên cứu dịch tễ học và thực nghiệm đã chứng minh tác dụng của thuốc chống viêm không steroid (NSAID) trong việc ngăn ngừa ung thư ở người NSAID ngăn chặn sự tổng hợp prostaglandin nội sinh thông qua việc ức chế hoạt động của enzym cyclooxygenase (COX) COX2, một isoenzym quan trọng trong việc chuyển đổi axit arachidonic thành prostaglandin, được cảm ứng bởi nhiều tác nhân khác nhau như các yếu tố tăng trưởng, chất kích thích khối u, và thường được biểu hiện quá mức trong các khối u ác tính Sự có mặt của COX2 trong các tế bào khối u ác tính được cho là có liên quan đến: (i) tăng sản xuất prostaglandin, (ii) chuyển đổi procarcinogens thành chất gây ung thư, (iii) ức chế apoptosis, (iv) thúc đẩy hình thành mạch, (v) điều chỉnh tình trạng viêm và chức năng miễn dịch, và (vi) tăng khả năng xâm lấn của tế bào khối
u, mặc dù một số nghiên cứu chỉ ra rằng NSAID có tác dụng độc lập với COX2 Một
số thử nghiệm lâm sàng sử dụng chất ức chế COX2 đang được tiến hành và kết quả từ những nghiên cứu này sẽ giúp chúng ta hiểu hơn về sự ức chế COX2 trong cả điều trị