Thông tin Đề tài

Tên đề tài Thiết kế, tổng hợp các hợp chất hữu cơ mới lai ghép dị vòng imidazole và 2-aminopyrimidine định hướng ức chế kinase của quá trình tạo khối u
Mã số đề tài QTBY01.04/23-24
Cơ quan chủ trì (Cơ quan thực hiện) Viện Công nghệ Hoá học
Cơ quan phối hợp Viện Hóa học Vật liệu mới - Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Belarus
Thuộc Danh mục đề tài Nhiệm vụ Hợp tác Quốc tế
Họ và tên PGS.TS. Hoàng Thị Kim Dung và PGS.TS. Elena Koroleva
Thời gian thực hiện 01/01/2023 - 31/12/2024
Tổng kinh phí 200 triệu đồng
Xếp loại Xuất sắc
Mục tiêu đề tài

Thiết kế, tổng hợp được các phân tử hữu cơ lai ghép giữa các mảnh dị vòng imidazole và 2-aminopyrimidine; Xác định được hoạt tính ức chế kinase và khối u của các hợp chất tổng hợp được.
Tăng cường năng lực hợp tác quốc tế, nâng cao khả năng nghiên cứu và đào tạo nguồn nhân lực trẻ trong lĩnh vực Các chất có hoạt tính sinh học cho Viện Công nghệ Hoá học và Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

 

Kết quả chính của đề tài

- Về khoa học:
Qua quá trình nghiên cứu, Nhiệm vụ đã đạt được các kết quả như sau:
+ 21 dẫn xuất benzimidazole (B1a-B3g) và 07 dẫn xuất lai benzimidazole-pyrimidine (2a-2g) đã được tổng hợp thành công dựa trên phản ứng ngưng tụ giữa amine và aldehyde, trong dung môi EtOH:H2O (9:1, v/v) và chất oxi hóa Na2S2O5. Đây là phương pháp có quy trình tổng hợp và xử lý đơn giản, sản phẩm có độ tinh khiết cao, dung môi và chất oxi hóa thân thiện với môi trường, phù hợp trong điều kiện phòng thí nghiệm và khí hậu ở Việt Nam.
+ 17 dẫn xuất 2-amino-4,6-diarylpyrimidine (1a-1q) được tổng hợp thành công qua hai giai đoạn phản ứng dưới chiếu xạ vi sóng. Giai đoạn 1 là phản ứng aldol hóa giữa các benzaldehyde và acetophenone trong dung môi ethylene gylcol và chất xúc tác KOH ở điều kiện 100 W, 80 °C để tạo ra các chalcone trung gian, và giai đoạn 2 là phản ứng đóng vòng giữa các chalcone tinh khiết với guanidine hydrochloride trong dung môi pyridine và chất xúc tác NaOH ở điều kiện 180 W, 100 °C để thu được sản phẩm 2-amino-4,6-diarylpyrimidine mong muốn. Phương pháp này đã tạo ra các dẫn xuất pyrimidine với hiệu suất từ 31%–64% và mang lại một số ưu điểm nổi bật như quá trình tổng hợp cũng như quá trình xử lý đơn giản, cải thiện thời gian phản ứng và sử dụng thiết bị hiện đại.
+ Các dẫn xuất sau phản ứng được xác định cấu trúc thông qua các loại phổ như
FTIR, HRMS, 1D-NMR, 2D-NMR.
+ Tiếp đến, 20 sản phẩm của nhóm nghiên cứu Belarus và 24 dẫn xuất (2-amino-4,6-diarylpyrimidine, benzimidazole-pyrimidine) được tổng hợp ở Việt Nam được sàng lọc hoạt tính gây độc tế bào ung thư bạch cầu trên dòng K562 để xác định các hợp chất có khả năng ức chế tế bào sống hiệu quả, và tiếp tục xác định giá trị IC50 của các hợp chất này. Kết quả cho thấy rằng, một số mẫu sản phẩm (N.5, N.6, N.7, N.767, N.768, N.111, N.112 và N.644) ở nhóm Belarus và một số dẫn xuất (1e và 1g) ở Việt Nam đều thể hiện khả năng ức chế tế bào hiệu quả với giá trị IC50 lần lượt là 1.60–28.84 µM và 8.77–32.43 µM. Để nghiên cứu xa hơn, các dẫn xuất có hoạt tính gây độc tế bào tốt nhất ở hai nhóm được đánh giá khả năng ức chế tyrosine-protein kinase ABL1, và hợp chất N.5 và 1e cho thấy khả năng ức chế đáng kể với giá trị IC50 lần lượt là 13.40 ± 1.07 µM và 3.35 ± 0.58 µM so với Imatinib (IC50 = 68.71 ± 2.41 nM).
+ Mô hình docking trên protein kinase ABL1 loại hoang dã và loại đột biến (ID PDB: 2HYY và 5MO4) chỉ ra rằng hợp chất 1e và 1g tương tác với các amino acid, hình thành các liên kết hydro và liên kết π-π ổn định với các amino acid quan trọng trong vị trí hoạt động của enzyme. Hơn nữa, tính toán động lực học phân tử cũng cho thấy tính ổn định của phức hợp giữa hai ligand này với enzyme dạng hoang dã, chúng có ái lực cao hơn cả phức hợp với Imatinib.
- Từ các kết quả nghiên cứu trên, 1e được xem như là hợp chất tiềm năng trong việc điều trị ung thư đầy hứa hẹn.
- Về đào tạo: 04 Cử nhân đã bảo vệ thành công theo hướng nghiên cứu của Nhiệm vụ và nhận bằng tại trường Đại học Tôn Đức Thắng.
- Về phát triển hợp tác:
+    Tận dụng thế mạnh của nhóm nghiên cứu ở Belarus có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực tổng hợp các hợp chất dị vòng và nhóm nghiên cứu ở Việt Nam cũng đã có kinh nghiệm để tổng hợp các hợp chất chứa mảnh imidazole và có khả năng thực hiện các nội dung thử nghiệm hoạt tính.
+    Tạo sự gắn kết giữa Viện Công nghệ Hóa học và Viện Hóa học Vật liệu mới ở Belarus, tạo tiền đề để mở rộng quan hệ hợp tác giữa các nhóm nghiên cứu khác của 2 Viện và góp phần nâng tầm nghiên cứu khoa học trong nước so với các nước phát triển.

 

Những đóng góp mới

- Các dẫn xuất benzimidazole và các dẫn xuất lai ghép giữa benzimidazole và pyrimidine được tổng hợp ở nhiệt độ phòng, có quy trình tổng hợp và xử lý đơn giản, thân thiện môi trường và phù hợp với điều kiện tại Việt Nam.
- Sử dụng phương pháp tổng hợp có hỗ trợ bằng vi sóng để cải tiến thời gian phản ứng và nâng cao hiệu suất phản ứng trong tổng hợp một số dẫn xuất 2-amino-4,6-diarylpyrimidine.
- Một số dẫn xuất 2-amino-4,6-diarylpyrimidine thể hiện hoạt tính kháng tế bào ung thư bạch cầu trên dòng K562 và khả năng ức chế enzyme protein kinase ABL1.
- Nghiên cứu in silico sử dụng mô hình docking phân tử và mô phỏng động lực học phân tử cho thấy có 2 hợp chất thể hiện ái lực cao hơn chất đối chứng Imatinib với enzyme protein kinase ABL1 dạng đột biến, có tiềm năng phát triển thành thuốc kháng tế bào ung thư kháng thuốc.

*** Sản phẩm cụ thể giao nộp:
- Các bài báo đã công bố: 01 bài báo đã đăng và có ghi mã số Nhiệm vụ trong phần cảm ơn và 02 bài báo đang gửi bản thảo.

- Các bằng sáng chế, giải pháp hữu ích (liệt kê nếu có): Không có
- Các sản phẩm: 21 dẫn xuất benzimidazole, 17 dẫn xuất 2-aminopyrimidine và 07 dẫn xuất lai benzimidazole-pyrimidine được lưu trữ tại phòng thí nghiệm của Viện Công nghệ Hóa học.

- Đào tạo: 04 Cử nhân đã bảo vệ và nhận bằng tại trường Đại học Tôn Đức Thắng.

 

Địa chỉ ứng dụng

Các kết quả của Nhiệm vụ có thể được đề nghị áp dụng dưới một số hình thức như sau:
Các Viện và trung tâm nghiên cứu ung thư hoặc nghiên cứu dược phẩm tại Việt Nam có thể tiếp tục nghiên cứu mở rộng ứng dụng của hợp chất tiềm năng trong các nghiên cứu điều trị ung thư.
Kết nối với các nhóm nghiên cứu quốc tế để tối ưu hóa các hợp chất tiềm năng, phát triển sản phẩm thuốc điều trị hiệu quả và đạt chuẩn quốc tế.

*** Kiến nghị và đề xuất của chủ nhiệm Nhiệm vụ:
Với những kết quả đạt được trong quá trình thực nghiệm, cần tiếp tục nghiên cứu thử nghiệm in vitro các chất có hoạt tính trên ABL1 đột biến để kiểm chứng lại kết quả mô phỏng, đồng thời tiếp tục nghiên cứu phản ứng amide hóa để lai giữa các benzimidazole và 2-aminopyrimidine, tạo ra các sản phẩm với hiệu suất tốt và có hoạt tính sinh học đa dạng (giảm đau, kháng ung thư và kháng khuẩn v.v.) và hiệu quả.

 

Ảnh nổi bật đề tài
1746508767295-hoangkimdung4.jpg