Sintesis, Uji Sitotoksisitas dan Uji Imunositokimia Turunan N-Fenilpirazolina dari 4-Kloroasetofenon sebagai Senyawa Antikanker

ARTANIA ADNIN TRI S, Dra. Tutik Dwi Wahyuningsih, M.Si., Ph.D.; Prof. Dr. Mustofa, M.Kes., Apt.

2019 | Disertasi | DOKTOR KIMIA

Penelitian ini bertujuan untuk menemukan senyawa turunan N-fenilpirazolina yang potensial sebagai kandidat obat kemoterapi penyakit kanker, terutama untuk kanker payudara, leher rahim dan kolon. Penelitian ini dilakukan melalui empat tahapan, yaitu: 1) sintesis kalkon sebagai bahan dasar, 2) sintesis senyawa N-fenilpirazolina, 3) uji sitotoksisitas, dan 4) uji imunositokimia. Reaksi kondensasi Claisen-Schmidt dilakukan melalui metode konvensional dan metode sonokimia antara 4-kloroasetofenon dengan 5 jenis benzaldehida, yaitu benzaldehida, 4-anisaldehida, veratraldehida, vanilin dan 4-dimetilaminobenzaldehida sehingga menghasilkan senyawa (E)-1-(4-klorofenil)-3-fenil-2-propen-1-on (kalkon 1), (E)-1-(4-klorofenil)-3-(4-metoksifenil)-2-propen-1-on (kalkon 2), (E)-1-(4-klorofenil)-3-(3,4-dimetoksifenil)-2-propen-1-on (kalkon 3), (E)-1-(4-klorofenil)-3-(4-hidroksi-3-metoksifenil)-2-propen-1-on (kalkon 4), dan (E)-1-(4-klorofenil)-3-(4-(dimetilamino)fenil)-2-propen-1-on (kalkon 5). Pada metode konvensional dibutuhkan waktu selama 1,75-26,5 jam untuk menghasilkan kalkon 1-5 dengan yield 53,47-97,06%, sedangkan metode sonokimia membutuhkan 0,9-4,2 jam untuk menghasilkan kalkon 1-5 dengan yield 47,22-96,69%. Reaksi siklokondensasi antara kalkon 1-5 dan fenilhidrazina dilakukan melalui metode konvensional dengan sistem refluks selama 4-7 jam sehingga diperoleh senyawa 3-(4-klorofenil)-1,5-difenil-2-pirazolina (pirazolina 1) dengan yield 47,54%, senyawa 3-(4-klorofenil)-5-(4-metoksifenil)-1-fenil-2-pirazolina (pirazolina 2) dengan yield 44,19%, senyawa 3-(4-klorofenil)-5-(3,4-dimetoksifenil)-1-fenil-2-pirazolina (pirazolina 3) dengan yield 50,24%, senyawa 3-(4-klorofenil)-5-(4-hidroksi-3-metoksifenil)-1-fenil-2-pirazolina (pirazolina 4) dengan yield 11,03%, dan senyawa 3-(4-klorofenil)-5-(4-(dimetilamino)fenil)-1-fenil-2-pirazolina (pirazolina 5) dengan yield 75,53%. Elusidasi struktur seluruh senyawa hasil sintesis dilakukan menggunakan FT-IR, GC-MS, 1H- dan 13C-NMR. Uji sitotoksisitas senyawa kalkon 1-5 dan pirazolina 1-5 dilakukan secara in vitro terhadap sel kanker payudara (MCF-7 dan T47D), leher rahim (HeLa), kolon (WiDr) dan sel normal (Vero) dengan metode MTT. Senyawa pirazolina 1 diketahui memiliki potensi sebagai agen antikanker terbaik dengan nilai IC50 0,27 µg/mL terhadap sel kanker HeLa dan selektivitas tinggi terhadap sel normal. Uji imunositokimia dilakukan dengan metode tidak langsung untuk mengetahui mekanisme molekuler antikanker. Hasil uji menunjukkan bahwa pirazolina 1 meningkatkan ekspresi protein p53, Bax, Caspase-9, Caspase-3, IL-10 dan menurunkan ekspresi Bcl-2, COX-2, H-Ras. Dengan demikian, pirazolina 1 dapat menghambat sel kanker HeLa melalui beberapa jalur, yaitu meningkatkan apoptosis, menekan proliferasi dan menekan inflamasi pada sel HeLa.

The aims of this study are to discover potent N-phenylpyrazoline derivatives as chemotherapeutic drug candidate on cancer disease, especially for breast, cervical and colorectal cancer. This research was carried out through four steps, i.e.: 1) synthesis of chalcones as precursor, 2) synthesis of N-phenylpyrazolines, 3) cytotoxicity evaluation, and 4) immunocytochemistry evaluation. Claisen-Schmidt condensation reaction was performed via conventional and sonochemical methods between 4-chloroacetophenone with 5 different benzaldehydes, which were benzaldehydes, 4-anisaldehyde, veratraldehyde, vanillin and 4-dimethylaminobenzaldehyde to produce (E)-1-(4-chlorophenyl)-3-phenyl-2-propen-1-one (chalcone 1), (E)-1-(4-chlorophenyl)-3-(4-methoxyphenyl)-2-propen-1-one (chalcone 2), (E)-1-(4-chlorophenyl)-3-(3,4-dimethoxyphenyl)-2-propen-1-one (chalcone 3), (E)-1-(4-chlorophenyl)-3-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2-propen-1-one (chalcone 4), and (E)-1-(4-chlorophenyl)-3-(4-(dimethylamino)phenyl)-2-propen-1-one (chalcone 5). The conventional method took 1.75-26.5 h for producing chalcone 1-5 in 53,47-97,06% yield, while the sonochemical method took 0.9-4.2 h for producing chalcone 1-5¬ in 47,22-96,69% yield. Cyclocondensation reaction between chalcone 1-5¬ and phenylhidrazine was done via conventional method with reflux for 4-7 h to produce 3-(4-chlorophenyl)-1,5-diphenyl-2-pyrazoline (pyrazoline 1) in 47,54% yield, 3-(4-chlorophenyl)-5-(4-methoxyphenyl)-1-phenyl-2- pyrazoline (pyrazoline 2) in 44,19% yield, 3-(4-chlorophenyl)-5-(3,4-dimethoxyphenyl)-1-phenyl-2- pyrazoline (pyrazoline 3) in 50,24% yield, 3-(4-chlorophenyl)-5-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1-phenyl-2- pyrazoline (pyrazoline 4) in 11,03% yield, and 3-(4-chlorophenyl)-5-(4-(dimethylamino)phenyl)-1-phenyl-2-pyrazoline (pyrazoline 5) in 75,53% yield. Structure elucidation of all synthesized compounds was confirmed by FT-IR, GC-MS, 1H- dan 13C-NMR. In vitro cytotoxicity evaluation of chalcones 1-5 and pyrazolines 1-5 was evaluated against breast cancer cell lines (MCF-7 and T47D), cervical cancer cell line (HeLa), colorectal cancer cell line (WiDr) and normal cell line (Vero) via MTT assay. Pyrazoline 1 was found to be the most potent anticancer agent with IC50 value of 0,27 µg/mL against HeLa cancer cell line and possess high selectivity toward normal cell. Immunocytochemistry evaluation was performed via indirect method to study the anticancer molecular mechanism. The results showed that pyrazoline 1 increased the expression of p53, Bax, Caspase-9, Caspase-3, IL-10 proteins and decreased the expression of Bcl-2, COX-2, H-Ras proteins. Thus, pyrazoline 1 inhibits HeLa cancer cell line through multiple pathways, which are inducing apoptosis, suppress proliferation and inflammation of HeLa cell.

Kata Kunci : kalkon, pirazolina, sonokimia, antikanker, imunositokimia