KR101472085B1 - Methods for zebrafish -Based Screenig Diabetes Therapeutics - Google Patents

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Abstract

본 발명은 당뇨병 치료제의 제브라피시-기반된 스크리닝 방법 및 당뇨 예방 또는 치료용 약제학적 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 형광물질-태그된 글루코오스 아날로그인 형광성 글루코오스 유도인자와 제브라피시 동물 모델의 실험적 유용성을 조합한 제브라피시-기반된 스크리닝 시스템을 설립하여 척추동물에서 활성이 있는 항-당뇨 약제 후보물질을 빠르고 편리하게 검출할 수 있는 효과가 있다. 또한, 형광성 글루코오스 유도인자를 사용하여 이의 제브라피시 내 섭취된 양을 형광측정 함으로써 편리하고 빠르게 글루코오스 유도인자 섭취량을 측정 가능하며, 종래의 방사성 글루코오스 추적자의 사용으로 인한 부수적 시설 및 방사능 정화 처리의 필요성을 제거하는 이점이 있다. 더불어, 제브라피시-기반된 시스템은 수반되는 독성 분석이 가능하고, 하우징이 간편하며, 제브라피시와 형광성 글루코오스 유도인자 접촉 시 글루코오스 섭취가 가능하여 미세주입과 같은 고도의 기술이 불필요한바, 척추동물-기반된 대규모 스크리닝 수행 시 투입 비용 및 시간을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to a zebrafish-based screening method of a diabetes therapeutic agent and a pharmaceutical composition for preventing or treating diabetes. According to the present invention, a zebrafish-based screening system combining a fluorescent glucose-inducing factor, which is a fluorescent-tagged glucose analogue, with the experimental utility of an animal model of a zebrafish, is established to produce a candidate antidiabetic agent candidate There is an effect that detection can be performed quickly and conveniently. In addition, it is possible to conveniently and rapidly measure the amount of glucose-induced factor intake by measuring the amount of fluorescent glucose-derived factor that is ingested in the zebrafish, and the necessity of an ancillary facility and radioactive purification treatment due to the use of conventional radioactive glucose tracer There is an advantage to remove. In addition, the zebrafish-based system is capable of performing the accompanying toxicity analysis, being simple in housing, capable of ingesting glucose upon contact with zebrafish and fluorescent glucose inducer, thus eliminating the need for advanced techniques such as microinjection, There is an advantage in that input cost and time can be reduced in performing large-scale based screening.

Description

당뇨병 치료제의 제브라피시-기반된 스크리닝 방법{Methods for zebrafish -Based Screenig Diabetes Therapeutics}Methods for zebrafish-Based Screenig Diabetes Therapeutics < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 당뇨병 치료제의 제브라피시-기반된 스크리닝 방법 및 당뇨병 치료, 개선 또는 완화용 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a zebrafish-based screening method of a diabetes therapeutic agent and a composition for treating, ameliorating or alleviating diabetes.

인슐린은 연소성 발병 당뇨병(제1형) 또는 후발성 당뇨(제2형)를 치료하기 위하여 개발된 유일한 제재이다(1). 제2형 당뇨병에 대한 많은 약제들이 개발되어 왔으나, 상기 약제들은 부작용(예컨대, 총 사망 위험 증가(2), 저혈당증(3) 및 위장 질환(4))을 동반하거나, 피하 전달을 필요로 한다(5). 당뇨병에 대한 외과적 개입은 문제가 있다. 예컨대, 제1형 당뇨병에 대한 췌장 이식은 장기 기증자가 부족하고, 제2형 당뇨병에 대한 위 우회술은 영양결핍증을 발생시킬 수 있다(6). 따라서 인슐린 효과를 개괄하는 신규한 화합물(요컨대, 인슐린 모방체)의 발견이 임상적으로 긴급히 요구된다.Insulin is the only drug developed to treat inflammatory-onset diabetes (type 1) or postprandial diabetes (type 2) (1). Although many drugs for type 2 diabetes have been developed, these agents are either accompanied by side effects (e.g., increased total mortality risk (2), hypoglycemia (3) and gastrointestinal disease (4)) or require subcutaneous delivery 5). Surgical intervention for diabetes is problematic. For example, pancreas transplantation for type 1 diabetes may be lacking in organ donors, and gastric bypass for type 2 diabetes may result in malnutrition (6). Thus, the discovery of novel compounds (in short, insulin mimetics) that outline the insulin effect is clinically urgently required.

약물(drugs) 발견 과정에서 통상적인 ‘병목’은 후보 약제의 동물 실험에서의 실패이다. 이는 섭취, 용해도, 대사 안정성 또는 독성과 관련된 문제에 의하여 발생한다(7, 8). 이러한 문제는 신규한 약물의 발견에서 보고된 둔화의 주요한 원인 요소이다(9, 10). 작은 설치 포유류에서의 대규모 후보 약물 스크리닝은 이러한 문제를 다루는 것이 가능하다. 그러나 작은 포유류는 과도한 비용 및 물류적 문제(요컨대, 특수 설비 내 하우징(housing)이 요구되는 기관의 지침 및 기술적 지원을 제공하기 위한 추가적인 인력) 때문에 큰-규모 스크리닝 프로그램에 적합하지 않다. 결과적으로, 높은 번식력 및 단순한 하우징이 장점이 될 수 있는 작은 사이즈의 동물 모델이, 약물 발견 연구를 위한 스크리닝 도구로서 개발되고 있다(11). 또한, 작은 유기체-기반된 약물 스크리닝은 약물 타겟 동정이 불필요하고(9), 포유류 실험 모델에서 유효성 검사를 위한 신규한 활성 화합물의 발견을 촉진할 수 있기 때문에 유용하다.The usual 'bottleneck' in the drug discovery process is the failure of candidate drugs in animal experiments. This is caused by problems related to ingestion, solubility, metabolic stability or toxicity (7, 8). These problems are a major cause of the slowing reported in the discovery of new drugs (9, 10). Screening of large-scale candidate drugs in small-established mammals is possible to address this problem. Small mammals, however, are not suitable for large-scale screening programs due to excessive cost and logistical problems (in short, additional staffing to provide guidance and technical support for the institutions that require housings in specialized facilities). As a result, small-size animal models that can benefit from high fertility and simple housing have been developed as screening tools for drug discovery studies (11). In addition, small organism-based drug screening is useful because drug target identification is unnecessary (9) and can facilitate the discovery of novel active compounds for validation in mammalian experimental models.

당뇨병 연구의 맥락에서, 항-당뇨 약제에 대한 화학적 라이브러리 스크리닝 시스템은 세포의 글루코오스 섭취(glucose uptake) 측정(12, 13)을 기반으로 발전되어왔다. 이는 두 형광물질-태깅된 글루코오스 생물탐침(fluorescein-tagged glucose bioprobe; 2-데옥시-2-[(7-니트로-2,1,3-벤족사디아졸-4-일)아미노]-D-글루코오스(2-NBDG) 및 6-데옥시-2-[(7-니트로-2,1,3-벤족사디아졸-4-일)아미노]-D-글루코오스(6-NBDG))의 개발에 의하여 급속화되었다. 방사성 글루코오스 추적자(tracer)를 대신하여 이러한 NBDG 탐침을 사용할 수 있고, 글루코오스 유량의 편리하고 빠른 측정을 제공할 수 있다(14). 세포 내 글루코오스 트랜스포터(GLUT: glucose transporter)에 대한 NBDG 탐침의 친화성이 유리 글루코오스보다 300배 높다는 사실의 입증(14, 15)에 의하여 비통상적인 NBDG 탐침의 동역학적 거동에 관한 종전의 우려가 완화되었다. 더욱이, 세포의 6-NBDG 섭취의 온도 계수(Q10)는 적혈구 내 GLUT1의 Q10과 유사함이 판명되었고(단순 확산에 대한 Q10 보다 매우 높음), 이는 단순 확산이 NBDG 섭취에서 사소한 역할을 함을 나타낸다(15).In the context of diabetes research, chemical library screening systems for anti-diabetic drugs have been developed based on the measurement of glucose uptake in cells (12, 13). This is accomplished by using two fluorescent-tagged glucose bioprobes (2-deoxy-2- [(7-nitro-2,1,3-benzoxadiazol- In the development of glucose (2-NBDG) and 6-deoxy-2- [(7-nitro-2,1,3-benzoxadiazol-4-yl) amino] -D-glucose (6-NBDG) . This NBDG probe can be used in place of the radioactive glucose tracer and can provide a convenient and fast measurement of glucose flow rate (14). The previous concern about the dynamic behavior of unconventional NBDG probes by the demonstration of the affinity of the NBDG probe to the intracellular glucose transporter (GLUT: glucose transporter) is 300 times higher than that of free glucose (14, 15) It has been relaxed. Moreover, the temperature coefficient (Q10) of 6-NBDG uptake in cells was found to be similar to that of GLUT1 in red blood cells (much higher than Q10 for simple diffusion), indicating that simple diffusion plays a minor role in NBDG uptake (15).

1980년대 초반에 동물 모델이 설립된 이래로, 제브라피시(Danio rerio)는 약물 스크리닝을 위한 중요한 유기체로 개발되어 왔다(16). 제브라피시는 유일하게 96-웰 또는 384-웰 플레이트 구성방식에서 스크리닝이 가능하기 때문에 다른 척추동물 모델과 비교하여 상당한 장점을 가지고 있다(17). 더욱이, 제브라피시의 지놈은 인간의 지놈과 약 80%의 상동성이 있어, 초파리인 드로소필라 멜라노게스터(Drosophila melanogaster)(60%) 및 선충인 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)(36%)과 같은 인기 있는 작은 유기체 모델과 비교하여 호의적이다(18-20). 또한, 제브라피시 및 인간은 글루코오스 항상성 조절에 있어 유사한 메카니즘을 공유한다(21, 22).
Since animal models were established in the early 1980s, zebrafish ( Danio rerio ) has been developed as an important organism for drug screening (16). Zebrafish has significant advantages over other vertebrate models because it is screenable only in 96-well or 384-well plate formats (17). Moreover, the genome of zebrafish is approximately 80% homologous to the human genome and contains the Drosophila melanogaster (60%), the fruit fly, and the Caenorhabditis nematode elegans (36%) (18-20). In addition, zebrafish and humans share a similar mechanism in the regulation of glucose homeostasis (21, 22).

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety to better understand the state of the art to which the present invention pertains and the content of the present invention.

본 발명자들은 인슐린 모방 화합물의 발견을 위한 단순한 척추동물-기반된 스크리닝 시스템을 구축하기 위하여 제브라피시 및 글루코오스 유도인자인 NBDG 탐침의 실험적 유용성을 조합하였다. 그 결과, 균질화된(homogenized) 제브라피시 유생(larvae) 및 눈(GLUT 발현이 상대적으로 높은 조직)에서의 NBDG 축적의 형광 분석에 의하여 글루코오스 섭취 조절인자(regulator)들을 검출 할 수 있고, 이러한 NBDG 섭취는 GLUT 수용체에 대한 경쟁을 억제할 수 있음을 확인하였다. 또한, 본 발명자들은 본 발명의 시스템에서 종래 글루코오스 섭취를 유발하는 것으로 규명된 화합물인 마슬린산(Maslinic acid)의 검출이 가능함을 확인함으로써 신규한 항-당뇨 약물 후보의 빠른 동정을 위한 매우 단순하고, 경제적이며 효과적인 제브라피시-기반된 스크리닝 시스템을 완성하게 되었다.We have combined the experimental utility of the NBDG probe, a zebrafish and glucose inducer, to establish a simple vertebrate-based screening system for the discovery of insulin mimetic compounds. As a result, glucose uptake regulators could be detected by fluorescence analysis of NBDG accumulation in homogenized zebrafish larvae and in the eye (relatively high GLUT expression), and these NBDG uptake Were able to inhibit competition for GLUT receptors. In addition, the present inventors confirmed that the system of the present invention is capable of detecting Maslinic acid, which is a compound identified to induce glucose uptake in the present invention, to provide a very simple, Resulting in an economical and effective zebrafish-based screening system.

따라서 본 발명의 목적은 제브라피시-기반된 당뇨병 치료제의 스크리닝 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a screening method of a therapeutic agent for diabetes mellitus based on zebrafish.

본 발명의 다른 목적은 당뇨 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공하는데 있다.
It is another object of the present invention to provide a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of diabetes.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 당뇨병 치료제의 제브라피시-기반된 스크리닝 방법을 제공한다: (a) 제브라피시와 시험물질을 접촉시키는 단계; (b) 상기 단계 (a)의 결과물과 형광성 글루코오스 유도인자를 접촉시키는 단계; 및 (c) 상기 제브라피시 내로 섭취(uptake)된 상기 형광성 글루코오스 유도인자의 양을 형광측정을 통하여 측정하는 단계; 상기 시험물질이 상기 형광성 글루코오스 유도인자의 제브라피시 내 섭취를 증가시키면, 당뇨병 치료제로 판단된다.
According to one aspect of the present invention, the present invention provides a zebrafish-based screening method of a diabetes therapeutic agent comprising the steps of: (a) contacting a test substance with a zebrafish; (b) contacting the result of step (a) with a fluorescent glucose inducing factor; And (c) measuring the amount of the fluorescent glucose-derived factor uptake into the zebrafish through fluorescence measurement; If the test substance increases the uptake of the fluorescent glucose-inducing factor into the zebrafish, it is judged to be a therapeutic agent for diabetes.

본 발명자들은 인슐린 모방 화합물의 발견을 위한 단순한 척추동물-기반된 스크리닝 시스템을 구축하기 위하여 제브라피시 및 글루코오스 유도인자인 NBDG 탐침의 실험적 유용성을 조합하였다. 그 결과, 균질화된 제브라피시 유생(larvae) 및 눈(GLUT 발현이 상대적으로 높은 조직)에서의 NBDG 축적의 형광 분석에 의하여 글루코오스 섭취 조절인자(regulator)들을 검출 할 수 있고, 이러한 NBDG 섭취는 GLUT 수용체에 대한 경쟁을 억제할 수 있음을 확인하였다. 또한, 본 발명자들은 본 발명의 시스템에서 종래 글루코오스 섭취를 유발하는 것으로 규명된 화합물인 마슬린산(Maslinic acid)의 검출이 가능함을 확인함으로써 본 발명의 제브라피시-기반된 스크리닝 시스템이 신규한 항-당뇨 약물 후보를 빠르고, 단순하며, 경제적이고 효과적으로 동정할 수 있음을 확인하였다.We have combined the experimental utility of the NBDG probe, a zebrafish and glucose inducer, to establish a simple vertebrate-based screening system for the discovery of insulin mimetic compounds. As a result, glucose uptake regulators can be detected by fluorescence analysis of NBDG accumulation in homogenized zebrafish larvae and in the eye (a relatively high level of GLUT expression), and such NBDG uptake can be detected by the GLUT receptor It is possible to control the competition for. Further, the present inventors confirmed that the system of the present invention is capable of detecting maslinic acid, which is a compound identified to induce glucose uptake in the prior art, so that the zebrafish-based screening system of the present invention is useful as a novel anti-diabetic Drug candidates can be identified quickly, simply, economically, and effectively.

따라서, 본 발명은 제브라피시 내로 섭취된 글루코오스 글루코오스 유도인자를 이용하여 당뇨병을 효과적으로 예방 또는 치료할 수 있는 화합물을 동정하는 스크리닝 방법을 제공한다.
Accordingly, the present invention provides a screening method for identifying a compound capable of effectively preventing or treating diabetes using a glucose-glucose-inducing factor ingested into zebrafish.

본 발명의 방법을 각각의 단계별로 상세히 설명하면 다음과 같다:The method of the present invention will be described in detail in each step as follows:

단계 (a): Step (a): 제브라피시와Zebrafish and 시험물질을 접촉 Contact test material

우선 제브라피시와 시험물질을 접촉시킨다.First, the test substance is brought into contact with the zebrafish.

본 명세서의 용어 “접촉”이란, 물질과 물질이 맞닿는 것을 의미한다. 상기 단계 (a)에서 제브라피시와 시험물질을 접촉시키는 방법은 제브라피시와 시험물질을 맞닿게 할 수 있는 어떠한 경우도 포함되며, 예컨대 제브라피시가 배양 또는 유지되는 배지(예컨대, E3 물과 같은 피시 워터(fish water) 등)에 상기 시험 물질을 첨가(add) 또는 투여(administer)하여 제브라피시와 시험물질이 맞닿을 수 있는 상태에 놓이게 하는 것을 포함한다.As used herein, the term " contact " means that a substance and a substance are in contact with each other. The method of bringing the test substance into contact with the test substance in the step (a) includes any case where the test substance can be brought into contact with the test substance. For example, Adding or administering the test substance to a test sample, a test tube, a test tube, a fish water, etc.).

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 제브라피시는 제브라피시 유생이다. 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 제브라피시 유생은 24-168 hpf(hour post fertilization), 24-144 hpf, 24-120 hpf, 48-120 hpf, 48-96 hpf, 60-96 hpf, 60-84 hpf, 64-80 hpf 또는 68-76 hpf 유생이다.According to one embodiment of the present invention, the zebrafish of the present invention is a zebrafish larva. According to another embodiment of the present invention, the zebrafish larval has an hour post fertilization (24-168 hpf), 24-144 hpf, 24-120 hpf, 48-120 hpf, 48-96 hpf, 60-96 hpf, 60 -84 hpf, 64-80 hpf or 68-76 hpf larvae.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 시험물질은 1-15 mg/mL 농도로 접촉시킨다. 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 농도는 1-13 mg/mL 또는 1-11 mg/mL이다. 본 발명의 어떠한 구현예에 따르면, 상기 농도는 3-15 mg/mL, 5-15 mg/mL 또는 8-15 mg/mL이다. 본 발명의 특정 구현에에 따르면, 상기 농도는 3-13 mg/mL, 5-13 mg/mL, 8-13 mg/mL이다. 본 발명에서 상기 시험물질은 상기의 농도범위 내에서 독성 활성을 갖지 않는다.
According to one embodiment of the present invention, the test substance is contacted at a concentration of 1-15 mg / mL. According to another embodiment of the present invention, the concentration is 1-13 mg / mL or 1-11 mg / mL. According to some embodiments of the invention, the concentration is 3-15 mg / mL, 5-15 mg / mL or 8-15 mg / mL. According to a particular embodiment of the invention, the concentration is 3-13 mg / mL, 5-13 mg / mL, 8-13 mg / mL. In the present invention, the test substance has no toxic activity within the above concentration range.

단계 (b): 형광성 글루코오스 Step (b): Fluorescent glucose 유도인자와Inducer and 접촉 contact

단계 (a)의 실시 이후, 상기 단계 (a)의 결과물과 형광성 글루코오스 유도인자를 접촉시킨다.After carrying out step (a), the result of step (a) is brought into contact with a fluorescent glucose-inducing factor.

상기 단계 (b)에서 상기 단계 (a)의 결과물과 형광성 글루코오스 유도인자를 접촉시키는 방법은 상기 단계 (a)의 결과물과 형광성 글루코오스 유도인자를 맞닿게 할 수 있는 어떠한 경우도 포함되며, 예컨대 상기 단계 (a)의 결과물이 존재하는 배지(예컨대, E3 물과 같은 피시 워터(fish water) 등)에 상기 시험 물질을 첨가(add) 또는 투여(administer)하여 상기 단계 (a)의 결과물과 형광성 글루코오스 유도인자가 맞닿을 수 있는 상태에 놓이게 하는 것을 포함한다.The method of contacting the resultant of step (a) with the fluorescent glucose-inducing factor in step (b) includes any case capable of bringing the result of step (a) into contact with the fluorescent glucose inducing factor, the test substance is added or administered to a medium in which the result of step (a) is present (for example, fish water such as E3 water), and the result of step (a) and the fluorescent glucose induction And putting the arguments in a state in which they can be contacted.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 형광성 글루코오스 유도인자는 2-데옥시-2-[(7-니트로-2,1,3-벤족사디아졸-4-일)아미노]-D-글루코오스(2-NBDG) 또는 6-데옥시-2-[(7-니트로-2,1,3-벤족사디아졸-4-일)아미노]-D-글루코오스(6-NBDG)이다. 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 형광성 글루코오스 유도인자는 2-NBDG이다.According to one embodiment of the present invention, the fluorescent glucose inducer of the present invention is a 2-deoxy-2- [(7-nitro-2,1,3-benzoxadiazol- Glucose (2-NBDG) or 6-deoxy-2- [(7-nitro-2,1,3-benzoxadiazol-4-yl) amino] -D-glucose (6-NBDG). According to another embodiment of the present invention, the fluorescent glucose inducing factor is 2-NBDG.

본 발명의 2-NBDG 및 6-NBDG은 형광물질-태깅된 글루코오스 유사체(analogues)로 글루코오스 트랜스포터 1(GLUT 1)를 연구하기 위하여 6-NBDG가 1985년에 개발되었고, 박테리아에서 글루코오스 섭취를 연구하기 위하여 2-NBDG가 1996년에 개발되었다. 2-NBDG 및 6-NBDG의 운명은 세포 내 섭취에 따라 달라지는데, 2-NBDG는 당분해 경로에서 헥소키나아제에 의해 인산화된 후 비-형광성 산물로 빠르게 분해되나, 6-NBDG는 헥소키나아제에 의해 인산화되지 않기 때문에 형광성 형태로 세포질에 축적된다. 2-NBDG의 화학식은 C12H14N4O8이고, 6-NBDG의 화학식은 C12H14N4O8이며 화학 구조는 도 1에 개시하였다.The 2-NBDG and 6-NBDG of the present invention were developed in 1985 to study Glucose Transporter 1 (GLUT 1) as a fluorescent-tagged glucose analogue, and investigated glucose uptake in bacteria 2-NBDG was developed in 1996 to do so. The fate of 2-NBDG and 6-NBDG is dependent on intracellular uptake. 2-NBDG is rapidly degraded into non-fluorescent products after phosphorylation by hexokinase in the sugar chain pathway, but 6-NBDG is phosphorylated by hexokinase It accumulates in the cytoplasm in a fluorescent form. The chemical formula of 2-NBDG is C 12 H 14 N 4 O 8 , the chemical formula of 6-NBDG is C 12 H 14 N 4 O 8 , and the chemical structure is shown in FIG.

상기 2-NBDG 및 6-NBDG는 환경에 민감할 지라도 약 465/540 nm에서 전형적인 여기/발광 스펙트라를 나타내기 때문에, 형광물질(fluorescein)용 광학 필터를 이용하여 현미경 하에서 시각화할 수 있다.Since 2-NBDG and 6-NBDG exhibit typical excitation / emission spectra at about 465/540 nm even though they are environmentally sensitive, they can be visualized under a microscope using an optical filter for fluorescein.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 형광성 글루코오스 유도인자는 100 μM-5 mM의 농도로 접촉시킨다. 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 농도는 100 μM-3 mM, 100 μM-2.5 mM 또는 100 μM-2 mM이다. 본 발명의 어떠한 구현에에 따르면, 상기 농도는 200-5 mM, 300 μM-5 mM, 400 μM-5 mM 또는 500 μM-5 mM이다. 본 발명의 어떠한 구현예에 따르면, 상기 농도는 150 μM-3 mM, 150 μM-2.5 mM, 200 μM-2.5 mM, 200 μM-2 mM, 300 μM-2 mM, 400 μM-2 mM , 500 μM-2 mM, 500 μM-1.5 mM, 500 μM-1 mM, 500 μM-800 μM, 또는 500 μM-700 μM이다. 본 발명의 특정 구현예에 따르면, 상기 농도는 500 μM-3 mM, 500 μM-2.5 mM, 550 μM-2.5 mM, 550 μM-2 mM, 550 μM-1.5 mM, 550 μM-1 mM, 550 μM-800 μM, 550 μM-700 μM 또는 550 μM-650 μM이다.According to one embodiment of the present invention, the fluorescent glucose-inducing factor of the present invention is contacted at a concentration of 100 μM-5 mM. According to another embodiment of the present invention, the concentration is 100 μM-3 mM, 100 μM-2.5 mM or 100 μM-2 mM. According to some embodiments of the present invention, the concentration is 200-5 mM, 300 μM-5 mM, 400 μM-5 mM, or 500 μM-5 mM. According to some embodiments of the present invention, the concentration is selected from the group consisting of 150 μM-3 mM, 150 μM-2.5 mM, 200 μM-2.5 mM, 200 μM-2 mM, 300 μM-2 mM, 400 μM- -2 mM, 500 μM-1.5 mM, 500 μM-1 mM, 500 μM-800 μM, or 500 μM-700 μM. According to a particular embodiment of the present invention, the concentration is selected from the group consisting of 500 μM-3 mM, 500 μM-2.5 mM, 550 μM-2.5 mM, 550 μM-2 mM, 550 μM-1.5 mM, 550 μM- -800 μM, 550 μM-700 μM, or 550 μM-650 μM.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 단계 (b)의 접촉은 0.1-20시간 실시한다. 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 단계 (b)의 접촉은 0.1-15 시간 또는 0.1-13시간 실시한다. 본 발명의 어떠한 구현예에 따르면, 상기 단계 (b)의 접촉은 0.5-20 시간, 0.5-15 또는 0.5-13시간 실시한다.
According to one embodiment of the present invention, the contact of step (b) of the present invention is carried out for 0.1 to 20 hours. According to another embodiment of the present invention, the contacting of step (b) is carried out for 0.1 to 15 hours or 0.1 to 13 hours. According to some embodiments of the present invention, the contacting of step (b) is conducted for 0.5-20 hours, 0.5-15 hours, or 0.5-13 hours.

단계 (c): Step (c): 제브라피시Zebra fish 내로 섭취( Ingestion uptakeuptake )된 형광성 글루코오스 ) ≪ / RTI > fluorescent glucose 유도인자의Inducible 양을 측정 Measure amount

단계 (b)의 실시 결과, 제브라피시 내로 섭취된 형광성 글루코오스 유도인자의 양을 형광측정을 통하여 측정한다. 상기 측정 결과, 측정된 상기 형광성 글루코오스 유도인자의 양이 시험물질과 접촉시키지 않은 대조군 내로 섭취된 형광성 글루코오스 유도인자의 양과 비교하여 증가된 경우, 상기 시험물질은 당뇨병 치료제로 판단된다.As a result of performing the step (b), the amount of the fluorescent glucose-derived factor taken into the zebrafish is measured by fluorescence measurement. When the amount of the fluorescent glucose-derived factor measured as a result of the measurement is increased in comparison with the amount of the fluorescent glucose-derived factor taken into the control group not in contact with the test substance, the test substance is judged to be a therapeutic agent for diabetes.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 형광측정은 형광신호(fluorescence signal) 측정 또는 형광 이미지(fluorescence image) 측정을 통해 실시한다.According to one embodiment of the present invention, the fluorescence measurement of the present invention is performed by measuring a fluorescence signal or a fluorescence image.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 형광신호는 균질화된 제브라피시에서 발생되는 형광신호이다. 본 발명의 어떠한 구현예에 따르면, 상기 형광신호는 균질화된 제브라피시 유생에서 발생되는 형광신호이다. 본 발명의 형광신호 측정으로 형광측정을 한 경우, 제브라피시 내로 섭취된 형광성 글루코오스 유도인자의 양의 증가는 제브라피시 내로 섭취된 글루코오스 유도인자로부터 방출되는 형광 신호의 증가를 나타낸다.According to another embodiment of the present invention, the fluorescence signal is a fluorescence signal generated in the homogenized zebrafish. According to some embodiments of the present invention, the fluorescence signal is a fluorescence signal generated from the homogenized zebrafish larval. When fluorescence measurement is performed by the fluorescence signal measurement of the present invention, an increase in the amount of the fluorescent glucose-derived factor taken into the zebrafish indicates an increase in the fluorescence signal emitted from the glucose-derived factor taken into the zebrafish.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 형광 이미지는 제브라피시 눈에서 발생되는 형광 이미지이다. 본 발명의 어떠한 구현예에 따르면, 상기 형광 이미지는 제브라피시 유생 눈에서 발생되는 형광 이미지이다. 본 발명의 형광 이미지 측정으로 형광측정을 한 경우, 제브라피시 내로 섭취된 형광성 글루코오스 유도인자의 양의 증가는 제브라피시 내로 섭취된 글루코오스 유도인자로부터 방출되는 형광 강도(intensity)가 증가한 것을 나타낸다.According to another embodiment of the present invention, the fluorescence image is a fluorescence image generated in the zebrafish eye. According to some embodiments of the present invention, the fluorescence image is a fluorescence image generated in a zebrafish larval eye. When fluorescence measurement is performed by the fluorescent image measurement of the present invention, an increase in the amount of the fluorescent glucose-derived factor ingested into the zebrafish indicates an increase in fluorescence intensity emitted from the glucose-derived factor into the zebrafish.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 당뇨병 치료제는 인슐린 저항성에 의한 후발성 당뇨(제2형 당뇨)병 치료제이다.
According to one embodiment of the present invention, the therapeutic agent for diabetes of the present invention is a therapeutic agent for post-viral diabetes (type 2 diabetes) caused by insulin resistance.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 하기 화학식 I 또는 Ⅱ로 표시되는 화합물의 치료학적 유효량; 및 (b) 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 당뇨병 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공한다:According to another aspect of the present invention, there is provided a pharmaceutical composition comprising (a) a therapeutically effective amount of a compound of formula I or II; And (b) a pharmaceutically acceptable carrier. The pharmaceutical composition for preventing or treating diabetes comprises:

화학식 IFormula I

Figure 112013044124597-pat00001
Figure 112013044124597-pat00001

상기 화학식 I에서, R1 H이고; R2는 -(CONH)-[(CH2)m-O]n-(CH2)p-NH2(상기 m, n 및 p는 각각 1-5의 정수이다)이고; R3은 H이고; R4는 C7-C16 아랄킬(aralkyl)이고; 상기 아랄킬의 아릴기는 할로겐으로 치환될 수 있고; R5는 H이고; R6은 C1-C8 직쇄 또는 가지쇄의 알킬, C2-C10 직쇄 또는 가지쇄 알케닐, 아릴, C7-C16 아랄킬(aralkyl) 또는 C3-C10 사이클로알킬이고; 상기 아릴은 할로겐으로 치환될 수 있고;In the above formula (I), R 1 is H; R 2 is - (CONH) - [(CH 2 ) m -O] n - (CH 2 ) p -NH 2 wherein m, n and p are each an integer of 1 to 5; R 3 is H; R 4 is C 7 -C 16 aralkyl; The aryl group of the aralkyl may be substituted with halogen; R < 5 > is H; R 6 is C 1 -C 8 linear or branched alkyl, C 2 -C 10 Straight chain or branched chain alkenyl, aryl, C 7 -C 16 aralkyl group (aralkyl), or C 3 -C 10 cycloalkyl; The aryl may be substituted with halogen;

화학식 Ⅱ(II)

Figure 112013044124597-pat00002
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상기 화학식 Ⅱ에서, A1-A7은 각각 독립적으로 C1-C5 직쇄 또는 가지쇄의 알킬이고; 그리고 A8은 C1-C5 직쇄 또는 가지쇄의 알킬알코올이다.In the formula (II), A 1 -A 7 are each independently a C 1 -C 5 straight chain or branched chain alkyl; And A 8 is a C 1 -C 5 straight or branched chain alkyl alcohol.

본 명세서에서 용어 “C7-C16 아랄킬(aralkyl)”은 임의의 위치에서 하나 또는 둘 이상의 페닐환으로 치환된 C1-C10 알킬을 의미하며, 예를 들어, 벤질(benzyl), 2-페닐에틸, 3-페닐(n-프로프(prop)-1-일(yl)), 4-페닐(헥(hex)-1-일(yl)), 3-페닐(n-아(am)-2-일(yl)), 3,3-디페닐프로필 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다. The term " C 7 -C 16 Quot; aralkyl " refers to C 1 -C 10 substituted by one or more phenyl rings at any position Means alkyl, for example, benzyl, 2-phenylethyl, 3-phenyl (n-prop-1-yl) (Yl), 3-phenyl (n-am (am) -2-yl (yl)), 3,3-diphenylpropyl and the like.

본 명세서에서 용어 “아릴(aryl)”은 전체적으로 또는 부분적으로 불포화된 치환 또는 비치환된 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 탄소 고리를 의미하며, 바람직하게는 모노아릴 또는 비아릴이다. 아릴기는 페닐기, 치환된 페닐기, 나프틸기, 치환된 나프틸기를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The term " aryl " as used herein refers to a substituted or unsubstituted monocyclic or polycyclic carbon ring which is totally or partially unsaturated, preferably monoaryl or biaryl. The aryl group includes, but is not limited to, a phenyl group, a substituted phenyl group, a naphthyl group, and a substituted naphthyl group.

본 명세서에서 용어 “C1-C8 직쇄 또는 가지쇄 알킬”은 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, tert-부틸, n-아밀(amyl), tert-아밀, 헥실 등의 직쇄(straight chain) 또는 가지쇄(branched chain)의 알킬기를 의미한다.The term " C 1 -C 8 Straight chain or branched chain alkyl "means a straight chain or branched chain alkyl group such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert- Quot; means an alkyl group of a branched chain.

본 명세서에서 용어 “C3-C10 사이클로알킬”은 3-10개의 탄소원자로 이루어지는 단일환(mono ring) 또는 다중환(multi rings)의 포화탄화수소를 의미하며, 예를 들어, 사이클로프로필환, 사이클로부틸환, 사이클로부틸환, 사이클로헥실환, 또는 사이클로헵틸환 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 사이클로알킬은 3-6개의 탄소원자로 이루어진 단일환의 포화탄화수소이고, 본 발명의 특정 구현예에 따르면, 본 발명의 사이클로알킬은 사이클로헥실이다.The term " C 3 -C 10 Cycloalkyl " means mono-ring or multi-ring saturated hydrocarbons of 3 to 10 carbon atoms and includes, for example, cyclopropyl ring, cyclobutyl ring, cyclobutyl ring, cyclohexyl ring , Or cycloheptyl, and the like. According to one embodiment of the present invention, the cycloalkyl of the present invention is a single ring saturated hydrocarbon of 3-6 carbon atoms, and according to certain embodiments of the present invention, the cycloalkyl of the present invention is cyclohexyl.

본 명세서에서, 화학식 I에서 사용되는 용어 “할로겐”는 할로겐족 원소를 나타내며, 예컨대, F, Cl, Br 및 I를 포함한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 할로겐은 F 또는 Cl이다. 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 R4의 C7-C16 아랄킬(aralkyl)의 아릴기는 Cl로 치환될 수 있다. 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 R6의 아릴은 F로 치환될 수 있다.As used herein, the term " halogen " used in formula (I) denotes a halogen group element and includes, for example, F, Cl, Br and I. According to one embodiment of the present invention, the halogen of the present invention is F or Cl. According to another embodiment of the present invention, the aryl group of the C 7 -C 16 aralkyl of R 4 of the present invention may be substituted with Cl. According to another embodiment of the present invention, the aryl of R < 6 >

본 명세서에서 화학식 Ⅱ에서 사용되는 용어 알킬알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 및 이의 유사체를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 알킬 알코올은 메탄올이다.The term alkyl alcohol as used herein in formula II includes, but is not limited to, methanol, ethanol, propanol, butanol, and analogs thereof. According to one embodiment of the present invention, the alkyl alcohol of the present invention is methanol.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 화학식 I의 R2는 -(CONH)-[(CH2)m-O]n-(CH2)p-NH2(상기 m, n 및 p는 각각 1-3의 정수이다)이고, 본 발명의 특정 구현예에 따르면, 상기 m, n 및 p는 각각 정수 2이다.According to one embodiment of the present invention, R 2 of formula (I) of the present invention is - (CONH) - [(CH 2 ) m -O] n - (CH 2 ) p -NH 2 And m, n and p are each an integer 2 according to a specific embodiment of the present invention.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 화학식 I는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이다.According to one embodiment of the present invention, the compound of formula (I) of the present invention is a compound represented by the following formula (1).

화학식 1Formula 1

Figure 112013044124597-pat00003
Figure 112013044124597-pat00003

상기 화학식 1에서, R5는 H이고; R6은 C1-C8 직쇄 또는 가지쇄의 알킬, C2-C10 직쇄 또는 가지쇄 알케닐, 아릴, C7-C16 아랄킬(aralkyl) 또는 C3-C10 사이클로알킬이고; 상기 아릴은 할로겐으로 치환될 수 있다.In Formula 1, R < 5 > is H; R 6 is C 1 -C 8 linear or branched alkyl, C 2 -C 10 Straight chain or branched chain alkenyl, aryl, C 7 -C 16 aralkyl group (aralkyl), or C 3 -C 10 cycloalkyl; The aryl may be substituted with halogen.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 화학식 1은 하기 화학식 2-6으로 표시되는 화합물 중 어느 하나이다.According to another embodiment of the present invention, the formula (1) of the present invention is any one of the compounds represented by the following formulas (2-6).

화학식 2(2)

Figure 112013044124597-pat00004
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화학식 3(3)

Figure 112013044124597-pat00005
Figure 112013044124597-pat00005

화학식 4Formula 4

Figure 112013044124597-pat00006
Figure 112013044124597-pat00006

화학식 5Formula 5

Figure 112013044124597-pat00007
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화학식 66

Figure 112013044124597-pat00008
Figure 112013044124597-pat00008

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 화학식 Ⅱ는 하기 화학식 7로 표시되는 화합물이다.According to one embodiment of the present invention, the formula (II) of the present invention is a compound represented by the following formula (7).

화학식 7Formula 7

Figure 112013044124597-pat00009
Figure 112013044124597-pat00009

상기 화학식 7에서, A1-A7은 각각 독립적으로 C1-C5 직쇄 또는 가지쇄의 알킬이고; 그리고 A8은 C1-C5 직쇄 또는 가지쇄의 알킬알코올이다.In Formula 7, A 1 -A 7 are each independently C 1 -C 5 straight chain or branched chain alkyl; And A 8 is a C 1 -C 5 straight or branched chain alkyl alcohol.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 화학식 Ⅱ는 하기 화학식 8로 표시되는 화합물이다.According to another embodiment of the present invention, the formula (II) of the present invention is a compound represented by the following formula (8).

화학식 88

Figure 112013044124597-pat00010
Figure 112013044124597-pat00010

상기 화학식 8에서, A1-A7은 각각 독립적으로 C1-C5 직쇄 또는 가지쇄의 알킬이고; 그리고 A8은 C1-C5 직쇄 또는 가지쇄의 알킬알코올이다.In Formula 8, A 1 -A 7 are each independently C 1 -C 5 straight chain or branched chain alkyl; And A 8 is a C 1 -C 5 straight or branched chain alkyl alcohol.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 화학식 Ⅱ는 하기 화학식 9로 표시되는 화합물이다.According to another embodiment of the present invention, the formula (II) of the present invention is a compound represented by the following formula (9).

화학식 9Formula 9

Figure 112013044124597-pat00011
Figure 112013044124597-pat00011

상기 화학식 9에서, A1-A7은 각각 독립적으로 C1-C5 직쇄 또는 가지쇄의 알킬이고; 그리고 A8은 C1-C5 직쇄 또는 가지쇄의 알킬알코올이다.In Formula 9, A 1 -A 7 are each independently C 1 -C 5 straight chain or branched chain alkyl; And A 8 is a C 1 -C 5 straight or branched chain alkyl alcohol.

본 발명의 특정 구현예에 따르면, 본 발명의 화학식 Ⅱ는 하기 화학식 10으로 표시되는 20(S)-진세노사이드 Rh2이다.According to a specific embodiment of the present invention, the formula (II) of the present invention is 20 (S) -ginenoside Rh2 represented by the following formula (10).

화학식 1010

Figure 112013044124597-pat00012

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본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 방법에 의하여 스크리닝된 시험물질은 인슐린 모방 활성(예컨대, 세포 내 글루코오스 섭취를 증가시키는 활성)을 갖는다. 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 글루코오스 섭취가 증가되는 세포는 포유류의 지방세포(adipocyte)이다. 본 발명의 어떠한 구현예에 따르면, 본 발명의 포유류는 마우스이다.
According to one embodiment of the present invention, the test substance screened by the method of the present invention has insulin mimetic activity (e. G., Activity to increase intracellular glucose uptake). According to another embodiment of the present invention, the cell in which the glucose uptake of the present invention is increased is mammalian adipocyte. According to some embodiments of the invention, the mammal of the invention is a mouse.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다: The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(a) 본 발명은 당뇨병 치료제의 제브라피시-기반된 스크리닝 방법 및 당뇨 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공한다.(a) The present invention provides a zebrafish-based screening method for a diabetes therapeutic agent and a pharmaceutical composition for preventing or treating diabetes.

(b) 본 발명은 형광물질-태그된 글루코오스 아날로그인 형광성 글루코오스 유도인자와 제브라피시 동물 모델의 실험적 유용성을 조합한 제브라피시-기반된 스크리닝 시스템을 설립하여 척추동물에서 활성이 있는 항-당뇨 약제 후보물질을 빠르고 편리하게 검출할 수 있는 효과가 있다.(b) The present invention establishes a zebrafish-based screening system that combines the fluorescent utility of fluorescent-glucose-tagged glucose analogues with the experimental utility of animal models of zebrafish, So that the substance can be detected quickly and conveniently.

(c) 본 발명은 형광성 글루코오스 유도인자를 사용하여 이의 제브라피시 내 섭취된 양을 형광측정 함으로써 편리하고 빠르게 글루코오스 유도인자 섭취량을 측정 가능하며, 종래의 방사성 글루코오스 추적자의 사용으로 인한 부수적 시설 및 방사능 정화 처리의 필요성을 제거하는 이점이 있다.(c) The present invention can conveniently and rapidly measure glucose-derived factor intake by measuring the amount of fluorescent glucose-derived factor that is ingested in its zebrafish, and the use of conventional radioactive glucose tracers to perform ancillary facilities and radioactive purification There is an advantage of eliminating the need for processing.

(d) 본 발명의 제브라피시-기반된 시스템은 수반되는 독성 분석이 가능하고, 하우징이 간편하며, 제브라피시와 형광성 글루코오스 유도인자 접촉 시 글루코오스 섭취가 가능하여 미세주입과 같은 고도의 기술이 불필요한바, 척추동물-기반된 대규모 스크리닝 수행 시 투입 비용 및 시간을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
(d) The zebrafish-based system of the present invention can perform accompanying toxicity analysis, has a simple housing, can ingest glucose when the zebrafish is in contact with a fluorescent glucose inducer, and does not require a high technique such as microinjection , There is an advantage that cost and time of input can be reduced in performing vertebrate-based large-scale screening.

도 1은 본 발명에 개시되어 있는 화합물의 화학적 구조를 나타낸다.
도 2는 72 hpf(hour post fertilization) 제브라피시 유생에서의 2-NBDG 섭취의 투여량-의존적 연구를 나타낸다. 도 2a는 2-NBDG의 투여량을 증가시키면서 유생에 3시간 처리하는 경우 200 mM 투여량에서 형광 현미경에 의하여 글루코오스 섭취를 시각화할 수 있음을 나타낸다. 2-NBDG 형광은 1 mM 투여량까지 현저하게 증가하였다. 도 2b는 72 hpf 제브라피시 유생에서 2-NBDG 섭취가 투여량 의존적으로 일어나고 용해된 유생의 형광 마이크로플레이트 판독기 분석에 의하여 정량화할 수 있음을 보여준다. 도 2c는 제브라피시 눈에서의 2-NBDG 신호(signal)를 정량화한 것으로, 이 역시 투여량-의존적 2-NBDG 섭취가 200 mM부터 일어남을 보여준다.
도 3은 72 hpf 제브라피시 유생에서 2-NBDG 섭취의 시간-의존적 연구를 나타낸다. 도 3a는 형광 현미경에 의하여 시각화할 수 있는 형광 글루코오스 탐침인 2-NBDG의 12시간에 걸친 처리가 시간-의존적 섭취 결과를 가져오는 것을 보여준다. 도 3b는 용해된 유생의 형광 마이크로플레이트 판독기 분석을 나타내며, 72 hpf 제브라피시 유생에서의 12시간에 걸친 2-NBDG 섭취 역시 용해된 유생의 형광 마이크로플레이트 판독기 분석에 의하여 정량화 가능함을 나타낸다. 도 3c는 유생 눈에서의 2-NBDG 신호의 이미지 분석을 나타내며, 유생에서의 2-NBDG 신호의 시간-의존적 섭취가 유생 눈에 2-NBDG 신호의 이미지 분석에 의하여도 정량 가능함을 나타낸다.
도 4는 6-NBDG를 3시간 동안 유생에 처리한 결과를 나타내며, 6-NBDG 섭취는 형광 현미경에 의하여 72 hpf 제브라피시 유생에서 시각화할 수 없음을 보여준다. 6-NBDG 섭취이미지는 2-NBDG 섭취의 이미지 분석의 경우(도 2a)와 동일한 현미경 설정(노출 시간: 500 ms; 배율: 50X; 이미지 포착을 위하여 사용된 이미지 소프트웨어: LAS 4.0 Leica Application Suite)을 사용하였다.
도 5는 72 hpf 및 120 hpf 제브라피시 유생에서의 2-NBDG 섭취의 비교를 나타낸다. 분석을 위하여 글루코오스 섭취 유도인자(inducer)로 알려진 에모딘을 3시간 처리하였다. 도 5a는 72 hpf 유생의 경우, 에모딘 처리가 2-NBDG 섭취를 증가시킴을 형광 현미경에 의하여 나타냈다. 반면, 도 5b에서 120 hpf 유생의 경우, 에모딘 처리와 관계없이 소화관에서 높은 레벨의 2-NBDG 형광이 나타났다. 도 5c는 용해된 유생의 형광 마이크로플레이트 판독기 분석을 나타내며, 72 hpf 및 120 hpf 제브라피시 유생에서의 에모딘 처리가 2-NBDG 섭취를 유도하는 것을 보여준다(*=P<0.05 DMSO 처리된 유생과 비교). 도 5d는 제브라피쉬 유생 눈에서의 2-NBDG 신호의 이미지 분석을 나타내며, 에모딘 처리가 72 hpf 및 120 hpf 유생에서 글루코오스 섭취를 유도함을 보여준다. 120 hpf 유생에서의 에모딘-글루코오스 섭취 규모는 72 hpf 유생과 비교하는 경우 감소하였다(*=P<0.05는 DMSO 처리된 유생과 비교).
도 6은 과다 유리 글루코오스가 2-NBDG 섭취에 미치는 영향을 보여준다. 도 6a은 72 hpf 제브라피시 유생에서 3시간 동안의 2-NBDG 섭취가 유리 글루코스와의 경쟁에 의하여 감소됨을 현미경 분석으로 나타낸 것이다. 도 6b은 과다 글루코오스와 함께 인큐베이션한 경우 2-NBDG 섭취가 감소함을 유생 눈의 이미지 분석으로 확인한 것을 나타낸다(*=P<0.05는 2-NBDG 단독 처리 유생과 비교).
도 7은 글루코오스 섭취 조절인자를 동정하기 위한 방법으로서 본 발명의 제브라피시-기반된 2-NBDG 섭취 시스템의 유효성 검사를 나타낸다. 도 7a는 C. crenata로부터 화합물을 분리 및 정제하는 과정을 나타낸 모식도이다. 도 7b는 메탄올 분획으로 나타내어진 일본 밤나무인 Castanea crenata에서 유래한 내피의 활성 인도된 분획(Activity guided fractionation)이 2-NBDG 섭취를 가장 잘 유도함을 보여준다. 도 7c는 메탄올 분획에서 더욱 정제한 하기 8개의 화합물을 나타낸다: UP2.2(스코폴레틴), UP3.1.1.1(마슬린산), UP3.5.3(프라그란신 A2), UP4.2.3(4-케토노나논산), UP5.2.1(4-히드록시-5-메톡시신남산), UP3.2(프락시딘), UP3.3(6, 7, 8-트리메톡시쿠마린) 및 UP5.2.3(3, 4, 5-트리메톡시신남산). 제브라피시 유생 내로 2-NBDG 섭취를 유도하는 상기 화합물의 능력을 글루코오스 섭취 유도인자로 알려져 있는 에모딘(36) 10 /mL를 처리한 유생과 비교하였다. 프락시딘 및 마슬린산은 글루코오스 섭취를 매우 높은 레벨로 유도함을 발견하였다. 그래프의 적색 줄은 ‘히트’ 약물을 선별하기 위한 기준치를 나타낸다(즉, 2-NBDG 섭취 값이 화합물을 처리하지 않은 유생 2-NBDG 섭취와 비교하여 100% 증가하는 범위 내에 속해야 함). 도 7d는 추가적인 비교를 위하여, 동양의 현화(flowering) 뽕나무인 Morinda longissima 뿌리에서 분리한 4가지 화합물(ML-4, ML-6, ML-6, ML-11)을 10μg/mL 투여량에서 시험한 결과를 나타낸다. M. longissima의 추출물에 속한 어떠한 화합물도 글루코오스 섭취를 유도하지 못했다. 도 7e는 상기 ML 화합물(ML-4, ML-6, ML-6 및 ML-11)의 화학 구조를 나타낸다.
도 8은 인 비보에서 글루코오스를 유도하는 프락시딘(UP3.2)이 신규한 인슐린 모방 화합물임을 확인함을 보여준다. 도 8a의 형광 현미경은 10 μg/mL 마슬린산(UP3.1.1.1) 또는 10 μg/mL 프락시딘(UP3.2) 처리 후 포유류의 지방세포가 2-NBDG 섭취를 증가시킬 수 있음을 보였다. 글루코오스 섭취 유도에 대한 양성 대조군으로서 10 μM 베르베린을 사용하였다. 각 화합물을 지방세포에 30분 동안 처리하였다. 기준 자(scale bar)=100 μm. 도 8b는 10 μg/mL 프락시딘으로 처리한 포유류 지방세포의 2-NBDG 섭취가 인슐린 모방 활성의 지표인 인슐린 저항성 유도에 민감함을 나타낸다. 양성 대조군으로 100 nM 인슐린을 처리하고, 음성 대조군으로 10 μg/mL ML-6을 처리하였다. 상술한 바와 같이 인슐린 저항성 유도를 위하여 2.5 ng/mL TNF-α를 5일 동안 처리하였다(37). *=P<0.05는 TNF-처리된 세포와 비교함. 도 8c는 지방세포로부터 10 mM 에피네프린-매개된 FFA 방출 억제 능력에 의하여 프락시딘이 인슐린 모방 화합물임을 확인함을 나타낸다. 100 nM 인슐린을 양성 대조군으로 사용하고, 10 /mL ML-6을 음성대조군으로 사용하였다. 570 nm에서 증가된 흡광도는 프락시딘이 처리된 지방세포에 의하여 FFA 유지가 더 좋음을 나타냈다. 오류=SD. *=P<0.05는 비처리 세포(에피네프린만 처리)와 비교함. 도 8d는 본 발명의 신규한 항-당뇨 화합물 검출을 위한 제브라피시-기반된 접근방식을 도식화한 것이다.
도 9는 포유류 조직에서 글루코오스 섭취를 유도하는 것으로 알려진 베르베린이 72 hpf 제브라피시 유생에서 2-NBDG 섭취를 유도할 수 있음을 보여준다. 유생에 10 mM 베르베린을 1 시간 동안 처리하였다. 도 9a는 현미경 이미지를 나타내고, 도 9b는 유생 눈에서의 2-NBDG 신호의 이미지 분석을 나타낸다. 오류=SD; *=P<0.05는 비처리 세포와 비교함.
도 10은 C. creanata로부터 분리한 화합물의 독성 분석 결과를 나타낸다. 도 10a는 화합물이 처리된 제브라피시 유생에서 발생한 표현형을 요약한 것이다. 8-세포기(4/5 hpf)에서 72시간 동안 화합물을 처리하였다. 도 10b는 화합물이 처리된 제브라피시의 현미경 이미지를 나타낸다. 이미지가 빈 칸은 유생이 죽은 것을 나타낸다.
도 11은 제브라피시 유생으로의 2-NBDG 섭취 유도에 대한 사포닌-기반된 천연물질의 스크리닝 결과를 나타낸다. 도 11a는 2-NBDG를 단독 처리한 유생과 비교하여 2-NBDG 섭취 값이 100% 증가하는 범위 내에 속하는 ‘히트’화합물인 사포닌 cpp532(적색 화살표)를 동정한 것을 나타낸다. 그래프의 적색 줄은 ‘히트’화합물 선별을 위한 기준선을 나타낸다. 적색 별표는 독성 화합물을 표시한 것이다. 에모딘을 양성 대조군으로 사용하였다. 도 11b는 2-NBDG를 단독 처리한 유생과 비교하여 2-NBDG 섭취가 증가한 cpp532 처리된 제브라피시의 형광 현미경 이미지를 나타낸다. 기준 자=500 mm. 도 11c는 히트 화합물인 사포닌 cpp532(20(S)-진세노사이드 Rh2)의 화학 구조를 보여준다.
도 12는 제브라피시 유생으로의 2-NBDG 섭취 유도에 대한 트리아진-기반된 합성 화합물의 스크리닝 결과를 나타낸다. 도 12a는 2-NBDG를 단독 처리한 유생과 비교하여 2-NBDG 섭취 값이 100% 증가하는 범위 내에 속하는 ‘히트’화합물을 적색 화살표로 표시한 것이다. 그래프의 적색 줄은 ‘히트’화합물 선별을 위한 기준선을 나타낸다. 적색 별표는 독성 화합물을 표시한 것이다. 에모딘을 양성 대조군으로 사용하였다. 도 12b는 2-NBDG를 단독 처리한 유생과 비교하여 2-NBDG 섭취가 증가한 ‘히트’화합물 PP-Ⅱ-A01, PP-Ⅱ-A02, PP-Ⅱ-A03, PP-Ⅱ-A05 및 PP-Ⅱ-A08 처리된 제브라피시의 형광 현미경 이미지를 나타낸다. 기준 자=500 mm. 도 12c는 히트 화합물인 PP-Ⅱ-A01, PP-Ⅱ-A02, PP-Ⅱ-A03, PP-Ⅱ-A05 및 PP-Ⅱ-A08의 화학 구조를 보여준다.
Figure 1 shows the chemical structure of the compounds disclosed in the present invention.
Figure 2 shows a dose-dependent study of 2-NBDG uptake in 72 hpf (hour post fertilization) zebrafish larvae. Figure 2a shows that glucose uptake can be visualized by fluorescence microscopy at 200 mM doses when treated with larvae for 3 hours with increasing doses of 2-NBDG. 2-NBDG fluorescence was significantly increased up to a dose of 1 mM. Figure 2b shows that 2-NBDG uptake in 72 hpf zebrafish larvae occurs in a dose-dependent manner and can be quantified by analysis of dissolved macrophage microplate reader. Figure 2c quantifies the 2-NBDG signal in the zebrafish eye, again showing dose-dependent 2-NBDG uptake from 200 mM.
Figure 3 shows a time-dependent study of 2-NBDG uptake in 72 hpf zebrafish larvae. Figure 3A shows that the 12 hour treatment of 2-NBDG, a fluorescent glucose probe that can be visualized by fluorescence microscopy, results in a time-dependent uptake. Figure 3b shows a fluorescence microplate reader assay of dissolved larvae and indicates that 2-NBDG uptake over a 12 hour period in 72 hpf zebrafish larvae can also be quantified by analysis of dissolved larvae fluorescence microplate reader. Figure 3c shows an image analysis of the 2-NBDG signal in the larval eye and indicates that the time-dependent uptake of the 2-NBDG signal in larval can also be quantified by image analysis of the 2-NBDG signal in the larval eye.
Figure 4 shows the results of treatment of 6-NBDG with larvae for 3 hours, and 6-NBDG uptake can not be visualized in 72 hpf zebrafish larvae by fluorescence microscopy. The 6-NBDG uptake image was obtained using the same microscope setup (exposure time: 500 ms; magnification: 50X; image software used for image acquisition: LAS 4.0 Leica Application Suite) as in the case of image analysis of 2-NBDG uptake Respectively.
Figure 5 shows a comparison of 2-NBDG uptake in 72 hpf and 120 hpf zebrafish larvae. For analysis, emodine, known as a glucose uptake inducer, was treated for 3 hours. Figure 5a shows fluorescence microscopy showing that for 72 hpf larvae, treatment with emodin increased 2-NBDG uptake. On the other hand, in the case of the 120 hpf larvae in Fig. 5B, a high level of 2-NBDG fluorescence appeared in the digestive tract, regardless of the treatment with emodin. Figure 5c shows a fluorescence microplate reader assay of dissolved larvae showing that EMODIN treatment at 72 hpf and 120 hpf zebrafish larval induces 2-NBDG uptake (* = P < 0.05 compared with DMSO treated larvae ). Figure 5d shows an image analysis of the 2-NBDG signal in the zebrafish larval eyes showing that EMODIN treatment induces glucose uptake at 72 hpf and 120 hpf larvae. The magnitude of the eModine-glucose uptake in the 120 hpf larvae was reduced when compared to the 72 hpf larvae (* = P <0.05 compared to DMSO-treated larvae).
Figure 6 shows the effect of hyperglucose supplementation on 2-NBDG uptake. 6A is a microscopic analysis showing that 2-NBDG uptake in 72 hpf zebrafish larvae for 3 hours is reduced by competition with free glucose. Figure 6b shows a decrease in 2-NBDG uptake when incubated with hyperglucose by image analysis of larval eyes (* = P < 0.05 compared to 2-NBDG alone treated larvae).
Figure 7 shows the validation of the zebrafish-based 2-NBDG uptake system of the present invention as a method for identifying glucose uptake regulators. 7A is a schematic diagram showing a process of separating and purifying a compound from C. crenata . Figure 7b shows activity induced fractionation of endothelium derived from Castanea crenata , the chestnut tree represented by the methanol fraction, leading to the best induction of 2-NBDG uptake. Figure 7c to a further purification in methanol fraction represents the eight compounds: UP2.2 (Scoring pole retinoic), UP3.1.1.1 (Marsden acid), UP3.5.3 (new plaque is A 2), UP4.2.3 ( 4-ketononanoic acid), UP5.2.1 (4-hydroxy-5-methoxycinnamic acid), UP3.2 (proxidine), UP3.3 (6,7,8-trimethoxy coumarin) and UP5. 2.3 (3,4,5-trimethoxycinnamic acid). The ability of these compounds to induce 2-NBDG uptake into zebrafish larvae was compared with those treated with 10 / mL of emodin (36), known as a glucose uptake inducer. Procidin and maslinic acid have been found to induce very high levels of glucose uptake. The red line in the graph represents the baseline for selecting 'heat' drugs (ie, the 2-NBDG intake should fall within a 100% increase compared to the untreated larval 2-NBDG intake). Figure 7d shows, for further comparison, that Morinda , an Oriental flowering mulberry longissima (ML-4, ML-6, ML-6, and ML-11) isolated from the roots at a dose of 10 μg / mL. No compounds belonging to the extract of M. longissima were able to induce glucose uptake. Figure 7E shows the chemical structures of the ML compounds (ML-4, ML-6, ML-6 and ML-11).
Figure 8 shows that proxidine (UP3.2), which induces glucose in in vivo , is a novel insulin mimetic compound. The fluorescence microscope of FIG. 8A showed that mammary fat cells could increase 2-NBDG uptake after treatment with 10 μg / mL of maslinic acid (UP3.1.1.1) or 10 μg / mL of proxidine (UP3.2). 10 [mu] M berberine was used as a positive control for induction of glucose uptake. Each compound was treated with adipocytes for 30 minutes. Scale bar = 100 μm. Figure 8b shows that 2-NBDG ingestion of mammalian adipocytes treated with 10 [mu] g / ml of proxidine is sensitive to the induction of insulin resistance, an index of insulin mimetic activity. 100 nM insulin was treated as a positive control and 10 μg / mL ML-6 as a negative control. As described above, 2.5 ng / mL TNF-α was treated for 5 days to induce insulin resistance (37). * = P < 0.05 compared to TNF-treated cells. FIG. 8C shows that the ability of the adipocyte to inhibit 10 mM epinephrine-mediated FFA release indicates that the proxidine is an insulin mimetic compound. 100 nM insulin was used as a positive control and 10 / mL ML-6 was used as a negative control. The increased absorbance at 570 nm indicated that FFA was better retained by the adipocyte-treated adipocytes. Error = SD. * = P <0.05 compared to untreated cells (treated with epinephrine only). Figure 8d illustrates a zebrafish-based approach for the detection of novel anti-diabetic compounds of the present invention.
Figure 9 shows that berberine, known to induce glucose uptake in mammalian tissues, can induce 2-NBDG uptake in 72 hpf zebrafish larvae. Larvae were treated with 10 mM berberine for 1 hour. Figure 9a shows a microscopic image and Figure 9b shows an image analysis of the 2-NBDG signal in the larval eye. Error = SD; * = P <0.05 compared with untreated cells.
10 shows the results of toxicity analysis of the compounds isolated from C. creanata . Figure 10a summarizes the phenotype that occurs in zebrafish larvae treated with the compound. The compound was treated for 72 hours at 8-cell (4/5 hpf). Figure 10b shows a microscope image of the compound treated zebrafish. The empty space in the image indicates that the larvae are dead.
Figure 11 shows the screening results of saponin-based natural material for induction of 2-NBDG uptake into zebrafish larval. Fig. 11A shows that saponin cpp532 (red arrow), which is a 'heat' compound, belonging to a range in which the 2-NBDG intake value is increased by 100% as compared with larvae treated with 2-NBDG alone. The red line in the graph represents the baseline for 'heat' compound screening. Asterisks indicate toxic compounds. Emmodin was used as a positive control. FIG. 11B shows fluorescence microscope images of cpp532-treated zebrafish with increased 2-NBDG uptake compared to larvae treated alone with 2-NBDG. Reference: 500 mm. Fig. 11C shows the chemical structure of the heat compound saponin cpp532 (20 (S) -ginchenoside Rh2).
Figure 12 shows the screening results of triazine-based synthetic compounds for induction of 2-NBDG uptake into zebrafish larval. FIG. 12A is a red arrow showing the 'heat' compound within a range where the 2-NBDG intake value is increased by 100% as compared to the larvae treated with 2-NBDG alone. The red line in the graph represents the baseline for 'heat' compound screening. Asterisks indicate toxic compounds. Emmodin was used as a positive control. Fig. 12b shows the results of the 'heat' compounds PP-Ⅱ-A01, PP-Ⅱ-A02, PP-Ⅱ-A03, PP-Ⅱ-A05, and PP- Ⅱ-A05 with increased 2-NBDG uptake, II-A08 Fluorescence microscope image of processed zebrafish. Reference: 500 mm. Fig. 12c shows the chemical structures of the heat compounds PP-II-A01, PP-II-A02, PP-II-A03, PP-II-A05 and PP-II-A08.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .

실시예Example

실험 재료Experimental material

식물 재료Plant material

건조된 밤나무(Castanea crenata) 내피를 대한민국 광주시의 민속 약재 시장(광주광역시 북구 말바우시장)에서 구입하였다. 상기 시료를 동정하고, 대한민국 조선대학교 약학과에 증거표본(voucher specimen)을 위탁하였다.
The dried chestnut ( Castanea crenata ) endothelium was purchased from the folk medicine market in Gwangju City, Korea (Mayor of Gwangju). The sample was identified and a voucher specimen was submitted to Chosun University, Korea.

기구 및 시약Appliances and reagents

분광기(SHIMADZU CORPORATION, 일본)를 이용하여 MeOH에서 UV 스펙트럼을 얻고, 편광계(Autopol IV Polarimeter, Rudolph Research Analytical, 미국)를 이용하여 MeOH에서 선광(optical rotation)을 얻었다. 한국기초과학지원연구원(KBSI: Korea Basic Science Institute, 대한민국 광주)에서 TMS(Trimethyl Silane)를 내부 표준으로 사용하여 300 MHz JEOL FT NMR 분광기 및 Varian Inova 500 MHz에서 NMR(nuclear magnetic resonance) 스펙트럼을 얻었다.UV spectra were obtained from MeOH using a spectrometer (SHIMADZU CORPORATION, Japan) and optical rotation was obtained in MeOH using a polarimeter (Autopol IV Polarimeter, Rudolph Research Analytical, USA). NMR (nuclear magnetic resonance) spectra were obtained at 300 MHz JEOL FT NMR spectrometer and Varian Inova 500 MHz using TMS (Trimethyl Silane) as an internal standard at KBSI (Korea Basic Science Institute, Kwangju, Korea).

Micromass QTOF2 질량 분석기(Micromass, 영국)로 모든 질량 실험을 수행하였다. 컬럼크로마토그래피(column chromatography)에 HP-20, 실리카겔(63-200 mm 입자크기, Merck, 독일) 및 RP-C18(75 mm 입자크기, Merck, 독일)을 사용하였다. Merck 실리카겔 60 F254 및 RP-18 F254 플레이트를 이용하여 선도장된(Pre-coated) TLC를 수행하였다. UV 검출기 및 Optima Pak C18 컬럼(10×250 mm, 10 mm 입자 크기, RS Tech, 한국)으로 Gilson 시스템을 이용하여 HPLC를 수행하였다. HPLC 용매는 Burdick & Jackson(미국)로부터 구입하였다.All mass experiments were performed with a Micromass QTOF2 mass spectrometer (Micromass, UK). HP-20, silica gel (63-200 mm particle size, Merck, Germany) and RP-C18 (75 mm particle size, Merck, Germany) were used for column chromatography. Pre-coated TLC was performed using Merck Silica gel 60 F254 and RP-18 F254 plates. HPLC was performed using a UV detector and an Optima Pak C18 column (10x250 mm, 10 mm particle size, RS Tech, Korea) using the Gilson system. HPLC solvents were purchased from Burdick & Jackson (USA).

2-NBDG 및 비대사성 6-NBDG를 Invitrogen(미국)으로부터 구입하였다. 베르베린(berberine) 및 이모딘(emodin)은 오원근 교수(조선대학교 약학대학)로부터 구입하였다. 소 췌장으로부터 유래한 인슐린, 2-페닐티오우레아(2-phenylthiourea), 에피네프린(epinephrine) 및 TNF-a(human tumor necrosis factor-alpha)는 Sigma-Aldrich(미국)로부터 구입하였다.
2-NBDG and non-metabotropic 6-NBDG were purchased from Invitrogen (USA). Berberine and emodin were purchased from Professor Ohwon Oh (College of Pharmacy, Chosun University). Insulin, 2-phenylthiourea, epinephrine and TNF-a derived from small pancreas were purchased from Sigma-Aldrich (USA).

실험 방법Experimental Method

C.Crenata로부터 화합물 추출 및 분리Extraction and Separation of Compounds from C.Crenata

MeOH(5 L x 3 번)로 50℃에서 소니케이션(각 단계 별 5 시간)하여 건조된 밤나무 내피(2.4 kg)를 추출하였다. 상기 메탄올 용액 추출물을 필터링하고, 건조된 상태로 철저하게 농축하여 MeOH 추출물을 얻었다(490 g). 상기 메탄올 추출물을 물(1 L)로 녹인 후 HP-20 컬럼(10 x 60 cm)에 걸어 MeOH-H2O(0:100, 25:75, 50:50, 75:25 및 100:0, 각 2 L)로 용리하고, 최종적으로 아세톤(2 L)으로 세척하여 6개의 분획으로 분리하였다. 이후, 상기 100% 메탄올 분획(UP-MeOH fr, 100% MeOH로 분리, 2 L)을 n-헥세인/아세톤(20:1-0:10)의 농도 기울기를 이용하여 실리카 겔 컬럼(6 × 60 cm; 입자 크기 63200 μm)에서 크로마토그래프 하여 TLC 프로파일에 따라 6개의 분획(UP.1UP.6)을 얻었다. MeOH-H2O(1:2, 1:1.5 및 1:1, 각 2.5 L)로 역상 ODS-A 컬럼(5.0 × 60 cm; 12 nm, S150 μm 입자 크기)을 이용하여 분획 1(UP.1, 550 mg)의 크로마토그래피를 더 용리하여 화합물 1(스코폴레틴(Scopoletin, UP2.2))을 분리하였다(85 mg).The dried chestnut endothelium (2.4 kg) was extracted with sonication (5 h for each step) at 50 ° C with MeOH (5 L x 3 times). The methanol solution extract was filtered and concentrated to dryness to obtain a MeOH extract (490 g). The methanol extract was dissolved in water (1 L), and the residue was dissolved in MeOH-H 2 O (0: 100, 25:75, 50:50, 75:25 and 100: 0, Each 2 L) and finally washed with acetone (2 L) to separate into six fractions. Thereafter, the 100% methanol fraction (UP-MeOH fr, separated by 100% MeOH, 2 L) was purified by silica gel column chromatography using a gradient of n-hexane / acetone (20: 1-0: 60 cm; particle size 63200 [mu] m) to give 6 fractions (UP.1UP.6) according to the TLC profile. Fraction 1 (UP.) Using reverse phase ODS-A column (5.0 x 60 cm; 12 nm, S150 μm particle size) with MeOH-H 2 O (1: 2, 1: 1.5 and 1: 1, 2.5 L each). 1, 550 mg) was further eluted to separate Compound 1 (Scopoletin, UP2.2) (85 mg).

유사한 방법에 의하여, MeOH-H2O(40:60, 45:55, 50:50 및 70:30 각 2.5 L)로 역상 ODS-A 컬럼(5.0 × 60 cm; 12 nm, S150 μm 입자 크기)을 이용하여 분획 2(UP.2)에서 화합물 2(프락시딘(Fraxidin, UP-3.2))를 분리하였다(75 mg).Reverse phase ODS-A column (5.0 x 60 cm; 12 nm, S150 μm particle size) with MeOH-H 2 O (40:60, 45:55, 50:50 and 70:30 angles 2.5 L) Compound 2 (Fraxidin, UP-3.2) was isolated (75 mg) in fraction 2 (UP.2).

MeOH-H2O(50:50, 55:45, 60:40 및 100:0 각 2.5 L)로 역상 ODS-A 컬럼(5.0 × 60 cm; 12 nm, S150 μm 입자 크기)을 통하여 분획 3을 크로마토그래프하여 화합물 3(6,7,8-트리메톡시쿠마린(6,7,8-Trimethoxycoumarin, UP-3.3))(50 mg), 화합물 4(4-하이드록시-5-메톡시신남산(4-hydroxy-5-methoxycinnamic acid,UP-5.2.1))(10 mg) 및 4개의 서브분획(UP.3.4UP.3.7)을 얻었다.Fraction 3 was passed through a reverse phase ODS-A column (5.0 x 60 cm; 12 nm, S150 μm particle size) with MeOH-H 2 O (50:50, 55:45, 60:40 and 100: Chromatography yielded 50 mg of compound 3 (6,7,8-trimethoxycoumarin, UP-3.3), compound 4 (4-hydroxy-5-methoxycinnamic acid -hydroxy-5-methoxycinnamic acid, UP-5.2.1) (10 mg) and four sub-fractions (UP.3.4UP.3.7).

분획 5(UP.5)도 RP-C18 컬럼 크로마토그래피(4.0 × 60 cm, 150 μm 입자크기)를 통하여 분획하고 MeOH/H2O(1:2,1:1.5,1:1 및 2:1)로 용리하여 5개의 서브분획(UP.5.1UP.5.5)을 획득하였다. 화합물 5(3,4,5-트리메톡시신남산(3,4,5-trimethoxycinnamic acid, UP-5.2.3))(10.9 mg, t R22.0 min), 화합물 6(프라그란신 A2(Fragransins A2, UP-3.5.3))(17.7 mg, t R39.0 min) 및 화합물 7(마슬린산(Maslinic acid, UP-3.1.1.1))(12.0 mg, t R45.1 min)을 각각 획득하기 위하여 OptimaPak_C18 컬럼(10 × 250 mm, 10 μm 입자크기)으로 60분에 걸쳐 2 mL/min의 유속으로, 205 nm 및 254 nm에서 UV-탐지하는 물에 용해한 42 % MeCN+0.1 % 포름산의 등용매를 이용한 세미 분취용 Gilson HPLC 시스템에 의하여 서브 분획 2(UP.5.2)를 정제하였다.Fraction 5 (UP.5) was also fractionated through RP-C18 column chromatography (4.0 × 60 cm, 150 μm particle size) and eluted with MeOH / H 2 O (1: ) To obtain five sub-fractions (UP.5.1UP.5.5). Compound 5 (3,4,5 tree body methoxy cinnamic acid (3,4,5-trimethoxycinnamic acid, UP- 5.2.3)) (10.9 mg, t R 22.0 min), Compound 6 (new plaque is A 2 (Fragransins a 2, UP-3.5.3)) (17.7 mg, t R 39.0 min) and compound 7 (Marsden acid (Maslinic acid, UP-3.1.1.1) ) (12.0 mg, t R 45.1 min) to obtain the respective The isotonic solution of 42% MeCN + 0.1% formic acid dissolved in water UV-detected at 205 nm and 254 nm at a flow rate of 2 mL / min over an OptimaPak_C18 column (10 × 250 mm, 10 μm particle size) The sub-fraction 2 (UP.5.2) was purified by a semi-preparative Gilson HPLC system.

화합물 1(스코폴레틴, UP2.2): 노란색 결정; 1H NMR(300 MHz, acetone-d 6 )δ(ppm): Compound 1 (scopollen, UP2.2) : yellow crystals; 1 H NMR (300 MHz, acetone- d 6 )? (Ppm):

9.74(1H, s, OH), 7.79(1H, d, J=9.3, H-4), 7.27(1H, s, H-5), 6.75(1H, s, H-8), 6.11(1H, d, J=9.3, H-3), 3.85(3H, s, 6-OCH3); 13C NMR(75 MHz, acetone-d 6 )δ(ppm): 161.3(C-2), 152.0(C-9), 150.5(C-7), 146.1(C-6), 144.6(C-4), 113.2(C-3), 113.0(C-10), 111.9(C-5), 109.8(C-8), 56.6(6-OCH3).(1H, s, H-8), 6.11 (1H, s) d, J = 9.3, H- 3), 3.85 (3H, s, 6-OCH 3); 13 C NMR (75 MHz, acetone- d 6) δ (ppm): 161.3 (C-2), 152.0 (C-9), 150.5 (C-7), 146.1 (C-6), 144.6 (C-4 ), 113.2 (C-3) , 113.0 (C-10), 111.9 (C-5), 109.8 (C-8), 56.6 (6-OCH 3).

화합물 2(프락시딘UP-3.2): 노란색 분말; 1H NMR(300 MHz, acetone-d 6 )δ(ppm): Compound 2 (Proxidine UP-3.2): yellow powder; 1 H NMR (300 MHz, acetone- d 6 )? (Ppm):

7.83(1H, d, J=9.6, H-4), 6.98(1H, s, H-5), 6.18(1H, d, J=9.6, H-3), 3.93(3H, s, 7-OCH3), 3.88(3H, s, 6-OCH3); 13C NMR(75 MHz, acetone-d 6 )δ(ppm): 160.8(C-2), 146.4(C-6), 144.9(C-8), 144.4(C-7), 144.1(C-4), 135.7(C-9), 113.3(C-3), 111.6(C-10), 105.0(C-5), 56.7(6-OCH3), 61.3(7-OCH3) 7.83 (1H, d, J = 9.6, H-4), 6.98 (1H, s, H-5), 6.18 (1H, d, J = 9.6, H-3), 3.93 (3H, s, 7-OCH 3), 3.88 (3H, s , 6-OCH 3); 13 C NMR (75 MHz, acetone- d 6) δ (ppm): 160.8 (C-2), 146.4 (C-6), 144.9 (C-8), 144.4 (C-7), 144.1 (C-4 ), 135.7 (C-9) , 113.3 (C-3), 111.6 (C-10), 105.0 (C-5), 56.7 (6-OCH 3), 61.3 (7-OCH 3)

화합물 3(6,7,8-트리메톡시쿠마린, UP-3.3): 노란색 무정형 분말; 1H NMR(300 MHz, acetone-d 6 )δ(ppm): 7.87(1H, d, J=9.6, H-4), 7.16(1H, s, H-5), 6.21(1H, d, J=9.6, H-3), 3.93(3H, s, 7-OCH3), 3.85(3H, s, 6-OCH3), 3.81(3H, s, 8-OCH3); 13C NMR(75 MHz, acetone-d 6 )δ(ppm): 160.5(C-2), 151.2(C-6), 145.9(C-9), 143.4(C-4), 143.1(C-7,C-8), 114.8(C-3), 113.2(C-10), 105.8(C-5), 56.3(7-OCH3), 61.4(6-OCH3), 61.8(8-OCH3) Compound 3 (6,7,8-trimethoxy coumarin, UP-3.3): Yellow amorphous powder; 1 H NMR (300 MHz, acetone- d 6) δ (ppm): 7.87 (1H, d, J = 9.6, H-4), 7.16 (1H, s, H-5), 6.21 (1H, d, J = 9.6, H-3), 3.93 (3H, s, 7-OCH 3), 3.85 (3H, s, 6-OCH 3), 3.81 (3H, s, 8-OCH 3); 13 C NMR (75 MHz, acetone- d 6) δ (ppm): 160.5 (C-2), 151.2 (C-6), 145.9 (C-9), 143.4 (C-4), 143.1 (C-7 , C-8), 114.8 ( C-3), 113.2 (C-10), 105.8 (C-5), 56.3 (7-OCH 3), 61.4 (6-OCH 3), 61.8 (8-OCH 3)

화합물 4(4-하이드록시-5-메톡시신남산, UP-5.2.1): 무정형 분말; 1H NMR(300 MHz, acetone-d 6 )δ(ppm): 7.58(1H, d, J=15.9, H-8), 7.32(1H, d, J=1.8, H-3), 7.13(1H, dd, J=8.1, 1.8, H-5), 6.86(1H, d, J=8.1, H-6), 6.36(1H, d, J=15.8, H-7), 3.90(3H, s, 2-OCH3); 13C NMR(75 MHz, acetone-d 6 )δ(ppm): 170.6(COOH), 151.3(C-2), 148.0(C-7), 144.9(C-1), 128.8(C-4), 119.7(C-5), 116.8(C-6), 115.6(C-8), 111.8(C-3), 56.3(2-OCH3) Compound 4 (4-hydroxy-5-methoxycinnamic acid, UP-5.2.1): amorphous powder; 1 H NMR (300 MHz, acetone- d 6) δ (ppm): 7.58 (1H, d, J = 15.9, H-8), 7.32 (1H, d, J = 1.8, H-3), 7.13 (1H d, J = 8.1, 1.8, H-5), 6.86 (1H, d, J = 8.1, H-6), 6.36 (1H, d, J = 15.8, H- 2-OCH 3); 13 C NMR (75 MHz, acetone- d 6) δ (ppm): 170.6 (COOH), 151.3 (C-2), 148.0 (C-7), 144.9 (C-1), 128.8 (C-4), 119.7 (C-5), 116.8 (C-6), 115.6 (C-8), 111.8 (C-3), 56.3 (2-OCH 3)

화합물 5(3,4,5- 트리메톡시신남산 , UP -5.2.3): 무정형 분말; 1H NMR(300 MHz, acetone-d 6 )δ(ppm): 7.67(1H, d, J=15.9, H-7), 6.76(2H, br, s, H-3/H-5), 6.34(1H, d, J=15.9, H-8), 3.8881(9H, br, s, 1/2/6-OCH3); 13C NMR(75MHz, acetone-d 6 )δ(ppm): 171.2(COOH), 150.4(C-2/6), 148.9(C-7), 138.3(C-1), 129.5(C-4), 115.6(C-8), 106.5(C-3/5), 56.3(1-OCH3), 56.2(2/6-OCH3) Compound 5 (3,4,5 -trimethoxycinnamic acid , UP -5.2.3): amorphous powder; 1 H NMR (300 MHz, acetone- d 6 )? (Ppm): 7.67 (1H, d, J = 15.9, H-7), 6.76 (1H, d, J = 15.9 , H-8), 3.8881 (9H, br, s, 1/2/6-OCH 3); 13 C NMR (75MHz, acetone- d 6) δ (ppm): 171.2 (COOH), 150.4 (C-2/6), 148.9 (C-7), 138.3 (C-1), 129.5 (C-4) , 115.6 (C-8), 106.5 (C-3/5), 56.3 (1-OCH 3), 56.2 (2/6-OCH 3)

화합물 6( 프라그란신 A 2 , UP -3.5.3): 무색 오일;

Figure 112013044124597-pat00013
69.0(c 1.24, CHCl3); HREIMS m/z 344.1633(calcd for C20H24O5, 344.1622); 1H- 및 13C-NMR, 표 1 참조 Compound 6 (new plaque is A 2, UP -3.5.3): colorless oil;
Figure 112013044124597-pat00013
69.0 (c 1.24, CHCl 3) ; HREIMS m / z 344.1633 (calcd for C 20 H 24 O 5, 344.1622); 1 H- and &lt; 13 &gt; C-NMR, see Table 1

Figure 112013044124597-pat00014
Figure 112013044124597-pat00014

화합물 7( 마슬린산 , UP -3.1.1.1): 백색 무정형 분말; LREIMS m/z 432[M+]; 1H NMR(500 MHz, acetone-d 6 )δ(ppm): 0.90(1H, m, H-1a), 1.90(1H, m, H-1b), 3.59(1H, ddd, J=3.0, 4.5, 10.5, H-2), 2.91(1H, d, J=10.0, H-3), 0.87(1H, m, H-5), 1.54(1H, m, H-6a), 1.14(1H, m, H-6b), 1.31(2H, m, H-7), 1.65(1H, m, H-9), 1.91-1.93(2H, m, H-11), 5.25(1H, t, 3.5, H-12), 1.05(m, H-15), 1.59-1.62(1H, m, H-16a), 2.00-2.03(1H, m, H-16b), 2.88(1H, d, H-18), 1.12(1H, m, H-19a), 1.71(1H, m, H-19b), 1.21(1H, m, H-21a), 1.41(1H, m, H-21b), 1.53(1H, m, H-22a), 1.76(1H, m, H-22b), 1.02(3H, s, H3-23), 0.81(3H, s, H3-24), 0.99(3H, s, H3-25), 0.80(3H, s, H3-26), 1.17(3H, s, H3-27), 0.94(3H, s, H3-29), 0.91(3H, s, H3-30); 13CNMR(125 MHz, acetone-d 6 )δ(ppm): 179.0(28-COOH), 145.1(C-13), 123.0(C-12), 84.0(C-3), 68.9(C-2), 56.2(C-5), 48.6(C-9), 47.7(C-1), 46.9(C-19), 46.8(C-17), 42.6(C-14), 42.3(C-18), 40.3(C-8), 39.9(C-4), 39.0(C-10), 34.5(C-21), 33.6(C-30), 33.4(C-22), 31.4(C-20), 29.3(C-23), 28.5(C-15), 26.4(C-27), 24.3(C-11), 23.9(C-16), 23.8(C-29), 19.2(C-6), 17.7(C-26), 17.5(C-24), 17.1(C-25)
Compound 7 ( marcelin acid , UP -3.1.1.1): white amorphous powder; LRIMS m / z 432 [M &lt; + &gt;]; 1 H NMR (500 MHz, acetone- d 6) δ (ppm): 0.90 (1H, m, H-1a), 1.90 (1H, m, H-1b), 3.59 (1H, ddd, J = 3.0, 4.5 (1H, m, H-2), 2.91 (1H, d, J = 10.0, H-3), 0.87 H-6), 1.31 (2H, m, H-7), 1.65 (1H, m, H-9), 1.91-1.93 (1H, m, H-16), 1.05 (m, H-15), 1.59-1.62 (1H, m, H-16a), 2.00-2.03 M, H-21b), 1.53 (lH, m, H-19b), 1.21 S, H3-24), 0.99 (3H, s, H3-25), 0.80 (3H, s, H3-23) (3H, s, H3-26), 1.17 (3H, s, H3-27), 0.94 (3H, s, H3-29), 0.91 (3H, s, H3-30); 13 CNMR (125 MHz, acetone- d 6) δ (ppm): 179.0 (28-COOH), 145.1 (C-13), 123.0 (C-12), 84.0 (C-3), 68.9 (C-2) , 56.2 (C-5), 48.6 (C-9), 47.7 (C-1), 46.9 (C-19), 46.8 39.3 (C-10), 34.5 (C-21), 33.6 (C-30), 33.4 (C-23), 28.5 (C-15), 26.4 (C-27), 24.3 (C-11), 23.9 C-26), 17.5 (C-24), 17.1 (C-25)

제브라피시Zebra fish 유지 maintain

표준 지침에 따라서 제브라피시를 유지하였다(39). 대한민국 광주과학기술원(Gwangju Institute of Science and Technology) 지침에 따라서 제브라피시를 보존 및 처리하였다. 온도 28.5℃의 여과된 수돗물 및 14/10시간의 광/암 주기로 10 L 유리 탱크에서 야생형 제브라피시(Danio rerio)를 유지하였다. 브라인쉬림프(Artemia salina)(Inve Aquaculture Nutrition, 미국) 및 건조 음식(아마존 플레이크, 푸소㈜, 대만)의 조합으로 하루에 두 번 상기 제브라피시에게 먹이를 주었다(40).
Zebrafish was maintained according to standard guidelines (39). The zebrafish was preserved and processed according to the guidelines of the Gwangju Institute of Science and Technology. In the wild-type 10 L glass tank cycle of the filtered water and a 14/10 hour light / temperature of 28.5 ℃ cancer zebra fish (Danio rerio ). Artemia Brine (40) twice a day with a combination of salina (Inve Aquaculture Nutrition, USA) and dry food (Amazon Flake, Foosung, Taiwan).

제브라피시에서의In the zebrafish NBDGNBDG 섭취 평가 Ingestion evaluation

제브라피쉬 알을 0.2 mM 2-페닐티오우레아(유생의 투명성을 증가시키는 탈색소 화합물)가 보충된 E3 물(증류수 내 5 mM NaCl, 0.17 mM KCl, 033 mM CaCl2 및 0.33 mM MgSO4)에서 인큐베이션 하였다. 96-웰 플레이트에 4 알/웰(eggs/well)의 밀도로 200 μL E3 물에 72 hpf 유생을 분주하였다. 이후 시험 화합물을 첨가하고, 상기 유생을 시험 화합물에 1시간 동안 노출시켰다. 다음으로, 시험 화합물을 포함하는 E3 물을 제거하고, E3 물에 용해된 NBDG로 교체하였다. 유생을 3시간 동안 NBDG와 함께 인큐베이션 하였다. NBDG를 포함하는 E3 물을 제거하고 이후 상기 유생을 E3 물로 세척한 다음, E3 물에 용해된 0.02 % 트리카인으로 마취하시켰다. 이후 E3 물에 용해된 3% 메틸셀룰로오스를 포함하는 플라스틱 챔버(1.6 cm 직경 및 3 mm 깊이) 내 유리 현미경 슬라이드에 상기 유생을 위치시켰다. 디지털 카메라(DFC425C, Leica, 독일)가 장착된 형광 현미경(DM2500, Leica, 독일)을 이용하여 NBDG 섭취 이미지를 포착하였다. Leica Application Suite 소프트웨어(Leica Microsystems, 독일) 및 포토샵 CS4(Adobe Systems Incorporated, 미국)을 이용하여 이미지를 획득하였다. 유생으로의 NBDG 섭취는 이미지 J 소프트웨어(National Institutes of health, 미국)로 정량하였다.The zebrafish eggs were incubated in E3 water (5 mM NaCl, 0.17 mM KCl, 033 mM CaCl 2 and 0.33 mM MgSO 4 in distilled water) supplemented with 0.2 mM 2-phenylthiourea (decolorizing compound to increase larval transparency) Respectively. 72 hpf larvae were dispensed into 200 μL E3 water at a density of 4 eggs / well in a 96-well plate. The test compound was then added and the larvae were exposed to the test compound for 1 hour. Next, E3 water containing the test compound was removed and replaced with NBDG dissolved in E3 water. The larvae were incubated with NBDG for 3 hours. E3 water containing NBDG was removed and then the larvae were washed with E3 water and then anesthetized with 0.02% tricine dissolved in E3 water. The larvae were then placed on a glass microscope slide in a plastic chamber (1.6 cm diameter and 3 mm depth) containing 3% methylcellulose dissolved in E3 water. NBDG uptake images were captured using a fluorescence microscope (DM2500, Leica, Germany) equipped with a digital camera (DFC425C, Leica, Germany). Images were acquired using Leica Application Suite software (Leica Microsystems, Germany) and Photoshop CS4 (Adobe Systems Incorporated, USA). NBDG uptake into larvae was quantified as Image J software (National Institutes of health, USA).

형광 마이크로플레이트 판독기(SpectraMAX Gemini XS, Molecular Devices, 미국)를 이용한 NBDG 섭취 측정을 위한 제브라피시 유생의 균질화(homogenization)를 위하여, 상기 유생을 1.5 mL 마이크로퓨즈 튜브(Microfuge Tube)에 위치시키고, 120 μL CelLytic Mn 용액(Sigma-Aldrich, 미국)에서 용해한 후, 워치메이커 포셉(watchmaker forceps)을 이용하여 분해하였다. 상기 유생을 10분 동안 10”/5” 펄스로 4℃에서 Vibra-Cell VCX500(Sonics & Materials, Inc., 미국)을 이용하여 소니케이션 한 후 10000 rpm에서 10분 동안 원심분리하였다. 상등액을 96-웰 플레이트로 옮기고 형광 마이크로플레이트 판독기로 NBDG 신호를 측정(lex=466 nm, lem=540 nm)하였다.
For homogenization of zebrafish larvae for NBDG uptake measurements using a fluorescent microplate reader (SpectraMAX Gemini XS, Molecular Devices, USA), the larvae were placed in a 1.5 mL Microfuge Tube and incubated with 120 μL Was dissolved in CelLytic Mn solution (Sigma-Aldrich, USA) and then disrupted using watchmaker forceps. The larvae were sonicated using a Vibra-Cell VCX500 (Sonics & Materials, Inc., USA) at 4 ° C with 10 "/ 5" pulses for 10 minutes and then centrifuged at 10,000 rpm for 10 minutes. The supernatant was transferred to a 96-well plate and the NBDG signal was measured (lex = 466 nm, lem = 540 nm) with a fluorescence microplate reader.

지방세포 배양Adipocyte culture

3T3-L1 설치류의 지방전구세포(대한민국 연세의료원 이현철 교수로부터 구입)를 10% 송아지 혈청(Calf Serum; Invitrogen, 미국), 50 units/mL 페니실린 및 50 μg/mL 스트렙토마이신(PenStrep, Life Technologies Corporation., 미국)이 보충된 DMEM(Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium; Invitrogen, 미국) 배지에서 배양하였다. 10% FBS 및 지방세포화 인자(adipogenic factors) 칵테일(0.5 mM 3-이소뷰틸-1-메틸-크산틴, 2 /mL 덱사메타손(Sigma-Aldrich, 미국), 1 /mL 인슐린, 50 /mL 페니실린 및 50 /mL 스트렙토마이신))를 포함하는 PenStrep이 첨가된 DMEM에서 배양함으로써 3T3-L1를 48시간 포스트-컨플루언트에서 지방세포로 분화 유도하였다. 48시간 후, 상기 세포를 10% FBS, PenStrep 및 1 μg/mL 인슐린을 포함하는 신선한 DMEM에서 인큐베이션 하였다. 8일 후, 분화된 지방세포를 실험에 사용하였다.
3T3-L1 rodent progenitor cells (purchased from Professor Hyun Chul Lee, Yonsei University, Korea) were infected with 10% calf serum (Invitrogen, USA), 50 units / mL penicillin and 50 μg / mL streptomycin (PenStrep, Life Technologies Corporation. , USA) supplemented with DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium; Invitrogen, USA). 10% FBS and adipogenic factors cocktail (0.5 mM 3-isobutyl-1-methyl-xanthine, 2 / mL dexamethasone (Sigma-Aldrich, USA), 1 / mL insulin, 50 / mL penicillin and 50 / mL streptomycin) to induce differentiation of 3T3-L1 into adipocytes from post-confluent for 48 hours. After 48 hours, the cells were incubated in fresh DMEM containing 10% FBS, PenStrep and 1 [mu] g / mL insulin. After 8 days, differentiated adipocytes were used in the experiment.

NBDGNBDG 섭취의 지방세포-기반된 측정 Fat Cell-Based Measurement of Intake

종래 개시된 바에 따라 3T3-L1에서의 NBDG 섭취를 측정하였다(38). 지방세포를 96-웰 조식 배양 플레이트에 5000 세포/웰의 농도로 분주하고, 지질생성을 하도록 유도하였다. 이후 상기 배양 배지를 혈청-부재 및 저농도 글루코오스 DMEM으로 3시간 동안 교체하였다. 다음으로 상기 배양 배지를 시험 화합물을 포함하는 DMEM 배지로 교체하였다. 30분 후, 상기 배지를 50 μM 2-NBDG를 포함하는 DMEM 배지로 교체하였다. 1 시간 후, 지방세포를 예열된 PBS(phosphate buffered saline)로 두 번 세척하고 암전상태에서 10분 동안 70 μL 0.1M 인산칼륨 및 1% 트리톤 X-100이 포함된 pH 10의 PBS를 처리하여 용해하였다. 30 μL DMSO를 첨가하고 멀티-채널 피펫을 이용하여 상기 용액을 조심스럽게 혼합하였다. 형광 마이크로플레이트 판독기(SpectraMAX Gemini XS, lex=466 nm, lem=540 nm, Molecular Devices, 미국)를 이용하여 NBDG 신호를 측정하였다.NBDG uptake in 3T3-L1 was measured as previously described (38). Adipocytes were plated at a concentration of 5000 cells / well in a 96-well plate culture plate and induced to produce lipids. The culture medium was then replaced with serum-free and low glucose DMEM for 3 hours. The culture medium was then replaced with DMEM medium containing the test compound. After 30 minutes, the medium was replaced with DMEM medium containing 50 [mu] M 2-NBDG. After 1 hour, the adipocytes were washed twice with pre-warmed PBS (phosphate buffered saline) and treated with PBS (pH 10) containing 70 μL of 0.1 M potassium phosphate and 1% Triton X-100 for 10 minutes Respectively. 30 [mu] L DMSO was added and the solution was carefully mixed using a multi-channel pipette. NBDG signals were measured using a fluorescence microplate reader (SpectraMAX Gemini XS, lex = 466 nm, lem = 540 nm, Molecular Devices, USA).

PBS 세척 단계 후, 형광 현미경(IX81, Olympus, 일본) 및 Metamorph 소프트웨어(version 7.5, Molecular Devices, 미국)를 이용하여 NBDG 섭취의 세포 이미지를 얻었다.
After the PBS washing step, cell images of NBDG uptake were obtained using a fluorescence microscope (IX81, Olympus, Japan) and Metamorph software (version 7.5, Molecular Devices, USA).

유리 지방산 방출 Free fatty acid release 어세이Assay

지방세포로부터 방출되는 에피네프린-자극된 유리 지방산(FFA: free fatty acid)을 유리 지방산 정량 키트(Biovision, 미국)를 이용하여 종래 개시된 방법(41)에 따라서 측정하였다. 종래 개시된 방법은 하기와 같다: 24-웰 플레이트에서 컨플루언트(confluent) 3T3-L1 지방전구세포를 혈청-부재 배양 배지에서 3시간 동안 배양하였다. 이후, FFA 방출을 유도하기 위하여 염에 용해된 10 μM 에피네프린을 지방세포에 처리하였다. 에피네프린을 처리하기 10분 전에 목적 약물을 첨가하였다. 세포 용해물을 수득하여 50 mL 유상(organic phase)을 분석에 이용하였다.
The epinephrine-stimulated free fatty acid (FFA) released from adipocytes was measured according to the conventionally disclosed method 41 using a free fatty acid quantitation kit (Biovision, USA). The conventionally disclosed method is as follows: Confluent 3T3-L1 adipose precursor cells in 24-well plates were incubated in serum-free culture medium for 3 hours. Then, adipocytes were treated with 10 [mu] M epinephrine dissolved in the salt to induce FFA release. The drug of interest was added 10 minutes before the treatment of epinephrine. Cell lysates were obtained and 50 mL organic phase was used for analysis.

제브라피시Zebra fish 기반 독성 시험 Based toxicity test

독성 분석을 위한 본 발명자들의 프로토콜은 종래의 문헌을 기반으로 하였다(35). 산란 후, 96-웰 플레이트에 1 알/웰로 제브라피시 배아(embryo)를 200μL E3 물에 분주하였다. 화합물을 8-세포기(5/4 hpf)에 72시간 동안 첨가하였다. 각 화합물을 포함한 E3 물을 매일 새로 보급하였다. 스테레오 마이크로현미경(Zeiss Stemi 2000-C, Edmund Optics Inc., 미국)을 이용하여 화합물 첨가 후 각 24시간 마다 확인하고, 하기 발생상 및 해부학상 파라미터를 관찰하였다: 1) 체절 발생(somite development), 2) 꼬리 분리(tail detachment), 3) 이소포(otic vesicles), 이석(otoliths) 및 눈의 발달, 4) 심박동, 5) 순환, 6) 부화 지연, 7) 골격 기형의 존재, 8) 몸의 자세(body position), 9) 수영 능력. 초기 사망률(IMR: Initial Mortality Rate)을 확인하기 위하여 화합물을 처리하지 않은 50 마리의 유생을 동일한 조건에서 인큐베이션 하였다. 발생상 및 해부학상 파라미터의 평가 이후, 상기 유생을 0.02% 트리케인을 포함하는 E3 물에서 10분 동안 인큐베이션하여 마취하고, E3에 용해된 3% 메틸셀룰로오스를 포함하는 플라스틱 챔버(1.6 cm 직경 및 3 mm 깊이) 내 유리 현미경 슬라이드에 위치시켰다. 디지털 카메라(DFC425C, Leica, Wetzlar, 독일)가 장착된 차등간섭대비(DIC: differential interference contrast) 현미경(DM2500, Leica, 독일)으로 화합물이 처리된 유생의 이미지를 촬영하였다. Leica Application Suite 소프트웨어(Leica Microsystems, 독일) 및 포토샵 CS4(Adobe Systems Incorporated, 미국)을 이용하여 이미지를 획득하였다.
Our protocol for toxicity analysis was based on conventional literature (35). After scattering, a zebrafish embryo was dispensed into 200 μL E3 water at 1 al / well in a 96-well plate. The compound was added to the 8-cephem (5/4 hpf) over 72 h. E3 water containing each compound was replenished daily. The compound was identified every 24 hours after addition of the compound using a stereo microscope (Zeiss Stemi 2000-C, Edmund Optics Inc., USA) and the following developmental and anatomical parameters were observed: 1) somite development, 2) tail detachment, 3) otic vesicles, otoliths and eye development, 4) heart rate, 5) circulation, 6) delayed hatching, 7) presence of skeletal anomalies, 8) Body position, 9) swimming ability. In order to confirm the Initial Mortality Rate (IMR), 50 untreated larvae were incubated under the same conditions. After evaluation of developmental and anatomical parameters, the larvae were anesthetized by incubation in E3 water containing 0.02% tricine for 10 minutes and plated in plastic chambers (1.6 cm diameter and 3 mm diameter containing 3% methylcellulose dissolved in E3 mm depth) were placed on a glass microscope slide. Images of compound-treated larvae were photographed with a differential interference contrast (DIC) microscope (DM2500, Leica, Germany) equipped with a digital camera (DFC425C, Leica, Wetzlar, Germany). Images were acquired using Leica Application Suite software (Leica Microsystems, Germany) and Photoshop CS4 (Adobe Systems Incorporated, USA).

통계 분석Statistical analysis

실험군의 비교를 위하여 student’s t-test(Microsoft Excel, 2010 버전)를 이용하였다. 0.05 이하의 P 값을 유의한 것으로 간주하였다. 다른 언급이 없다면, 모든 결과는 세 번의 개별적 실험의 평균이고, 오차구간(error bars)은 평균의 표준편차이다.
Student's t-test (Microsoft Excel, 2010 version) was used for the comparison of experimental groups. A P value of 0.05 or less was considered significant. Unless otherwise noted, all results are the mean of three separate experiments, and error bars are the standard deviation of the mean.

실험 결과Experiment result

제브라피시Zebra fish 유생은 2- Larvae are 2- NBDGNBDG 을 투여량-의존적으로 섭취할 수 있다.Can be taken in a dose-dependent manner.

본 발명에서 사용된 화합물의 화학적 구조를 도 1에 나타내었다. 제브라피시 유생에서 글루코오스 섭취를 기반으로 한 형광물질-기반된 스크리닝 시스템을 설립하기 위한 본 발명의 첫 번째 실험은 2-NBDG 섭취의 정확한 측정이 가능한지를 확인하는 것이었다. 본 발명자들은 72 hpf 유생을 선택하였는데, 이는 종래 연구에서 상기 발달 시점에서의 GLUT 트랜스포터 발현 및 글루코오스 대사를 수행하였기 때문이다(21, 23). 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)를 사용한 종래 비보에서의 2-NBDG 섭취 연구는 200 mM 투여량을 사용하였다(24). 따라서 본 발명자들은 하기 투여량의 2-NBDG와 함께 제브라피시를 인큐베이션 하였다: 0, 100 μM, 200 μM, 600 μM, 1 mM 및 2 mM. 도 2a에 나타난 바와 같이, 2-NBDG 섭취는 200 μM의 투여량에서 형광 현미경에 의한 시각화가 가능했고, 상기 형광 신호는 투여량을 2 mM 증가시킨 경우까지 유지되었다. 본 발명의 다음 과정은 72 hpf 유생에서 글루코오스 섭취의 정량이 가능한 방법을 개발하는 것이었다. 종래 연구는 세포 용해물의 형광 마이크로플레이트 판독기 분석을 이용한 세포 내 2-NBDG 섭취를 측정하는 것이 가능함을 보였다(14). 본 발명의 결과는 형광 마이크로플레이트 판독기를 이용한 균질화된 제브라피시 유생에서 2-NBDG 섭취를 탐지할 수 있음을 보였다(도 2b). 2-NBDG 형광 신호의 두드러진 증가는 600 μM 투여량에서 탐지되었고, 이는 2-NBDG 섭취의 본 발명의 미시적 분석의 결과와 유사하다. 72 hpf에서 제브라피시 유생 눈은 트랜스포터의 GLUT 패밀리의 다른 멤버의 풍부한 발현 원료로 알려져 있다(23). 도 2a로부터 유생 눈이 2-NBDG 섭취에서 투여량 의존적 증가를 보임을 관찰할 수 있었다. 상기 72 hpf 유생에서 눈의 형상은 형광 강도의 이미지 분석을 위하여 필요하다. 이미지 J 소프트웨어(National Institutes of health)를 이용하여, 본 발명자들은 2-NBDG 섭취에서 투여량 의존적 증가를 정량화할 수 있었다(도 2b).
The chemical structure of the compounds used in the present invention is shown in Fig. The first experiment of the present invention to establish a fluorescence-based screening system based on glucose uptake in zebrafish larvae was to ensure that accurate measurement of 2-NBDG uptake was possible. We chose 72 hpf larvae because they performed GLUT transporter expression and glucose metabolism at the time of development in the prior art (21, 23). Caenorhabditis elegans) to the 2-NBDG intake study 200 mM dose of the conventional in vivo it was used with 24. Thus, we incubated zebrafish with the following doses of 2-NBDG: 0, 100, 200, 600, 1 and 2 mM. As shown in Figure 2A, 2-NBDG uptake was visualized by fluorescence microscopy at a dose of 200 [mu] M and the fluorescence signal was maintained until the dose was increased by 2 mM. The next step of the invention was to develop a method capable of quantifying glucose uptake in 72 hpf larvae. Previous studies have shown that it is possible to measure intracellular 2-NBDG uptake using fluorescent microplate reader analysis of cell lysates (14). The results of the present invention show that 2-NBDG uptake can be detected in homogenized zebrafish larvae using a fluorescence microplate reader (FIG. 2B). A noticeable increase in the 2-NBDG fluorescence signal was detected at a dose of 600 [mu] M, which is similar to the results of the microanalysis of the present invention of 2-NBDG uptake. At 72 hpf, zebrafish larval eyes are known as the abundant expression sources of other members of the GLUT family of transporters (23). From Fig. 2a, it was observed that larval eyes showed a dose-dependent increase in 2-NBDG uptake. The shape of the eye in the 72 hpf larvae is necessary for image analysis of fluorescence intensity. Using Image J software (National Institutes of Health), we were able to quantitate dose-dependent increases in 2-NBDG uptake (FIG. 2B).

제브라피시는The zebrafish 2- 2- NBDGNBDG 섭취에서 시간-의존적 증가를 보인다. A time-dependent increase in intake.

NBDG 탐침은 D-글루코오스보다 훨씬 높은 친화력으로 GLUT 수용체에 결합됨을 보였지만, GLUT을 통한 NBDG 전달은 훨씬 느리다(15). 또한, 2-NBDG는 세포 섭취 이후 헥소키나아제(hexokinase)에 의하여 인산화되고, 이후 해당 경로(glycolytic pathway)에 의하여 비-형광성 물질로 매우 빠르게 분해된다(14). 따라서 본 발명자들은 2-NBDG가 72 hpf 유생 내로 섭취된 후 2-NBDG 신호의 시간-의존적 변화를 측정하였다. 본 발명자들은 NBDG 신호의 포화 없이 2-NBDG 섭취를 시각화할 수 있는 600 μM 2-NBDG를 투여량으로 선택하였다(도 2a). 본 발명자들은 처리 이후 0.5시간에 2-NBDG 섭취를 시각화할 수 있었고, 처리 8시간 이후까지 2-NBDG 섭취가 증가함을 관찰하였다(도 3a). 또한, 마이크로플레이트 판독기 분석은 2-NBDG 신호가 30분 이후 빠르게 증가하여, 처리 1시간 이후에도 여전히 유지되며, 처리 4시간 이후 다시 증가하기 시작함을 보였다. 이후 2-NBDG 명도는 처리 후 8-12 시간에도 유지되었다(도 3b). 본 발명자들은 상기 제브라피시 유생에서의 2-NBDG 투여량 의존적 섭취 분석과 유사한 접근방식을 채택하여, 2-NBDG 섭취의 시간 의존적 증가의 정량에 이미지 J 소프트웨어를 이용하였다(도 3c). 눈에서의 2-NBDG 섭취는 처리 1시간 이후 탐지되었고, 상기 균질화된 유생의 마이크로플레이트 판독기 분석에 비하여 더욱 시간-의존적 섭취의 선형적 양상(linear pattern)을 보였다(도 3b 및 3c 비교).
The NBDG probe showed binding to the GLUT receptor with a much higher affinity than D-glucose, but the NBDG delivery via GLUT is much slower (15). In addition, 2-NBDG is phosphorylated by hexokinase after cell ingestion and is then rapidly degraded to a non-fluorescent material by the glycolytic pathway (14). Thus, we measured the time-dependent changes in 2-NBDG signal after 2-NBDG was ingested into 72 hpf larvae. We chose 600 μM 2-NBDG at doses that can visualize 2-NBDG uptake without saturation of the NBDG signal (FIG. 2a). We were able to visualize 2-NBDG uptake at 0.5 hour after treatment and observed an increase in 2-NBDG uptake by 8 hours after treatment (Fig. 3a). In addition, microplate reader analysis showed that the 2-NBDG signal increased rapidly after 30 minutes, still after 1 hour of treatment, and began to increase again after 4 hours of treatment. 2-NBDG lightness was maintained at 8-12 hours after treatment (Fig. 3B). We employed an image J software to quantitate the time-dependent increase of 2-NBDG uptake (Fig. 3c), adopting a similar approach to the 2-NBDG dose dependent uptake assay in the zebrafish larval. 2-NBDG uptake in the eyes was detected after 1 hour of treatment and showed a linear pattern of more time-dependent uptake compared to microplate reader analysis of the homogenized larval (compare Figs. 3b and 3c).

제브라피시Zebra fish 유생의 글루코오스 섭취 관찰을 위하여 6- To observe glucose uptake in larvae, 6- NBDGNBDG 보다 2-2- NBDGNBDG 가 바람직하다..

세포에서의 글루코오스 섭취를 측정하기 위하여 2-NBDG 및 6-NBDG를 사용하였다(14). 본 발명자들은 72 hpf 제브라피시 유생에서 6-NBDG 섭취를 시험하였다. 그러나 2-NBDG 섭취에 대한 실험에서 사용한 것과 동일한 이미지 캡쳐 파라미터를 사용한 경우(DM2500, Leica, 500 ms 노출), 6-NBDG의 신호가 훨씬 약했다. 6-NBDG 신호는 1 mM 투여량에서 거의 관찰되지 않았다(도 4). 따라서 본 발명자들은 유생에서 글루코오스 섭취를 시각화하기 위하여 2-NBDG를 선택하였다.
2-NBDG and 6-NBDG were used to measure glucose uptake in cells (14). We tested 6-NBDG uptake in 72 hpf zebrafish larvae. However, when using the same image capture parameters (DM2500, Leica, 500 ms exposure) as in the experiment for 2-NBDG uptake, the signal of 6-NBDG was much weaker. The 6-NBDG signal was scarcely observed at the 1 mM dose (Figure 4). Therefore, we selected 2-NBDG to visualize glucose uptake in larvae.

2-2- NBDGNBDG 섭취 관찰에 있어 72  In the observation of ingestion, 72 hpfhpf 제브라피시의Zebrafish 유생이 120  Larger than 120 hpfhpf 제브라피시의Zebrafish 유생보다 바람직하다. It is preferable to larvae.

본 발명자들은 제브라피시 유생에서 2-NBDG 섭취 분석을 위하여 처음에 72 hpf 시점을 선택하였는데, 이는 발생의 상기 단계에서 글루코오스 전달 발현 및 포유류-유사 글루코오스 항상성 메커니즘을 평가하여왔기 때문이다(21, 23). 그러나 본 발명자들은 이보다 늦은 시점이 더 바람직한지 여부를 확인하기 위하여 120 hpf 에서의 2-NBDG 섭취도 시험하였다(도 5a 내지 5d). 본 시험을 위하여 본 발명자들은 2-NBDG 섭취에 대한 에모딘(6-메틸-1,3,8-트리하이드록시안트라퀴논 3) 처리 효과를 비교하였다. 에모딘은 동물 모델에서 글루코오스 섭취를 유도하고 당뇨를 개선할 수 있는 식물-유래 하제 수지이다(24). 72 hpf 및 120 hpf 유생에대한 에모딘 처리는 균질화된 유생의 플레이트 판독기 분석 및 눈에서의 2-NBDG 형광 신호에서 관찰된 바와 같이 2-NBDG 섭취를 유도하였다(도 5c 및 5d). 그러나 120 hpf 유생의 눈에서의 이모딘-유도된 2-NBDG 섭취 규모는 72 hpf 유생보다 적었다.
We chose 72 hpf initially for 2-NBDG uptake analysis in zebrafish larvae because we have been evaluating glucose transduction expression and mammalian-like glucose homeostatic mechanisms at this stage of development (21, 23) . However, the present inventors also tested 2-NBDG uptake at 120 hpf (Fig. 5a-d) to determine whether a later time point is more desirable. For this test, the present inventors compared the effect of treatment with emodin (6-methyl-1,3,8-trihydroxy anthraquinone 3) on the intake of 2-NBDG. Emmodin is a plant-derived laxative resin capable of inducing glucose uptake and improving diabetes in animal models (24). Emmodine treatment for 72 hpf and 120 hpf larvae induced plate reader analysis of homogenized larval and 2-NBDG uptake as observed in the 2-NBDG fluorescence signal in the eyes (Figures 5c and 5d). However, the imodin-induced 2-NBDG uptake in 120 hpf larval eyes was less than 72 hpf larvae.

제브라피시Zebra fish 유생에서In larvae 2- 2- NBDGNBDG 섭취는 유리 글루코오스와의 경쟁에 의하여  Ingestion is caused by competition with free glucose 감소될To be reduced 수 있다. .

형광-표시된 글루코오스 섭취가 글루코오스 전달 활성에 의존함을 입증하는 중요한 시험은 과다 유리 글루코오스와의 경쟁이다(14). 72 hpf 제브라피시 유생을 600 μM 2-NBDG 및 30 mM D-글루코오스와 함께 3시간 동안 인큐베이션 하였다(도 6). 유생의 눈 내로의 2-NBDG 섭취에 대한 이미지 분석은 유리 글루코오스와의 인큐베이션이 2-NBDG 섭취를 감소시키는 것을 보여주는데, 이는 글루코오스 전달 메카니즘이 유생 내로의 2-NBDG 섭취에 중요한 요소임을 제시한다.
An important test to demonstrate that fluorescent-labeled glucose ingestion depends on glucose transport activity is competition with excess glass glucose (14). 72 hpf zebrafish larvae were incubated with 600 [mu] M 2-NBDG and 30 mM D-glucose for 3 hours (Figure 6). Image analysis of 2-NBDG uptake into larval eyes shows that incubation with free glucose reduces 2-NBDG uptake, suggesting that the glucose transport mechanism is an important factor for 2-NBDG uptake into larvae.

제브라피시에서At the zebra fish 2- 2- NBDGNBDG 섭취 측정은  The measurement of intake 신규한New 인슐린 모방 화합물을 동정할 수 있게 한다. Insulin mimetic compounds are identified.

글루코오스 섭취 조절을 확인하는 방법으로서 본 발명의 제브라피시-기반된 2-NBDG 섭취 시스템의 유효성을 검사하기 위하여, 본 발명자들은 일본 밤나무인 Castanea crenata로부터 유래한 내피의 활성 인도된 분획(Activity guided fractionation)을 채택하였다. 도 7a는 C. crenata로부터 분리된 화합물에 대한 전체 실험 계획을 나타낸다. 제브라피시 유생 내로의 2-NBDG 섭취 효과에 대하여 세 가지 분획(메탄올, 에틸 아세테이트 및 헥세인)을 시험하였다(도 7b). 본 발명의 제브라피시-기반된 분석에 대하여, 2-NBDG 섭취에서의 100% 증가를‘히트’ 약물 선택을 위한 기준치로 선택하였다. 메탄올 분획이 2-NBDG 섭취를 최고로 유도함을 발견하고, 상기 메탄올 분획을 더욱 정제하여 하기 8개의 화합물을 획득하였다: UP2.2(스코폴레틴), UP3.1.1.1(마슬린산), UP3.5.3(프라그란신 A2, UP4.2.3(4-케토노나논산), UP5.2.1(4-히드록시-5-메톡시신남산), UP3.2(프락시딘), UP3.3(6, 7, 8-트리메톡시쿠마린) 및 UP5.2.3(3, 4, 5-트리메톡시신남산). 도 7c에서 제브라피시 유생에서의 2-NBDG 섭취에 대한 결과를 나타냈다. 글루코오스 섭취의 유도인자로 알려져 있는 양성 대조군인 에모딘(24)과 2-NBDG 섭취를 비교하였다. 더불어, 추가적인 비교를 위하여 동양의 현화 뽕나무인 Morinda longissima의 뿌리로부터 분리한 4개의 화합물 또한 시험하였다(도 7d). Morinda longissima는 종래 항-당뇨 활성을 가진다는 보고가 없기 때문에 선택하였다. C. crenata의 메탄올 분획으로부터는 2-NBDG 섭취를 100% 이상 증가시키는 프락시딘 및 마슬린산을 발견하였으나, M. longissima의 어떠한 화합물도 글루코오스 섭취를 유도하지 못하였다(도 7d).A method to determine the glucose intake control zebra fish of the present invention to validate the base 2 NBDG-intake system, the inventors of Japanese chestnut Castanea Activity guided fractionation of endothelium derived from crenata was adopted. Figure 7a shows the overall experimental design for compounds isolated from C. crenata . Three fractions (methanol, ethyl acetate and hexane) were tested for the effect of 2-NBDG ingestion into zebrafish larvae (Figure 7b). For the zebrafish-based assay of the present invention, a 100% increase in 2-NBDG uptake was selected as a baseline for 'heat' drug selection. The methanol fraction was found to induce 2-NBDG uptake to the best, and the methanol fraction was further purified to obtain the following eight compounds: UP2.2 (scopoletin), UP3.1.1.1 (muslinic acid), UP3. 5.3 (pragramin A 2 , UP4.2.3 (4-ketononanoic acid), UP5.2.1 (4-hydroxy-5-methoxycinnamic acid), UP3.2 (proxidine) 7, 8-trimethoxycoumarin) and UP5.2.3 (3,4, 5-trimethoxycinnamic acid). Figure 7c shows the results for 2-NBDG uptake in zebrafish larvae as inducers of glucose uptake (24) and 2-NBDG, which are known to be positive control. In addition, for further comparisons, Morinda Four compounds isolated from the roots of longissima were also tested (Figure 7d). Morinda Longissima was chosen because it has not been reported to have conventional anti-diabetic activity. From the methanol fraction of C. crenata, we found proxydin and maslinic acid that increased the 2-NBDG uptake by more than 100%, but no compound of M. longissima induced glucose uptake (FIG. 7d).

본 발명자들은 본 발명의 스크리닝 시스템을 이용하여 프락시딘이 포유류 지방세포 시스템에서 글루코오스 섭취를 유도할 수 있음을 보였다. 지방세포는 인슐린-매개 글루코오스 섭취를 위한 작용의 주요 위치이고(14), 프락시딘(UP3.2) 처리가 2-NBDG 섭취를 유도함을 보였다(도 8a). 글루코오스 섭취의 유도인자로 알려진 베르베린 12(26)를 양성 대조군으로 사용하였다(본 발명의 제브라피시 시스템 상에서 글루코오스 섭취를 유도하는 베르베린의 능력도 검증함(도 9)). 인슐린 모방 약제는 세포 생리에서의 인슐린 효과를 대체하고 항-당뇨 약제 개발을 위한 이상적인 후보물질을 대표한다(13). 따라서 본 발명자들은 프락시딘(UP3.2)의 인슐린 모방 활성을 시험하였다(도 8b 및 8c). 지방세포에서 프락시딘-유도된 글루코오스 섭취는 인슐린 저항성을 유도하고 인슐린 모방 활성을 위한 시험인 TNF-α에 민감함을 보였다(도 8b)(27). 인슐린 유도 활성에 대한 두 번째 시험은 지방세포로부터 에피네프린-자극된 유리 지방산 분비를 억제하는 능력이다(28). 프락시딘으로 지방세포를 전처리한 경우 에피네프린에 의하여 유도된 유리 지방산 분비가 줄었다(도 8c).The present inventors have shown that using the screening system of the present invention, the proxidine can induce glucose uptake in the mammalian adipocyte system. Fat cells are the primary site of action for insulin-mediated glucose uptake (14) and treatment with proxidine (UP3.2) induces 2-NBDG uptake (Figure 8a). Berberine 12 (26), known as the inducer of glucose uptake, was used as a positive control (verifying the ability of berberine to induce glucose uptake in the present zebrafish system (FIG. 9)). Insulin mimetics replace the insulin effect in cell physiology and represent an ideal candidate for the development of anti-diabetic agents (13). Therefore, the present inventors have examined insulin mimetic activity of proxidine (UP3.2) (FIGS. 8B and 8C). Procidin-induced glucose uptake in adipocytes was sensitive to TNF-a, a test for insulin resistance and insulin mimetic activity (Fig. 8b) (27). A second test for insulin-inducing activity is the ability to inhibit the release of epinephrine-stimulated free fatty acids from adipocytes (28). Pre-treatment of adipocytes with proxidine reduced the release of free fatty acids induced by epinephrine (Figure 8c).

제브라피시-기반된 분석의 매우 유용한 다른 특징은 발달된 유생에서 쉽게 독성을 시험할 수 있는 것이다(25). 본 발명의 독성 분석은 상기 화합물에 대하여 10 mg/mL이 적합한 투여량임을 제안하였다(도 10의 독성 데이터에 의하여 선택됨).
Another very useful feature of zebrafish-based assays is that they can be easily tested for toxicity in developed larvae (25). Toxicity analysis of the present invention suggested that 10 mg / mL for this compound is a suitable dose (selected by the toxicity data in FIG. 10).

신규한New 인슐린 모방 약제 후보 발견을 위한  For insulin mimic drug candidate discovery 제브라피시Zebra fish -기반된 스크리닝- Based Screening

본 발명자들은 제브라피시 유생으로의 2-NBDG 섭취 유도에 대한 사포닌-기반된 천연물질(3 시간 동안 10 μg/mL 투여량)을 스크리닝하였다. 2-NBDG만을 단독 처리한 유생과 비교하여 2-NBDG 섭취 값이 100% 증가하는 범위 내에 속하는 경우 ‘히트’화합물로 선정하였다. 그 결과, 사포닌 cpp532(20(S)-진세노사이드 Rh2)을 ‘히트’화합물로 동정하였다.We screened saponin-based natural substances (10 μg / mL dose for 3 hours) for induction of 2-NBDG uptake into zebrafish larvae. Compared with larvae that only treated with 2-NBDG alone, they were selected as 'heat' compounds when the 2-NBDG intake value was within the range of 100% increase. As a result, saponin cpp532 (20 (S) -ginsenoside Rh2) was identified as a 'heat' compound.

또한, 본 발명자들은 제브라피시 유생으로의 2-NBDG 섭취 유도에 대한 트리아진-기반된 합성 화합물(3 시간 동안 20 μM 투여량)을 스크리닝하였다. 그 결고, 화합물 PP-Ⅱ-A01, PP-Ⅱ-A02, PP-Ⅱ-A03, PP-Ⅱ-A05 및 PP-Ⅱ-A08을 ‘히트’화합물로 동정하였다.
We also screened a triazine-based synthetic compound (20 μM dose for 3 hours) for induction of 2-NBDG uptake into zebrafish larvae. The compounds PP-II-A01, PP-II-A02, PP-II-A03, PP-II-A05 and PP-II-A08 were identified as "heat" compounds.

고찰Review

본 발명에서, 본 발명자들은 척추동물에서 활성이 있는 항-당뇨 약제 후보물질의 빠르고 편리한 검출을 위한 신규한 시스템의 설립을 개시하였다. 본 발명자들은 형광물질-태그된 글루코오스 아날로그인 2-NBDG와 제브라피시 동물 모델의 실험적 유용성을 조합하였다(방사성 글루코오스 추적자는 전문 실험 기기 및 방사능 정화가 필요하고 시간적/공간적 해상도가 허용되지 않음을 참고(14)). 본 발명의 프로토콜은 당뇨 연구에 있어 약제 발견 접근방식을 상당히 촉진시킬 수 있다.In the present invention, we have established the establishment of a novel system for rapid and convenient detection of anti-diabetic agent candidates active in vertebrate animals. The present inventors have combined the experimental utility of zebrafish animal models with the fluorescent-tagged glucose analogue 2-NBDG (the radioactive glucose tracer requires specialized laboratory equipment and radioactivity purification and does not allow temporal / spatial resolution 14)). The protocol of the present invention can significantly accelerate the drug discovery approach in diabetes research.

본 발명의 결과는 제브라피시 유생에서 글루코오스 전달의 변동을 관찰하기 위한 2-NBDG의 적정 농도가 600 μM 임을 나타낸다(도 2b). PubMed.Gov 데이터베이스(US National Library of Medicine National Institutes of health)의 검색은 Drosophila melanogaster에서 2-NBDG 섭취에 대한 연구가 없음을 나타낸다. 글루코오스 섭취를 조절하는 화합물 검출을 위한 본 발명의 프로토콜은 피시 워터(fish water)에 대한 2-NBDG의 단순한 추가에 의존한다. 상기 본 발명의 프로토콜 길이의 단순함 및 간단함은 2-NBDG의 미세주입(microinjection)의 필요를 제거함에 있다. 제브라피시는 마우스를 넘어서는 항-당뇨 약제 후보물질의 초기 시험에 대한 뚜렷한 장점(예컨대, 상대적으로 단순한 하우징 및 시험 화합물과 2-NBDG의 소량 필요)을 제시한다.The results of the present invention indicate that the appropriate concentration of 2-NBDG to observe the variability of glucose transport in zebrafish larvae is 600 [mu] M (Fig. 2b). Search the database PubMed.Gov (US National Library of Medicine National Institutes of health) is Drosophila indicating no study of 2-NBDG uptake in melanogaster . The protocol of the present invention for the detection of compounds that regulate glucose uptake depends on the simple addition of 2-NBDG to fish water. The simplicity and simplicity of the protocol length of the present invention eliminates the need for microinjection of 2-NBDG. Zebrafish suggests distinct advantages over initial testing of anti-diabetic drug candidates beyond the mouse (eg, a relatively simple housing and a small amount of test compound and 2-NBDG).

본 발명의 제브라피시 유생에서 2-NBDG 섭취의 분석은 상대적으로 빠른 초기 섭취로 안정기에 도달하기 시작하고, 이후 다시 증가함을 보였다(도 3b 및 3c). 이러한 시간 경과는 2-NBDG의 세포 내 운명을 반영할 수 있는데, 2-NBDG는 헥소키나아제에 의하여 빠른 인산화 및 뒤이은 해당을 통한 비-형광성 물질로 분해되는 과정을 겪는다(14). 즉, 빠른 초기 섭취 이후 2-NBDG는 해당 과정에 의하여 분해되고 처리 몇 시간 후, 상기 해당과정은 세포 내에서 포화에 이를 수 있고, 이는 2-NBDG의 추가적인 축적을 허용할 수 있다. 따라서 본 발명자들은 본 발명의 프로토콜을 위하여 3 시간 동안의 2-NBDG 처리를 선택하였는데, 이는 항-당뇨 약물 후보물질의 효능에 의하여 2-NBDG 신호가 쉽게 탐지되나, 추가적인 세포의 축적 능력을 여전히 갖기 때문이다.Analysis of the 2-NBDG uptake in the zebrafish larvae of the present invention showed that the stabilizer was started to reach a relatively early intake and then increased again (Figs. 3b and 3c). This time course may reflect the intracellular fate of 2-NBDG, which undergoes rapid phosphorylation by hexokinase and subsequent degradation into corresponding non-fluorescent substances (14). That is, after a fast initial uptake, 2-NBDG is degraded by the process and several hours after treatment, the process can saturate in the cell, which may allow for additional accumulation of 2-NBDG. We therefore selected 3-hour 2-NBDG treatment for the protocol of the present invention because the 2-NBDG signal is easily detected by the efficacy of the anti-diabetic drug candidate but still has additional cell accumulation capability Because.

본 발명은 하기 두 가지 방법에 의하여 제브라피시 유생에서 2-NBDG 섭취가 측정 가능함을 보여준다: 균질화된 유생의 형광 플레이트 판독기 분석 또는 유생 눈에서의 2-NBDG 섭취의 이미지 분석. 후자는 처리된 유생이 다수인 경우의 분석에 더욱 적합한데, 이는 상기 분석이 상대적으로 빠르고 GLUT 발현이 특징지어졌기 때문이다(72 hpf 유생은 zglut1b, zglut6zglut12와 같은 제브라피시 GLUT들의 범위를 발현함(23)) 더욱이, 본 발명의 데이터는 글루코오스 섭취를 유도하는 화합물로 알려져 있는 에모딘 및 베르베린 모두가 유생의 눈으로 2-NBDG 섭취를 유도할 수 있음을 보여준다(도 5d 및 도 9).The present invention demonstrates the ability to measure 2-NBDG uptake in zebrafish larvae by either of two methods: analysis of fluorescence plate reader in homogenized larval or image analysis of 2-NBDG uptake in larval eyes. The latter is better suited for analysis of large numbers of treated larvae because the assay is relatively fast and characterized by GLUT expression (72 hpf larva expresses a range of zebrafish GLUTs such as zglut1b , zglut6 and zglut12 (23) Furthermore, the data of the present invention show that both emodine and berberine, known as compounds that induce glucose uptake, can induce 2-NBDG uptake in larval eyes (Figs. 5d and 9).

본 발명에서, 본 발명자들은 하기 두 발달 시기(72 hpf 및 96 hpf)에서 에모딘-유도된 2-NBDG 섭취를 비교하였다(도 5). 72 hpf가 더욱 적합함을 발견하였는데, 이는 96 hpf보다 대조군에 대한 에모딘-유도된 2-NBDG 섭취 차이가 더 컸기 때문이다. 96 hpf 제브라피시의 이용에 있어 복잡한 요소는 발달의 상기 단계에서 소화기관이 기능화 되어 제브라피시가 외부 물질들을 삼킬 수 있는 것이다(29). 따라서 120 hpf 유생에서 2-NBDG 섭취의 마이크로플레이트 판독기 기반 분석은 제브라피시의 2-NBDG 용액 소화 능력에 의하여 복잡해질 수 있다. 이는 형광 현미경에 의하여 관찰되는 2-NBDG 신호가 소화관에서보다 더 밝은 것에 의하여 설명할 수 있다(도 5b).In the present invention we compared emodin-induced 2-NBDG uptake at two developmental times (72 hpf and 96 hpf) (FIG. 5). 72 hpf was found to be more appropriate because of the greater difference in the 2-NBDG uptake of emmodin-induced NBDG to the control than 96 hpf. A complicated factor in the use of 96 hpf zebrafish is that at this stage of development the digestive tract becomes functional and zebrafish can swallow foreign substances (29). Therefore, microplate reader-based analysis of 2-NBDG uptake in 120 hpf larvae can be complicated by the 2-NBDG solution digestibility of zebrafish. This can be explained by the fact that the 2-NBDG signal observed by fluorescence microscopy is brighter than in the digestive tract (Fig. 5B).

글루코오스 탐침을 평가할 때 중요한 고려사항은 세포의 글루코오스 전달 메커니즘이 탐침 섭취에 포함되어 있는 것의 입증이다(14). 본 발명의 데이터는 제브라피시 유생에서 2-NBDG 섭취가 과도한 세포 외 글루코오스에 의하여 억제될 수 있음을 보여준다(도 6). 상기 시험은 Cy5.5-D-글루코사민, IRDye 800CW 2-DG 및 CyNE 2-DG와 같은 신규한 글루코오스 탐침의 유효성을 검사하는데 이용된다(14). 2-NBDG는 상업적으로 이용가능하고, 상대적으로 저렴하게 구입할 수 있으며, 여러 연구 발표에서 특징지어져있기 때문에 이를 글루코오스 탐침으로 선택하였다. 본 발명은 제브라피시 유생에서 변화되는 항-당뇨 화합물을 탐지하기 위하여 2-NBDG 가 사용될 수 있음을 처음으로 입증하였다.An important consideration when evaluating glucose probes is the demonstration that the cellular glucose transport mechanism is involved in probe ingestion (14). The data of the present invention show that 2-NBDG uptake in zebrafish larvae can be inhibited by excessive extracellular glucose (Fig. 6). The test is used to validate novel glucose probes such as Cy5.5-D-glucosamine, IRDye 800CW 2-DG and CyNE 2-DG (14). 2-NBDG was commercially available, relatively inexpensive, and characterized by several studies, so it was selected as a glucose probe. The present invention has for the first time demonstrated that 2-NBDG can be used to detect anti-diabetic compounds that are altered in zebrafish larvae.

본 발명자들은 글루코오스 섭취의 신규한 조절인자의 탐지를 위한 본 발명의 실험 시스템의 유용성을 설명하기 위하여 식물 재료로부터 활성 인도된 분획(activity guided fractionation)을 이용하였다(도 7). 본 발명의 제브라피시 기반 글루코오스 섭취 분석 시스템은 Castanea crenata에서 유래한 내피의 메탄올 분획이 글루코오스 섭취를 촉진하는 화합물을 포함함을 보였다. 또한, 본 발명자들은 상기 분획에서 대부분의 잠재적인 글루코오스 섭취-유도 화합물이 프락시딘 및 마슬린산임을 보였다. 종래의 연구는 마슬린산이 항-당뇨 화합물임을 보였다(30). 항-당뇨 화합물 또는 글루코오스 섭취 유도인자로서 보고되지 않은 C. crenata의 다른 화합물들(프라그란신 A2, 4-케토노나논산, 4-히드록시-5-메톡시신남산, 6,7,8-트리메톡시쿠마린 및 3,4,5-트리메톡시신남산)은 본 발명의 제브라피시 분석에서 ‘히트’ 화합물이 아니었다. 스코포레틴은 간세포주에서 AKT 인산화의 활성제로서 보고되어 있는데, 이는 글루코오스 섭취를 잠재적으로 유도할 수 있다. 그러나 스코포레틴에 대한 어떠한 잠재적 항-당뇨 활성도 설명되어진 적이 없다(31).We used activity-guided fractionation from plant material to demonstrate the utility of our experimental system for the detection of novel regulators of glucose uptake (Figure 7). Zebra fish-based glucose uptake assay system of the present invention Castanea The methanol fraction of endothelium derived from crenata has shown to contain compounds that promote glucose uptake. In addition, we showed that most of the potential glucose uptake-inducing compounds in this fraction were proxidine and maslinic acid. Previous studies have shown that marlesine is an anti-diabetic compound (30). Other compounds of C. crenata that have not been reported as anti-diabetic compounds or glucose uptake inducers (pragramin A 2 , 4-ketononanoic acid, 4-hydroxy-5-methoxycinnamic acid, 6,7,8 -Trimethoxycoumarin and 3,4,5-trimethoxycinnamic acid) were not 'heat' compounds in the zebrafish assay of the present invention. Scopolletin has been reported as an activator of AKT phosphorylation in the hepatocyte lineage, which can potentially lead to glucose uptake. However, no potential anti-diabetic activity against scopollin has been described (31).

본 발명에서, 본 발명자들은 신규한 인슐린 모방 약제로서 프락시딘의 유효성을 검사하였다(도 8). 본 발명자들은 인 비보에서 활성이 있는 인슐린 모방 약제로서 프락시딘의 발견이 본 발명의 형광물질-기반된 신규한 항-당뇨 약물 발견에 대한 신규한 항-당뇨 약물 발견에 대한 제브라피시 시험의 우수한 잠재성을 입증하고 있다고 믿는다.In the present invention, the present inventors examined the efficacy of the proxidine as a novel insulin mimetic drug (Fig. 8). The present inventors have found that the discovery of the proxidine as an insulin mimetic drug active in in vivo is the best potential of the zebrafish test for novel anti-diabetic drug discovery for the novel fluorescent-based novel anti-diabetic drug discovery of the present invention We believe that we are proving our surname.

요컨대, 본 발명자들은 척추동물에서 활성이 있는 항-당뇨 화합물의 발견을 위한 첫 번째 분석을 개발하였다(도 8d). 제브라피시의 인슐린 신호전달 시스템의 주요 단백질 구성요소가 포유동물과 구조적 및 기능적으로 유사성을 나타내기 때문에(21, 32) 본 발명의 프로토콜은 제브라피시를 이용한다. 더욱이, 본 발명의 제브라피시-기반된 시스템은 수반되는 독성 분석을 가능하게 하여 포유류의 약물 반응을 정확히 예측하는 것이 가능하다.In short, the present inventors have developed a first assay for the discovery of active anti-diabetic compounds in vertebrates (Fig. 8d). Since the major protein components of the insulin signaling system of zebrafish express structural and functional similarities with mammals (21, 32), the protocol of the present invention utilizes zebrafish. Moreover, the zebrafish-based system of the present invention enables the accompanying toxicology analysis to accurately predict the drug response of mammals.

본 발명자들의 지식에 의하면, 항-당뇨 약제를 개발하기 위한 다른 작은 유기체 기반 시험은 누에, 누에나방(Bombyx mori) 및 선충인 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)을 이용한다(33, 34). 따라서 본 발명의 척추동물-기반된 접근방식인 제브라피시-기반된 스크리닝 시스템은 주요한 기술적 진보를 나타낸다. 나아가, 본 발명의 글루코스 탐침인 2-NBDG를 이용하는 방법은 제브라피시 유생에서 단순하고, 저비용이며 고속 글루코오스 유량의 시각화를 가능하게 한다. 이는 당뇨 연구를 위한 약물 발견 접근방식을 매우 촉진시킬 수 있다.
According to the knowledge of the present inventors, other small organism-based tests for the development of anti-diabetic medicaments have been used for the treatment of silkworm, Bombyx mori ) and the nematode Caenorhabditis elegans (33, 34). Thus, the zebrafish-based screening system, a vertebrate-based approach of the present invention, represents a major technological advance. Furthermore, the method using the glucose probe of the present invention, 2-NBDG, enables simple, low-cost and high-speed glucose flow visualization in zebrafish larvae. This can greatly facilitate the drug discovery approach for diabetes research.

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이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (15)

다음 단계를 포함하는 당뇨병 치료제의 제브라피시-기반된 스크리닝 방법:
(a) 제브라피시(Danio rerio)와 시험물질을 접촉시키는 단계;
(b) 상기 단계 (a)의 결과물과 형광성 글루코오스 유도인자를 접촉시키는 단계; 및
(c) 상기 제브라피시 내로 섭취(uptake)된 상기 형광성 글루코오스 유도인자의 양을 형광측정을 통하여 측정하는 단계; 상기 시험물질이 상기 형광성 글루코오스 유도인자의 제브라피시 내 섭취를 증가시키면, 당뇨병 치료제로 판단된다.
A zebrafish-based screening method of a diabetes therapeutic agent comprising the steps of:
(a) contacting a test substance with a zebrafish ( Danio rerio );
(b) contacting the result of step (a) with a fluorescent glucose inducing factor; And
(c) measuring the amount of the fluorescent glucose-derived factor uptake into the zebrafish through fluorescence measurement; If the test substance increases the uptake of the fluorescent glucose-inducing factor into the zebrafish, it is judged to be a therapeutic agent for diabetes.
제 1 항에 있어서, 상기 제브라피시는 제브라피시 유생인 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the zebrafish is a zebrafish larva.
제 2 항에 있어서, 상기 제브라피시 유생은 24-168 hpf(hour post fertilization) 유생인 것을 특징으로 하는 방법.
3. The method of claim 2, wherein the zebrafish larvae are 24-168 hpf (hour post fertilization) larvae.
제 1 항에 있어서, 상기 시험물질은 1-15 mg/mL 농도로 접촉시키는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1, wherein the test substance is contacted at a concentration of 1-15 mg / mL.
제 1 항에 있어서, 상기 형광성 글루코오스 유도인자는 2-데옥시-2-[(7-니트로-2,1,3-벤족사디아졸-4-일)아미노]-D-글루코오스(2-NBDG) 또는 6-데옥시-2-[(7-니트로-2,1,3-벤족사디아졸-4-일)아미노]-D-글루코오스(6-NBDG)인 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the fluorescent glucose inducing factor is selected from the group consisting of 2-deoxy-2- [(7-nitro-2,1,3-benzoxadiazol- ) Or 6-deoxy-2- [(7-nitro-2,1,3-benzoxadiazol-4-yl) amino] -D-glucose (6-NBDG).
제 5 항에 있어서, 상기 형광성 글루코오스 유도인자는 2-데옥시-2-[(7-니트로-2,1,3-벤족사디아졸-4-일)아미노]-D-글루코오스(2-NBDG)인 것을 특징으로 하는 방법.
6. The method of claim 5, wherein the fluorescent glucose inducing factor is selected from the group consisting of 2-deoxy-2- [(7-nitro-2,1,3-benzoxadiazol- ). &Lt; / RTI &gt;
제 1 항에 있어서, 상기 형광성 글루코오스 유도인자는 100 μM-5 mM의 농도로 접촉시키는 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 1, wherein the fluorescent glucose-inducing factor is contacted at a concentration of 100 μM-5 mM.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 (b)의 접촉은 0.1-20시간 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1, wherein the contacting of step (b) is performed for 0.1-20 hours.
제 1 항에 있어서, 상기 형광측정은 형광신호(fluorescence signal) 측정 또는 형광 이미지 측정을 통해 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the fluorescence measurement is performed through a fluorescence signal measurement or a fluorescence image measurement.
제 9 항에 있어서, 상기 형광신호는 균질화된(homogenized) 제브라피시에서 발생되는 형광신호인 것을 특징으로 하는 방법.
10. The method of claim 9, wherein the fluorescence signal is a fluorescence signal generated in a homogenized zebrafish.
제 9 항에 있어서, 상기 형광 이미지는 제브라피시 눈에서 발생되는 형광 이미지인 것을 특징으로 하는 방법.
10. The method of claim 9, wherein the fluorescence image is a fluorescence image generated in a zebrafish eye.
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