KR101121871B1 - 어성초 유래 카페익산을 유효성분으로 포함하는 토포아이소머라아제 ⅰ 억제제, 혈액암 질환 예방 및 치료용 약학적 조성물, 및 건강식품 - Google Patents

어성초 유래 카페익산을 유효성분으로 포함하는 토포아이소머라아제 ⅰ 억제제, 혈액암 질환 예방 및 치료용 약학적 조성물, 및 건강식품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 어성초 유래 카페익산을 유효성분으로 포함하는 토포아이소머라아제 I 억제제, 혈액암 질환 예방 및 치료용 약학적 조성물, 및 건강식품에 관한 것이다.
본 발명의 어성초로부터 분리된 카페익산을 포함하는 조성물은 토포아이소머라아제 I(topoisomerase I)의 활성을 억제하며, 암세포의 세포사멸을 유도하는 특징이 있다.
본 발명에 따른 카페익산은 생약재인 어성초로부터 일반적인 추출방법과 크로마토그래피로 손쉽게 얻을 수 있다는 장점이 있다. 또한, 상기 카페익산은 DNA 복제와 관련된 토포아이소머라아제 I에 높은 억제 활성을 나타낸다. 그리고 상기 카페익산은 백혈병 암세포를 이용한 실험을 통하여, 실제로 백혈병 암세포에 높은 활성을 나타냄을 증명하여, 상기 카페익산을 이용한 약학적 조성물과 건강식품을 제안함으로서, 항암과 관련된 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.

Description

어성초 유래 카페익산을 유효성분으로 포함하는 토포아이소머라아제 Ⅰ 억제제, 혈액암 질환 예방 및 치료용 약학적 조성물, 및 건강식품{Topoisomerase Ⅰ inhibitors, prevention and therapy pharmaceutical compositions, and foods comprising caffeic acid extracted from Houttuynia cordata}
본 발명은 어성초 유래 카페익산을 유효성분으로 포함하는 토포아이소머라아제 I 억제제, 혈액암 질환 예방 및 치료용 약학적 조성물, 및 건강식품에 관한 것이다.
본 발명의 어성초로부터 분리된 카페익산은 토포아이소머라아제 I에 대한 억제 작용과 백혈병 암세포에 대한 세포독성을 있어, 백혈병과 같은 혈액암에 유용하게 사용될 수 있다.
암은 인류가 해결해야 할 난치병 중의 하나로, 전 세계적으로 이를 치유하기 위한 개발에 막대한 자본이 투자되고 있는 실정이며, 우리나라의 경우, 질병 사망원인 중 1위의 질병으로서, 연간 약 10 만 명 이상이 진단되고, 약 6 만 명 이상이 사망하고 있다. 이러한 암의 유발 인자인 발암물질로는 흡연, 자외선, 화학물질, 음식물, 기타 환경인자들이 있으나, 그 유발 원인이 다양하여 치료제의 개발이 어 려울 뿐만 아니라 발생하는 부위에 따라 치료제의 효과 또한 각기 다르다. 현재 치료제로 사용되는 물질들은 높은 독성을 지니고 있으며, 암 세포만을 선택적으로 제거하지 못하므로, 암의 발생 후 이의 치료뿐 아니라, 암의 발생을 예방하기 위한 독성이 적고 효과적인 항암제의 개발이 절실히 필요하다.
암이란 "제어되지 않은 세포성장"으로 특징지어지며, 이러한 비정상적인 세포성장에 의해 종양(tumor)이라고 불리는 세포덩어리가 형성되어 주위의 조직으로 침투하고 심한 경우에는 신체의 다른 기관으로 전이되기도 한다. 학문적으로는 신생물(neoplasia)이라고도 불린다. 암은 수술, 방사선 및 화학요법으로 치료를 하더라도 많은 경우에 근본적인 치유가 되지 못하고 환자에게 고통을 주며 궁극적으로는 죽음에 이르게 하는 난치성 만성질환이다. 암의 발생요인으로는 여러 가지가 있으나, 내적 요인과 외적 요인으로 구분하기도 한다. 정상세포가 어떠한 기전을 거쳐 암세포로 형질전환이 되는지에 대해서는 정확하게 규명되지는 않았으나, 적어도 80 내지 90%가 환경요인 등 외적인자에 의해 영향을 받아 발생하는 것으로 알려져 있다. 내적 요인으로는 유전 인자, 면역학적 요인 등이 있으며, 외적 요인으로는 화학물질, 방사선, 바이러스 등이 있다. 암의 발생에 관련되는 유전자에는 종양형성유전자(oncogenes)와 종양억제유전자(tumor suppressor genes)가 있는데, 이들 사이의 균형이 위에서 설명한 내적 혹은 외적 요인들에 의해 무너질 때 암이 발생하게 된다.
암은 혈액암과 고형암으로 크게 분류되며, 폐암, 위암, 유방암, 구강암, 간암, 자궁암, 식도암, 피부암 등 신체의 거의 모든 부위에서 발생한다. 이들 악성종 양을 치료하기 위해 사용하는 방법들 중 수술이나 방사선 요법을 제외한 화학요법제를 총칭하여 항암제라고 하며, 주로 핵산의 합성을 억제하여 항암활성을 나타내는 물질이 대부분이다. 화학요법제는 크게 대사길항제, 알킬화제 (alkylating agents), 유사분열억제제, 호르몬제 등이 있다.
한편, 토포아이소머라아제는 DNA 가닥의 절단 방식에 따라 2 가지로 분류되는데, 타입 I 토포아이소머라아제(이하, 토포아이소머라아제 I)는 DNA 기질에 순간적으로 단일가닥 닉(nick)이 생기도록 한 후 DNA의 위상을 변화시키고, 타입 II 토포아이소머라아제(이하, 토포아이소머라아제 II)는 DNA 이중가닥을 모두 자른 후 DNA의 위상을 변화시킨다. 토포아이소머라아제 I에 의한 DNA의 절단이 일어나는 동안, 토포아이소머라아제 Ⅰ 활성부위의 타이로신 잔기는 친핵체로 작용하여 DNA 골격의 포스포디에스테르 결합을 끊고 3′-포스포타이로실 사슬과 유리된 5′-하이드록실기가 친핵체인 타이로신 잔기에게 재결합 반응을 하게 하여 DNA를 원상태로 되돌린다. 이렇게 함으로써 세포 내 토포아이소머라아제 I은 복제 및 전사과정에서 DNA 분자 내 축적되는 비틀림에 의한 압력을 제거해 주는 기능을 한다.
DNA 토포아이소머라아제에 대한 연구는, 항생제를 표적으로 하는 세균 기레이즈(gyrase)와 항암제를 표적으로 하는 진핵세포 토포아이소머라아제 I, II가 규명됨으로써 약리학과 임상의학에까지 그 영향을 미치게 되었다. 토포아이소머라아제 I 억제제가 항암제로 사용될 수 있는 기작은, 이 약제가 토포아이소머라아제 I에 의해 절단된 DNA가 재결합되지 않도록 방해하여 결국 암세포의 세포사멸(apoptosis)을 유도하기 때문이다. Camptothecin(CPT), topotecan(TPT), SN- 38(irinotecan의 활성대사체) 등의 약제는 잘 알려진 토포아이소머라아제 I 억제제로서, 흉선세포(thymocyte), 백혈병 세포(leukemia), 외피성 뉴런(cortical neuron) 등 세포에서 세포사멸을 일으키며, 임상 혹은 임상 전 단계에서 다양한 항암작용을 보여주는 것으로 알려져 있다.
한편, 어성초 (Houttuynia cordata)는 삼백초과 (Saururaceae)에 속하는 다년생 초본으로써, 잎과 줄기에서 '생선비린내'가 난다하여 어성초 (漁腥草)라 불리게 되었다. 중국에서는 어성초가 민간약재로서 보다는 한방약재로 널리 알려져 있으며, 폐형초(肺形草), 호두초(好頭草) 및 구자이(拘子耳)라고도 한다(김근영, 대산논총, 3집, pp 188-196, 1995). 본초강목에 따르면 어성초는 사열, 해독, 이뇨, 화농, 해독, 소염 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있고, 임상에서 백일해, 기관지염, 폐렴, 편도선염 등에 응용되고 있고, 한방에서는 만성 피부질환, 이뇨, 소염의 목적으로 사용되고 있다(Yoo HT., et al., Haenglim Publishing Co., Seoul, pp 717-718, 1977). 주요성분으로는 쿼세틴(quercitrin)이 함유되어 있고, 근래 연구에 의해 어성초 추출물의 혈압강하작용과 혈당강하작용, 항균작용, 항바이러스작용, 항염증작용 및 항 알레르기성 작용, 항산화 작용(Wang YS., Peking. p, pp 709-710, 1983; Song JH et al., J Korean Soc Food Sci Nutr. 32, pp 1053-1058, 2003; Chung CK et al., J Korean Soc Food Sci Nutr. 28, pp 205-211, 1999; Choi YH et al., J Korean Soc Food Sci Nutr. 23, pp 916-921, 1994)효과는 보고된 바 있으나, 항암효과, 특히 골수성 백혈병에 대한 자세한 연구는 이루어지지 않고 있다.
본 발명의 목적은 어성초에서 혈액암 세포에 세포사멸 활성을 보이는 단일물질을 분리하고, 상기 단일물질에 의한 혈액암 세포의 세포사멸 메커니즘을 밝히고, 상기 어성초로부터 분리된 단일물질을 포함하는 조성물을 제공하는데 있다.
위와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 토포아이소머라아제 I 억제제는 카페익산을 유효성분으로 포함한다.
상기 카페익산은 어성초로부터 분리된 것이 바람직하다.
또한, 혈액암 질환 예방 및 치료용 약학적 조성물은 어성초로부터 분리된 카페익산이 혈액암의 세포사멸을 유도하는 것을 특징으로 한다.
상기 혈액암 질환은 골수성 백혈병인 것이 바람직하다.
상기 카페익산은 어성초를 메탄올로 추출하여 1차 추출물을 얻고, 상기 1차 추출물을 다시 증류수와 부탄올 혼합용매에 용해한 후, 부탄올층을 건조하여 2차 추출물을 얻고, 상기 2차 추출물을 헥산과 에틸아세테이트 혼합 추출용매로 크로마토그래프하여 수득될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징은 어성초로부터 분리된 카페익산을 유효성분으로 포함하는 건강식품을 제공한다.
상기 카페익산은 어성초를 메탄올로 추출하여 1차 추출물을 얻고, 상기 1차 추출물을 다시 증류수와 부탄올 혼합용매에 용해한 후, 부탄올층을 건조하여 2차 추출물을 얻고, 상기 2차 추출물을 헥산과 에틸아세테이트 혼합 추출용매로 크로마토그래프하여 수득될 수 있다.
본 발명은 생약재인 어성초로부터 유효성분인 카페익산을 분리하였으며, 상기 카페익산이 DNA 복제와 관련된 효소인 토포아이소머라아제 I의 활성을 억제할 수 있음을 증명하였다. 또한, 이를 백혈병 암세포를 이용한 실험을 통하여, 실제로 백혈병 암세포에 높은 활성을 나타냄을 증명하였다. 상기 토포아이소머라아제 I은 성장이 제어되지 않는 암세포 분열을 억제하기 위한 중요한 타겟으로서, 어성초 추출물에서 유효성분으로서 카페익산이 백혈병 암세포에 대한 항암작용이 있음을 구체적으로 밝혔다. 또한, 본 발명은 여러 가지 물질의 혼합물인 어성초 추출물의 효능을 좀더 분명하게 분석하였으며, 어성초에서 분리된 카페익산을 포함하는 약학적 조성물과 건강식품이 항암과 관련된 분야에서 유용하게 사용될 수 있음을 보였다.
본 출원인은 골수성 백혈병과 같은 혈액암에 대한 세포사멸 활성을 갖는 천연물을 연구하던 중, 어성초의 추출물이 혈액암에 대한 세포사멸 활성을 있음을 확인하였다. 상기 추출물에 대해서 연구를 거듭한 결과, 카페익산이 토포아이소머라아제 I에 억제 활성을 보여 세포사멸을 유도함을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
세포 내 DNA는 복제 및 전사가 이루어질 때 진행방향 앞쪽에 초나선 구조가 생기게 되는데 이때 초나선 DNA를 풀어주어야만 계속적인 복제와 전사가 진행될 수 있다. 이처럼 꼬여있는 상태의 DNA를 이완시켜 복제와 전사를 원활하게 해주는 효소를 토포아이소머라아제이라고 하는데, 이 효소는 DNA를 절단한 후 회전하여 재결합하는 기전을 통해 꼬임상태를 이완시킨다. 암세포는 상기와 같은 DNA 복제가 정상적으로 조절되지 못하고, DNA를 복제하여 세포 증식이 비정상적으로 이루어지는 세포인 바, 만약 상기 토포아이소머라아제 I의 활성이 억제된다면, DNA의 비정상적인 복제를 방지하고 그에 따라 비정상적인 세포 증식을 방지할 수 있고, 결과적으로는 암세포의 증식을 억제할 수 있다.
어성초로부터 하기 화학식 1로 나타난 카페익산을 유효 단일 성분으로 추출 분리하였다.
Figure 112009064570825-pat00001
상기 화학식 1의 카페익산은 항산화제로 알려져 있는 물질이며, 기타 다른 특징은 잘 알려져 있지 않다.
상기 어성초 유효 단일성분 중에서 카페익산은 상기 토포아이소머라아제 I에 친화성을 보이며, 상기 카페익산이 토포아이소머라아제 I와 결합할 경우, 토포아이 소머라아제 I의 활성을 억제할 수 있다. 결과적으로는 DNA가 이완되는 것을 억제할 수 효과가 있음을 확인하였다. 또한, 백혈병 암세포를 이용한 실험에서 카페익산이 백혈병 암세포의 세포사멸 효과가 나타남을 확인할 수 있었다.
상기 카페익산은 혈액암 질환을 예방 또는 치료할 수 있으며, 상기 혈액암 질환은 골수성 백혈병인 것이 바람직하다.
이하, 어성초로부터 카페익산을 추출할 수 있는 방법을 설명한다. 어성초에서부터 카페익산을 분리하는 방법은, 먼저, 구입 또는 재배한 어성초를 사용하는데, 상기 어성초는 추출 효율을 높이기 위하여 일정한 크기로 분쇄하여 메탄올에 침지하여 검정색의 1차 추출물을 얻을 수 있다. 상기 1차 추출물을 증류수와 부탄올 혼합용매에 용해한 후, 분액깔대기에서 일정시간 방치한 후, 부탄올층만 분리하여 용존염(Na2SO4)을 이용하여 건조시킨 후, 2차 추출물을 얻었다. 상기 2차 추출물을 헥산과 에틸아세테이트 혼합 추출용매에 용해한 후, 크로마토그래피하여 카페익산을 분리하였다.
본 발명의 혈액암 예방 및 치료용 조성물은 쥐, 생쥐, 가축, 인간 등의 포유동물에 투여 가능하며, 투여는 관련 분야에 알려진 모든 투여 방법으로 가능하며, 예를 들면, 경구, 직장 또는 정맥, 동맥, 골내, 근육, 피하, 자궁 내, 경막 또는 뇌혈관 내(뇌실내, intracerebroventricular) 주사에 의해 투여될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 약학 조성물은 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제, 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등의 경구투여제; 및 멸균된 주사용액으로서 수용액, 비수성용제, 현탁제, 및 유제, 동결건조제제, 좌제 등의 비경구 투여제 등의 형태로 적용 형태에 알맞게 제형화하여 사용될 수 있다.
본 발명의 혈액암 예방 및 치료용 조성물은 약학적으로 허용되는 담체, 부형제 및 희석제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 약학 조성물에 추가적을 포함되는 첨가제의 종류와 양은 관련 기술 분야에서 통상적으로 알려진 바에 따른다.
본 발명의 조성물에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제 등의 첨가제로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 올리고당, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제제화할 경우에는 통상적으로 사용되는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제될 수 있다. 경구 투여를 위한 고형 제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 추출물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트(calcium carbonate), 수크로스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제할 수 있다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트 탈크 같은 윤활제 등도 사용 가능하다. 경구투여를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되 는데 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜 (propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈 (tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 카페익산의 바람직한 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물형태, 투여경로 및 기간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. 그러나 바람직한 효과를 위해서, 본 발명의 추출물을 1일 0.0001 내지 1000 ㎎/㎏으로 바람직하게는 0.001 내지 100 ㎎/㎏으로 투여하는 것이 좋다. 투여는 하루에 한번 투여할 수도 있고, 수회 나누어 투여할 수 있다. 따라서, 상기 투여량은 어떠한 면으로든 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 추출물의 약학적 투여 형태는 이들의 약학적 허용 가능한 염의 형태로도 사용될 수 있고, 또한 단독으로 또는 타 약학적 활성 화합물과 결합뿐만 아니라 적당한 집합으로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 추출물은 독성 및 부작용이 거의 없으므로 예방 목적으로 장기간 복용 시에도 안심하고 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 어성초로부터 분리된 카페익산을 유효성분으로 포함하는 건강식품을 제공한다.
상기 건강식품은 각종 식품, 음료, 식품 첨가물을 모두 포함하는 개념이다.
이때, 식품 또는 음료 중의 상기 혼합 카페익산의 양은 특별한 제한이 없으며, 최종 식품 종류, 형태 및 소망하는 효과에 따라서 적절하게 조절 가능하다. 예컨대, 본 발명의 건강식품 조성물의 경우, 전체 식품 중량에 대하여 상기 혼합 추출물을 0.01 내지 50 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 20 중량%로 포함할 수 있으며, 건강 음료 조성물의 경우 100 ㎖를 기준으로 0.02 내지 10 g, 바람직하게는 0.3 내지 1 g의 비율로 포함할 수 있다.
본 발명의 건강 음료 조성물은 지시된 비율로 필수 성분으로서 상기 추출물을 함유하는 외에는 포함된 성분에 특별한 제한이 없으며, 통상의 음료와 같이 성분으로서 함유할 수 있다. 통상적으로 사용되는 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가로 포함할 수 있으며, 상기 천연 탄수화물의 예로는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스 등; 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 시클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜 등을 들 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 본 발명의 조성물 100 ㎖당 일반적으로 약 1 내지 20 g, 바람직하게는 약 5 내지 12 g이다.
상기 향미제로서 천연 향미제(타우마틴, 스테비아 추출물: 예를 들어, 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 유리하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그밖에 본 발명의 조성물들은 천연 과일 쥬스 및 과일 쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 특별히 제한없이 사용 가능하다.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 어성초로부터 카페익산의 분리 정제
어성초 500 g을 풍건하고 세절한 후 상온에서 메탄올(10 L x 3회)로 5일간 추출하였다. 여과액을 감압농축하여 얻은 추출물(25 g)을 증류수와 부탄올로 분획한 후 유기용매층을 회수하여 다시 농축하여 흑갈색물질(8 g)을 얻었다. 이것을 실리카겔로 충진시킨 칼럼에 충전한 후 클로로포름과 아세톤의 비율을 달리하는 용매를 사용하여 5종류의 분획(분획 A-E)을 얻었다. 선행실험을 통하여 분획 C만을 선택하여 분획물(490 ㎎)을 다시 실리카겔을 충진시킨 칼럼에 충전한 후 헥산 /에틸아세테이트(8 : 1? 1: 1) 로 용출하여 화합물 1(25 mg)을 정제하였다.
실험예 1: 분리된 화합물의 구조분석
융점은 Thomas Scientific Capillary Melting Point Apparatus를 사용하여 측정하였다. 1H-NMR 데이타는 Bruker AM 500 (500 MHz,) 스펙트로미터를 사용하여 얻었다.
화합물 1: 흰색 고체; 융점 223-225 ℃; 1H NMR (300 MHz, acetone-d6) 6.25 (1H, d, J = 15.8 Hz, H-8), 6.80 (1H, d, J = 8.2 Hz, H-6), 6.92 (1H, dd, J = 2.0 and 1.98 Hz, H-5), 7.03 (1H, d, J = 2.0, H-2) and 7.47 (1H, d, J = 15.8 Hz, H-7).
결과적으로 화합물 1의 분광학적 데이터는 이미 보고된 카페익산의 결과(Biochemical Journal, 373, 987-992. Lim et al., 2003)와 일치함 (화학식 1).
[화학식 1]
Figure 112009064570825-pat00002
실험예 2: DNA 토포아이소머라아제 I 억제활성 분석
10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 10 mM KCl, 4 mM MgCl2, 0.1 mM EDTA, 10 ㎍/㎖ 소혈청 알부민이 함유된 완충액에 1 ㎍의 슈퍼코일 pUC118 DNA, 송아지 흉선의 DNA 토포아이소머라제 I(1 유닛)을 혼합하였다. 여기에 화합물 1(카페익산)을 1 ㎕(0.1~0.8 mM, DMSO로 용해)씩 첨가하고, 30 ?에서 1시간 반응시켰다. 반응 후 전체 반응액 1/4 부피의 종료 완충액(50 mM EDTA, 1% SDS, 50% 글리세롤, 0.05% 브로모페놀 블루)를 가한 후, 0.7% 아가로스 겔에서 전기영동을 하였다. 전기영동 한 겔을 브롬화 에티듐(0.5 ㎍/㎖)으로 염색한 후, 300 ㎚의 자외선 하에서 pUC118 DNA를 관찰하였다. 그 결과를 하기 도 1에 나타내었다.
도 1에 나타난 바와 같이, 슈퍼코일 pUC118 DNA를 기질로 하여 토포아이소머라아제 I의 활성을 측정한 결과, 토포아이소머라아제 I을 넣지 않았을 때에 비하여 토포아이소머라아제 I을 넣고 반응했을 때 이완된 형태의 DNA가 나타났다. 화합물 1인 카페익산을 농도를 달리하여 첨가한 경우, 농도 의존적으로 토포아이소머라아제 I의 활성 억제가 증가되었다. 또한, 상기 카페익산은 0.15 mM의 농도에서 50%의 토포아이소머라아제 I 활성이 억제됨을 확인할 수 있었다.
실험예 3: 분리된 화합물의 암세포 독성 측정
96-웰 플레이트에 배지 100 ㎕ 넣고 사람의 백혈병 세포인 U937 세포 및 정상 생쥐 섬유아세포인 NIH3T3세포를 각각 1×104개 심어 16 시간 배양한 후, 화합물 1(카페익산)을 0~100 μM 첨가하여 37 ℃, 5% CO2 인큐베이터에서 배양하였다. 48 시간 후 MTS 용액을 웰당 20 ㎕ 첨가하고, 37 ℃, 5% CO2 인큐베이터에서 2시간 정치한 다음 엘라이자 판독기로 흡광도를 측정하였다. 그 결과를 하기 도 2에 나타내 었다.
도 2에서 보는 바와 같이, 화합물 1인 카페익산은 농도 45 mM에서 백혈병 세포인 U937 세포(▲)의 증식을 50% 억제하였으나, 정상 생쥐 섬유아세포인 NIH3T3세포(■)는 카페익산 90 mM에서도 낮은 억제 활성을 보였음을 알 수 있었다.
실험예 4: 카페익산의 세포사멸 활성 측정 1
세포가 사멸할 때, PARP(poly(ADP-ribose)polymerase)의 절단과 프로카스파제-3의 절단이 특징적으로 일어나기 때문에, 이를 통해 세포사멸 정도를 측정하였다.
화합물 1인 카페익산을 48시간 처리한 U937 세포(처리군)와 무처리 U937 세포(대조군)를 각각 모아 용해시킨 후 세포추출물을 만들고, 이를 SDS-폴리아크릴아마드 겔 전기영동 하였다. 분리된 단백질 밴드를 니트로셀룰로오스 멥브레인에 이동시킨 후, 절단된 PARP와 프로카스파제-3에 대한 항체로 각각 웨스턴 블롯팅을 수행하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3에서 보는 바와 같이, 대조군에 비해 카페익산을 처리한 세포에서 절단된 PARP (89 kDa)의 양이 증가되었다. 또한 카페익산을 처리된 세포에서는 프로카스파제-3가 절단되어 그 양이 감소되었음을 확인할 수 있었다.
그러므로, 본 발명에 따른 카페익산은 백혈병 암세포인 U937 세포의 세포사멸을 촉진할 수 있음을 알 수 있었다.
실험예 5: 카페익산의 세포사멸 활성 측정 2
본 화합물로 48시간 처리한 U937 세포와 약제로 처리하지 않은 U937 세포를 각각 모아 65% 에탄올로 고정하였다. 고정된 세포를 50 ㎎/㎖ DNase-free RNase A, 25 ㎎/㎖ 프로피디움 요오드, 0.6% 소디움 시트레이트 혼합 용액(37 ℃)에서 30 분간 처리한 후, 유세포 분석기(Coulter Elite ESP Cell Sorter, Beckman)로 암세포의 sub-G1 DNA 함량을 측정하여 세포사멸 정도를 측정하였다. 그 결과를 하기 도 4에 나타내었다.
도 4에서 보는 바와 같이, 카페익산(50, 100 μM)으로 48시간 처리하였을 때, sub-G1 DNA 함량의 세포가 각각 11.49%와 59.87%로서 대조군(2.36%)보다 증가하였다. 그러므로, 본 발명에 따른 카페익산은 백혈병 암세포인 U937 세포의 세포사멸을 유도할 수 있음을 알 수 있었다.
결론적으로, 본 발명에 따라 수득된 카페익산은 토포아이소머라제 Ⅰ의 활성을 억제하여 암 세포 사멸을 유도할 수 있음을 알 수 있었다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 본 발명의 단일물질이 DNA 토포아이소머라아제 I에 대한 억제활성을 측정한 결과이다.
도 2는 본 발명에 따른 카페익산의 암세포에 대한 세포독성을 측정한 결과이다.
도 3은 본 발명에 따른 카페익산의 암세포 세포사멸 활성을 단백질 영역에서 확인한 결과이다.
도 4는 본 발명에 따른 카페익산의 암세포 세포사멸 활성을 유세포 분석기로 측정한 결과이다.

Claims (7)

  1. 카페익산을 유효성분으로 포함하며, 토포아이소머라아제 I 억제에 의한 혈액암 질환 예방 및 치료용 약학적 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카페익산은 어성초로부터 분리된 것을 특징으로 하는 혈액암 질환 예방 및 치료용 약학적 조성물.
  3. 어성초로부터 분리된 카페익산이 혈액암의 세포사멸을 유도하는 것을 특징으로 하는 혈액암 질환 예방 및 치료용 약학적 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혈액암 질환은 골수성 백혈병인 것을 특징으로 하는 혈액암 질환 예방 및 치료용 약학적 조성물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 카페익산은 어성초를 메탄올로 추출하여 1차 추출물을 얻고, 상기 1차 추출물을 다시 증류수와 부탄올 혼합용매에 용해한 후, 부탄올층을 건조하여 2차 추출물을 얻고, 상기 2차 추출물을 헥산과 에틸아세테이트 혼합 추출용매로 크로마토그래프하여 수득되는 것을 특징으로 하는 혈액암 질환 예방 및 치료용 약학적 조성물.
  6. 어성초로부터 분리된 카페익산을 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액암 질환 예방 건강식품.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 카페익산은 어성초를 메탄올로 추출하여 1차 추출물을 얻고, 상기 1차 추출물을 다시 증류수와 부탄올 혼합용매에 용해한 후, 부탄올층을 건조하여 2차 추출물을 얻고, 상기 2차 추출물을 헥산과 에틸아세테이트 혼합 추출용매로 크로마토그래프하여 수득되는 것을 특징으로 하는 혈액암 질환 예방 건강식품.
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