KR101401891B1 - 테모졸로미드 및 발프로산을 함께 이용하는 항암적 용도 - Google Patents

테모졸로미드 및 발프로산을 함께 이용하는 항암적 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 테모졸로미드(temozolomide, TMZ)에 저항성을 가지는 암세포에 대하여, 이를 극복할 수 있는 발프로산(valproic acid, VPA)의 병용 사용에 대한 것으로, 특히, 신경교종 세포에서 상기 발프로산의 MGMT(O6-methylguanine-DNA methyltransferase) 발현 감소 및 테모졸로미드 내성 극복기능에 관한 것이다.

Description

테모졸로미드 및 발프로산을 함께 이용하는 항암적 용도{Anticancer-Use of using temozolomide and valproic acid together}
본 발명은 테모졸로미드(temozolomide, TMZ)에 저항성을 가지는 암세포에 대하여, 이를 극복할 수 있는 발프로산(valproic acid, VPA)의 병용 사용에 대한 것으로, 특히, 신경교종 세포에서 상기 발프로산의 MGMT(O6-methylguanine-DNA methyltransferase) 발현 감소 및 테모졸로미드 내성 극복기능에 관한 것이다.
신경아교종은 원발성 뇌 종양의 가장 흔한 종류이고, 대개 심각한 예후와 연관된다. 교모세포종 (GBM) 및 역형성 별아교세포종 (AA)을 포함하는 고등급 (high-grade) 별아교세포종은 성인에서 가장 흔한 내인성 뇌종양이다. 고등급 별아교세포종의 분자 유전학에 대한 이해 정도는 증가하였지만 (Kitange et al., Curr.Opin. Oncol. 15: 197-203 (2003), 기원 세포 종류(들)은 여전히 불명확하고, 질병 공격성의 분자 결정자는 잘 이해되지 못하고 있다.
악성 뇌교종(gliomas)은 성인보다는 아동에 덜 빈번하지만, 동일한 나쁜 예후(poor prognosis)를 공유한다 [Kalifa C et al., (1999) Childs Nerv Syst 15:498-505; Huncharek M et al, (1999) Anticancer Res 19:3569-3574]. 외과 절제술[Heideman RL et al., (1997) Cancer 80:497-504; Wisoff JH et al, (1998) J Neurosurg 89:52-59] 및 방사선요법 [Johnson JH Jr, Phillips PC (1996) Cancer Investig 14:609-621; Barker FG II et al., (1996) J Neurosurg 84:442.448]은 아동의 예후에 관련된다고 믿어진다. 보강 화학요법의 첨가는 이들 환자의 중간(median) 생존 기간의 약간의 개선을 제공한다 [Kalifa C et al., (1999) Childs Nerv Syst 15:498-505; Wolff JE et al., (2002) Cancer 94:264-271].
특히, 공지의 효과적인 항종양 약물로서 알려져있는 테모졸로미드의 내성(저항성)으로 인해 신경교종의 임상적 징후, 방사선학적 징후 및 증상이 완전히 사라지지 않고, 종양이 재발(relapse, recurrence)하는 경우가 많다.
암 치료시 항암제에 대한 내성(耐性)이 흔히 발생, 완치가 어려운 것으로 알려져 있다. 따라서 암을 치료하는데 있어 일차적으로 암을 제거하기 위하여 항암제를 사용하는 것 못지 않게 중요한 것이 항암제 사용으로 인한 내성 발현을 어떻게 조절하느냐와 처음부터 항암제에 대한 내성 때문에 효과적으로 항암제를 사용할 수 없는 경우의 문제점을 해결해야 한다는 것이다.
따라서, 당해 기술 분야에서는 항암제에 대한 내성을 가지는, 임상적 완화 상태에 있는 신경교종 환자에게 질환의 재발에 대해 신뢰할 수 있는 보호를 제공할 내성 극복방법을 개발할 필요가 있다
이에, 본 발명자들은 테모졸로미드(temozolomide, TMZ)에 저항성을 나타내는 세포집단에 대하여, 발프로산(valproic acid, VPA)의 병용 사용을 통해 상기 저항성(내성)을 극복하고 효과적인 항암 치료가 가능한 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 주된 목적은 항암제, 특히 테모졸로미드 내성 극복을 위해 발프로산의 병용 사용을 포함하는,
테모졸로미드 및 발프로산을 함유하는 항암용 조성물 및 이를 이용하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은
유효성분으로서 테모졸로미드(temozolomide, TMZ) 및 발프로산(valproic acid, VPA)을 포함하는 항암용 조성물 및 이의 이용을 제공한다.
이 때, 상기 테모졸로미드 및 발프로산은 동시에, 개별적으로 또는 순차적으로 사용될 수 있고, 테모졸로미드(temozolomide, TMZ) 및 발프로산(valproic acid, VPA)의 함유 비율이 1:6인 것이 바람직하다.
특히, 본 발명의 치료 대상이 되는 암은 테모졸로미드에 대한 내성(저항성)을 가지는 것이 바람직한데, 예를 들어, 전이성 흑색종; 악성 흑색종, 악성 신경아교종, 아교모세포종 및 기타 뇌암; 폐암; 유방암, 고환암; 결장 및 직장암; 암종; 육종; 림프종; 백혈병; 역형성별세포종; 및 균상식육종 등일 수 있다. 가장 바람직하게는 신경아교종 또는 아교모세포종이다.
그리고, 본 발명에 따른 항암 효과는 암세포의 성장뿐만 아니라, 이동(전이)도 함께 억제함을 포함한다.
한편, 본 발명의 상기 조성물은 다음과 같은 기능을 가지는 것을 특징으로 한다:
MGMT(O6-methylguanine-DNA methyltransferase) 발현 감소,
Bak의 발현 증가,
Bcl-2의 발현 감소, 및
LC3-II 발현 감소.
이와 같이, 본 발명은 테모졸로미드에 대한 내성(저항성)을 가지는 암세포에서, 테모졸로미드 및 발프로산을 조합하여 처리함으로써, 테모졸로미드에 대한 내성(저항성)을 극복하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 발프로산의 MGMT(O6-methylguanine-DNA methyltransferase) 발현 감소 및 테모졸로미드 내성 극복 기능을 이용하여, 테모졸로미드의 항암효과를 보다 극대화시킬 수 있고, 또한 항암제에 대한 내성을 극복할 수 있는 새로운 항암제 개발의 모델을 수립할 수 있다.
이를 통해, 본 발명은 테모졸로미드를 치료제로서 이용하는 다양한 암질환에 대하여 항암 작용의 저항성 억제제, 예방제 또는 치료제의 개발에 광범위하게 사용될 수 있다.
도 1은 4개의 인간 신경교종 세포주의 TMZ 및 VPA에 대한 민감성에 관한 그래프로서, VPA 첨가 후 생존하는 세포수(a) 및 TMZ 처리 후 MTT 분석에 따른 신경교종 세포의 생존능(b)에 관한 그래프이다.
도 2는 인간 세포교종 세포주에서 TMZ 및 VPA의 조합에 따른 항암 효과를 나타낸 것으로, U87과 U251세포(a) 및 T98과 U138(TMZ-저항성 신경교종 세포주)(b)에서의 항암효과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 TMZ-저항성 신경교종 세포주에서 MGMT 발현상에서의 VPA의 영향에 관한 것이다.
도 4는 TMZ-저항성 신경교종 세포주에서 TMZ 및 VPA의 조합에 따른 세포사멸 및 자식작용성 세포죽음 유도에 관한 것으로, MGMT, Bcl-2, Bak, 및 caspase-3의 웨스턴 블럿 결과(a)와, LC3-I에서 LC3-II로의 전환을 확인한 웨스턴 블럿 결과(b)에 관한 것이다.
도 5는 TMZ-저항성 신경교종 세포주에서 TMZ 및 VPA의 조합에 따른 항-이동성 특성을 확인한 결과이다.
도 6은 TMZ 및 VPA 처리된 T98 이종이식체의 성장 억제효과를 확인 결과이다.
본 발명에서 사용되는 용어에 대한 정의는 이하와 같다.
"대상" 또는 "환자"는 인간, 소, 개, 기니아 피그, 토끼, 닭, 곤충 등을 포함하여 치료가 요구되는 임의의 단일 개체를 의미한다. 또한, 임의의 질병 임상 소견을 보이지 않는 임상 연구 시험에 참여한 임의의 대상 또는 역학 연구에 참여한 대상 또는 대조군으로 사용된 대상이 대상에 포함된다.
"조직 또는 세포 샘플"은 대상 또는 환자의 조직으로부터 얻은 유사한 세포의 집합체를 의미한다. 조직 또는 세포 샘플의 공급원은 신선한, 동결된 및/또는 보존된 장기 또는 조직 샘플 또는 생검 또는 흡인물로부터의 고형 조직; 혈액 또는 임의의 혈액 구성분; 대상의 임신 또는 발생의 임의의 시점의 세포일 수 있다. 조직 샘플은 또한 1차 또는 배양 세포 또는 세포주일 수 있다.
임의로, 조직 또는 세포 샘플은 원발성 또는 전이성 종양으로부터 얻는다. 조직 샘플은 특성상 조직과 서로 혼합되지 않는 화합물, 예를 들어 보존제, 항응고제, 버퍼, 고정액, 영양물질, 항생제 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, 조직 샘플의 "절편"은 조직 샘플의 하나의 일부 또는 조각, 예를 들어 조직 샘플로부터 절단한 조직 또는 세포의 얇은 슬라이스를 의미한다. 본 발명이 조직 샘플의 동일한 절편이 형태학적 및 분자적 수준 모두에 분석되거나 단백질 및 핵산 모두에 대해 분석되는 방법을 포함함을 이해한다면, 조직 샘플의 다수의 절편을 취하여 본 발명에 따른 분석에 적용할 수 있음이 이해된다.
"핵산"은 임의의 DNA 또는 RNA, 예를 들어, 조직 샘플에 존재하는 염색체, 미토콘드리아, 바이러스 및/또는 세균 핵산을 포함하는 의미이다. 이중가닥 핵산 분자의 하나 또는 두개 모두의 가닥을 포함하고, 무손상 핵산 분자의 임의의 단편 또는 일부를 포함한다.
"유전자"는 단백질 코딩 또는 전사시에 또는 다른 유전자 발현의 조절시에 기능적 역할을 갖는 임의의 핵산 서열 또는 그의 일부를 의미한다. 유전자는 기능적 단백질을 코딩하는 모든 핵산 또는 단백질을 코딩 또는 발현하는 핵산의 일부만으로 이루어질 수 있다. 핵산 서열은 엑손, 인트론, 개시 또는 종료 영역, 프로모터 서열, 다른 조절 서열 또는 유전자에 인접한 특유한 서열 내에 유전자 이상을 포함할 수 있다.
"표지"는 직접 또는 간접적으로 시약, 예를 들어 핵산 프로브 또는 항체에 컨쥬게이팅 되거나 융합되고 컨쥬게이팅 되거나 융합된 시약의 검출을 용이하게 하는 화합물 또는 조성물을 의미한다. 표지는 그 자체가 검출될 수 있거나 (예를 들어, 방사성 동위원소 표지 또는 형광 표지), 효소 표지의 경우에, 검출가능한 기질 화합물 또는 조성물의 화학적 변형을 촉매 할 수 있다.
"약학적 조성물(pharmaceutical composition)"은 본 발명의 헤디치움 코로나리움 추출물과 희석제 또는 담체와 같은 다른 화학 성분들의 혼합물을 의미한다.
"담체(carrier)"는 세포 또는 조직 내로의 화합물의 부가를 용이하게 하는 화합물로 정의된다. 예를 들어, 디메틸술폭사이드(DMSO)는 생물체의 세포 또는 조직 내로의 많은 유기 화합물들의 투입을 용이하게 하는 통상 사용되는 담체이다.
"희석제(diluent)"는 대상 화합물의 생물학적 활성 형태를 안정화시킬 뿐만 아니라, 화합물을 용해시키게 되는 물에서 희석되는 화합물로 정의된다. 버퍼 용액에 용해되어 있는 염은 당해 분야에서 희석제로 사용된다. 통상 사용되는 버퍼 용액은 포스페이트 버퍼 식염수이며, 이는 인간 용액의 염 상태를 모방하고 있기 때문이다. 버퍼 염은 낮은 농도에서 용액의 pH를 제어할 수 있기 때문에, 버퍼 희석제가 화합물의 생물학적 활성을 변형하는 일은 드물다.
"암", "종양" 또는 "악성"은 일반적으로 비조절된 세포 성장의 특징을 갖는 포유동물의 생리학적 상태를 나타내거나 설명한다.
"억제제 또는 저해제(inhibitor)"는 특정 유전자의 발현 또는 활성을 억제, 차단 또는 감소시키는 물질을 의미한다. 본 발명에서 사용되는 HER2 저해제 및 ECM 저해제(억제제)는 각각 HER2 및 ECM(Extracellular Matrix)의 발현 또는 활성을 억제, 차단 또는 감소시키는 물질이다. 억제제의 활성 메커니즘은 특별히 제한되지 않는다. 예로서는 유기 또는 무기 화합물, 단백질, 탄수화물, 지질과 같은 폴리머 화합물, 다양한 화합물의 컴포지트(composite)를 포함한다.
"치료"는 이롭거나 바람직한 임상적 결과를 수득하기 위한 접근을 의미한다. 본 발명의 목적을 위해서, 이롭거나 바람직한 임상적 결과는 비제한적으로, 증상의 완화, 질병 범위의 감소, 질병 상태의 안정화 (즉, 악화되지 않음), 질병 진행의 지연 또는 속도의 감소, 질병 상태의 개선 또는 일시적 완화 및 경감 (부분적이거나 전체적으로), 검출가능하거나 또는 검출되지않거나의 여부를 포함한다. 또한, "치료"는 치료를 받지 않았을 때 예상되는 생존율과 비교하여 생존율을 늘이는 것을 의미할 수도 있다. "치료"는 치료학적 치료 및 예방적 또는 예방조치 방법 모두를 가리킨다. 상기 치료들은 예방되는 장애뿐만 아니라 이미 발생한 장애에 있어서 요구되는 치료를 포함한다. 질병을 "완화(Palliating)"하는 것은 치료를 하지 않은 경우와 비교하여, 질병상태의 범위 및/또는 바람직하지 않은 임상적 징후가 감소되거나 및/또는 진행의 시간적 추이(time course)가 늦춰지거나 길어지는 것을 의미한다.
"약"이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.
본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, "포함하다" 및 "포함하는"이란 말은 제시된 단계 또는 원소, 또는 단계 또는 원소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 원소, 또는 단계 또는 원소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
원발성 뇌종양은 뇌-척수조직이나 이를 싸고 있는 막에 생기는 종양으로 흔하지는 않지만 지속적으로 증가 추세에 있다. 그 중 아교모세포종(glioblastoma)은 신경아교종(glioma)의 60-70%를 차지하는 가장 흔한 악성 종양으로 예후가 매우 좋지 않은데, 그동안 아교모세포종 환자에게는 수술 후 방사선치료가 표준 치료요법이었으며, 약물요법에 대해서는 상반된 결과가 보고되어 왔다. 그러나 최근 수년간 경구용으로 사용되어 오던 알킬화약물인 테모졸로미드(temozolomide)가 아교모세포종 환자의 생존 기간을 현저히 연장해 주는 획기적인 약물요법으로 주목받고 있다
본 발명은 상기 테모졸로미드(temozolomide, TMZ)의 항암기능을 강화시키는 발프로산(valproic acid, VPA)의 용도에 관한 것으로, 특히, 악성 신경교종 환자들에게 효과적인 화학요법제로 알려져있는 테모졸로미드에 대해 내성(저항성)을 가지는 암세포에 대하여 발프로산을 함께 적용함으로써 상기 내성을 극복하고 항암활성을 강화시키는 용도에 관한 것이다.
항암제 "내성"이란 암세포가 항암제에 대응하여 유전자 변화를 일으킴으로써 항암제의 공격을 피해 항암치료의 효과를 약화시키는 것을 말한다. 상기 "내성"이라는 용어는 "저항성"이라는 용어와 동일한 의미로 사용될 수 있다.
본 발명자들은 악성 신경교종 환자들의 조직에서 테모졸로미드(temozolomide, TMZ)의 항암 작용에 대해 감수성이 감소되는 세포에 대하여, 발프로산(valproic acid, VPA)을 조합하여 사용하는 경우의 여러가지 단백질 발현 및 분자적 메커니즘을 분석하여, MGMT(O6-methylguanine-DNA methyltransferase) 발현 감소를 통해 상기 테모졸로미드의 내성(저항성)을 극복할 수 있음을 확인하였다.
테모졸로마이드(temozolomide, TMZ)는 항종양 효과로 알려져 있는 물질로, 하기와 같은 화학구조를 이루고 있다: 3-메틸-8-아미노카르보닐-이미다조[5,1-d]-1,2,3,5-테트라진-4(3H)-온,
Figure 112012041056878-pat00001
테모졸로미드는 3-위치에 더 높은 알킬 유사체와 같이 광범위하게 유사한 활성의 화합물들과 함께 US 5,260,291 등에 개시되어 있고, 제조방법 역시 공지되어 있다. 상기 테모졸로미드와 관련된 일 연구에서는, 임상학적 반응들이 흑색종이 진행된 환자중 17%에서 달성되었음을 나타내었다[참조: Newlands ES, et al. Br J Cancer 65 (2) 287-2981 (1992)]. 다른 연구에서는, 임상학적 반응이 흑색종이 진행된 환자중 21%에서 달성되었다[참조: Journal of Clinical Oncology,13(4) 910-913 (1995)]. 성인에 있어 테모졸로미드를 사용한 신경아교종의 치료 또한 알려져 있다[참조: Eur. J.Cancer 29A 940 (1993)].
한편, 발프로산(valproic acid, VPA)은 간질, 편두통 및 기분 장애의 치료 및 예방에 효과적인 약물로 알려져 있다. 그러나, 발프로산과 상기 테모졸로미드의 조합에 의한 효과, 특히, 테모졸로미드에 대한 내성(저항성) 극복에 효과적인 발프로산의 기능은 전혀 알려진 바 없었다.
따라서, 본 발명은 일 관점에서 테모졸로미드에 대한 내성(저항성) 극복의 발프로산의 새로운 용도에 관한 것이다.
본 발명의 일 구체예로서, 활성성분으로서 테모졸로미드(temozolomide, TMZ) 및 발프로산(valproic acid, VPA)을 포함하는 항암용 조성물을 들 수 있다. 이 때, 상기 테모졸로미드 및 발프로산은 동시에, 개별적으로 또는 순차적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 치료 대상이 될 수 있는 암으로는, 종래 테모졸로마이드를 항암제로서 사용한 암질환이라면 제한은 없으나, 바람직하게는 전이성 흑색종; 악성 흑색종, 악성 신경아교종, 아교모세포종 및 기타 뇌암; 폐암; 유방암, 고환암; 결장 및 직장암; 암종; 육종; 림프종; 백혈병; 역형성별세포종; 및 균상식육종 등을 예로 들 수 있다. 더욱 바람직하게는 악성 신경아교종, 아교모세포종 등이다.
별도의 설명이 없는 한, 용어 "본 발명에 따른 테모졸로미드" 또는 "발프로산"은, 물질 그 자체, 약제학적으로 허용되는 그것의 염, 수화물, 용매화물, 이성질체 및 프로드럭을 모두 포함하는 개념으로 사용되고 있다.
"약제학적으로 허용되는 염"은, 화합물이 투여되는 유기체에 심각한 자극을 유발하지 않고 화합물의 생물학적 활성과 물성들을 손상시키지 않는, 화합물의 제형을 의미한다. 상기 약제학적 염은, 본 발명의 화합물을, 염산, 브롬산, 황산, 질산, 인산 등의 무기산, 메탄술폰산, 에탄술폰산, p-톨루엔술폰산 등의 술폰산, 타타르산, 포름산, 시트르산, 아세트산, 트리클로로아세트산, 트리플루오로아세트산, 카프릭산, 이소부탄산, 말론산, 석신산, 프탈산, 글루콘산, 벤조산, 락트산, 푸마르산, 말레인산, 살리실산 등과 같은 유기 카본산과 반응시켜 얻어질 수 있다. 또한, 본 발명의 화합물을 염기와 반응시켜, 암모니움 염, 나트륨 또는 칼륨 염 등의 알칼리 금속염, 칼슘 또는 마그네슘 염 등의 알칼리 토금속염 등의 염, 디시클로헥실아민, N-메틸-D-글루카민, 트리스(히드록시메틸) 메틸아민 등의 유기염기들의 염, 및 아르기닌, 리신 등의 아미노산 염을 형성함으로써 얻어질 수도 있다.
"수화물(hydrate)"은 비공유적 분자간력(non-covalent intermolecular force)에 의해 결합된 화학양론적(stoichiometric) 또는 비화학양론적(non-stoichiometric) 량의 물을 포함하고 있는 본 발명의 화합물 또는 그것의 염을 의미한다.
"용매화물(solvate)"은 비공유적 분자간력에 의해 결합된 화학양론적 또는 비화학양론적 량의 용매를 포함하고 있는 본 발명의 화합물 또는 그것의 염을 의미한다. 그에 관한 바람직한 용매들로는 휘발성, 비독성, 및/또는 인간에게 투여되기에 적합한 용매들이다.
"이성질체(isomer)"는, 동일한 화학식 또는 분자식을 가지지만 광학적 또는 입체적으로 다른 본 발명의 화합물 또는 그것의 염을 의미한다. 예를 들어, 본 발명의 화학식 1에 따른 화합물은 치환기들의 종류에 따라서는 입체생성 중심(asymmetric center, 비대칭 탄소 원자)을 가질 수 있는 바, 이 경우 화학식 1의 화합물은 거울상 이성질체 및 부분 입체 이성질체와 같은 광학 이성질체로서 존재할 수 있다.
"프로드럭(prodrug)"은 생체내에서 모 약제(parent drug)로 변형되는 물질을 의미한다. 프로드럭은, 몇몇 경우에 있어서, 모 약제보다 투여하기 쉽기 때문에 종종 사용된다. 예를 들어, 이들은 구강 투여에 의해 생활성을 얻을 수 있음에 반하여, 모 약제는 그렇지 못할수 있다. 프로드럭은 또한 모 약제보다 제약 조성물에서 향상된 용해도를 가질 수도 있다. 예를 들어, 프로드럭은, 수용해도가 이동성에 해가 되지만, 일단 수용해도가 이로운 세포에서는, 물질대사에 의해 활성체인 카르복실산으로 가수분해되는, 세포막의 통과를 용이하게 하는 에스테르("프로드럭")로서 투여되는 화합물일 것이다. 프로드럭의 또 다른 예는 펩티드가 활성 부위를 드러내도록 물질대사에 의해 변환되는 산기에 결합되어 있는 짧은 펩티드(폴리아미노 산)일 수 있다.
상기 약학조성물은 약학적 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체,부형제 및 희석제를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 조성물은 이미 사용되고 있는 스테로이드성 약물, 항히스타민제, 소염진통제 및 항생제 등의 약제와 함께 제제화하거나 병용하여 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 약학조성물은, 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제,캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다.
본 발명의 조성물에 함유될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토오즈(lactose), 덱스트로즈, 수크로스(sucrose), 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 있다.
제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다.
경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 화합물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트(calcium carbonate), 수크로스 또는 락토오스, 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 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, 동결건조 제제, 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 조성물 사용량은 환자의 나이, 성별, 체중에 따라 달라질 수 있으며, 무엇보다도, 치료대상 개체의 상태, 치료 대상 암의 특정한 카테고리 또는 종류, 투여 경로,사용되는 치료제의 속성, 및 상기 특정한 치료제에 대한 종양의 감수성에 의존적일 것이다
상기 약학조성물은 쥐, 생쥐, 가축, 인간 등의 포유동물에 다양한 경로로 투여될 수 있다. 투여의 모든 방식은 예상될 수 있는데, 예를 들면, 경구, 직장 또는 정맥, 근육, 피하, 자궁 내 경막 또는 뇌혈관 내 주사에 의해 투여될 수 있다.
특히, 임의의 의학적으로 적합한 방법, 예를 들면, 정상적인 정맥내 투여 또는 동맥내 투여, 뇌척수액으로의 주사에 의해 투여될 수 있다. 일부 경우에, 피내(intradermal) 투여, 강내(intracavity) 투여, 경막내 (intrathecal) 투여, 종양 또는 상기 종양에 공급하는 동맥으로의 직접 투여가 유리하다. 종양 또는 그의 일부가 이전에 외과수술에 의해 제거된 경우, 치료제는 직접 주사 또는 미리 이식된 저장부(reservoir)를 통해 종양 부위(및 특히, 종양 부위에 있는 포위된 강(enclosed cavity) 또는 "절제 강(resection cavity)")로 투여될 수 있다.
본 발명의 테모졸로미드(temozolomide, TMZ) 및 발프로산(valproic acid, VPA)의 조합에 따른 분자적 메커니즘은 아래와 같다.
(1) VPA는 MGMT(O6-methylguanine-DNA methyltransferase) 발현을 하향조절할 뿐만 아니라, TMZ-저항성 신경교종 세포에서 TMZ 민감성과 밀접히 관련되어 있다.
테모졸로미드는 구아닌(guanine) 염기의 O6를 포함한 DNA 내 알킬기를 전이하여 DNA를 손상시키는 대표적인 알킬화약물이고, O6-methylguanine-DNA methyltransferase (MGMT)는 알킬화약물 치료 시 생기는 유전자 독성인 O6 alkylguanine을 제거하여 DNA 손상을 복구하는 유전자다.
본 발명의 일 실시예에서는 TMZ-저항성 신경교종 세포 T98 및 U138에서 MGMT 발현을 검출하였지만, MGMT 단백질 발현은. TMZ-민감성 세포주 U87 및 U251에서는 검출되지 않았다. 이러한 결과는 TMZ의 민감성이 MGMT 단백질의 발현과 관련이 있음을 보여준다.
그동안 많은 문헌들은 불활성화된 MGMT를 가진 아교모세포종 환자들의 치료 반응률 및 생존율이 우수하다고 보고하였는데, MGMT 유전자 불활성화의 주된 기전은 프로모터 메틸화(promotor methylation)로 알려져 있다.
본 발명의 발프로산(valproic acid, VPA)은 상기 MGMT 유전자의 발현을 억제시킴으로써 테모졸로미드의 항암 내성을 극복한다.
그러므로, 본 발명은 다른 구체예로서, MGMT(O6-methylguanine-DNA methyltransferase) 발현을 억제시킴으로써, 테모졸로미드 항암 작용에 대한 감수성을 증가시키기 위해 발프로산을 이용하는 방법에 관한 것이다.
(2) TMZ의 세포 성장 저해 효과는 TMZ-저항성 세포에서 VPA에 의해 강화된다.
세포사멸촉진성(proapoptotic) 분자 Bak의 발현이 VPA 단독에 의해 증가하고, VPA 및 TMZ 조합에 의해 훨씬 더 크게 나타난다. 세포사멸의 마지막 영향자(effector)인 caspase-3 역시 VPA에 의해 증가하고 VPA 및 TMZ 조합에 의해 더욱 크게 증가한다. 그러나, 항-세포사멸성 분자 Bcl-2는 VPA 단독 및 VPA 및 TMZ 조합에 의해 감소한다.
이처럼, VPA는 TMZ 조합에 의해 세포사멸 및 자식성(autophagic) 세포죽음을 촉진시키고, 세포의 이동능을 억제시킨다.
앞서 살핀 바와 같이, 본 발명에 따른 테모졸로미드 및 발프로산의 조합(combination)은 암세포의 성장과 이동을 효과적으로 저해하여 테모졸로미드를 이용한 항암 치료 효과를 현저히 상승시킴으로써, 효율적인 케모졸로미드 화학요법을 가능하게 한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
모든 데이터들을 평균±SEMs로 표현하였고, 다른 테스트 조건 사이의 유의성 차이는 One-way ANOVA 및 Students t test를 이용하여 결정하였다. P <0.05인 경우 유의한 것으로 간주하였다.
재료 및 방법
1.세포 배양 및 시약
U87, U138, T98 및 U251 세포들을 ATCC(American Type Culture Collection,Manassas, VA, USA로부터 얻었다. 그리고 U87및 T98세포를 EMEM 배지(Eagles Minimum Essential Medium)(Invitrogen, Grand Island, NY)에서 배양시키고, U138 및 U251 세포는 DMEM 배지(Dulbeccos Modified Eagles Medium) (Invitrogen)에서 배양시켰다. 두 배지 모두 Invitrogen (Carlsbad, CA, USA)으로부터 구입하였고, 2 mmol/L L-glutamine, 100U/mL penicillin, 100 μg/mL streptomycin, 및 10% fetal bovine serum (FBS)가 보충되어 있다. 세포들을 5% CO2 함유하는 습한 공기에서 37℃ 하 배양하였다.
TMZ(Temozolomide, 3,4-dihydro-3-methyl-4-oxoimidazo-[5,1-d]-1,2,3,5-tetrazin-8-carboxamide), VPA(valproic acid) 및 자식작용 억제제(autophage inhibitor) 3-Methyladenine (3-MA)를 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO)로부터 구입하였고, 카스파제 억제제 Z-VAD-FMK는 R&D Systems (Minneapolis, MN)로부터 구입하였다.
실시예 1 : 웨스턴 블럿 분석
시판중인 항체를 구입하였다: 항-MGMT [Cell Signaling Technology(Danvers, MA, USA)];항-β-actin[Applied Biological Materials (Richmond, BC, Canada)];항-LC3B [Sigma] 및 항-Bcl-2, 항-Bak, 및 항-caspase-3 [New England Biolabs(Ipswich, MA, USA)].
웨스턴 블럿 분석을 위해, 세포들을 PBS(phosphate-buffered saline)로 헹구고, RIPA-B buffer (0.5% Nonidet P-40, 20 mM Tris, pH 8.0, 50mM NaCl, 50 mM NaF, 100 μM Na3VO4, 1 mM dithiothreitol, 및 50 μg/mL의 phenylmethanesulfonylfluoride)에서 얼음 상 30분 동안 분리(lysed)하였다.
불용성 물질을 12000rpm에서 20분동안 원심분리하여 제거하였다. 상청액을 10% SDS-PAGE으로 분리하고, 분리된 단백질을 니트로셀룰로스 블럿 멤브레인으로 옮겼다. 상기 블럿들을 PBS 중 5% 스킴 밀크 및 0.05% Tween-20로 블로킹하고, 적절한 항체들과 배양하고, 이어서 HRP(horseradish peroxidase)를 결합시킨 2차 항체들로 배양하였다. 상기 블럿들을, 강화된 화학발광(chemiluminescence) 검출 시스템 (Amersham Biosciences, Piscataway, NJ, USA)을 이용하여 분석하였다.
실시예 2 : 신경교종세포에서 VPA 또는 TMZ 의 성장 억제 효과
VPA 또는 TMZ에 의한 4개의 신경교종세포주의 성장 저해 효과를, 50% 성장 저해에 요구되는 농도(IC50)농도를 대조군과 비교하여 평가하였다.
세포들을 1x103 cells/well의 밀도로 96-웰 플레이트에 씨딩하고, 10% FBS를 함유하는 배지에서 72시간 동안 배양하였다. 이어서, 세포들을 배지로 2회 세척하고 신선한 배지(대조군), 0.5 - 16 mM VPA 함유 배지, 또는 0.5 - 1,000 μM TMZ 함유 배지에서 배양하였다. 다양한 농도의 VPA 또는 TMZ에 48시간 동안 노출 후, 세포들을 트립신 처리하여 분리하고 살아있는 세포군집을 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT)을 이용하여 측정하였다.
(1) 단독의 효과
우선, 악성 뇌교종 세포에서 VPA 또는 TMZ 단독의 효과를 알아보기 위해, 4개의 악성 뇌교종 세포주에 0~16 mM VPA 또는 0~1,000 μM TMZ를 72시간 동안 처리하고, 살아있는 세포수를 측정하였다.
그 결과, VPA 및 TMZ는 용량 의존적으로 모든 종양 세포주에 성장 억제 효과를 나타냈다. 도 1에 도시한 바와 같이, U87 및 U251 세포에 대해 VPA의 IC50값은 6 mM인 반면, T98 및 U138 세포에 대한 VPA의 IC50값은 8 mM을 초과하였다. 대조적으로, U87 및 U251 세포에 대한 TMZ의 IC50값은 <500 μM이지만, T98 및 U138 세포는 TMZ에 대해 저항성을 나타냈다(IC50>500 μM). 이러한 결과를 바탕으로, 각각의 IC50 값보다 더 낮은, 4 mM의 VPA의 농도 및 50 μM의 TMZ 농도를 in vitro 조합 실험에 사용하였다.
(2) 조합의 효과
다음으로, 악성 뇌교종 세포에서 VPA 및 TMZ 조합의 효과를 평가하기 위하여, 4 mM VPA, 50 μM TMZ 또는 4 mM VPA와 50 μM TMZ 조합을 함유하는 배양 배지에서 72시간 동안 세포들을 배양하였다.
그 결과, 도 2a에 나타난 바와 같이, VPA 및 TMZ 조합은 U87 및 U251 세포에서 조합된 항종양 효과를 보였다. 또한, VPA 및 TMZ 조합 처리의 현저히 강화된 항종양 효과는 T98 (P = 0.034, 조합처리 vs 단독처리) 및 U138 세포 (P = 0.042, 조합처리 vs 단독처리)에서 역시 관찰되었다(도 2b).
이러한 결과는 VPA 및 TMZ 조합은 악성 뇌교종 세포에서 향상된 항종양 효과를 보여주고, 나아가 TMZ의 세포 성장 저해 효과는 TMZ-저항성 세포에서 VPA에 의해 강화됨을 보여주었다.
(3) MGMT 단백질 발현과 VPA 의 관련성
악성 뇌교종 세포에서 MGMT의 관여여부를 조사하기 위하여, MGMT 단백질 발현을 웨스턴 블럿으로 분석하였다.
그 결과, TMZ-저항성 신경교종 세포 T98 및 U138에서 MGMT 발현을 검출하였다. 대조적으로, MGMT 단백질 발현은. TMZ-민감성 세포주 U87 및 U251에서는 검출되지 않았다(도 3a). 이러한 결과는 TMZ의 민감성이 MGMT 단백질의 발현과 관련이 있음을 보여주었다.
한편, TMZ-저항성 신경교종 세포(T98 및 U138)에서의 MGMT 발현 상에서 VPA의 효과를 측정하기 위하여, VPA(0~8 mM)의 다양한 농도 적용 후 웨스턴 분석을 수행하였다.
그 결과, 도 3b에 나타난 바와 같이, T98 및 U138에서 MGMT 발현은 용량 의존적 방법으로 VPA에 의해 감소하였다. 또한, VPA (0-8 mM) 및 TMZ (50 μM)의 농도 하에서 조합효과를 평가하였다. 마찬가지로, 세포 생존능은 VPA에 의해 용량 의존적으로 감소하였다(도 3c). 게다가, 조합에 의해 유도된 세포 죽음은 카스파제 저해제 Z-VAD-fmk (20 μM) 및 자식작용 저해제 3-MA (2 mM) (P <0.05, 조합처리 vs 저해제 처리)에 의해 현저히 경감되었다.
상기 결과는 VPA가 MGMT를 하향조절하고 TMZ-저항성 신경교종 세포에서 TMZ 민감성과 밀접히 관련되어 있음을 의미한다.
(4) 세포사멸 및 자식성 ( autophagic ) 세포 죽음
TMZ-저항성 신경교종 세포에서 VPA 및 TMZ의 조합에 의한 세포사멸 및 자식성(autophagic) 세포 죽음의 관련성을 알아보고자 하였다. TMZ-유도된 세포사멸 상 VPA의 시너지 효과를 확인하기 위하여, 4 mM VPA 및/또는 50 μM TMZ로 처리한 T98 및 U138 세포에서 Bcl-2, Bak 및 caspase-3에 대한 항체를 이용하여 웨스턴 블럿 분석을 수행하였다.
그 결과, 세포사멸촉진성(proapoptotic) 분자 Bak의 발현이 VPA 단독에 의해 증가하였고, VPA 및 TMZ 조합에 의해 훨씬 더 크게 나타났다. 세포사멸의 마지막 영향자(effector)인 caspase-3 역시 VPA에 의해 증가하였고 VPA 및 TMZ 조합에 의해 마찬가지로 더욱 크게 나타났다.
그러나, 항세포사멸성 분자 Bcl-2는 VPA 단독 및 VPA 및 TMZ 조합에 의해 감소하였다. 유사한 패턴이 U138 세포에서 나타났다(도 4a).
게다가, 2개의 마이크로튜브 관련 단백질 LC3(light chain 3) 형태, LC3-I 및 LC3-II의 발현을 웨스턴 블럿 분석을 이용하여 관찰하였다. LC3-II은 자가포식소체 형성(autophagosome formation)의 양과 연관되어 있다. VPA 및 TMZ 조합처리된 TMZ-저항성 신경교종 세포에서 LC3-II 발현은 증가하였다.
이러한 발견은 VPA 및 TMZ의 조합은 TMZ-저항성 신경교종 세포에서 TMZ-유도된 세포사멸 및 자식성 세포 죽음을 강화시킴을 시사한다.
실시예 3: 세포 이동( Cell migration ) 분석
in vitro 및 in vivo 상 신경교종세포에서 TMZ가 caveolin-1 발현을 변형시킴은 이미 보고되어 있다. 이는 신경교종 세포 이동성에 직접적으로 영향을 미치는 특징이다. 또한, TMZ는 GBM 세포에서 β1 인테그린 발현을 감소시키고, Cyr61 시그널링 및 액틴 세포골격 원형질화를 조절한다.
신경교종세포(T98 및 U138)의 이동 능력(migratory ability)를 6.5mm 직경 및 8-μm 포어 필터를 가지는 트랜스웰 플레이트(Corning Costar, Cambridge, MA)를 이용하여 측정하였다.
세포들을 무혈청 배지에 현탁하고 상부 웰에 씨딩하고, 600 μl의 20% FBS-함유 배지를 트랜스웰 플레이트의 하부 웰에 위치시켰다. 37℃에서 5시간동안 배양한 후, 필터의 상부쪽으로부터 이동하지 않은 세포들을 면봉으로 문질러 분리시키고, 필터들을 Diff-Quik™ three-step stain set (Sysmex, Kobe,Japan)로 염색하였다. 필터의 하부쪽으로 이동한 세포 수를 광현미경(x200) 하에서 계수하였다.
그 결과, VAP 및 TMZ 단독으로는 세포 이동에 영향을 끼치지 않았지만, VAP 및 TMZ의 조합은 T98 세포 (P = 0.021, 조합처리 vs 단독 처리) 및 U138 세포의 이동을 현저히 억제하였다(P > 0.05) (도 5).
이러한 결과는 TMZ-저항성 신경교종 세포에서 VPA가 TMZ의 항-이동성(이동성 억제) 활성을 민감하게 만듬을 보여준다.
실시예 4 : 동물 실험
2개의 확립된 인간 교아세포종(glioblastoma) 종양 세포주(T98 및 U138)를 실험에 사용하였다. 그러나 U138 세포는 BALB/c 누드 마우스(6주령 암컷)에 투여했을 때 종양을 형성(tumorigeneic)시키지 않았다. T98 종양들을 함유하는 BALB/c 누드 마우스를 임의로 선택하여 4그룹으로 나누고(각 그룹당 n=5), 피하 종양(subcutaneous tumors)이 부피 100 ~ 200 mm3 사이의 부피에 도달할 때 처리하였다.
TMZ (50 mg/kg). i.p 투여 6시간 전에, VPA (300 mg/kg)를 i.p 투여하였다. 대조군(PBS) 마우스, 또는 VPA나 TMZ를 단독으로 투여받은 마우스 역시 상응하는 담체를 주입하였다. 5가지 용량 전부 24시간 간격으로 처리를 반복하였다. 종양 길이(a) 및 너비(b)를 4일 간격으로 digital calipers를 이용하여 in situ 측정하였고, 종양 부피를 V (mm3) = a x b2/2 식을 이용하여 계산하였다. 대조군과 처리된 종양간 차이의 유의성을 ANOVA을 이용하여 평가하였다.
이처럼, 인간 신경교종 이종이식-누드 마우스 모델에서 VAP 및 TMZ의 조합의 시너지 효과를 조사한 결과, TMZ (50 mg/kg) 단독으로는 T98 종양성장을 감소시키지는 않았다(P > 0.05). VPA(300 mg/kg) 단독은 T98 종양성장을 약간 억제하였다(P > 0.05).
대조적으로, VAP 및 TMZ 조합은 T98 종양성장을 매우 현저한 양으로 감소시켰다(P = 0.003,조합처리 vs 단독처리). 그러므로, 조합처리는 단독처리에 비해 TMZ-저항성 교종세포 이종이식체에서 종양 성장을 현저히 감소시켰다(도 6).
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. MGMT(O6-methylguanine-DNA methyltrasnferase) 발현 감소, Bak의 발현 증가, Bcl-2의 발현 감소, 및 LC3-II 발현 증가의 기능을 갖는 발프로산(valproic acid, VPA)을 유효성분으로 포함하는 테모졸로미드(temozolomide, TMZ) 내성(저항성) 억제용 약제학적 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 테모졸로미드(temozolomide, TMZ)를 함께 포함하되, 상기 조성물은 상기 테모졸로미드(temozolomide, TMZ) 및 발프로산(valproic acid, VPA)의 질량 비율이 1:6이 되도록 포함하는 것을 특징으로 하는 약제학적 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 테모졸로미드에 대한 내성(저항성)을 가지는 인간을 제외한 포유동물의 MGMT 발현 신경교종 세포에, 발프로산을 처리함으로써, 테모졸로미드에 대한 내성(저항성)을 억제하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 발프로산은 테모졸로미드(temozolomide, TMZ)와 함께 처리하되, 상기 테모졸로미드(temozolomide, TMZ) 및 발프로산(valproic acid, VPA)의 질량 비율이 1:6이 되도록 처리하는 것을 특징으로 하는, 테모졸로미드에 대한 내성(저항성)을 억제하는 방법.
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M. WELLER et al, Prolonged survival with valproic acid use in the EORTC/NCIC temozolomide trial for glioblastoma, Neurology, 2011, Vol.77, No.12, pp. 1156-1164 *
M. WELLER et al, Prolonged survival with valproic acid use in the EORTC/NCIC temozolomide trial for glioblastoma, Neurology, 2011, Vol.77, No.12, pp. 1156-1164*

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