KR101538517B1 - A METHOD FOR EVALUATION OF WILD TYPE AND MUTANT TYPE ISOCITRATE DEHYDROGENASE ACTIVITY USING 13C LABELED α-KETOGLUTARATE AND NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY - Google Patents

A METHOD FOR EVALUATION OF WILD TYPE AND MUTANT TYPE ISOCITRATE DEHYDROGENASE ACTIVITY USING 13C LABELED α-KETOGLUTARATE AND NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY Download PDF

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Abstract

본 발명은 13C로 표지된 α-KG와 핵자기공명 분광기 기법을 이용하여 세포 용해물 중 α-KG와 2-HG만을 선택적으로 모니터링 함으로서 원형 또는 돌연변이 IDH효소의 활성을 평가하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 13C로 표지된 α-KG를 이용하여 HDF 세포 용해물 중 많은 화합물 가운데서 α-KG와 2-HG만 선택적으로 모니터링을 할 수 있어 IDH원형과 돌연변이형 유무를 확인하고 효소 활성의 관찰을 가능케 하며 효소의 저해제 개발에 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 이렇게 개발된 저해제는 뇌교종 치료제로 활용될 수 있다.The present invention relates to a method for evaluating the activity of a circular or mutant IDH enzyme by selectively monitoring only α-KG and 2-HG in cell lysates using α-KG labeled with 13 C and a nuclear magnetic resonance spectroscopy technique. The present invention can selectively monitor only α-KG and 2-HG among many compounds in HDF cell lysates using α-KG labeled with 13C, thereby confirming the presence of IDH prototype and mutant type and observing enzyme activity And can be useful for the development of inhibitors of enzymes. In addition, the inhibitor thus developed can be used as a treatment for brain glioma.

Description

13C로 표지된 알파-케토글루타레이트와 핵자기 공명 분광기를 이용한 이소시트레이트 데히드로게나제 효소의 원형 및 돌연변이형의 활성평가 방법{A METHOD FOR EVALUATION OF WILD TYPE AND MUTANT TYPE ISOCITRATE DEHYDROGENASE ACTIVITY USING 13C LABELED α-KETOGLUTARATE AND NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a method for evaluating the activity of circular and mutant forms of isocitrate dehydrogenase enzyme using alpha-ketoglutarate labeled with < 13 > C and a nuclear magnetic resonance spectrometer LABELED α-KETOGLUTARATE AND NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY}

본 발명은 동위윈소로 표지된 알파-케토글루타레이트와 핵자기공명 분광기를 이용하여 세포 용해물과 같은 복잡한 혼합물에서 알파-케토글루타레이트와 2-히드록시글루타레이트만 선택적으로 모니터링 함으로서 이소시트레이트 데히드로게나제의 원형과 돌연변이형의 활성 평가하는 방법에 관한 것이다. 또한, 이를 이용하여 뇌교종 치료제를 스크리닝하는 방법에 관한 것이다.The present invention is based on the finding that by selectively monitoring only alpha-ketoglutarate and 2-hydroxyglutarate in a complex mixture such as cell lysate using isotope-labeled alpha-ketoglutarate and nuclear magnetic resonance spectroscopy, The present invention relates to a method for evaluating the activity of a citrate dehydrogenase of a prototype and a mutant form. The present invention also relates to a method for screening a therapeutic agent for brain glioma using the same.

뇌암은 뇌실질내에 발생하는 뇌교종으로 교모세포종이 그 대표적인 바 수술, 방사선치료, 항암치료를 복합적으로 적용하여도 평균 생존기간 1년인 대표적 난치성 질환이다. 뇌교종 중 이차성 뇌교종과 WHO grade II-III 뇌교종의 80%이상에서 이소시트레이트 데히드로게나제(Isocitrate dehydrogenase, 이하 'IDH'로 약칭함) 효소 유전자 돌연변이가 확인되었고 IDH 유전자 돌연변이가 임상적으로 중요하게 여겨 지고 있다. IDH 원형 효소는 이소시트릭산(isocitric acid)을 산화적으로 탈탄산화시켜 알파-케토글루타레이트(α-ketoglutarate, 이하 'α-KG'로 약칭함)와 NADH 또는 NADPH 등을 생산하는 것으로 알려져 있다. 또한 이 효소는 전자전달계를 통한 에너지 대사뿐 아니라, 글루타민산, 글루타민, 아르기닌 및 프롤린 등의 아미노산 생합성 또는 다른 생체 대사물질들을 합성하는 중간대사 산물이므로, 에너지 대사, 단백질 생합성 및 질소 대사를 위한 TCA 회로의 중요한 조절 효소로 작용하게 된다. 고등동물의 IDH 효소는 조효소(cofactor)의 종류와 세포 내 존재 위치에 따라, 세포질 NADP+-특이적 IDH1, 미토콘드리아 NADP+-특이적 IDH2 및 미토콘드리아 NAD+-특이적 IDH3의 3종류의 동형 단백질(isoform)로 나뉜다. Brain cancer is a type of glioma that occurs within the brain parenchyma. Glioblastoma is a typical refractory disease with a median survival of one year, even if a combination of surgery, radiotherapy, and chemotherapy is applied. Isocitrate dehydrogenase (abbreviated as IDH) gene mutation was detected in more than 80% of secondary gliomas and WHO grade II-III brain gliomas in brain glioma, and IDH gene mutation was clinically diagnosed . The IDH prototype enzyme is known to oxidatively decarboxylate isocitric acid to produce α-ketoglutarate (hereinafter abbreviated as α-KG) and NADH or NADPH have. The enzyme is also an intermediate metabolite that synthesizes amino acid biosynthesis of glutamic acid, glutamine, arginine and proline, as well as energy metabolism through the electron transport system. Therefore, the TCA circuit for energy metabolism, protein biosynthesis and nitrogen metabolism It acts as an important regulatory enzyme. IDH enzymes of higher animals are classified into three types of isoforms: cytoplasmic NADP + -specific IDH1, mitochondrial NADP + -specific IDH2, and mitochondrial NAD + -specific IDH3, depending on the type of cofactor and the location of the cofactor It is divided.

원형 IDH 효소는 이소시트레이트로부터 α-KG 변환을 매개하지만 IDH 유전자 돌연변이 효소는 원형 IDH 효소의 기작을 매개하지 못하고 α-KG로부터 2-히드록시글루타레이트(2-hydroxyglutarate, 이하 '2-HG'로 약칭함)로의 변환을 매개한다. 따라서 뇌교종 환자에서 2-HG의 발현이 증가하고 이로 인한 다양한 암 발생과 암 진행관련 기전이 제기 되면서 2-HG가 IDH 유전자 변이 뇌종양에 특수적인 "onco-metabolite"로 불리게 되고 바이오마커로서 개발 가능성이 제기되고 있다. 때문에 2-HG만 선택적으로 정량화 함으로서 뇌교종 환자에 있어서 IDH 유전자 돌연변이 여부를 판단하고 그 활성을 측정할 수 있는 기법의 개발은 효과적인 치료 디자인, 환자의 예후 치료반응 모니터링 등 임상적으로 매우 커다란 의미를 가지게 된다.Although the circular IDH enzyme mediates α-KG conversion from isocitrate, the IDH mutant enzyme does not mediate the mechanism of the circular IDH enzyme, and 2-hydroxyglutarate (hereinafter referred to as' 2-HG Quot;). ≪ / RTI > Therefore, 2-HG is expressed as a specific "onco-metabolite" in IDH gene mutation brain tumors as the expression of 2-HG is increased in brain glioma patients, This is being raised. Therefore, the development of a technique for determining the IDH gene mutation in patients with brain glioma by selectively quantifying 2-HG and measuring the activity of the IDH gene is clinically significant in terms of effective treatment design and monitoring of patient's prognosis and treatment response I have.

현재 2-HG를 정량하는 방법으로는 생체내에서 MRS(magnetic resonance spectroscopy)가 사용되고 있으나 스펙트럼상의 baseline에 관한 정보의 결핍과, 뇌교종 세포나 조직의 용해물(lysate) 중 내재적인 메틸기와 지방산과 같은 작은 분자의 신호와 타겟 신호와의 중첩이 문제가 되고 있다. 또한 LC-MS를 이용한 2-HG 정량법은 보존 시간(retention time)의 변화가 생겨, 2-HG 여부를 판단하기 위하여 매번 표준품을 이용하여 작업을 실시해야 하는 단점이 있으며 단백질 활성을 측정하는 효소 측정 키트(enzyme assay kit)가 시중에 판매되고 있지만 원형 IDH 활성만 측정할 수 있는 제한점이 있고 무엇보다 NADH의 변화를 측정함으로써 2-HG 에 대한 직접적인 측정이 아니라는 단점이 있다. 따라서, 보다 용이하게 2-HG를 측정할 수 있는 방법이 요청되고 있는 실정이다.Currently, MRS (magnetic resonance spectroscopy) is used in vivo to quantify 2-HG, but lack of information about the baseline of the spectrum and the intrinsic methyl groups and fatty acids in lysates of brain glioma cells and tissues The overlapping of a signal of a small molecule and a target signal becomes a problem. In addition, the 2-HG assays using LC-MS have a disadvantage in that retention time is changed, and therefore it is necessary to perform the operation using the standard product every time to judge whether 2-HG is present or not. Although an enzyme assay kit is commercially available, there is a limit to measure only the circular IDH activity. Above all, it is not a direct measurement of 2-HG by measuring the change of NADH. Therefore, a method for measuring 2-HG more easily is demanded.

본 발명은 개체에서 샘플을 수득하는 단계; 수득된 샘플과 동위원소로 표지된 α-KG가 포함된 시료와 접촉시키는 단계; 상기 샘플과 접촉된 α-KG를 포함하는 시료를 핵자기 공명 분광기(NMR)를 이용하여 HCACO 스펙트럼을 수득하는 단계; 및 상기 수득된 스펙트럼을 통해 2-HG의 존재를 확인하는 단계를 포함하는 뇌교종 진단을 위한 정보를 제공하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method comprising: obtaining a sample in an individual; Contacting the obtained sample with a sample containing isotopically labeled? -KG; Obtaining a HCACO spectrum using a nuclear magnetic resonance spectrometer (NMR) of a sample containing? -KG in contact with the sample; And confirming the presence of 2-HG through the obtained spectrum. The present invention also provides a method for providing information for brain glioma diagnosis.

또한, 본 발명은 동위원소 표지된 α-KG가 포함된 시료, 돌연변이 IDH 및 샘플을 혼합하여 반응시키는 단계; 상기 샘플 및 돌연변이 IDH와 반응한 α-KG를 포함하는 시료를 핵자기 공명 분광기(NMR)를 이용하여 HCACO 스펙트럼을 수득하는 단계; 상기 수득된 스펙트럼을 통해 2-HG의 존재 및 함량을 확인하는 단계; 및 돌연변이 IDH와 동위원소로 표지된 α-KG 만을 접촉시켜 수득한 2-HG의 피크값보다 적거나, 2-HG가 검출되지 않은 샘플을 선별하는 단계를 포함하는 돌연변이 IDH 억제제 스크리닝 방법을 제공한다.In addition, the present invention relates to a method for detecting a mutant IDH, which comprises mixing and reacting a sample containing an isotope labeled? -KG, a mutant IDH and a sample; Obtaining a HCACO spectrum using the sample and a sample containing? -KG reacted with the mutant IDH using nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR); Confirming the presence and content of 2-HG through the obtained spectrum; And selecting a sample that is less than the peak value of 2-HG obtained by contacting only mutant IDH with isotopically labeled? -GK, or in which 2-HG is not detected, to the mutant IDH inhibitor screening method .

또한, 본 발명은 동위원소 표지된 α-KG가 포함된 시료, 돌연변이 IDH 및 샘플을 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 핵자기 공명 분광기(NMR)를 이용하여 HCACO 스펙트럼을 시간의 변화에 따라 수득하는 단계; 상기 수득된 스펙트럼을 통해 α-KG의 존재 및 함량, 2-HG의 존재 및 함량을 측정하는 단계; 및 시간에 따르는 2-HG의 함량의 증가를 확인하는 단계를 포함하는 돌연변이 IDH 효소의 활성을 측정하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention relates to a method for preparing a sample, which comprises mixing a sample containing isotope labeled? -KG, a mutant IDH and a sample; Obtaining the mixture with a change of time using a nuclear magnetic resonance spectrometer (NMR) and HCACO spectra; Measuring the presence and content of? -GG, the presence and content of 2-HG through the obtained spectrum; And ascertaining an increase in the content of 2-HG according to time. The present invention also provides a method for measuring the activity of a mutant IDH enzyme.

일 양상은 개체에서 샘플을 수득하는 단계; 수득된 샘플과 동위원소로 표지된 α-KG가 포함된 시료와 접촉시키는 단계; 상기 샘플과 접촉된 α-KG를 포함하는 시료를 핵자기 공명 분광기(NMR)를 이용하여 스펙트럼을 수득하는 단계; 및 상기 수득된 스펙트럼을 통해 2-HG의 존재를 확인하는 단계를 포함하는 뇌교종 진단을 위한 정보를 제공하는 방법을 제공한다.An aspect includes obtaining a sample from an individual; Contacting the obtained sample with a sample containing isotopically labeled? -KG; Obtaining a spectrum using a nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) of a sample containing? -KG in contact with the sample; And confirming the presence of 2-HG through the obtained spectrum. The present invention also provides a method for providing information for brain glioma diagnosis.

상기 방법에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The above method will be described in detail as follows.

먼저, 개체에서 샘플을 수득하는 단계를 포함한다.First, a step of obtaining a sample from an object is included.

개체는 동물일 수 있으며, 인간일 수 있다. 또한, 질환을 갖고 있는 인간일 수 있다. 이때 질환은 뇌질환일 수 있으며, 뇌교종 일 수 있다. 샘플은 인간의 혈액에서 수득될 수 있다. 혈액 샘플은 혈장이나 혈청을 사용할 수 있다. 또한, 샘플은 조직에서 수득될 수 있다. 이때, 조직은 인체의 여러 부위에서 수득될 수 있다. 피부조직, 뇌조직, 폐 조직 등 여러 부위에서 수득 될 수 있다. 이때, 조직은 분해를 최소화하고, 혈액 세포로부터 오염을 최소화하기 위해 가능한 빨리 박리시킬 수 있다. 그 외에도 효소가 포함되어 있을 수 있는 있다면, 뇨, 눈물 및 타액 등에서도 수득될 수 있다.An individual can be an animal and can be a human. It may also be a human having a disease. At this time, the disease may be a brain disease, and it may be a brain glioma. Samples can be obtained in human blood. Blood samples can be plasma or serum. In addition, samples can be obtained in tissue. At this time, tissues can be obtained in various parts of the human body. Skin tissue, brain tissue, lung tissue, and the like. At this time, the tissue can be peeled as soon as possible to minimize degradation and minimize contamination from blood cells. In addition, enzymes may be included if they are present, such as in urine, tears and saliva.

다음으로는, 수득된 샘플과 동위원소로 표지된 α-KG가 포함된 시료와 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 수득된 샘플을 별도의 정제나 분리 없이 동위원소로 표지된 α-KG와 접촉시킬 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어, "동위원소 표지된 α-KG"는 하나 이상의 원자가 동위 원소에 의해 치환된 것을 의미한다. 또한, 탄소가 비방사능 (stable) 동위원소로 치환될 수 있다. 이때, α-KG의 5개의 탄소 중 바람직하게 4개의 탄소가 치환된 것일 수 있다(도 1a). 접촉은 별도의 용기에서 혼합할 수도 있으나, 수득된 샘플이 포함된 튜브안에서 이루어 질 수 있다. 이때, α-KG는 샘플 1 mL당 0.0001 mg 내지 50 mg이 사용될 수 있다. 또한, 샘플 1 mL당 0.001 mg 내지 10 mg이 사용될 수 있다. 또한, 샘플 1 mL당 0.01 mg 내지 5 mg이 사용될 수 있다. 또한, 샘플 1 mL당 0.1 mg 내지 1 mg이 사용될 수 있다. Next, the method can include the step of contacting the obtained sample with a sample containing isotopically labeled? -GK. The obtained sample can be contacted with isotopically labeled? -KG without separate purification or separation. As used herein, the term "isotope labeled a-KG" means that at least one atom is replaced by an isotope. Also, carbon can be replaced by a non-stable isotope. At this time, it is preferable that four carbon atoms of the five carbon atoms of? -KG are substituted (Fig. 1A). The contact may be mixed in a separate container, but may be done in a tube containing the obtained sample. At this time, 0.0001 mg to 50 mg of? -KG may be used per 1 mL of the sample. Also, 0.001 mg to 10 mg per 1 mL of the sample may be used. Also, 0.01 mg to 5 mg per 1 mL of the sample may be used. Also, 0.1 mg to 1 mg per 1 mL of sample may be used.

이때, 추가적으로 NADPH를 함께 접촉시킬 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어, "NADPH"는 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 포스페이트의 환원된 형태이며, "nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (reduced form)"라고도 표현되기도 한다. 이때, NADPH는 투여되는 α-KG 1 mg당 0.01 mg 내지 100 mg 포함될 수 있다. 또한, 투여되는 α-KG 1 mg당 0.1 mg 내지 10 mg 포함될 수 있다.At this time, it is possible to additionally contact NADPH together. As used herein, the term "NADPH" is a reduced form of the nicotinamide adenine dinucleotide phosphate and may also be referred to as "nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (reduced form). At this time, NADPH may be contained in an amount of 0.01 mg to 100 mg per 1 mg of? -KG administered. It may also contain from 0.1 mg to 10 mg per mg of α-KG administered.

다음으로는, 상기 샘플과 접촉된 α-KG를 포함하는 시료를 핵자기 공명 분광기(NMR)를 이용하여 HCACO 스펙트럼을 수득하는 단계를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어, "핵자기 공명"는 "Nuclear Magnetic Resonance" 또는 "NMR"이라고 하며, 핵자기 공명 분광기는 특정 주파수를 물질에 조사하여 물질의 고유의 결합 구조에 따라 화학이동을 측정하는 분석장치를 의미한다. 스펙트럼을 수득하는 가운데 1차원 HCACO (correlation between 1HA, 13CA and 13CO chemical shifts) 기법을 수행하는 것을 특징으로 한다. 1D-HCACO 기법의 원리는 카보닐 탄소와 알파 탄소가 직접적인 공유결합으로 연결 되어 있는 화합물에서 카보닐 탄소와 알파 탄소가 가지고 있는 고유의 화학이동(chemical shift)값에 대하여 선택적 펄스를 가하여 핵자기공명 분광기 스펙트럼을 얻으면 알파 탄소의 수소 피크만 선택적으로 검출하는 것이다. α-KG와 2-HG는 각각 자체 고유의 특이적 H-CA-CO 화학이동을 가지고 있어 H-CA-CO 화학이동에 맞게 선택적 펄스를 가하면 하나의 수소 피크(신호)를 얻는 것을 특징으로 한다. Next, the sample containing alpha-KG contacted with the sample may be subjected to nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) to obtain the HCACO spectrum. As used herein, the term "nuclear magnetic resonance" is referred to as "Nuclear Magnetic Resonance" or "NMR ", and nuclear magnetic resonance spectroscopy measures chemical shifts Means an analysis device. Dimensional HCACO (correlation between 1HA, 13CA and 13CO chemical shifts) technique while obtaining the spectrum. The principle of the 1D-HCACO technique is to add a selective pulse to the intrinsic chemical shift value of the carbonyl carbon and the alpha carbon in a compound in which the carbonyl carbon and the alpha carbon are directly linked by a covalent bond, Obtaining the spectroscopic spectrum selectively detects only the hydrogen peak of the alpha carbon. Each of α-KG and 2-HG has its own specific H-CA-CO chemical shift, and is characterized by obtaining a single hydrogen peak (signal) by applying a selective pulse according to the H-CA-CO chemical shift .

마지막으로는, 상기 수득된 스펙트럼을 통해 2-HG의 존재를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.Finally, the presence of 2-HG may be confirmed through the obtained spectrum.

2-HG는 고유의 H-CA-CO 특이적 화학이동을 결합하여 선택적으로 펄스를 가하면 3.5 ppm 내지 4.5 ppm에 1H 피크가 존재할 수 있으며, 1H 피크가 4.04 ppm에 존재할 수 있다. 이러한 구간에서 피크가 형성되면 2-HG가 존재하는 것으로 확인할 수 있다. 2-HG combines intrinsic H-CA-CO specific chemical shifts to selectively present a 1H peak at 3.5 ppm to 4.5 ppm when selectively pulsed and a 1H peak at 4.04 ppm. When peaks are formed in this section, it can be confirmed that 2-HG exists.

또 다른 양상은 동위원소로 표지된 α-KG가 포함된 시료, 돌연변이 IDH 및 샘플을 혼합하여 반응시키는 단계; 상기 샘플 및 돌연변이 IDH와 반응한 α-KG를 포함하는 시료를 핵자기 공명 분광기(NMR)를 이용하여 HCACO 스펙트럼을 수득하는 단계; 상기 수득된 스펙트럼을 통해 2-HG의 존재 및 함량을 확인하는 단계; 및 돌연변이 IDH와 동위원소로 표지된 α-KG만을 접촉시켜 수득한 2-HG의 피크값보다 적거나, 2-HG가 검출되지 않은 샘플을 선별하는 단계를 포함하는 돌연변이 IDH 억제제 스크리닝 방법을 제공한다.In another aspect, there is provided a method for detecting a protein comprising the steps of: reacting a sample containing an isotope-labeled? -KG, a mutant IDH and a sample; Obtaining a HCACO spectrum using the sample and a sample containing? -KG reacted with the mutant IDH using nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR); Confirming the presence and content of 2-HG through the obtained spectrum; And selecting a sample that is less than the peak value of 2-HG obtained by contacting only mutant IDH with isotopically labeled? -GK, or in which 2-HG is not detected, to the mutant IDH inhibitor screening method .

먼저, 동위원소로 표지된 α-KG가 포함된 시료, 돌연변이 IDH 및 샘플을 혼합하여 반응시키는 단계를 포함할 수 있다.First, a sample containing isotope labeled α-KG, a mutant IDH, and a sample may be mixed and reacted.

동위원소로 표지된 α-KG는 하나 이상의 원자가 동위 원소에 의해 치환된 것이다. 이때, α-KG는 샘플 1 mL당 0.0001 mg 내지 50 mg이 사용될 수 있다. 또한, 샘플 1 mL당 0.001 mg 내지 10 mg이 사용될 수 있다. 또한, 샘플 1 mL당 0.01 mg 내지 5 mg이 사용될 수 있다. 또한, 샘플 1 mL당 0.1 mg 내지 1 mg이 사용될 수 있다. 또한, 추가적으로 NADPH를 함께 접촉시킬 수 있다. 이때, NADPH의 량은 투여되는 α-KG 1 mg당 0.01 mg 내지 100 mg 포함될 수 있다. 또한, 투여되는 α-KG 1 mg당 0.1 mg 내지 10 mg 포함될 수 있다.Isotopically labeled? -Ge is replaced by one or more atomic isotopes. At this time, 0.0001 mg to 50 mg of? -KG may be used per 1 mL of the sample. Also, 0.001 mg to 10 mg per 1 mL of the sample may be used. Also, 0.01 mg to 5 mg per 1 mL of the sample may be used. Also, 0.1 mg to 1 mg per 1 mL of sample may be used. In addition, the NADPH can be contacted together. At this time, the amount of NADPH may be 0.01 mg to 100 mg per 1 mg of α-KG to be administered. It may also contain from 0.1 mg to 10 mg per mg of α-KG administered.

상기 샘플은 IDH의 활성을 억제하는 것으로 예측되는 화합물, 혼합물, 추출물 또는 분획물, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 이때, 양성 대조군으로는 돌연변이 IDH1의 억제제로 알려진 AGI-5198을 사용할 수 있다. 또한, 루타에카르핀(Rutaecarpine), 우웨이지수 B(Wuweizisu B), 루타데빈(Rutaevin), 오록실린 A(Oroxylin A), 움벨리페론(Umbelliferone), 또는 파에놀(Paeonol) 일 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니며, 어떠한 물질도 샘플로 활용될 수 있다. 샘플을 처리할 경우 0.001 μM 내지 1000 μM로 처리될 수 있으며, 0.01 μM 내지 100 μM로 처리될 수 있으며, 0.5 μM 내지 50 μM로 처리될 수 있다.The sample may be a compound, a mixture, an extract or a fraction, or a mixture thereof, which is expected to inhibit the activity of IDH. At this time, AGI-5198, which is known as an inhibitor of mutant IDH1, can be used as a positive control. Also, it may be Rutaecarpine, Wuweizisu B, Rutaevin, Oroxylin A, Umbelliferone, or Paeonol, But any material can be used as a sample. When the sample is treated, it can be treated with 0.001 μM to 1000 μM, treated with 0.01 μM to 100 μM, and treated with 0.5 μM to 50 μM.

다음으로는, 상기 샘플 및 돌연변이 IDH와 반응한 α-KG를 포함하는 시료를 핵자기 공명 분광기(NMR)를 이용하여 HCACO 스펙트럼을 수득하는 단계를 포함 할 수 있다. 핵자기 공명 분광기를 이용하여 HCACO 스펙트럼을 얻는 방법은 상기에서 기술한 바와 같이 수행될 수 있다.Next, the sample containing α-KG reacted with the sample and the mutant IDH may be subjected to a nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) to obtain a HCACO spectrum. A method of obtaining the HCACO spectrum using a nuclear magnetic resonance spectroscope can be performed as described above.

다음으로는, 상기 수득된 스펙트럼을 통해 2-HG의 존재 및 함량을 확인하는 단계를 포함할 수 있다. 2-HG는 고유의 H-CA-CO 특이적 화학이동을 결합하여 선택적으로 펄스를 가하면 3.5 ppm 내지 4.5 ppm에 1H 피크가 존재할 수 있으며, 1H 피크가 4.04 ppm에 존재할 수 있다. 이러한 구간에서 피크가 형성되면 2-HG가 존재하는 것으로 확인할 수 있다. Next, the step of confirming the presence and content of 2-HG through the obtained spectrum may be included. 2-HG combines intrinsic H-CA-CO specific chemical shifts to selectively present a 1H peak at 3.5 ppm to 4.5 ppm when selectively pulsed and a 1H peak at 4.04 ppm. When peaks are formed in this section, it can be confirmed that 2-HG exists.

다음으로는, 돌연변이 IDH와 동위원소로 표지된 α-KG 만을 접촉시켜 수득한 2-HG의 피크값보다 적거나, 2-HG가 검출되지 않은 샘플을 선별하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 양성 대조군으로는 종래에 돌연변이 IDH의 활성을 억제하는 것으로 알려진 물질을 사용할 수 있다. 특히, AGI-5198을 사용할 수 있다. 상기 AGI-5198을 처리한 경우 돌연변이 IDH의 활성이 억제되어 α-KG가 2-HG로 전환되지 않는다.Next, selection may be made of a sample that is less than the peak value of 2-HG obtained by contacting only mutant IDH with isotopically labeled? -GG, or 2-HG was not detected. At this time, as a positive control group, a substance known to inhibit the activity of mutant IDH can be used. In particular, AGI-5198 can be used. When AGI-5198 was treated, the activity of the mutant IDH was inhibited, so that? -KG was not converted to 2-HG.

또한, 음성 대조군으로는 돌연변이 IDH 활성 억제제를 처리하지 않은 것이 된다. 이때, 모든 α-KG가 2-HG로 전환되게 된다. 따라서, 음성 대조군에 비하여 낮은 강도의 피크가 검출될 경우 돌연변이 IDH의 활성을 억제한다고 판단할 수 있다.In addition, the negative control group was not treated with a mutant IDH activity inhibitor. At this time, all? -GG is converted to 2-HG. Therefore, it can be judged that the activity of the mutant IDH is suppressed when a peak of low intensity is detected as compared with the negative control group.

또 다른 양상은 상기 스크리닝 방법으로 스크리닝된 돌연변이 IDH 억제제를 제공한다. 이때, 상기 돌연변이 IDH 억제제는 뇌교종 치료용 조성물로 활용될 수 있다.Yet another aspect provides a mutant IDH inhibitor screened by the screening method. At this time, the mutant IDH inhibitor may be used as a composition for treating brain glioma.

본 발명의 약학적 조성물은, 투여를 위해서 상기 기재한 유효성분 이외에 추가로 약제학적으로 허용 가능한 담체를 1종 이상 포함하여 제조할 수 있다. 약제학적으로 허용 가능한 담체는 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 덱스트로즈 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올, 리포좀 및 이들 성분 중 1 성분 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있으며, 표적 기관에 특이적으로 작용할 수 있도록 표적 기관 특이적 항체 또는 기타 리간드를 상기 담체와 결합시켜 사용할 수 있다. 더 나아가 당해 기술 분야의 적정한 방법으로 또는 레밍턴의 문헌(Remington's Pharmaceutical Science(최근판), Mack Publishing Company, Easton PA)에 개시되어 있는 방법을 이용하여 각 질환에 따라 또는 성분에 따라 바람직하게 제제화 할 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention may further comprise at least one pharmaceutically acceptable carrier in addition to the above-described effective ingredient for administration. The pharmaceutically acceptable carrier may be a mixture of saline, sterilized water, Ringer's solution, buffered saline, dextrose solution, maltodextrin solution, glycerol, ethanol, liposome and one or more of these components. , A buffer solution, a bacteriostatic agent, and the like may be added. In addition, it can be formulated into injection formulations, pills, capsules, granules or tablets such as aqueous solutions, suspensions, emulsions and the like by additionally adding diluents, dispersants, surfactants, binders and lubricants, Specific antibody or other ligand can be used in combination with the carrier. Can further be suitably formulated according to the respective disease or ingredient, using appropriate methods in the art or as disclosed in Remington's Pharmaceutical Science (recent edition), Mack Publishing Company, Easton PA have.

본 발명에서 사용되는 약학적 조성물은, 경구, 국소, 비경구, 비 내, 정맥 내, 근육 내, 피하, 안내, 경피 등의 투여를 목적으로 제조될 수 있다. 직접적인 주입을 위하여 주사 가능한 조성물을 위한 임의의 약학적으로 허용되는 매개체와 혼합될 수 있다. 본 발명의 약학적 조성물은 특히 등장 멸균 용액 또는 건조 특히 멸균수 또는 적절한 생리 식염수의 첨가에 따라 주사 가능한 용액의 조성을 가능케 하는 동결건조 조성물을 포함할 수 있다. 환자의 종양으로의 핵산의 직접적인 주입은 치료 효율을 감염된 조직에 집중시키도록 하므로 유리할 수 있다. 투여량은 다양한 파라미터, 특히 유전자, 벡터, 사용되는 투여 방식, 문제시되는 질병 또는 대안적으로 요구되는 치료기간에 의해 조절될 수 있다. 또한, 환자의 체중, 연령, 성별, 건강상태, 식이, 투여시간, 투여방법, 배설율 및 질환의 중증도 등에 따라 그 범위가 다양하다. 일일 투여량은 약 0.0001 내지 100 ㎎/㎏이고, 바람직하게는 0.001 내지 10 ㎎/㎏이며, 하루 1회 내지 수회 나누어 투여하는 것이 바람직하다.The pharmaceutical composition used in the present invention can be manufactured for oral administration, topical, parenteral, intranasal, intravenous, intramuscular, subcutaneous, intramuscular, transdermal, and the like. May be mixed with any pharmaceutically acceptable vehicle for injectable compositions for direct injection. The pharmaceutical compositions of the present invention may comprise a freeze-dried composition which allows for the composition of an injectable solution, in particular by addition of an isotonic sterile solution or dry, in particular sterile water, or an appropriate physiological saline. Direct injection of the nucleic acid into the tumor of the patient can be advantageous because it allows the therapeutic efficiency to be concentrated in the infected tissue. The dosage can be adjusted by various parameters, in particular by the gene, the vector, the mode of administration employed, the disease in question, or alternatively, the required duration of treatment. Also, the range varies depending on the patient's body weight, age, sex, health condition, diet, administration time, administration method, excretion rate, and severity of disease. The daily dose is about 0.0001 to 100 mg / kg, preferably 0.001 to 10 mg / kg, and is preferably administered once to several times a day.

또 다른 양상은 동위원소 표지된 α-KG가 포함된 시료, 돌연변이 IDH 및 샘플을 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 핵자기 공명 분광기(NMR)를 이용하여 HCACO 스펙트럼을 시간의 변화에 따라 수득하는 단계; 상기 수득된 스펙트럼을 통해 α-KG의 존재 및 함량, 및 2-HG의 존재 및 함량을 측정하는 단계; 시간에 따르는 2-HG의 함량의 변화를 확인하는 단계를 포함하는 돌연변이 IDH 효소의 활성을 측정하는 방법을 제공한다.Yet another aspect is a method of identifying a sample, comprising the steps of mixing a sample containing an isotope labeled? -KG, a mutant IDH and a sample; Obtaining the mixture with a change of time using a nuclear magnetic resonance spectrometer (NMR) and HCACO spectra; Measuring the presence and content of a-KG and the presence and content of 2-HG through the obtained spectrum; Determining the activity of the mutant IDH enzyme comprising identifying a change in the content of 2-HG according to time.

먼저, 동위원소로 표지된 α-KG가 포함된 시료, 돌연변이 IDH 및 샘플을 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.First, it may include mixing a sample containing the isotope labeled? -KG, a mutant IDH, and a sample.

동위원소로 표지된 α-KG는 하나 이상의 원자가 동위 원소에 의해 치환된 것이다. 이때, α-KG는 샘플 1 mL당 0.0001 mg 내지 50 mg이 사용될 수 있다. 또한, 샘플 1 mL당 0.001 mg 내지 10 mg이 사용될 수 있다. 또한, 샘플 1 mL당 0.01 mg 내지 5 mg이 사용될 수 있다. 또한, 샘플 1 mL당 0.1 mg 내지 1 mg이 사용될 수 있다. 또한, 추가적으로 NADPH를 함께 접촉시킬 수 있다. 이때, NADPH의 량은 투여되는 α-KG 1 mg당 0.01 mg 내지 100 mg 포함될 수 있다. 또한, 투여되는 α-KG 1 mg당 0.1 mg 내지 10 mg 포함될 수 있다.Isotopically labeled? -Ge is replaced by one or more atomic isotopes. At this time, 0.0001 mg to 50 mg of? -KG may be used per 1 mL of the sample. Also, 0.001 mg to 10 mg per 1 mL of the sample may be used. Also, 0.01 mg to 5 mg per 1 mL of the sample may be used. Also, 0.1 mg to 1 mg per 1 mL of sample may be used. In addition, the NADPH can be contacted together. At this time, the amount of NADPH may be 0.01 mg to 100 mg per 1 mg of α-KG to be administered. It may also contain from 0.1 mg to 10 mg per mg of α-KG administered.

다음으로 상기 혼합물을 핵자기 공명 분광기(NMR)를 이용하여 HCACO 스펙트럼을 시간의 변화에 따라 수득하는 단계를 포함 할 수 있다. Next, the mixture may be subjected to a nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) to obtain the HCACO spectrum according to the change of time.

실험은 효소의 활성이 정상적으로 작동할 수 있는 37℃에서 진행하는 것을 포함 할 수 있다. 핵자기 공명 분광기를 이용하여 HCACO 스펙트럼을 얻는 방법은 상기에서 기술한 바와 같이 수행될 수 있다. α-KG와 2-HG는 각각 자체 고유의 특이적 H-CA-CO 화학이동을 가지고 있어 H-CA-CO 화학이동에 맞게 선택적 펄스를 가하면 각각 하나의 수소 피크(신호)를 얻는 것을 특징으로 한다. 상기 혼합물을 혼합하여 돌연변이 IDH 효소에 의해 α-KG가 2-HG로 전환되는 시점으로부터 HCACO 스펙트럼을 획득하는 단계를 포함 할 수 있다. α-KG와 2-HG HCACO 스펙트럼을 교차하면서 스펙트럼을 얻는 것을 특징으로 한다.Experiments may include proceeding at 37 [deg.] C, at which the activity of the enzyme can operate normally. A method of obtaining the HCACO spectrum using a nuclear magnetic resonance spectroscope can be performed as described above. Each of α-KG and 2-HG has its own specific H-CA-CO chemical shift, and it is characterized by obtaining one hydrogen peak (signal) by applying selective pulse according to H-CA-CO chemical shift do. And mixing the mixture to obtain the HCACO spectrum from the time when? -KG is converted to 2-HG by the mutant IDH enzyme. The spectrum is obtained by crossing the 2-HG HCACO spectrum with? -GK.

다음으로 상기 수득된 스펙트럼을 통해 α-KG의 존재 및 함량, 및 2-HG의 존재 및 함량을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로 스펙트럼을 통해 α-KG의 존재 및 함량의 감소, 2-HG의 존재 및 함량의 증가를 확인할 수 있다.Next, the presence and content of α-KG and the presence and content of 2-HG can be measured through the obtained spectrum. Specifically, the presence and content of α-KG and the presence and content of 2-HG are increased through the spectrum.

2-HG는 고유의 H-CA-CO 특이적 화학이동을 결합하여 선택적으로 펄스를 가하면 3.5 ppm 내지 4.5 ppm에 1H 피크가 존재할 수 있으며, 1H 피크가 4.04 ppm에 존재할 수 있다. 이러한 구간에서 피크가 형성되면 2-HG가 존재하는 것으로 확인할 수 있다. 형성된 피크의 크기가 증가하면 함량이 증가함을 확인할 수 있다.2-HG combines intrinsic H-CA-CO specific chemical shifts to selectively present a 1H peak at 3.5 ppm to 4.5 ppm when selectively pulsed and a 1H peak at 4.04 ppm. When peaks are formed in this section, it can be confirmed that 2-HG exists. It can be seen that as the size of the formed peak increases, the content increases.

α-KG는 고유의 H-CA-CO 특이적 화학이동을 결합하여 선택적으로 펄스를 가하면 2.5 ppm 내지 3.5 ppm에 1H 피크가 존재할 수 있으며, 1H 피크가 2.96 ppm에 존재할 수 있다. 이러한 구간에서 피크가 형성되면 α-KG가 존재하는 것으로 확인할 수 있다. 형성된 피크의 크기가 감소하면 함량이 감소함을 확인할 수 있다. α-KG combines unique H-CA-CO specific chemical shifts, and when selectively pulsed, a 1H peak may exist at 2.5 ppm to 3.5 ppm, and a 1H peak may exist at 2.96 ppm. When peaks are formed in this region, it can be confirmed that a-KG exists. It can be confirmed that when the size of the formed peak decreases, the content decreases.

마지막으로 시간에 따르는 2-HG의 함량의 변화를 통하여 돌연변이 IDH 효소의 활성을 측정하는 방법을 제공한다. Finally, we provide a method for measuring the activity of mutant IDH enzymes through the change of 2-HG content over time.

효소의 활성은 시간에 따르는 효소생산물의 농도의 변화에 따라 측정할 수 있다. 표준품과의 대조를 통하여 시간에 따라 변화되는 2-HG 농도의 변화를 확인 할 수 있었고 변화된 농도를 상응하게 변화된 시간으로 나누게 되면 효소의 활성 단위(unit)가 나오게 된다. 또한, 돌연변이 IDH 효소의 활성의 측정은 2-HG의 함량이 증가함에 따라 IDH 효소의 활성이 높은 것으로 판단할 수 있다.The activity of an enzyme can be measured by varying the concentration of the enzyme product over time. By comparing with the standard product, the change of the 2-HG concentration with time can be confirmed, and if the changed concentration is divided by the correspondingly changed time, the enzyme activity unit comes out. In addition, the activity of the mutant IDH enzyme can be judged to be high as the content of 2-HG increases.

본 발명은 13C로 표지된 α-KG 로부터 돌연변이 IDH 효소에 의하여 생성된 2-HG을 핵자기 공명 분광기 HCACO 기법으로 세포 용해물 중 많은 화합물 가운데서 선택적으로 측정 가능케 함으로써, 뇌교종의 예후를 관찰할 뿐 아니라, 돌연변이 IDH 효소의 억제제 개발에 유용하게 사용될 수 있으며 돌연변이 IDH 효소의 활성도 측정 할 수 있다.The present invention allows the selective measurement of 2-HG produced by the mutant IDH enzyme from 13C-labeled α-KG by a nuclear magnetic resonance spectroscope HCACO method among many compounds in the cell lysate, thereby observing the prognosis of brain glioma Alternatively, mutant IDH enzymes can be useful for the development of inhibitors and the activity of mutant IDH enzymes can be measured.

도 1은 원형 IDH (이하 "WT-IDH"로 약칭함)와 돌연변이 IDH(이하 "MT-IDH"로 약칭함)의 반응 및 상기 효소에 의한 생산물을 검출하기 위하여 HCACO pulse sequence를 최적화하는 것에 대하여 보이고 있다. 도 1(a)는 IDH에 의한 반응 결과를 나타낸다. 13C4 표지된 탄소는 별표로 표시되어 있으며, 검출 가능한 H-C-CO 스핀 시스템은 점선으로 표시되어 있다. 상기 스핀 시스템의 화학이동도 함께 표시하였다. 도 1(b)는 off-resonance 형태의 펄스(pulse)에 최적화된 HCACO pulse sequence는 개방형 형태(open shape)으로 표시하였다. 이러한 선택적인 펄스는 12.5 kHz B1 필드를 갖는 Q3 형태를 갖는다. 경파(Hard pulses)는 수직선으로 표시하였다.
도 2는 WT-IDH와 MT-IDH의 반응 산물에 대한 스펙트럼을 나타낸다. 도 2(a)의 왼쪽 그래프는 세포 용해물에 있는 MT-IDH에 의한 반응 생성물에 대한 종래의 1 차원 noesy-presaturation 스펙트럼을 나타낸다. 가운데 그래프는 세포 용해물에 있는 MT-IDH의 기질인 a-KG에 최적화된 1차원 HCACO 스펙트럼을 나타낸다. 오른쪽 그래프는 세포 용해물에 있는 MT-IDH의 기질인 2-HG에 최적화된 1차원 HCACO 스펙트럼을 나타낸다. 모든 스펙트럼은 단일 샘플로부터 수득되었다. 가운데 스펙트럼은 반응 전에 수득된 것이며, 반응 이후에는 스펙트럼이 2-HG 스펙트럼으로 변경되었다. 도 2(b)는 HCACO 기반 에세이의 특징을 나타낸 것이다. 왼쪽은 MT-IDH으로 반응한 것에 대한 HCACO 스펙트럼이고, 가운데는 WT-IDH으로 반응한 것에 대한 HCACO 스펙트럼이고, 오른쪽은 효소 없이 반응한 것에 대한 HCACO 스펙트럼이다.
도 3은 효소 억제 실험에 대한 실험 결과이다. 왼쪽 상단의 그림은 MT-IDH으로 반응한 산물인 2-HG의 1차원 HCACO 스펙트럼에 대한 것이다. 도 3(a)는 MT-IDH의 억제제로 알려진 AGI-5198을 0.7 μM 넣고 반응시킨 후 얻은 스펙트럼 결과이다. 도 3(b) 내지 (g)는 표기된 화합물 50 μM을 처리한 후 얻은 스펙트럼 결과이다(b: Rutaecarpine, c: Wuweizisu B, d: Rutaevin, e: Oroxylin A, f: Umbelliferone, g: Paeonol). 또한, 도 3(h)는 상기 물질을 모두 혼합한 물질을 처리한 후 얻은 스펙트럼 결과이다.
도 4는 1차원 HCACO 기법으로서 시간에 따르는 α-KG와 2-HG의 변화를 관찰하는 NMR 스펙트럼을 나타낸 것이다. Cycle수를 표기하였고 1 cycle당 22분 정도 걸린다.
도 5는 MT-IDH를 반응하여 α-KG가 2-HG로 전환될 때 변형되는 이종핵 HCACO 스펙트럼을 나타낸 것이다.
Figure 1 shows the reaction of circular IDH (abbreviated as "WT-IDH") and mutant IDH (abbreviated as "MT-IDH" hereinafter) and optimization of the HCACO pulse sequence It is showing. Figure 1 (a) shows the reaction result by IDH. 13C4 The labeled carbon is marked with an asterisk, and the detectable HC-CO spin system is marked with a dotted line. The chemical shifts of the spin system are also indicated. FIG. 1 (b) shows an HCACO pulse sequence optimized for an off-resonance type pulse in an open shape. This optional pulse has a Q3 form with a 12.5 kHz B1 field. Hard pulses are indicated by vertical lines.
Figure 2 shows the spectrum of the reaction product of WT-IDH and MT-IDH. The left graph of FIG. 2 (a) shows the conventional one-dimensional noesy-presaturation spectrum of the reaction product by MT-IDH in the cell lysate. The middle plot shows a one-dimensional HCACO spectrum optimized for a-KG, a substrate for MT-IDH in cell lysates. The right graph shows the 1-dimensional HCACO spectrum optimized for 2-HG, the substrate of MT-IDH in cell lysates. All spectra were obtained from a single sample. The middle spectrum was obtained before the reaction, and after the reaction, the spectrum was changed to the 2-HG spectrum. Figure 2 (b) shows the characteristics of the HCACO-based essay. The left is the HCACO spectrum for the MT-IDH reaction, the middle is the HCACO spectrum for the WT-IDH reaction, and the right is the HCACO spectrum for the reaction without the enzyme.
Figure 3 shows the results of experiments on enzyme inhibition experiments. The figure at the top left shows the one-dimensional HCACO spectrum of 2-HG, which is the MT-IDH-reacted product. Figure 3 (a) shows the spectral results obtained after adding 0.7 μM of AGI-5198, which is known as an inhibitor of MT-IDH. 3 (b) to 3 (g) show spectral results obtained after treatment of 50 μM of the indicated compound (b: Rutaecarpine, c: Wuweizisu B, d: Rutaevin, e: Oroxylin A, f: Umbelliferone, g: Paeonol). FIG. 3 (h) shows the spectral results obtained after the treatment of the material in which all of the above materials are mixed.
Fig. 4 shows an NMR spectrum for observing changes of? -KG and 2-HG with time as a one-dimensional HCACO technique. Cycle number is indicated and it takes about 22 minutes per cycle.
Figure 5 shows a heterogeneous nuclear HCACO spectrum that is modified when MT-IDH is reacted and α-KG is converted to 2-HG.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예Example 1. 동위원소  1. Isotopes 표지된Labeled 2- 2- KGKG Wow NMRNMR 분광기를 이용한 2- The 2- HGHG 검출여부Detection 확인 Confirm

1.1. 시료의 준비1.1. Preparation of sample

동위원소 13C4로 표지된 α-KG(1,2,3,4-13C4, 99%)는 캠브리지 아이소톱 레버러토리(Cambridge Isotope Labratories, Andover, MA, U.S.A.)에서 구입하였다. 또한, 재조합 WT-IDH1 (TP710042) 및 재조합 MT-IDH1 (TP710043)는 오리겐(Origene, Rockville, MD, U.S.A.)에서 구입하였다.Α-KG (1,2,3,4-13C4, 99%) labeled with isotope 13C4 was purchased from Cambridge Isotope Labratories (Andover, MA, U.S.A.). Recombinant WT-IDH1 (TP710042) and recombinant MT-IDH1 (TP710043) were also purchased from Origene (Rockville, MD, U.S.A.).

1.2. 세포주 준비 및 배양1.2. Cell line preparation and culture

인간 섬유아세포(Human Dermal Fibroblast, HDF)는 서울대학교 의과대학 정진호 교수로부터 제공받았다. 상기 세포주를 DMEM 배지(Hyclone, UT, U.S.A.)에서 배양하였다. 이때, 상기 배지에는 10% 열처리한 우태혈청(heat-inactivated fetal bovine serum, FBS) 및 페니실린(100 U/mL, Hyclone, UT, U.S.A.)을 첨가하였다. 상기 세포주는 37℃, 5% 미만의 CO2, 90% 정도의 습도를 갖는 배양기에서 배양하였다.Human dermal fibroblast (HDF) was obtained from Professor Jeong Jin Ho of Seoul National University College of Medicine. The cell lines were cultured in DMEM medium (Hyclone, UT, USA). At this time, heat-inactivated fetal bovine serum (FBS) and penicillin (100 U / mL, Hyclone, UT, USA) were added to the medium. The cell lines were cultured in an incubator having a humidity of about 5% CO 2 and 90% at 37 ° C.

1.3. 1.3. NMRNMR 분광기 측정을 위한 샘플 준비 Sample preparation for spectrometer measurement

효소 에세이를 하기 위해 약 106 HDF 세포에서 세포 용해물(lysate)을 수득하였다. 구체적으로, 개략적으로 계수된 세포들을 1,000 rpm에서 5분간 원심분리하여 세포 펠릿(pellet)을 수득하였다. 수득된 세포 펠릿을 PBS 버퍼로 3회 세척하였다. 그 후 세포 라이시스 버퍼(Invitrogen, U.S.A.) 200 ㎕에 재현탁 시켰다. 재현탁 시킨 후, 초음파로 세포를 분쇄하였다. 초음파 처리는 3초 초음파 처리 후 1초 동안 얼음에 두는 과정을 10회 반복하였다. 그 후 분쇄된 세포를 4℃에서, 15,000 g, 20분간 원심분리 하였다. 원심분리 후 얻은 상층액을 새로운 튜브로 옮겼다. 상기에서 수득한 상층액에 상기에서 준비한 재조합 효소, α-KG 0.1 mg 및 NADPH 0.858 mg을 넣었다. 그 후, 마지막으로 락 시그널을 잡기 위한 D2O를 5vol% 넣고 NMR tube로 옮겼다. 그 후, 37℃에서 하룻밤 동안 배양한 후 NMR 분광기를 이용하여 스펙트럼을 얻었다. 또한, α-KG의 스펙트럼을 수득하기 위하여 반응 전에 NMR 분광기를 이용하여 스펙트럼을 수득하였다. 다만 시간에 따르는 α-KG와 2-HG의 변화를 모니터링 실험은 37℃에서의 배양시간 없이 바로 NMR 분광기에서 HCACO 스펙트럼을 얻었다.A cell lysate was obtained in about 10 6 HDF cells for enzyme assay. Specifically, roughly counted cells were centrifuged at 1,000 rpm for 5 minutes to obtain cell pellets. The obtained cell pellet was washed three times with PBS buffer. And then resuspended in 200 [mu] l of cell lysis buffer (Invitrogen, USA). After resuspending, the cells were pulverized by ultrasonication. The ultrasonic treatment was repeated 10 times on the ice for 1 second after 3 seconds of ultrasonic treatment. The pulverized cells were then centrifuged at 15,000 g for 20 minutes at 4 ° C. The supernatant obtained after centrifugation was transferred to a new tube. To the supernatant obtained above, 0.1 mg of the recombinant enzyme,? -GG, and 0.858 mg of NADPH were added. After that, finally, 5 vol% of D2O for holding the lock signal was put and transferred to the NMR tube. After that, the cells were incubated overnight at 37 ° C, and then a spectrum was obtained using an NMR spectrometer. In addition, a spectrum was obtained using NMR spectroscopy before the reaction to obtain the spectrum of? -KG. However, monitoring of changes in α-KG and 2-HG over time showed that the HCACO spectra were obtained directly at NMR spectroscopy without incubation time at 37 ° C.

1.4. 1.4. NMRNMR 분광기를 이용한 스펙트럼 측정 Spectrum measurement using spectrometer

NMR 분광기는 극저온 탐침(cryogenic probe)을 갖는 600-MHz Bruker Avance spectrometer를 이용하였다. 1차원 NMR 스펙트럼(One-dimensional NMR spectra)은 노지-프리새츄레이션 파라메터(noesy-presaturation parameter)로 수행되었다(도 2a 왼쪽). 그러나, HDF세포의 용해물에 많은 용해물이 있기에, 타겟 신호와의 중첩이 심하여 전통적인 1차원 1H-NMR 스팩트럼으로는 α-KG와 2-HG를 구분하고 정량 할 수가 없다. The NMR spectrometer was a 600-MHz Bruker Avance spectrometer with a cryogenic probe. One-dimensional NMR spectra were performed with a noesy-presaturation parameter (Fig. 2a, left). However, since there is a large amount of lysate in the HDF cell lysate, the overlap with the target signal is severe, so that it is impossible to distinguish and quantify α-KG and 2-HG in the conventional 1D 1H-NMR spectrum.

또한, HCACO 스펙트럼은 310K(absolute temperature)에서 gradient-selected HCACO pulse sequence로 수득되었다. 오프 레조넌스(off-resonance)에 비해 화학이동(chemical shifts)의 중심은 카보닐 카본 및 알파 카본의 경우 2-HG의 경우 각각 178 ppm 및 74 ppm에 있었으며, α-KG의 경우 208 ppm 및 34 ppm에 있었다. In addition, the HCACO spectrum was obtained as a gradient-selected HCACO pulse sequence at an absolute temperature of 310K. Compared to the off-resonance, the center of chemical shifts was at 178 ppm and 74 ppm for 2-HG for carbonyl carbon and alpha carbon, 208 ppm and 34 for alpha-KG, respectively ppm.

상기 샘플을 2-HG의 카보닐 탄소와 알파 탄소가 가지고 있는 고유의 화학이동인 178와 74 ppm 에 대한 선택적 펄스를 가하여 HCACO 기법으로 스펙트럼을 얻으면 선택적으로 4 ppm 근처에서 2-HG 알파 탄소의 수소 피크가 검출되며 같은 원리로 208과 38 ppm에 대한 선택적 펄스를 가하면 α-KG의 알파 탄소 수소 피크를 3ppm 근처에서 검출이 가능하며 α-KG와 2-HG가 혼합 되여 있는 상태에서도 각자만 선택적으로 검출 가능하였다. 또한 매 11여분 마다 피크를 검출함으로서 시간에 따르는 α-KG와 2-HG의 양적인 변화를 관찰 가능하게 되어 유전자 돌연변이 효소의 활성을 모니터링 가능케 한다(도 4).
When the sample was subjected to HCACO technique with selective pulses at 178 and 74 ppm, the intrinsic chemical shifts of 2-HG carbonyl carbon and alpha carbon, the spectrum of 2-HG alpha carbon Peaks are detected and when the selective pulses at 208 and 38 ppm are applied on the same principle, the alpha carbon-hydrogen peak of α-KG can be detected at around 3 ppm, and even if α-KG and 2-HG are mixed, Respectively. In addition, by detecting the peak every 11 minutes, it is possible to observe quantitative changes of? -KG and 2-HG with time, and it is possible to monitor the activity of the gene mutant enzyme (Fig. 4).

실시예Example 2.  2. MTMT -- IDHIDH 억제제 스크리닝 Screening inhibitor

2.1. 시료의 준비2.1. Preparation of sample

NMR을 이용하여 MT-IDH의 억제제 스크리닝이 가능한지 확인하기 위하여, MT-IDH 중에서 R132H MT-IDH의 억제제로 알려진 AGI-5198(화학식 1 참조)를 엑세스비오(Xcessbio, San Diego, CA, U.S.A.)에서 구입하였다. 또한, 그 외에도 다른 물질이 MT-IDH의 활성을 억제하는지 확인하기 위하여 하기 화학식 2 내지 7의 구조를 갖는 화합물을 준비하였다.In order to confirm that inhibitor screening of MT-IDH was possible using NMR, AGI-5198 (see Chemical Formula 1), which is known as inhibitor of R132H MT-IDH in MT-IDH, was obtained from Xcessbio (San Diego, Respectively. In addition, in order to confirm whether other substances inhibit the activity of MT-IDH, compounds having the following formulas (2) to (7) were prepared.

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2.2. 2.2. NMRNMR 분광기 측정을 위한 샘플 준비 Sample preparation for spectrometer measurement

효소 에세이를 하기 위해 약 106 HDF 세포에서 세포 용해물(lysate)을 수득하였다. 구체적으로, 개략적으로 계수된 세포들을 1,000 rpm에서 5분간 원심분리하여 세포 펠릿(pellet)을 수득하였다. 수득된 세포 펠릿을 PBS 버퍼로 3회 세척하였다. 그 후 세포 라이시스 버퍼(Invitrogen, U.S.A.) 200 ㎕에 재현탁 시켰다. 재현탁 시킨 후, 초음파로 세포를 분쇄하였다. 초음파 처리는 3초 초음파 처리 후 1초 동안 얼음에 두는 과정을 10회 반복하였다. 그 후 분쇄된 세포를 4℃에서, 15,000 g, 20분간 원심분리 하였다. 원심분리 후 얻은 상층액을 새로운 원심분리기 튜브로 옮겼다. A cell lysate was obtained in about 10 6 HDF cells for enzyme assay. Specifically, roughly counted cells were centrifuged at 1,000 rpm for 5 minutes to obtain cell pellets. The obtained cell pellet was washed three times with PBS buffer. And then resuspended in 200 [mu] l of cell lysis buffer (Invitrogen, USA). After resuspending, the cells were pulverized by ultrasonication. The ultrasonic treatment was repeated 10 times on the ice for 1 second after 3 seconds of ultrasonic treatment. The pulverized cells were then centrifuged at 15,000 g for 20 minutes at 4 ° C. The supernatant obtained after centrifugation was transferred to a new centrifuge tube.

상기에서 수득한 상층액에 상기에서 준비한 재조합 효소, α-KG 0.1 mg 및 NADPH 0.858 mg을 넣었다. 또한, 여기에 20 mM 되게 준비한 상기 화학식 2 내지 7을 마지막 농도가 50 uM 되게 각각 0.5 ㎕씩 혼합하였고, 마지막 샘플은 2 내지 7 혼합물을 각각 0.5 ㎕씩 전부 혼합하였다. 그 후, 37℃에서 하룻밤 동안 배양한 후 NMR 분광기를 이용하여 HCACO 스펙트럼을 얻었다.To the supernatant obtained above, 0.1 mg of the recombinant enzyme,? -GG, and 0.858 mg of NADPH were added. In addition, 0.5 μl of each of the above-mentioned Formulas 2 to 7 was added to the final concentration of 50 μM, and the final sample was completely mixed with 0.5 μl of each of the 2 to 7 mixture. After incubation at 37 ° C overnight, HCACO spectra were obtained using NMR spectroscopy.

2.3. 2.3. NMRNMR 분광기를 이용한 스펙트럼 측정 Spectrum measurement using spectrometer

상기 1.4에서 수행한 방법과 동일한 방법으로 NMR 분광기를 이용하여 HCACO 스펙트럼을 수득하였다. 도 3에서 보이는 바와 같이 억제제를 처리하지 않은 경우 2-HG가 MT-IDH에 의해 생성됨을 확인하였다. 그러나, MT-IDH의 억제제로 알려진 AGI-5198을 처리한 경우 2-HG가 거의 생산되지 않음을 확인하였다. 또한, 화학식 2 내지 7의 경우 정도의 차이는 있었으나, 아무것도 처리하지 않은 대조군에 비하여 2-HG의 생산량이 적어짐을 확인하였다. 특히, 화학식 2 내지 7의 화합물을 혼합한 경우 AGI-5198과 유사한 정도로 MT-IDH의 활성이 억제됨을 확인하였다.
The HCACO spectrum was obtained using an NMR spectrometer in the same manner as the method performed in 1.4. As shown in FIG. 3, it was confirmed that 2-HG was produced by MT-IDH when the inhibitor was not treated. However, it was confirmed that 2-HG was hardly produced when AGI-5198, which is known as an inhibitor of MT-IDH, was treated. In addition, it was confirmed that the production amount of 2-HG was lower than that of the control group in which none of the compounds of the formulas (2) to (7) was different. In particular, when the compounds of formulas (2) to (7) were mixed, it was confirmed that the activity of MT-IDH was inhibited to a degree similar to that of AGI-5198.

실시예Example 3.  3. MTMT -- IDHIDH 활성 측정 Active measurement

3.1. 3.1. NMRNMR 분광기 측정을 위한 샘플 준비 Sample preparation for spectrometer measurement

효소 에세이를 하기 위해 약 106 HDF 세포에서 세포 용해물(lysate)을 수득하였다. 구체적으로, 개략적으로 계수된 세포들을 1,000 rpm에서 5분간 원심분리하여 세포 펠릿(pellet)을 수득하였다. 수득된 세포 펠릿을 PBS 버퍼로 3회 세척하였다. 그 후 세포 라이시스 버퍼(Invitrogen, U.S.A.) 200 ㎕에 재현탁 시켰다. 재현탁 시킨 후, 초음파로 세포를 분쇄하였다. 초음파 처리는 3초 초음파 처리 후 1초 동안 얼음에 두는 과정을 10회 반복하였다. 그 후 분쇄된 세포를 4℃에서, 15,000 g, 20분간 원심분리 하였다. 원심분리 후 얻은 상층액을 새로운 원심분리기 튜브로 옮겼다. A cell lysate was obtained in about 10 6 HDF cells for enzyme assay. Specifically, roughly counted cells were centrifuged at 1,000 rpm for 5 minutes to obtain cell pellets. The obtained cell pellet was washed three times with PBS buffer. And then resuspended in 200 [mu] l of cell lysis buffer (Invitrogen, USA). After resuspending, the cells were pulverized by ultrasonication. The ultrasonic treatment was repeated 10 times on the ice for 1 second after 3 seconds of ultrasonic treatment. The pulverized cells were then centrifuged at 15,000 g for 20 minutes at 4 ° C. The supernatant obtained after centrifugation was transferred to a new centrifuge tube.

상기에서 수득한 상층액에 상기에서 준비한 재조합 효소, α-KG 0.1 mg 및 NADPH 0.858 mg을 넣고 37℃에서 NMR 분광기를 이용하여 HCACO 스펙트럼을 얻었다. To the supernatant obtained above, 0.1 mg of the recombinant enzyme, α-KG and 0.858 mg of NADPH were added and the HCACO spectrum was obtained at 37 ° C. using an NMR spectrometer.

3.2. 3.2. NMRNMR 분광기를 이용한 스펙트럼 측정 및 효소 활성 측정 Measurement of spectrum and measurement of enzyme activity using spectroscope

상기 혼합물을 혼합하여 돌연변이 IDH 효소에 의해 α-KG가 2-HG로 전환되는 시점으로부터 1.4에서 수행한 방법과 동일한 방법으로 NMR 분광기를 이용하여 HCACO 스펙트럼을 수득하였다. 도 4에서 보이는 바와 같이 2.5 ppm 내지 3.5 ppm에 1H α-KG의 피크와 3.5 ppm 내지 4.5 ppm에 1H 2-HG 피크를 확인할 수 있었다. α-KG는 시간에 따라 함량이 감소하고 2-HG 시간에 따라 함량이 증가함을 확인할 수 있었다. 표준품과의 대조를 통하여 증가하는 2-HG의 농도를 알수 있었다. 변화되는 2-HG 농도를 상응하게 변화되는 시간으로 제하여 효소의 활성 단위(unit)을 계산하였고 0.03 miliunit/mL의 MT-IDH 활성값을 얻었다.
The HCACO spectrum was obtained by NMR spectroscopy in the same manner as in the above-mentioned method in which the above mixture was mixed and subjected to the conversion from α-KG to 2-HG by the mutant IDH enzyme at 1.4. As shown in FIG. 4, a peak of 1H? -GH at 2.5 ppm to 3.5 ppm and a 1H-HG peak at 3.5 ppm to 4.5 ppm were confirmed. The content of α-KG decreased with time and increased with 2-HG time. The concentration of 2-HG was increased by comparison with the standard. The activity of the enzyme was calculated by subtracting the changed 2-HG concentration with the corresponding time, and the MT-IDH activity value of 0.03 milliunit / mL was obtained.

본 발명의 스크리닝 방법을 이용할 경우 효과적으로 돌연변이 IDH 억제제를 스크리닝 할 수 있으므로, 뇌교종에 효과적인 치료제를 용이하게 찾을 수 있으므로, 신약 개발 시 유용하게 활용될 수 있다.When the screening method of the present invention is used, the mutant IDH inhibitor can be screened effectively, so that an effective therapeutic agent for brain glioma can be easily found, so that it can be usefully used in the development of new drugs.

Claims (12)

개체에서 샘플을 수득하는 단계;
수득된 샘플과 동위원소로 표지된 α-KG(α-ketoglutarate)가 포함된 시료와 접촉시키는 단계;
상기 샘플과 접촉된 α-KG를 포함하는 시료를 핵자기 공명 분광기(NMR) HCACO 기법을 이용하여 스펙트럼을 수득하는 단계; 및
상기 수득된 스펙트럼을 통해 2-HG(2-hydroxyglutarate)의 존재를 확인하는 단계를 포함하는 뇌교종 진단을 위한 정보를 제공하는 방법.
Obtaining a sample in the subject;
Contacting the obtained sample with a sample containing isotopically labeled? -KG (? -Ketoglutarate);
Obtaining a spectrum using a nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) HCACO technique with a sample containing? -GK contacted with said sample; And
And confirming the presence of 2-HG (2-hydroxyglutarate) through the obtained spectrum.
청구항 1에 있어서, 상기 동위원소로 표지된 α-KG는 13C로 표지된 것인 뇌교종 진단을 위한 정보를 제공하는 방법.The method according to claim 1, wherein the isotope labeled α-KG is labeled with 13C. 청구항 1에 있어서, 상기 2-HG(2-hydroxyglutarate)의 존재를 확인하는 단계는 1H-13C 피크가 3.5 ppm 내지 4.5 ppm에 존재하는 것을 확인함으로써 수행되는 것인 뇌교종 진단을 위한 정보를 제공하는 방법.The method of claim 1, wherein identifying the presence of 2-HG (2-hydroxyglutarate) is performed by confirming that the 1H-13C peak is present at 3.5 ppm to 4.5 ppm. Way. 청구항 3에 있어서, 상기 1H-13C 피크가 4.04 ppm에 존재하는 것인 뇌교종 진단을 위한 정보를 제공하는 방법.4. The method of claim 3, wherein the 1H-13C peak is present at 4.04 ppm. 동위원소로 표지된 α-KG(α-ketoglutarate)가 포함된 시료, 돌연변이 이소시트레이트 데히드로게나제(mutation isocitrate dehydrogenase) 및 샘플을 혼합하여 반응시키는 단계;
상기 샘플 및 돌연변이 이소시트레이트 데히드로게나제와 반응한 α-KG를 포함하는 시료를 핵자기 공명 분광기(NMR)를 이용하여 스펙트럼을 수득하는 단계;
상기 수득된 스펙트럼을 통해 2-HG(2-hydroxyglutarate)의 존재 및 함량을 확인하는 단계; 및
돌연변이 이소시트레이트 데히드로게나제와 동위원소로 표지된 α-KG를 접촉시켜 수득한 2-HG의 피크값보다 적거나, 2-HG가 검출되지 않은 샘플을 선별하는 단계를 포함하는 돌연변이 IDH 억제제 스크리닝 방법.
Mixing a sample containing isotope-labeled? -KG (? -Ketoglutarate), a mutation isocitrate dehydrogenase, and a sample;
Obtaining a spectrum of the sample containing α-KG which has reacted with the sample and the mutant isocitrate dehydrogenase using nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR);
Confirming the presence and content of 2-HG (2-hydroxyglutarate) through the obtained spectrum; And
Selecting a sample that is less than or equal to the peak value of 2-HG obtained by contacting the mutant isocitrate dehydrogenase with an isotopically labeled? -GG, or 2-HG was not detected, Screening method.
청구항 5에 있어서, 상기 동위원소로 표지된 α-KG는 13C로 표지된 것인 돌연변이 IDH 억제제 스크리닝 방법.6. The method according to claim 5, wherein the isotope labeled α-KG is labeled with 13C. 청구항 5에 있어서, 상기 2-HG(2-hydroxyglutarate)의 존재를 확인하는 단계는 1H-13C 피크가 3.5 ppm 내지 4.5 ppm에 존재하는 것을 확인함으로써 수행되는 것인 돌연변이 IDH 억제제 스크리닝 방법.6. The method of claim 5, wherein confirming the presence of 2-HG (2-hydroxyglutarate) is performed by confirming that the 1H-13C peak is present at 3.5 ppm to 4.5 ppm. 청구항 7에 있어서, 상기 1H-13C 피크가 4.04 ppm에 존재하는 것인 돌연변이 IDH 억제제 스크리닝 방법.8. The method of claim 7, wherein the 1H-13C peak is present at 4.04 ppm. 청구항 5의 스크리닝 방법으로 수득한 돌연변이 IDH 억제제.A mutant IDH inhibitor obtained by the screening method of claim 5. 청구항 9의 돌연변이 IDH 억제제를 포함하는 뇌교종 치료용 조성물.9. A composition for treating brain glioma comprising the mutant IDH inhibitor of claim 9. 동위원소 표지된 α-KG가 포함된 시료, 돌연변이 IDH 및 샘플을 혼합하여 이들의 혼합물을 만드는 단계;
상기 혼합물을 핵자기 공명 분광기(NMR)를 이용하여 HCACO 스펙트럼을 시간의 변화에 따라 수득하는 단계;
상기 수득된 스펙트럼을 통해 α-KG의 존재 및 함량, 2-HG의 존재 및 함량을 측정하는 단계; 및
시간에 따르는 2-HG의 함량의 변화를 확인하는 단계를 포함하는 돌연변이 IDH 효소의 활성을 측정하는 방법.
Mixing a sample containing isotope labeled? -KG, a mutant IDH and a sample to prepare a mixture thereof;
Obtaining the mixture with a change of time using a nuclear magnetic resonance spectrometer (NMR) and HCACO spectra;
Measuring the presence and content of? -GG, the presence and content of 2-HG through the obtained spectrum; And
Determining the change in the content of 2-HG according to time; and determining the activity of the mutant IDH enzyme.
청구항 11에 있어서, 상기 2-HG의 함량이 증가함에 따라 IDH 효소의 활성이 높은 것으로 판단하는 것인 돌연변이 IDH 효소의 활성을 측정하는 방법.12. The method according to claim 11, wherein the activity of the IDH enzyme is determined to be high as the content of 2-HG increases.
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