KR101629362B1 - Composition for Cancer Diagnosis and Therapy Using Leucine Zipper Pair - Google Patents

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Abstract

본 발명은 루신 지퍼 쌍(Leucine zipper pair; ZR/ZE)을 이용한 암 진단 및 치료용 조성물에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 암 세포 표면 수용체에 특이적인 항체와 ZR 펩타이드가 융합된 암 진단용 융합단백질; 및 ZE 펩타이드가 표면에 고정되어 있고, 그 내부에 암 치료를 위한 유전자 또는 약물을 함유하는 암 치료용 나노에멀젼을 포함하는, 암 진단 후에 선택적으로 암을 치료할 수 있는 암 진단 및 치료용 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 암 진단 및 치료용 조성물은 암 세포 표면 수용체에 특이적인 항체와 ZR 펩타이드가 융합된 암 진단용 융합단백질을 이용하여 특정 암 세포만을 검출할 수 있으며, 융합단백질과 ZE 펩타이드가 표면에 고정된 암 치료용 나노에멀젼의 ZR/ZR 루신 지퍼 쌍 결합을 통해 특정 암세포에만 치료물질 전달이 가능한 장점이 있다. 또한, 융합단백질 또는 나노에멀젼에 형광물질을 고정시켜 다중 영상 분석이 가능하므로, 유방암, 간암, 췌장암, 뇌암, 위암, 폐암, 식도암, 대장암, 전립선암, 신장암, 난소암 등의 암 질환의 효과적인 진단 및 치료제 개발에 유용하게 활용될 수 있다.
The present invention relates to a composition for diagnosing and treating cancer using a leucine zipper pair (ZR / ZE), more specifically, a cancer diagnostic fusion protein in which an antibody specific for a cancer cell surface receptor and a ZR peptide are fused; And a composition for diagnosis and treatment of cancer which can selectively treat cancer after cancer diagnosis, which comprises a nanoemulsion for treating cancer, wherein the ZE peptide is immobilized on the surface and contains genes or medicines for cancer treatment therein will be.
The composition for diagnosing and treating cancer of the present invention can detect only specific cancer cells using a cancer diagnostic fusion protein in which a ZR peptide is fused with an antibody specific for a cancer cell surface receptor and the fusion protein and the ZE peptide are immobilized on the surface ZR / ZR leucine zipper pairing of cancer therapeutic nanoemulsion has the advantage of transferring therapeutic substance only to specific cancer cells. In addition, since the fusion protein or nanoemulsion can be immobilized with a fluorescent substance, it is possible to perform multimodal analysis, and thus it is possible to provide a fusion protein or a nano-emulsion in which cancer cells And can be usefully used for the development of effective diagnosis and therapeutic agents.

Description

루신 지퍼 쌍을 이용한 암 진단 및 치료용 조성물{Composition for Cancer Diagnosis and Therapy Using Leucine Zipper Pair}Technical Field [0001] The present invention relates to a composition for diagnosing and treating cancer using a leucine zipper pair,

본 발명은 루신 지퍼 쌍(Leucine zipper pair; ZR/ZE)을 이용한 암 진단 및 치료용 조성물에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 암 세포 표면 수용체에 특이적인 항체와 ZR 펩타이드가 융합된 암 진단용 융합단백질; 및 ZE 펩타이드가 표면에 고정되어 있고, 그 내부에 암 치료를 위한 유전자 또는 약물을 함유하는 암 치료용 나노에멀젼을 포함하는, 암 진단 후에 선택적으로 암을 치료할 수 있는 암 진단 및 치료용 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a composition for diagnosing and treating cancer using a leucine zipper pair (ZR / ZE), more specifically, a cancer diagnostic fusion protein in which an antibody specific for a cancer cell surface receptor and a ZR peptide are fused; And a composition for diagnosis and treatment of cancer which can selectively treat cancer after cancer diagnosis, which comprises a nanoemulsion for treating cancer, wherein the ZE peptide is immobilized on the surface and contains genes or medicines for cancer treatment therein will be.

종양 또는 병변 부위에 진단 또는 치료 원리를 적용하기 위하여 항체 또는 항체 단편을 방사성 동위원소, 약제 또는 독소에 접합시킬 수 있다는 것이 주지되어 있다. 이러한 방법을 이용하는데 있어서 가장 큰 장애는 충분한 양의 치료제 또는 진단제를 항체에 로딩(loading)시키는 것이 어렵다는 것이었다. 그 외의 문제는 항체에 치료제 또는 진단제를 과로딩(overloading)하면 인체가 항체 접합체를 거부하고 파괴할 염려가 있다는 점이다.It is known that an antibody or antibody fragment can be conjugated to a radioactive isotope, drug or toxin to apply a diagnostic or therapeutic principle to a tumor or lesion site. The biggest obstacle to using this method was that it was difficult to load a sufficient amount of therapeutic or diagnostic agent into the antibody. Another problem is that when the antibody is overloaded with a therapeutic or diagnostic agent, the human body may reject and destroy the antibody conjugate.

타게팅에 의한 치료 결과를 달성하기 위하여 항체에 세포독성 약제를 접합시키는 것은 공지된 기술로, 예를 들면, 메토트렉세이트(MTX)를 항체에 접합시킬 수 있다는 것이 알려져 있으며 어느 정도 선택적인 세포 독성이 관찰된다. 세포독성 약제를 로딩하는 양을 증가시킴으로써 이러한 접합체의 세포독성을 증강시키는 것이 바람직하다. 그러나, 개개의 약제 분자를 항체에 다중 접합시키면 궁극적으로 그의 면역반응성이 감소되며, 이러한 효과는 약 10개 이상의 분자를 로딩한 경우에 관찰된다.It is known in the art to conjugate cytotoxic drugs to antibodies to achieve therapeutic results by targeting, for example, it is known that methotrexate (MTX) can be conjugated to antibodies and some selective cytotoxicity is observed . It is desirable to enhance the cytotoxicity of such conjugates by increasing the loading of cytotoxic agents. However, multiple conjugation of an individual drug molecule to an antibody ultimately reduces its immunoreactivity, which is observed when more than about 10 molecules are loaded.

또한, 약제를 중합체 담체에 접합시킨 후 이를 다시 항체에 접합시키는 기술도 연구되었으며, 상기 기술은 더 많은 수의 약제 분자를 목표 부위에 전달할 수 있다는 장점을 갖는다. Ryser 등 (Ryser et al., Proc. Nat.l Acad. Sci., 75:3867, 1978)은 중합체 담체로서 폴리리신을 사용하면 담체당 약 3MTX만을 로딩할 수 있다고 보고하였으나, 이 경우에는 면역 반응성이 저하된다는 문제점을 가지고 있다. 주로 전하를 띈 암모늄기의 형태인 중합체 내의 고함량의 아민은 접합체가 정상세포에 달라붙도록 하여 세포 독성 효과의 선택성을 저하시키게 된다.Also, techniques have been studied in which a drug is conjugated to a polymer carrier and then conjugated to an antibody, and this technique has the advantage that a larger number of drug molecules can be delivered to a target site. Ryser et al. (Ryser et al., Proc. Nat.l Acad. Sci., 75: 3867, 1978) reported that only about 3 MTX could be loaded per carrier using polylysine as a polymer carrier, Is lowered. The high content of amines in the polymer, which are in the form of ammonium groups predominantly charged, adversely affects the selectivity of the cytotoxic effect by causing the conjugate to adhere to normal cells.

최근에는 진단과 치료를 동시에 할 수 있는 치료용 조영물질(theragnostic agent)이 개발되고 있다. 이들은 보통 작은 크기의 물질로 이뤄져 있으며, 대개 형광 염료, 방사성 분자 등이 리포좀, 고분자 및 나노 입자 등의 내부에 담지되고 약물이나 진단용 마커가 외부에 도입된 형태를 갖는다. 최근에는 생체 적합성(biocompatibility)이 우수한 지질구조체(lipid structure)로 이루어진 치료용 조영 물질의 합성 연구가 주를 이루고 있으며, 특히 지질구조체로 이뤄진 마이크로미터 크기의 공기방울 초음파 조영제인 마이크로버블(Microbubble ultrasound agent, MB)을 이용한 생체 영상 분석 연구가 활발히 진행되고 있다(David C., Eur J Radiol., 60:324, 2006). 이러한 연구들은 최근 '나노-바이오 분야(nano-bio field)'로 불리고 있는 나노물질의 생물관련 분야로의 응용을 위해 비독성, 고-수용성 또는 용이한 표면 변형 등의 특성을 부과하는데 주로 초점이 맞춰져 있다.Recently, theragnostic agents for diagnosis and treatment have been developed. These are usually made of small-sized materials, and usually have a form in which fluorescent dyes and radioactive molecules are carried on the inside of liposomes, polymers and nanoparticles, and drugs or diagnostic markers are introduced to the outside. Recently, the synthesis of therapeutic contrast material composed of lipid structure with excellent biocompatibility has been mainly studied. Especially, microbubble ultrasound agent (microbubble), which is a micrometer-sized air- , And MB) have been actively studied (David C., Eur J Radio l., 60: 324, 2006). These studies have recently focused primarily on the application of properties such as non-toxic, high-water-soluble, or easy surface modification for applications in the biotechnology field of nanomaterials, which are now referred to as "nano-bio fields" It is set.

지금까지 공지된 지질구조체를 기반으로 하는 마이크로버블들을 살펴보면, 우수한 생체적합성을 통해 여러 생체 내(in vivo) 또는 시험관 내(in vitro) 연구에서 혈관 또는 암조직의 영상 분석을 통한 진단 뿐 아니라 치료용 유전자나 약물을 전달하여 암을 치료할 수 있는 것으로 보고되고 있다 (Katherine F. et al., Annual Review of Biomedical Engineering, 9:415, 2007). 그러나 마이크로버블을 통한 초음파 조영 분석은 낮은 해상도와 표적 비특이성(nonspecific property)으로 인해 암의 정확한 진단에는 역부족이며, 따라서 초음파 조영뿐 아니라 형광 조영을 동시에 사용하여 초음파 분석을 통한 생체 조직의 형태 확인과 동시에 형광 영상 분석을 통한세부적인 분포도를 확인할 수 있도록 하는 형광 및 초음파를 통한 다중 영상 조영 물질을 개발하기 위한 연구들이 이루어지고 있다 (Bart G. et al., Journal of Controlled Release, 152:249, 2011).The microbubbles based on the known lipid structures can be used for various biocompatibility in vivo or in vitro studies as well as diagnosis by imaging analysis of blood vessels or cancer tissues (Katherine F. et al. , Annual Review of Biomedical Engineering , 9: 415, 2007). However, ultrasound contrast analysis through microbubbles is insufficient for accurate diagnosis of cancer due to low resolution and nonspecific properties. Therefore, by using ultrasonic imaging as well as ultrasound imaging, At the same time, studies have been conducted to develop multimodal imaging materials through fluorescence and ultrasound, which allow detailed distribution through fluorescence image analysis (Bart G. et al., Journal of Controlled Release, 152: 249, 2011 ).

그러나 공지된 물질들 대부분이 여전히 표적 비특이적인 조영 효과에 그치고 있어 실질적으로 혈관, 림프관 등의 선형적인 조직 진단에만 활용가능하거나, 병변 세포에만 표적 특이적으로 치료 유전자나 약물을 전달하여 치료하는데 한계를 나타내고 있어 치료용 물질을 담지하기 위해 또 다른 구조체와의 혼성체를 형성시켜야 하는 구조적 어려움이 있어왔다 (Wang C. et al., Biomaterials, 33:1939, 2012).However, most of the known substances still remain in the target nonspecific contrasting effect, so that they can be used only for the linear diagnosis of tissues such as blood vessels and lymphatic vessels, or the therapeutic gene or drug is delivered only to lesion cells (Wang C. et al., Biomaterials , 33: 1939, 2012). In order to support the therapeutic substance, it is necessary to form a hybrid with another structure.

한편, 루신 지퍼(leucine zipper)는 특정 DNA 결합 단백질에 공통으로 나타나는 고차구조물의 일종으로, RNA중합효소 Ⅱ로 전사되는 유전자상의 염기배열CAAT상자에 결합하는 단백질 C/EBP, 세포가 cAMP의 자극을 받았을 때에 DNA의 특정 영역과 결합하는 단백질 CREB, 효모의 전사인자 GCN4, 핵에 국재하는 암 유전자 산물, Myc, Fos, Jun 등의 단백질에 특징적인 구조로 알려져 있다 (Vinson et al., Science, 246:911 1989; Dmitry Krylov and Charles R Vinson, Encyclopedia of Life Sciences, 1, 2001). 이들 단백질의 C말단 근처에는 루신 잔기가 7개의 아미노산마다 반복하여 존재한다. 이 영역은 α나선구조를 형성하고 있어α나선구조의 2회전마다 한쪽 측면에 루신이 배열된다. 따라서 이러한 단백질이 2개 존재하면 측면에 배열한 루신 잔기끼리 소수결합에 의해 서로 지퍼처럼 조합하여 2 합체를 형성한다. 기본적인 구조의 루신 지퍼의 N말단 측에는 염기성 아미노산이 풍부한 영역이 존재하여 2 합체 형성에 의해 이 영역이DNA와 결합할 수 있는 배치가 된다 (B-Zip; basic-region leucine zipper).On the other hand, leucine zipper is a kind of high-order structure common to a specific DNA binding protein. It is a protein C / EBP that binds to a CAAT box of a nucleotide sequence on a gene transcribed by RNA polymerase II, It is known as a protein characterized by a protein CREB that binds to a specific region of DNA, a transcription factor of yeast, GCN4, a nuclear localization of cancer, Myc, Fos, and Jun proteins (Vinson et al., Science , 246 : 911 1989; Dmitry Krylov and Charles R Vinson, Encyclopedia of Life Sciences, 1, 2001). Near the C-terminus of these proteins, the leucine residue is repeated every seven amino acids. This region forms the α-helical structure, so that the leucine is arranged on one side every two revolutions of the α-helical structure. Therefore, when two such proteins are present, the leucine residues arranged on the side are combined with each other like a zipper by a small number of bonds to form a bimodule. A basic amino acid-rich region exists at the N-terminal side of the basic structure of the leucine zipper, and this region becomes a base-region leucine zipper (B-Zip) by the formation of a biosynthetic entity.

그 중 ZE/ZR 헤테로다이머 루신 지퍼 쌍(heterodimeric leucine zipper pair)은 암컷 혈액 내에 존재하는 난황단백질의 전구체인 비텔로제닌 결합 단백질 (vitellogenin-binding protein; VBP)의 B-Zip 호모다이머에서 유래한 것으로, ZE/ZR 루신 지퍼 쌍의 7개 부분 중에서 처음 4 부분의 e 및 g에 위치해 있는 모든 잔기를 각각 글루탐산(glutamic acid) 또는 아르기닌(arginine)으로 변경하여 각각 산성 펩타이드 ZE(acidic peptide ZE) 및 염기성 펩타이드 ZR(basic peptide ZR)를 제조할 수 있다 (Moll, J. R. et al., Protein Sci., 10:649, 2001).Among them, the ZE / ZR heterodimeric leucine zipper pair is derived from the B-Zip homodimer of the vitellogenin-binding protein (VBP), a precursor of egg yolk protein present in the female blood , Acid residues ZE (acidic peptide ZE) and basicity (ZE) were changed to glutamic acid or arginine, respectively, by replacing all the residues located at e and g in the first four portions of the seven portions of the ZE / ZR leucine zipper pair with glutamic acid or arginine, Peptide peptide ZR (Moll, JR et al. , Protein Sci., 10: 649, 2001).

이에, 본 발명자들은 기존의 암 치료를 위한 약물 전달 시스템의 문제점을 개선하고, ZE/ZR 루신 지퍼 쌍을 이용하여 암 진단 및 암 세포 특이적 치료 시스템을 개발하고자 예의 노력한 결과, 암 세포 표면 수용체에 특이적인 항체와 ZR 펩타이드 융합단백질 및 ZR 펩타이드와 결합을 이루는 ZE 펩타이드가 고정된 나노에멀전을 포함하는 암 진단 및 치료용 조성물을 이용할 경우, 효과적으로 암 세포를 타겟팅하여 특정 암세포에만 치료물질이 전달 가능한 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
Accordingly, the present inventors have made efforts to develop a cancer diagnosis and cancer cell-specific therapeutic system by using the ZE / ZR leucine zipper pair to improve the problems of the conventional drug delivery system for treating cancer, When a composition for diagnosing and treating cancer comprising a specific antibody, a ZR peptide fusion protein and a ZE peptide-immobilized nanoemulsion binding to the ZR peptide is used, the therapeutic substance can be effectively delivered to only specific cancer cells by targeting cancer cells And the present invention was completed.

본 발명의 목적은 ZR/ZE 루신 지퍼 쌍 결합을 이용하여 암 세포를 진단 및 진단된 암 세포를 특이적으로 치료할 수 있는 암 진단 및 치료용 조성물을 제공하는데 있다.
It is an object of the present invention to provide a composition for diagnosing and treating cancer which can specifically diagnose and diagnose cancer cells using ZR / ZE leucine zipper pair binding.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 암 세포 표면 수용체에 특이적인 항체와 ZR 펩타이드가 융합된 암 진단용 융합단백질; 및 ZE 펩타이드가 표면에 고정되어 있고, 그 내부에 암 치료를 위한 유전자 또는 약물을 함유하는 암 치료용 나노에멀젼을 포함하는, 암 진단 후에 선택적으로 암을 치료할 수 있는 암 진단 및 치료용 조성물을 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention provides a cancer diagnostic fusion protein in which a ZR peptide is fused with an antibody specific to a cancer cell surface receptor; And a composition for diagnosing and treating cancer which can selectively treat cancer after cancer diagnosis, which comprises a nanoemulsion for cancer treatment, wherein the ZE peptide is immobilized on the surface and contains a gene or drug for treating cancer, do.

본 발명의 암 진단 및 치료용 조성물은 암 세포 표면 수용체에 특이적인 항체와 ZR 펩타이드가 융합된 암 진단용 융합단백질을 이용하여 특정 암 세포만을 검출할 수 있으며, 융합단백질과 ZE 펩타이드가 표면에 고정된 암 치료용 나노에멀젼의 ZR/ZR 루신 지퍼 쌍 결합을 통해 특정 암세포에만 치료물질 전달이 가능한 장점이 있다. 또한, 융합단백질 또는 나노에멀젼에 형광물질을 고정시켜 다중 영상 분석이 가능하므로, 유방암, 간암, 췌장암, 뇌암, 위암, 폐암, 식도암, 대장암, 전립선암, 신장암, 난소암 등의 암 질환의 효과적인 진단 및 치료제 개발에 유용하게 활용될 수 있다.
The composition for diagnosing and treating cancer of the present invention can detect only specific cancer cells using a cancer diagnostic fusion protein in which a ZR peptide is fused with an antibody specific for a cancer cell surface receptor and the fusion protein and the ZE peptide are immobilized on the surface ZR / ZR leucine zipper pairing of cancer therapeutic nanoemulsion has the advantage of transferring therapeutic substance only to specific cancer cells. In addition, since the fusion protein or nanoemulsion can be immobilized with a fluorescent substance, it is possible to perform multimodal analysis, and thus it is possible to provide a fusion protein or a nano-emulsion in which cancer cells And can be usefully used for the development of effective diagnosis and therapeutic agents.

도 1은 본 발명의 루신 지퍼 쌍을 이용한 암 진단 및 치료에 있어서, 암 세포 표면 수용체에 특이적인 항체와 ZR 펩타이드가 융합된 암 진단용 융합단백질 및 ZE 펩타이드가 표면에 고정된 암 치료용 나노에멀젼에 관한 모식도이다.
도 2는 ZR/ZE 루신 지퍼 쌍 결합에 대한 모식도이다.
도 3의 A는 암 세포 표면 수용체에 특이적인 항체와 ZR 펩타이드가 융합된 암 진단용 융합단백질인 ZR-Herceptin Fab 단백질의 발현량을 확인한 SDS-PAGE 결과를 나타낸 것이고(1번레인: 마커 2번레인: 4D5Fab항체-ZR 융합단백질), B는 암 세포 표면 수용체에 특이적인 항체와 ZR 펩타이드가 융합된 암 진단용 융합단백질인 ZR-Herceptin Fab 단백질의 발현량을 확인한 웨스턴 블랏 결과를 나타낸 것이다 (레인 1~3 : 4D5Fab항체-ZR 융합단백질 함유분획 1~3) .
도 4는 ZE 펩타이드가 표면에 고정된 암 치료용 나노에멀젼인 ZE-Rhodamin-PFCE의 파장 분석(A), 세포 독성(B) 및 ZE-Rhodamin-PFCE의 특징을 수치화한(C) 데이타이다.
도 5는 항체-세포 및 ZR/ZE 루신 지퍼 쌍의 결합을 유세포분석기(FACS)로 확인한 데이타이다.
도 6은 항체-세포 및 ZR/ZE 루신 지퍼 쌍의 결합을 공초점 현미경을 통해 확인한 데이타이다.
Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a graph showing the results of analysis of a cancer-diagnosing fusion protein in which cancer-specific surface-receptor-specific antibodies and ZR peptides are fused and ZE peptides are immobilized on a surface, Fig.
2 is a schematic diagram of ZR / ZE leucine zipper pair binding.
FIG. 3 (A) shows SDS-PAGE results showing the expression amount of ZR-Herceptin Fab protein, which is a fusion protein of cancer-specific surface receptor-specific antibody and ZR peptide fusion (1 lane: marker 2 lane : 4D5Fab antibody-ZR fusion protein), and B shows Western blotting results in which the expression amount of ZR-Herceptin Fab protein, which is a fusion protein for cancer diagnosis, in which an antibody specific for cancer cell surface receptor and ZR peptide are fused (lanes 1 - 3: fractions containing the 4D5 Fab antibody-ZR fusion protein 1 to 3).
Fig. 4 is data (C) obtained by quantifying the characteristics of ZE-Rhodamin-PFCE (A), cytotoxicity (B) and ZE-Rhodamin-PFCE of ZE-Rhodamin-PFCE which is a cancer therapeutic nanoemulsion immobilized on the surface of ZE peptide.
FIG. 5 shows data obtained by confirming the binding of the antibody-cell and the ZR / ZE leucine zipper pair with a flow cytometer (FACS).
FIG. 6 is data obtained by confocal microscopy of antibody-cell and ZR / ZE leucine zipper pair binding.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.

본 발명은 일 관점에서, 암 세포 표면 수용체에 특이적인 항체와 ZR 펩타이드가 융합된 암 진단용 융합단백질; 및 ZE 펩타이드가 표면에 고정되어 있고, 그 내부에 암 치료를 위한 유전자 또는 약물을 함유하는 암 치료용 나노에멀젼을 포함하는, 암 진단 후에 선택적으로 암을 치료할 수 있는 암 진단 및 치료용 조성물에 관한 것이다. In one aspect, the present invention relates to a cancer diagnostic fusion protein in which an antibody specific for a cancer cell surface receptor and a ZR peptide are fused; And a composition for diagnosis and treatment of cancer which can selectively treat cancer after cancer diagnosis, which comprises a nanoemulsion for treating cancer, wherein the ZE peptide is immobilized on the surface and contains genes or medicines for cancer treatment therein will be.

본 발명의 암 진단 및 치료용 조성물은 도 1에 나타낸 바와 같이, 암 세포 표면 수용체에 특이적인 항체와 ZR 펩타이드가 융합된 암 진단용 융합단백질이 타겟 세포 표면의 수용체(항원)에 특이적으로 결합을 하므로, 타겟세포를 검출할 수 있으며, ZE 펩타이드가 표면에 고정되어 있고, 그 내부에 암 치료를 위한 유전자 또는 약물을 함유하는 암 치료용 나노에멀젼은 형성된 타켓세포-융합단백질 복합체의 ZR 펩타이드와 ZE/ZR 루신 지퍼 쌍 결합을 통해 타겟 세포만을 선택적으로 치료제를 전달할 수 있다.As shown in FIG. 1, the composition for diagnosing and treating cancer of the present invention is characterized in that a cancer-specific fusion protein in which a specific antibody against a cancer cell surface receptor and a ZR peptide are fused specifically binds to a receptor (antigen) Thus, a cancer therapeutic nanoemulsion containing a gene or a drug for cancer treatment, wherein the ZE peptide is immobilized on the surface thereof, is capable of detecting a target cell, and the ZR peptide of the target cell-fusion protein complex formed and the ZE / ZR Leucine zipper pair binding can selectively deliver therapeutic agents to target cells only.

본 발명에 있어서, 상기 ZR 펩타이드는 서열번호 2의 아미노산 서열(LEI RAAFLRR RNTALRT RVAELRQ RVQRLRN IVSQYET RYGPL)로 표시되며, ZE 펩타이드는 서열번호 3의 아미노산 서열(LEI EAAFLEQ ENTALET EVAELEQ EVQRLEN IVSQYET RYGPL)로 표시되는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the ZR peptide is represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 (LEI RAAFLRR RNTALRT RVAELRQ RVQRLRN IVSQYET RYGPL) and the ZE peptide is represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 (LEI EAAFLEQ ENTALET EVARLEQ EVQRLEN IVSQYET RYGPL) .

본 발명에 있어서, 상기 나노에멀젼은 내부에 암 치료를 위한 유전자 또는 약물를 포함하는 치료제를 함유하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the nanoemulsion is characterized by containing a therapeutic agent containing a gene or drug for cancer treatment.

본 발명에 있어서, 상기 암은 유방암, 간암, 췌장암, 뇌암, 위암, 폐암, 식도암, 대장암, 전립선암, 신장암, 난소암으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하며, 본 발명에서는 바람직하게 유방암을 타겟으로 하였다. 상기 유방암을 타겟으로 하는 경우에, 암 세포 표면 수용체는 HER2(Human Epidermal growth factor Receptor 2 protein)인 것을 특징으로 한다. 본 발명에서는 서열번호 1의 아미노산 서열로 표시되는, 유방암 세포의 표면 수용체인 HER2에 특이적인 항체와 ZR 펩타이드가 융합된 암 진단용 융합단백질을 제조하여 사용하였다.In the present invention, the cancer is preferably selected from the group consisting of breast cancer, liver cancer, pancreatic cancer, brain cancer, stomach cancer, lung cancer, esophageal cancer, colon cancer, prostate cancer, kidney cancer and ovarian cancer. Respectively. When the breast cancer is targeted, the cancer cell surface receptor is HER2 (Human Epidermal Growth Factor Receptor 2 protein). In the present invention, a cancer diagnostic fusion protein fused with an antibody specific for HER2, which is a surface receptor of breast cancer cells and represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, and a ZR peptide was prepared and used.

본 발명에서는 루신 지퍼 쌍을 이용하는 암 진단 및 치료 시스템에 대한 효과를 확인하기 위해 임의적으로 유방암을 타겟으로 한 것으로, 유방암 진단에 제한되는 것은 아니며, 다양한 종류의 암 세포 표면 수용체에 특이적인 항체와 ZR 펩타이드를 융합시킨 암 진단용 융합단백질을 이용할 수 있다는 것은 당업계에 기술자들에게 자명한 사항이다. In the present invention, breast cancer is targeted arbitrarily in order to confirm the effect on the cancer diagnosis and treatment system using the leucine zipper pair. It is not limited to the diagnosis of breast cancer, and various antibodies specific for cancer cell surface receptor and ZR It is obvious to those skilled in the art that fusion proteins with fused peptides can be used.

본 발명에 있어서, 상기 암 진단용 융합단백질 및 ZE 펩타이드가 표면에 고정된 암 치료용 나노에멀젼은 추가로 형광물질이 결합되어 있으며, 상기 형광물질은 플루오레신(fluorescein), 플루오레신 클로로트리아지닐(fluorescein chlorotriazinyl), 로다민 그린(rhodamine green), 로다민 레드(rhodamine red), 테트라메틸로다민(tetramethylrhodamine), FITC, 오레곤 그린(Oregon green), 알렉사 플루오로(Alexa Fluor), FAM, JOE, ROX, HEX, 텍사스 레드(Texas Red), TET, TRITC, TAMRA, 시아닌(Cyanine) 계열 염료 및 씨아디카르보시아닌(thiadicarbocyanine) 염료로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고 당업계에 공지된 형광물질은 제한없이 사용가능하며, 본 발명에서는 바람직하게 시아닌(Cyanine) 계열 염료안 Cy5, 플루오레세인이소티오시안산염(Fluorescein isothiocyanate; FITC) 및 로다민 레드를 사용하였다.In the present invention, the cancer therapeutic nanoemulsion in which the cancer diagnostic fusion protein and the ZE peptide are immobilized on the surface is further combined with a fluorescent substance, and the fluorescent substance is fluorescein, fluorescein chlorotriazinyl fluorescein chlorotriazinyl, rhodamine green, rhodamine red, tetramethylrhodamine, FITC, Oregon green, Alexa Fluor, FAM, JOE, ROX, HEX, Texas Red, TET, TRITC, TAMRA, Cyanine dyes and thiadicarbocyanine dyes. However, the present invention is not limited thereto, and fluorescent materials known in the art can be used without limitation. In the present invention, preferably, Cy5, a fluorescein isothiocyanate (FITC) and a rhodamine Red was used.

본 발명에서 "ZE/ZR 루신 지퍼 쌍(ZE/ZR Leucine zipper pair)"은 ZE 펩타이드와 ZR 펩타이드가 헤테로다이머를 형성하는 것을 의미하며(도 2), ZE/ZR 헤테로다이머 루신 지퍼 쌍(heterodimeric leucine zipper pair)은 암컷 혈액 내에 존재하는 난황단백질의 전구체인 비텔로제닌 결합 단백질 (vitellogenin-binding protein; VBP)의 B-Zip 호모다이머에서 유래하였다. The term " ZE / ZR Leucine zipper pair "in the present invention means that the ZE peptide and the ZR peptide form a heterodimer (Fig. 2) and the ZE / ZR heterodimeric leucine pair zipper pair) was derived from the B-Zip homodimer of the vitellogenin-binding protein (VBP), a precursor of yolk protein in the blood of the female.

도 2의 ZE/ZR 루신 지퍼 쌍의 7개 부분 중에서 처음 4 부분의 e 및 g에 위치해 있는 모든 잔기를 각각 글루탐산(glutamic acid) 또는 아르기닌(arginine)으로 변경하여 산성 펩타이드 ZE(acidic peptide ZE) 및 염기성 펩타이드 ZR(basic peptide ZR)를 제조하는 것으로 알려져 있다. 기존의 ZE 및 ZR 호모다이머는 전기 반발력(electrostatic repulsions)의 4 쌍이 존재하는 것으로 알려져 있으나, 상기 잔기 변경으로 인해 ZE/ZR 헤테로다이머는 친화적 염다리(attractive salt bridge)가 4쌍이 존재하게 되어 결합력이 증가하게 된다. Moll 등은 이형접합체의 친화력이 마이크로 몰 범위에 있는 동안 ZE/ZR 루신 지퍼 시스템은 스트렙타비딘/바이오틴 시스템과 유사한 10 내지 15M의 이형접합체 친화력을 가지고 있다고 보고하고 있다 (Moll, J. R. et al., Protein Sci., 10:649, 2001).The acidic peptide ZE and the acidic peptide ZE were obtained by changing all the residues located at e and g in the first four portions of the seven portions of the ZE / ZR leucine zipper pair of FIG. 2 to glutamic acid or arginine, It is known to produce basic peptide ZR (basic peptide ZR). Conventional ZE and ZR homodimers are known to have four pairs of electrostatic repulsions. However, due to the above residue change, the ZE / ZR heterodimer has four pairs of attractive salt bridges, . Moll et al. Report that the ZE / ZR leucine zipper system has a heterozygote affinity of 10-15 M similar to the streptavidin / biotin system while the affinity of the heterozygosity is in the micromolar range (Moll, JR et al. Protein Sci., 10: 649, 2001).

본 발명의 "HER2"는 표피 성장 수용체(Epidermal growth factor receptor 2, erbB-2, HER2, Neu, CD340, p185)로, 185 kDa 크기의 제1형 막통과 수용체 티로신 키나아제(type 1 transmembrane receptor tyrosine kinase)로서, 포유동물 세포의 분화 및 증식을 촉진한다고 알려져 있다. 한편, 성체에서 상기 HER2/neu가 비정상적으로 활성화되는 경우에는 암의 발생에 관여하는 것으로 알려져 있다. 특히, 유방암 또는 난소암 환자들의 20 내지 30%는 HER2/neu가 과발현되고 있으며, 이는 유방암, 난소암 또는 위암의 안 좋은 예후와 관련이 있다. 따라서, 유방암 치료 관련해서 HER2에 특이적인 항체인 허셉틴(Herceptin; 또는 Trastuzumab)이 개발되었으머, 상기 항체는 조기-단계와 전이성 HER2-양성 유방암 둘 다에 대한 고도로 효과적인 치료이며, 이들 환자에 대한 표준 치료로 사용된다. HER2 of the present invention is an epidermal growth factor receptor 2 (erbB-2, HER2, Neu, CD340, p185) with a 185 kDa type 1 transmembrane receptor tyrosine kinase ), Which is known to promote differentiation and proliferation of mammalian cells. On the other hand, when the HER2 / neu is abnormally activated in the adult, it is known to be involved in the development of cancer. In particular, 20-30% of patients with breast or ovarian cancer are overexpressing HER2 / neu, which is associated with a poor prognosis of breast, ovarian, or stomach cancer. Thus, Herceptin (or Trastuzumab), an antibody specific for HER2, has been developed for the treatment of breast cancer, which is a highly effective treatment for both early-stage and metastatic HER2-positive breast cancer, It is used as a treatment.

본 발명의 양태에서는 암 진단 및 치료용 조성물을 이용하여 유방암을 진단 및 치료하기 위해, 허셉틴(Herceptin) 항체인 Fab 단편 형태인 4D5 항체와 ZR 펩타이드(LEI RAAFLRR RNTALRT RVAELRQ RVQRLRN IVSQYET RYGPL)가 융합된 융합단백질을 제조하였으며 (도 3), 유방암 세포주를 타켓팅하여 세포 표면 수용체의 결합여부 확인 및 추후 암 세포를 효과적으로 검출하기 위해 형광물질인 Cy5 또는 플루오레세인이소티오시안산염(Fluorescein isothiocyanate; FITC)를 추가로 결합시켜 사용하였다. In the embodiment of the present invention, in order to diagnose and treat breast cancer using a composition for diagnosing and treating cancer, fusion of 4D5 antibody and ZR peptide (LEI RAAFLRR RNTALRT RVAELRQ RVQRLRN IVSQYET RYGPL), which is a Fab fragment form as a Herceptin antibody, (Fig. 3). To confirm the binding of cell surface receptors to target breast cancer cell lines and to detect cancer cells later, Cy5 or Fluorescein isothiocyanate (FITC) was added .

본 발명에서는 암 세포 타겟팅을 위해 암 세포 표면 특이적인 항체와 ZR 펩타이드를 융합시켜 사용하였으나, 표적세포 표면의 분자(molecule), 리간드(ligand) 또는 수용체(receptor) 등의 표적물질을 선택적으로 인식(recognition)/결합(binding)할 수 있는 물질이라면 어느 것이든 사용가능하며, 예를 들면 핵산분자(DNA 또는 RNA), 단백질, 항체, 항원, 앱타머(RNA, DNA 및 펩타이드 앱타머), 수용체, 호르몬, 스트렙타비딘, 아비딘, 바이오틴, 렉틴, 리간드, 아고니스트, 안타고니스트, 효소, 조효소, 무기이온, 효소보조인자, 당, 지질, 효소기질, 합텐(hapten), 뉴트라비딘(neutravidin), 프로테인 A, 프로테인 G, 셀렉틴 (selectin), 칼슘 설페이트 및 기체 결합제(예: Pt, Pd, Au, Ag, Nb, Ir, Rh 및 Ru) 등을, 바람직하게는 바이오틴, 스트렙타비딘, 아비딘, 항체, 앱타머, 폴리펩타이드, 펩타이드, 리간드, 수용체, 렉틴, 당, 지질, 당지질 또는 핵산 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 표적물질은 분리(또는 분리와 검출, 또는 분리, 검출 및 정량)하고자 하는 시료 내 물질을 의미하며, 구체적으로 핵산분자(DNA 또는 RNA), 단백질, 펩타이드, 항원, 당, 지질, 세균, 바이러스, 세포, 유기 화합물, 무기화합물, 금속 및 무기이온을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 시료는 생물학적 시료, 화학적 시료 및 환경 시료를 포함하며, 상기 생물학적 시료 는 예컨대 혈액, 혈장, 혈청, 바이러스, 세균, 조직, 세포, 림프, 골수액, 타액, 우유, 소변, 분변, 안구액, 정액, 뇌 추출물, 척수액, 관절액, 흉선액, 복수, 양막액, 세포 조직액 및 세포 배양액을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, a cancer cell surface-specific antibody and a ZR peptide were fused with each other for targeting cancer cells. However, the target substance such as a molecule, a ligand, or a receptor on the surface of a target cell was selectively recognized (DNA or RNA), a protein, an antibody, an antigen, an aptamer (RNA, DNA and a peptide aptamer), a receptor, (S), hormone, streptavidin, avidin, biotin, lectin, ligand, agonist, antagonist, enzyme, coenzyme, inorganic ion, enzyme cofactor, sugar, lipid, enzyme substrate, hapten, neutravidin, (For example, Pt, Pd, Au, Ag, Nb, Ir, Rh and Ru), preferably biotin, streptavidin, avidin, antibody, TAMER, POLYPEPTIDE, PEPTIDE, Ligands, receptors, lectins, sugars, lipids, glycolipids or nucleic acids, but are not limited thereto. The target substance refers to a substance in a sample to be separated (or separated and detected or separated, detected and quantified), and specifically includes nucleic acid molecules (DNA or RNA), proteins, peptides, antigens, sugars, lipids, , Viruses, cells, organic compounds, inorganic compounds, metals and inorganic ions. In addition, the sample includes a biological sample, a chemical sample, and an environmental sample, and the biological sample is, for example, blood, plasma, serum, virus, bacteria, tissue, cell, lymph, bone marrow, saliva, milk, urine, But are not limited to, liquid, semen, brain extract, spinal fluid, joint fluid, thymus fluid, ascites fluid, amniotic fluid, cell tissue fluid and cell culture fluid.

본 발명에서는 ZE 펩타이드가 표면에 고정된 암 치료용 나노에멀젼을 제조하는 과정에서 암 진단용 융합단백질과의 결합정도를 확인하기 위해 염기성 염료인 로다민(Rhodamin)을 결합시켰으며, 형광물질이 부착된 나노에멀젼은 치료뿐만 아니라 다중 영상 분석에도 사용할 수 있다. In the present invention, in order to confirm the degree of binding with the fusion protein for cancer diagnosis, ZE peptide was bound to rhodamine, which is a basic dye, in the process of preparing a cancer therapeutic nanoemulsion immobilized on the surface, Nanoemulsions can be used not only for treatment but also for multiple image analysis.

ZE 펩타이드가 표면에 고정된 암 치료용 나노에멀젼의 제조방법은 구체적으로, (a) 포스파티딜콜린(phosphatidylcholine), 콜레스테롤, DSPE-mPEG2000(1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[methoxy(polyethylene glycol), DPPE-rhodamine (1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-(lissamine rhodamine B sulphonyl), DSPE-PEG3400-NH2 (N-(aminopropylpolyethyleneglycol)carbamyl-distearoylphosphatidyl ethanolamine)을 클로로포름에 용해시킨 다음, 클로로포름을 증발시켜 얇은 지질막을 형성시키는 단계; (b) 상기 지질막에 증류수를 처리한 다음, 초음파로 분산시켜 리포좀 현탁액을 제조하는 단계; (c) 상기 현탁액에 유화제 수액액 및 퍼플루오르카본을 혼합하여 나노에멀전을 제조하는 단계; 및 (d) 상기 제조된 나노에멀젼 표면에 ZE 펩타이드를 공유결합 시키는 단계를 포함하는 방법으로 제조된 것을 특징으로 한다. A method for producing a cancer therapeutic nanoemulsion in which a ZE peptide is immobilized on a surface thereof comprises the steps of: (a) preparing phosphatidylcholine, cholesterol, DSPE-mPEG2000 (1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine- N- 2-dioleoyl- sn -glycero-3-phosphoethanolamine- N - (lissamine rhodamine B sulphonyl), DSPE-PEG3400- NH 2 (N- (aminopropylpolyethyleneglycol) carbamyl-distearoylphosphatidyl ethanolamine) (B) dissolving the lipid membrane in distilled water and dispersing it in an ultrasonic wave to prepare a liposome suspension; (c) adding an emulsifier liquid solution And (d) covalently bonding a ZE peptide to the surface of the nanoemulsion prepared as described above. .

본 발명의 양태에서는 73 mol% 포스파티딜콜린(phosphatidylcholine), 20 mol% 콜레스테롤, 3 mol% DSPE-mPEG2000(1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[methoxy(polyethylene glycol), 1 mol% DPPE-rhodamine (1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-(lissamine rhodamine B sulphonyl), 2.6 mol% DSPE-PEG3400-NH2 (N-(aminopropylpolyethyleneglycol)carbamyl-distearoylphosphatidyl ethanolamine)을 클로로포름에 용해시켜 나노에멀젼을 제조하였으며, 상기 (d) 단계에서 제조된 나노에멀젼에 ZE 펩타이드를 결합시키기 위해, 10 mM EDC(1-ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl] carbodiimide hydrochloride) 용액을 이용하여 카르복실기를 가지는 ZE 펩타이드를 활성화시킨 후, 제조된 나노에멀젼과 공유 결합시켜 ZE-Rhodamin-PFCE을 제조하였다. In an embodiment of the present invention, a mixture of 73 mol% phosphatidylcholine, 20 mol% cholesterol, 3 mol% DSPE-mPEG2000 (1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine- N- % DPPE-rhodamine (1,2-dioleoyl- sn -glycero-3-phosphoethanolamine- N - (lissamine rhodamine B sulphonyl) and 2.6 mol% DSPE-PEG3400- NH 2 (N- (aminopropylpolyethyleneglycol) carbamyl-distearoylphosphatidyl ethanolamine) To prepare a nano emulsion. To bind the ZE peptide to the nanoemulsion prepared in step (d), 10 mM EDC (1-ethyl-3- [3-dimethylaminopropyl] carbodiimide hydrochloride) ZE-Rhodamin-PFCE was prepared by covalent coupling with the prepared nano-emulsion.

상기에서 제조된 나노에멀전은 당업계에 공지된 나노에멀젼 또는 나노리포좀 제조에 사용하는 재료를 제한 없이 사용할 수 있으며, 제조방법 또한 당업계에 공지된 방법을 사용할 수 있다. 또한 사용 재료의 종류 및 농도에 따라 100nm 내지 10㎛크기로 조절할 수 있으며, 목적에 따란 첨가되는 암 치료제에 의해서도 크기가 조절될 수 있다.The nanoemulsion prepared in the above may be used without limitation in the nanoemulsion or nanoliposome known in the art, and any of the methods known in the art may be used. It can be adjusted to a size of 100 nm to 10 탆 according to the kind and concentration of the material to be used, and the size can be controlled also by the cancer treatment agent added according to purpose.

나노에멀전은 필름형성물질, 인지질, 음전하 화합물, 아민기를 가지는 화합물 및 다이설파이드기를 가지는 화합물을 포함할 수 있으며, 필름형성물질로는 DPPC(1,2-dipalmitory-sn-glycero-3-phosphatidylcholine), DDPC (1,2-didecanoyl-sn-glycero-3-phosphocholine), DEPC(1,2-didecanoyl-sn-glycero-3-phosphocholine), DLOPC(1,2-dilinoleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine), DLPC(1,2-dilauroyl-sn-glycero-3-phosphocholine), DMPC(1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine), DOPC(1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine) 또는 DSPC(1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine) 등으로 구성된 군에서 선택할 수 있으며, 인지질로는 콜레스테롤(cholesterol) 등을 사용할 수 있다. 또한 음전하 화합물로는 DCP(dicetyl phosphate), DEPA(1,2-dierucoyl-sn-glycero-3-phosphate), DLPA(1,2-dilauroyl-sn-glycero-3-phosphate), DMPA(1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphate) 또는 DOPA(1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphate) 등을, 아민기를 갖는 화합물로는 DPPE(1,2-dipalmitory-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), DEPE(1,2-dierucoylsn-glycero-3-phosphoethanolamine), DLPE (1,2-dilauroyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), DMPE(1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine) 또는 DOPE(1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine) 등을; 그리고 다이설파이드기를 갖는 화합물로는 DSPE-PEG-SPDP{1,2-distearoyl-snglycero-3-phosphoethanolamine-N-[PDP(polyethylene glycol)-2000]} 등을 사용될 수 있다.The nanoemulsion may include a film forming material, a phospholipid, a negative charge compound, a compound having an amine group, and a compound having a disulfide group. Examples of the film forming material include 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphatidylcholine (DPPC) Glycero-3-phosphocholine, DEPC (1,2-didecanoyl-sn-glycero-3-phosphocholine), DLOPC (1,2- dilinoleoyl- , DLPC (1,2-dilauroyl-sn-glycero-3-phosphocholine), DMPC (1,2-dimyristoyl-sn- glycero-3-phosphocholine), DOPC (1,2-dioleoyl- ) Or DSPC (1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine), and phospholipids may be cholesterol or the like. Examples of negative charge carriers include DCP (dicetyl phosphate), DEPA (1,2-dierucoyl-sn-glycero-3-phosphate), DLPA (1,2-dilauroyl-sn- glycero-3-phosphate), DMPA -dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphate) or DOPA (1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphate). Examples of the compound having an amine group include DPPE glycero-3-phosphoethanolamine), DLPE (1,2-dilauroyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine), DMPE (1,2-dimyristoyl- phosphoethanolamine or DOPE (1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine); And DSPE-PEG-SPDP {1,2-distearoyl-snglycero-3-phosphoethanolamine-N- [PDP (polyethylene glycol) -2000]] may be used as the compound having a disulfide group.

본 발명에서 제조된 나노에멀젼의 특징을 파악하기 위해 방출 파장 피크(emission peak), 지름(diameter) 및 다분산성(polydispersity; 분산계를 이루는 입자의 크기가 균일하지 않은 성질)를 특정한 결과, ZE 펩타이드가 고정된 나노에멀전의 방출 파장 피크는 592nm, 지름은 123.1±26.9nm, 다분산성은 0.087의 값을 나타냈으며, ZE 펩타이드가 고정화되지 않은 나노에멀젼과 비슷한 값을 가지고 있는 것을 확인하였다. 또한, 유방암 세포주인 SKBR3 및 MDF7 및 일반적인 유방 세포인 MCF10A에 나노에멀젼을 농도별로 처리하였을 때 세포 생존율은 100%로 나타나 독성은 없는 것을 확인하였다 (도 4). In order to characterize the nanoemulsion prepared in the present invention, the emission peak, the diameter and the polydispersity (the property that the particle size of the dispersed system is not uniform) were determined. As a result, the ZE peptide The emission wavelength peak of the fixed nanoemulsion was 592 nm, the diameter was 123.1 ± 26.9 nm, the polydispersity was 0.087, and it was confirmed that the ZE peptide had a value similar to that of the non-immobilized nanoemulsion. In addition, the cell survival rate was 100% when the nanoemulsion was treated to the breast cancer cell lines SKBR3 and MDF7 and the general breast cell MCF10A by concentration, and it was confirmed that there was no toxicity (Fig. 4).

본 발명에서 제조한 4D5Fab항체-ZR 융합단백질의 HER2가 과발현된 세포(SKBR3)를 타켓팅하는지 확인하고, 상기 타겟세포-4D5Fab-ZR 융합단백질 복합체에 ZE-Rhodamin-PFCE를 첨가하여 루신 지퍼 쌍의 선택적 결합(ZR-ZE)을 유세포분석기 (FACS) 실험을 통하여 확인하였다. 융합단백질의 대조군은 HER2 특이적인 항체 이외의 다른 Fab 단편과 ZE 펩타이드가 융합된 융합단백질을 사용하였으며, 세포의 대조군으로는 HER2가 거의 발현되지 않은 유방암 세포주인 MCF7을 사용하였다. 그 결과, 4D5Fab-ZR 융합단백질은(FITC labeling) Her2를 과발현하는 SKBR3세포주에만 선택적으로 결합하고, ZE-Rhodamin-PFCE는 ZR 펩타이드와 지퍼 쌍을 형성하여 타겟세포-4D5Fab-ZR 융합단백질 복합체에 결합하는 것을 확인하였다 (도 5).ZE-Rhodamin-PFCE was added to the target cell-4D5 Fab-ZR fusion protein complex to confirm that the 4D5 Fab antibody-ZR fusion protein prepared in the present invention was targeted to HER2 overexpressed cells (SKBR3) The binding (ZR-ZE) was confirmed by flow cytometry (FACS) experiments. The control group of the fusion protein used a fusion protein in which Fab fragments other than the HER2 specific antibody were fused with the ZE peptide, and MCF7, which is a breast cancer cell line in which HER2 was hardly expressed, was used as a control group of cells. As a result, the 4D5Fab-ZR fusion protein selectively binds to the SKBR3 cell line overexpressing (FITC labeling) Her2, and ZE-Rhodamin-PFCE forms a zipper pair with the ZR peptide to bind to the target cell-4D5Fab-ZR fusion protein complex (Fig. 5).

또한, 일반 유방 세포인 MCF10A와 SKBR3세포를 사용하여 상기 실험과 동일한 방법으로 공초첨 현미경을 통해 관찰한 결과, SKBR3 세포에만 4D5Fab-ZR 융합단백질이 결합하는 것을 확인하였으며, ZE-Rhodamin-PFCE 역시 ZR 펩타이드와 지퍼 쌍을 형성하여 타겟세포-4D5Fab-ZR 융합단백질 복합체에 결합하는 것을 확인하였다 (도 6).In addition, it was confirmed that 4D5Fab-ZR fusion protein binds only to SKBR3 cells by using MCF10A and SKBR3 cells, which are general breast cells, in the same manner as the above experiment. ZE-Rhodamin- Peptide and zipper pairs were formed and confirmed to bind to the target cell-4D5Fab-ZR fusion protein complex (Fig. 6).

즉, 본 발명의 루신 지퍼 쌍을 이용한 암 진단 및 치료용 조성물은 타겟으로 하는 암 세포만 특이적으로 검출할 수 있는 것을 확인하였으며, ZR/ZE 루신 지퍼 쌍 결합을 통해 ZE 펩타이드가 표면에 고정된 암 치료용 나노에멀젼(치료제 포함)에 의해 특정 암세포에만 치료물질이 전달가능한 것을 확인하였다. That is, it was confirmed that the composition for diagnosis and treatment of cancer using the leucine zipper pair of the present invention can specifically detect only the cancer cells to be targeted, and the ZE peptide was fixed on the surface through ZR / ZE leucine zipper pair binding It was confirmed that therapeutic substance can be delivered only to specific cancer cells by nanoemulsion (including therapeutic agent) for cancer treatment.

따라서, 본 발명의 암 진단 및 치료용 조성물을 사용하면, (a) 암 세포 표면 수용체에 특이적인 항체와 ZR 펩타이드가 융합된 암 진단용 융합단백질을 이용하여 암 세포를 검출하는 단계; 및 (b) ZE 펩타이드가 표면에 고정된 암 치료용 나노에멀젼을 첨가하고 상기 융합단백질과의 ZR/ZR 루신 지퍼 쌍 결합을 통해 검출된 암 세포 특이적으로 치료제를 전달하여 암을 치료하는 단계;를 포함하는 암 진단 및 치료방법에 사용할 수도 있다. Accordingly, using the composition for diagnosing and treating cancer of the present invention, there is provided a method for detecting cancer, comprising the steps of: (a) detecting cancer cells using a cancer diagnostic fusion protein in which an antibody specific for a cancer cell surface receptor and a ZR peptide are fused; And (b) treating the cancer by adding a cancer therapeutic nanoemulsion immobilized on a surface of the ZE peptide and transferring the therapeutic agent specifically detected in ZR / ZR leucine zipper pairing with the fusion protein to the cancer cell; And the like.

본 발명의 암 진단 및 치료용 조성물은 암세포 또는 암조직의 표적 및 진단에 유용하게 사용될 수 있으며, 암 진단 또는 치료를 위해 경구 또는 비경구 투여 형태로 제형화될 수 있다. 암 치료의 경우, 암세포 또는 그들의 전이를 치료하기 위하여, 또는 암의 성장을 억제하기 위하여 약학적으로 효과적인 양으로 투여될 수 있다. 암 종류, 환자의 연령, 체중, 증상의 특성 및 정도, 현재 치료법의 종류, 치료 회수, 투여 형태 및 경로 등 다양한 요인에 따라 달라질 수 있으며, 해당 분야의 전문가들에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 본 발명의 조성물은 상기한 약리학적 또는 생리학적 성분을 함께 투여하거나 순차적으로 투여할 수 있으며, 또한 추가의 종래의 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 투여될 수 있다. 이러한 투여는 단일 또는 다중 투여일 수 있다. 상기 요소를 모두 고려하여 부작용없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.The composition for diagnosing and treating cancer of the present invention can be useful for targeting and diagnosis of cancer cells or cancer tissues and can be formulated into an oral or parenteral administration form for cancer diagnosis or treatment. In the case of cancer treatment, they can be administered in a pharmaceutically effective amount to treat cancer cells or their metastasis, or to inhibit cancer growth. The type of cancer, the age and weight of the patient, the nature and severity of symptoms, the type of current treatment, the number of treatments, the route and route of administration, and can be readily determined by those skilled in the art. The composition of the present invention may be administered together with the above-described pharmacological or physiological components or may be administered sequentially, or may be administered in combination with additional conventional therapeutic agents, and administered sequentially or concurrently with conventional therapeutic agents. Such administration may be single or multiple administrations. It is important to take into account all of the above factors and to administer the amount in which the maximum effect can be obtained in a minimal amount without adverse effect, and can be easily determined by those skilled in the art.

본 발명에서, '투여'는 어떠한 적절한 방법으로 개체에 소정의 물질을 도입하는 것을 의미하면 본 발명의 항체를 포함하는 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 투여될 수 있다. 복강내 투여, 정맥내 투여, 근육내 투여, 피하 투여, 피내 투여, 경구 투여, 국소 투여, 비내 투여, 폐내 투여, 직장내 투여될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 그러나 경구 투여시, 단백질은 소화가 되기 때문에 경구용 조성물은 활성 약제를 코팅하거나 위에서의 분해로부터 보호되도록 제형화 하는 것이 바람직하다. 또한, 제약 조성물은 활성 물질이 표적 세포로 이동할 수 있는 임의의 장치에 의해 투여될 수 있다.
In the present invention, 'administering' means introducing a predetermined substance into a subject by any suitable method, so that the administration route of the composition comprising the antibody of the present invention is administered through any conventional route so long as it can reach the target tissue . But are not limited to, intraperitoneal, intravenous, intramuscular, subcutaneous, intradermal, oral, topical, intranasal, intrathecal, rectal. However, at the time of oral administration, since the protein is digested, it is preferable to formulate the oral composition so as to coat the active agent or protect it from decomposition at the top. In addition, the pharmaceutical composition may be administered by any device capable of transferring the active substance to the target cell.

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 해석되지 않는 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 examples are for illustrative purposes only and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these examples.

암 세포 특이적인 항체 및 ZR 펩타이드의 융합단백질 발현 및 정제Expression and purification of fusion protein of cancer cell specific antibody and ZR peptide

본 발명에서 암 세포 특이적인 항체 및 ZR 펩타이드의 융합단백질을 제조하기 위해 유방암 세포에서 과발현되는 것으로 알려진 HER2에 특이적인 항체를 사용하였으며, 허셉틴(Herceptin) 항체인 Fab 단편 형태인 4D5 항체와 ZR 펩타이드(LEI RAAFLRR RNTALRT RVAELRQ RVQRLRN IVSQYET RYGPL; 서열번호 2-바이오니아, 한국)가 융합된 융합단백질을 제조하였다.In the present invention, a HER2-specific antibody known to be overexpressed in breast cancer cells was used to produce a cancer cell-specific antibody and a fusion protein of ZR peptide, and a 4D5 antibody and a ZR peptide (Fab fragments, Herceptin antibody) LEI RAAFLRR RNTALRT RVAELRQ RVQRLRN IVSQYET RYGPL; SEQ ID NO: 2-Bioneer, Korea).

4D5Fab항체-ZR 펩타이드 유전자와 pKB-Fab100 벡터는 Not(NEB cat No. r0189s)을 사용하여 37℃에서 1시간 30분 동안 처리한 후 정제하였으며, 정제된 pKB-Fab100 벡터와 ZR 펩타이드를 몰/2몰 비율로 사용하여 20㎕의 10 x 리가아제(ligase. DaKaRa cat No. 2011B) 완충용액, 10㎕의 T4 DNA 리가아제(ligase)와 살균 증류수를 넣어 총 부피가 200 ㎕가 되도록 한 후, 16℃에서 하룻밤 동안 반응시켜 라이게이션(ligation)시켜, ZR 펩타이드 유전자가 포함된 pKB-Fab100 벡터를 제조하였다. The 4D5Fab antibody-ZR peptide gene and the pKB-Fab100 vector were treated for 1 hour and 30 minutes at 37 ° C using Not (NEB cat No. r0189s) and purified. The purified pKB-Fab100 vector and ZR peptide 20 μl of 10 x ligase buffer solution, 10 μl of T4 DNA ligase and sterile distilled water were added to make a total volume of 200 μl, and then 16 Overnight at 37 ° C and ligation was performed to prepare a pKB-Fab100 vector containing the ZR peptide gene.

그 후, 2.5 kV, 200 O, 25 D 조건으로 엘렉트로포레이션(BioRad Gene Pulser Xcell 이용) 하여, 대장균(E. coli)인 TG1 세포(ATCC 39078)에 형질전환(transfection)시켜, 4D5Fab항체-ZR 융합단백질 생산능을 가지는 재조합 미생물을 제조하였다. Thereafter, the cells were transfected into E. coli TG1 cells (ATCC 39078) by electroporation (using BioRad Gene Pulser Xcell) under the conditions of 2.5 kV, 200 O, and 25 D to prepare 4D5 Fab antibody-ZR A recombinant microorganism having the ability to produce a fusion protein was prepared.

상기 4D5Fab항체-ZR 융합단백질 생산능을 가지는 TG1 세포를 암피실린(ampicilline, 100 ㎍/㎖)을 함유하고 있는 2YT 배지(Bactotryptone 16 g, 효모 추출물(Yeast extract) 10 g, NaCl 5 g in 1 liter H2O, pH 7.0)에 넣고 37℃에서 배양하여 단일콜로니(single colony)를 선별하였으며, 선별된 콜로니를 2YT 앰피실린(ampicillin) 배지 4ℓ에서 OD600 값이 0.6 ~ 0.7이 되도록 37℃에서 200rpm으로 배양하였다. OD600 값이 0.6 ~ 0.7이 되면, 100μM IPTG(isopropyl-βD-thiogalactopyranoside)를 첨가하여 26℃, 200rpm으로 16시간 동안 배양하였다. IPTG에 의해 인덕션(induction)된 세포를 4000rpm에서 15분 동안 원심분리한 다음, 상등액을 버리고 남아있는 세포펠렛(pellet)을 40㎖의 TES 버퍼(0.2M Tris-HCl, PH8.0; 0.5mM EDTA; 0.5M sucrose)로 현탁(suspention)시켰으며, 현탁된 세포에 라이소자임(lysozyme; 10㎎/㎖ in TES buffer, SIGMA-ADRICH L6876) 2.5㎖을 첨가하였다. 라이소자임을 첨가한 후, 차가운 증류수(약 1 ~ 4 ℃)로 1:2로 희석된 TES 버퍼를 250㎖ 첨가하여 30분 동안 얼음(ice)에서 삼투압 쇼크(osmotic shock)를 준 다음, 12000g에서 10분 동안 원심분리(hanil. supra 22k)하였다. TG1 cells having the ability to produce the 4D5 Fab antibody-ZR fusion protein were cultured in a 2YT medium (16 g of Bactotryptone, 10 g of yeast extract, 5 g of NaCl and 1 liter of H2O containing ampicillin (100 g / ml) , pH 7.0) and cultured at 37 ° C. to select a single colony. The selected colonies were cultured at 37 ° C. and 200 rpm in 4 L of 2YT ampicillin medium to have an OD 600 value of 0.6 to 0.7 . When the OD 600 value reached 0.6 to 0.7, 100 μM IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside) was added and cultured at 26 ° C. and 200 rpm for 16 hours. The cells induced by IPTG were centrifuged at 4000 rpm for 15 minutes and the supernatant was discarded and the remaining cell pellet was resuspended in 40 ml of TES buffer (0.2 M Tris-HCl, pH 8.0; 0.5 mM EDTA ; 0.5 M sucrose) and 2.5 ml of lysozyme (10 mg / ml in TES buffer, SIGMA-ADRICH L6876) was added to the suspended cells. After addition of lysozyme, 250 ml of TES buffer diluted 1: 2 with cold distilled water (about 1 to 4 ° C) was added, and an osmotic shock was applied on ice for 30 minutes. (Hanil, supra 22k) for one minute.

4D5Fab항체-ZR 융합단백질를 정제하기 위해, 주변세포질 추출(periplasm extraction)(Bothmann H et. al., Nat Biotechnol., 16(4):376, 1998)을 이용하였으며, 도 3에 나타낸 바와 같이, 4D5Fab항체-ZR 융합단백질가 발현되는 것을 확인하였다.
Peripheral cellular extraction (Bothmann et al., Nat Biotechnol. , 16 (4): 376, 1998) was used to purify the 4D5 Fab antibody-ZR fusion protein and as shown in Figure 3, 4D5Fab It was confirmed that the antibody-ZR fusion protein was expressed.

ZE 펩타이드가 고정된 나노에멀전 제조 ZE peptide-immobilized nanoemulsion preparation

본 발명의 ZE 펩타이드(LEI EAAFLEQ ENTALET EVAELEQ EVQRLEN IVSQYET RYGPL; 서열번호 3)가 고정된 나노에멀전을 제조하였으며, 암 진단용 융합단백질과의 결합정도를 확인하기 위해 염기성 염료인 로다민(Rhodamin)을 결합시켰다.A nanoemulsion immobilized with the ZE peptide of the present invention (LEI EAAFLEQ ENTALET EVAELEQ EVQRLEN IVSQYET RYGPL; SEQ ID NO: 3) was prepared, and a basic dye Rhodamin was bound to confirm the degree of binding with the fusion protein for cancer diagnosis .

먼저, 73 mol% 포스파티딜콜린(phosphatidylcholine;, Egg PC, Avanti Polar Lipids Inc., 미국), 20 mol% 콜레스테롤(Sigma-Aldrich Co., 미국), 3 mol% DSPE-mPEG2000(1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[methoxy(polyethylene glycol)2000; Avanti Polar Lipids Inc., 미국), 1 mol% DPPE-rhodamine(1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-(lissamine rhodamine B sulphonyl; Avanti Polar Lipids Inc., 미국), 2.6 mol% DSPE-PEG3400-℃NH2(N-(aminopropylpolyethyleneglycol) carbamyl-distearoylphosphatidyl ethanolamine)을 클로로포름에 용해시킨 후, 감압장치하에서 클로로포름을 증발시키고, 클로로포름이 증발된 상기 복합체를 50℃ 진공 오븐에서 하루동안 건조시켜 얇은 지질막을 형성시켰다. (Phosphatidylcholine; Egg PC, Avanti Polar Lipids Inc., USA), 20 mol% cholesterol (Sigma-Aldrich Co., USA), 3 mol% DSPE-mPEG2000 -glycero-3-phosphoethanolamine-N- [ methoxy (polyethylene glycol) 2000; Avanti Polar Lipids Inc., USA), 1 mol% DPPE-rhodamine (1,2-dioleoyl- sn -glycero-3-phosphoethanolamine- N - ( lissamine rhodamine B sulphonyl; Avanti Polar Lipids Inc., USA), 2.6 mol% DSPE-PEG3400- ℃ NH 2 (N- (aminopropylpolyethyleneglycol) carbamyl-distearoylphosphatidyl ethanolamine) were dissolved in chloroform, and the chloroform was evaporated under a reduced pressure device, The complex in which chloroform was evaporated was dried in a vacuum oven at 50 캜 for one day to form a thin lipid membrane.

그 다음, 상기 막에 멸균된 3차 증류수를 넣은 후 초음파로 10분간 분산시켜 리포좀 현탁액을 제조하였으며, 상기 제조된 현탁액에 2.0% w/v 유화제 수액액, 40% v/v 퍼플루오르카본을 넣은 후, 4분 동안 호모게나이져(homogenizer; Fisher Scientific, 미국A)로 혼합하였다. 상기 혼합액을 미세유동화기 (M-110s Microfluidizer, microfluidics Co., USA)을 사용하여 20000psi로 저온에서 4분 동안 현탁시킨 다음, 제조된 나노에멀젼을 탈염 컬럼 (desalting column, GE Healthcare, UK)을 이용하여 잔여물을 제거하고 4℃에서 냉장보관하였다. Then, sterilized third distilled water was added to the membrane and dispersed by ultrasonic waves for 10 minutes to prepare a liposome suspension. To the suspension thus prepared, 2.0% w / v emulsifier solution and 40% v / v perfluorocarbon were added , Followed by mixing for 4 minutes with a homogenizer (Fisher Scientific, USA). The mixed solution was suspended at 20000 psi for 4 minutes using a microfluidizer (M-110s Microfluidizer, microfluidics Co., USA), and the prepared nanoemulsion was desalted using a desalting column (GE Healthcare, UK) The residue was removed and refrigerated at 4 ° C.

제조된 나노에멀젼에 ZE 펩타이드를 결합시키기 위해, 10 mM EDC(1-ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl] carbodiimide hydrochloride) 용액을 이용하여 카르복실기를 가지는 ZE 펩타이드 (20 mg/ml)를 활성화시킨 후, 제조된 나노에멀젼과 혼합하여 실온에서 2 시간 동안 방응시켜 두 물질을 공유 결합시켰으며, 최종적으로 ZE 펩타이드가 표면에 고정된 나노에멀젼(ZE-Rhodamin-PFCE)을 제조하였다.
A ZE peptide (20 mg / ml) having a carboxyl group was activated by using a 10 mM EDC (1-ethyl-3- [3-dimethylaminopropyl] carbodiimide hydrochloride) solution to bind the ZE peptide to the prepared nano- The mixture was mixed with the prepared nanoemulsion at room temperature for 2 hours to covalently bond the two substances. Finally, a nanoemulsion (ZE-Rhodamin-PFCE) having a surface-immobilized ZE peptide was prepared.

ZE 펩타이드가 표면에 고정된 나노에멀젼 특성 확인 및 세포독성 확인Identification of nanoemulsion properties and cytotoxicity of ZE peptide immobilized on the surface

3-1 : 특성 확인3-1: Characterization

실시예 2에서 제조한 ZE-Rhodamin-PFCE의 특성을 확인하기 위해, 방출 파장 피크(emission peak), 지름(diameter) 및 다분산성(polydispersity; 분산계를 이루는 입자의 크기가 균일하지 않은 성질)를 측정하였으며, 대조군으로는 ZE 펩타이드를 고정시키지 않은 나노에멀전을 사용하였다. In order to confirm the characteristics of the ZE-Rhodamin-PFCE prepared in Example 2, the emission peak, the diameter and the polydispersity (the property that the particle size of the dispersion system is not uniform) were measured And a nanoemulsion in which the ZE peptide was not immobilized was used as a control.

나노에멀젼의 형광특성을 조사하기 위하여 UV-vis 및 형광스펙트럼을 측정하였다. UV-vis 스펙트럼 (Beckman Coulter, USA)은 400 ~ 700 nm의 영역에서 측정하였고 형광스펙트럼 (LS55 Fluorescence spectrometer, PerkinElmer, USA)은 500 ~ 800 nm의 영역에서 측정한 결과 제조된 나노에멀젼이 흡수 파장 570 nm, 발광 파장 600 nm에서 최고의 세기를 가지는 것을 확인하였다. UV-vis and fluorescence spectra were measured to investigate the fluorescence properties of the nanoemulsion. The UV-vis spectrum (Beckman Coulter, USA) was measured in the range of 400 to 700 nm. The fluorescence spectrum (LS55 fluorescence spectrometer, PerkinElmer, USA) nm and an emission wavelength of 600 nm, respectively.

나노에멀젼의 지름과 다분산성은 DLS (Dynamic Light Scattering, Otsuka, Japan)을 이용하여 측정한 결과, 나노에멀젼의 직경이 80 ~ 180 nm임을 확인 할 수 있었고, 다분산성은 0.087의 값을 나타냈으며, ZE 펩타이드가 고정화되지 않은 나노에멀젼과 비슷한 값을 가지고 있는 것을 확인하였다 (도 4A 및 C). The diameter and the polydispersity of the nanoemulsion were measured by using DLS (Dynamic Light Scattering, Otsuka, Japan). As a result, it was confirmed that the diameter of the nanoemulsion was 80 to 180 nm, the polydispersity was 0.087, It was confirmed that the ZE peptide had a value similar to that of the non-immobilized nanoemulsion (FIGS. 4A and 4C).

그 결과, ZE 펩타이드가 고정된 나노에멀전의 방출 파장 피크는 592nm, 지름은 123.1±26.9nm, 다분산성은 0.087의 값을 나타냈으며, ZE 펩타이드가 고정화되지 않은 나노에멀젼과 비슷한 값을 가지고 있는 것을 확인하였다 (도 4A 및 C).
As a result, it was confirmed that the emission wavelength peak of the nanoemulsion in which the ZE peptide was immobilized was 592 nm, the diameter was 123.1 ± 26.9 nm, the polydispersity was 0.087, and that the ZE peptide had a value similar to that of the nanoemulsion without immobilization (Figs. 4A and 4C).

3-2 : 세포독성 확인3-2: Cytotoxicity check

실시예 2에서 제조한 ZE-Rhodamin-PFCE의 세포독성 여부를 확인하기 위해, 유방암 세포주인 SKBR3 및 MDF7 및 일반적인 유방 세포인 MCF10A에 나노에멀젼을 농도별(0.032μL/mL, 0.16 μL/mL , 0.8 μL/mL, 4 μL/mL, 20 μL/mL 및 100 μL/mL) 로 각각 처리한 후, 세포 생존율을 MTT 어세이로 측정하였다. To determine the cytotoxicity of ZE-Rhodamin-PFCE prepared in Example 2, nanoemulsion was added to SKB3 and MDF7, which are breast cancer cell lines, and MCF10A, which is a general breast cell, by concentration (0.032 μL / mL, 0.16 μL / mL, 0.8 mL / mL, 4 μL / mL, 20 μL / mL and 100 μL / mL), respectively, and cell viability was measured by MTT assay.

제조된 나노에멀젼의 세포독성을 조사하기 위해 96-웰 플레이트 (96-well plate)에 각각의 세포를 증식시켰다. 세포 증식을 중지시키기 위해 혈청이 제거된 배양액에 시료들을 각 농도로 희석한 후, 세포증식 된 각 웰 (well)에 100 μL 씩 첨가하고 37˚C, 5% CO2 배양기에서 24, 48 시간 배양한 다음 MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2yl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide) 검색법으로 시료가 첨가된 각 웰의 살아남은 수를 시료가 첨가되지 않은 세포 대조군 (control well)과 비교하여 80%의 세포가 살아남은 시료의 농도를 CC80 (80% Cytotoxic Concentration)으로 결정하였다. MTT 검색법은 살아남은 세포의 미토콘드리아 탈수소효소 (mitochondrial dehydrogenase)가 노란색을 띤 MTT를 보라색을 지닌 포르마잔 (formazan)으로 환원시키고, 이 생성물을 유기용매로 녹여 흡광를 측정하여 살아있는 세포와 죽은 세포의 수를 상대적으로 비교하였다. To examine the cytotoxicity of the prepared nanoemulsion, each cell was grown in a 96-well plate. To stop the cell proliferation, samples were diluted to the concentration in serum-free medium, and 100 μL was added to each cell-grown well. The cells were cultured in a 37 ° C, 5% CO2 incubator for 24 hours and 48 hours The surviving water of each well to which samples were added by the following MTT (3- (4,5-dimethylthiazol-2yl) -2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide) (80% Cytotoxic Concentration). The concentration of the sample in which 80% of the cells survived was determined by CC80 (80% Cytotoxic Concentration). The MTT detection method reduces the mitochondrial dehydrogenase in surviving cells to yellow for MTT and formazan in purple, dissolves the product in organic solvent, and measures the number of living cells and dead cells Respectively.

그 결과, 나노에멀젼을 농도에 상관없이 SKBR3, MDF7 및 MCF10A 모두 약 100%의 생존율을 보이는 것을 확인하였으며, 본 발명의 나노에멀젼의 세포에 대한 독성이 없는 것을 확인하였다 (도 4B 및 C).
As a result, it was confirmed that SKBR3, MDF7, and MCF10A showed a survival rate of about 100% regardless of the concentration of the nanoemulsion, and it was confirmed that the nanoemulsion of the present invention was not toxic to cells (FIGS. 4B and 4C).

암 세포 표면 수용체에 특이적인 항체와 ZR 펩타이드가 융합된 암 진단용 융합단백질 및 ZE 펩타이드가 표면에 고정된 암 치료용 나노에멀젼의 효능 측정Measurement of Efficacy of Cancer Diagnostic Fusion Protein Fused with ZR Peptide and Antibody Specific to Cancer Cell Surface Receptor and Cancer Therapeutic Nano Emulsion Fixed to Surface of ZE Peptide

본 발명에서 제조한 4D5Fab항체-ZR 융합단백질의 HER2가 과발현된 세포(SKBR3)를 타켓팅하는지 확인하고, 상기 타겟세포-4D5Fab-ZR 융합단백질 복합체에 ZE-Rhodamin-PFCE를 첨가하여 루신 지퍼 쌍의 선택적 결합(ZR-ZE)을 유세포분석기 (FACS) 실험을 통하여 확인하였다. ZE-Rhodamin-PFCE was added to the target cell-4D5 Fab-ZR fusion protein complex to confirm that the 4D5 Fab antibody-ZR fusion protein prepared in the present invention was targeted to HER2 overexpressed cells (SKBR3) The binding (ZR-ZE) was confirmed by flow cytometry (FACS) experiments.

융합단백질의 대조군은 HER2 특이적인 항체 이외의 다른 Fab 단편(SIGMA, IgG Fab)과 ZE 펩타이드가 융합된 융합단백질을 실시예 1과 같은 방법으로 제조하여 사용하였으며, 세포의 대조군으로는 HER2가 거의 발현되지 않은 유방암 세포주인 MCF7을 사용하였다. As a control group of the fusion protein, a fusion protein in which a Fab fragment (SIGMA, IgG Fab) other than a HER2-specific antibody was fused with a ZE peptide was prepared and used in the same manner as in Example 1. As a control group of cells, MCF7, a breast cancer cell line, was used.

그 결과, 4D5Fab-ZR 융합단백질은(FITC labeling) Her2를 과발현하는 SKBR3세포주에만 선택적으로 결합하고, ZE-Rhodamin-PFCE는 ZR 펩타이드와 지퍼 쌍을 형성하여 타겟세포-4D5Fab-ZR 융합단백질 복합체에 결합하는 것을 확인하였다 (도 5).As a result, the 4D5Fab-ZR fusion protein selectively binds to the SKBR3 cell line overexpressing (FITC labeling) Her2, and ZE-Rhodamin-PFCE forms a zipper pair with the ZR peptide to bind to the target cell-4D5Fab-ZR fusion protein complex (Fig. 5).

또한, 일반 유방 세포인 MCF10A와 SKBR3세포를 배양하여 4D5Fab항체-ZR 융합단백질 및 ZE-Rhodamin-PFCE 처리한 다음, 공초첨 현미경을 통해 관찰하였다.In addition, MCF10A and SKBR3 cells, which are normal breast cells, were cultured and treated with 4D5Fab antibody-ZR fusion protein and ZE-Rhodamin-PFCE, and then observed under a microscope.

4D5Fab항체-ZR 융합단백질 및 ZE-Rhodamin-PFCE 이미징을 위하여 각각의 세포들을 8웰 플레이트에 2*104 세포/웰의 농도로 분주하고, 10 ug/ml 4D5Fab항체-ZR 융합단백질을 1시간동안 처리 세척한 후 10 ug/ml ZE-Rhodamin-PFCE를 1시간 처리하고 세포를 세척, 고정하여 형광이미징을 측정하였다.For the 4D5Fab antibody-ZR fusion protein and ZE-Rhodamin-PFCE imaging, each cell was divided into 8 well plates at a concentration of 2 * 10 4 cells / well, and 10 ug / ml 4D5 Fab antibody- Treatment After washing, 10 ug / ml ZE-Rhodamin-PFCE was treated for 1 hour and the cells were washed and fixed to measure fluorescence imaging.

그 결과, SKBR3 세포에만 4D5Fab-ZR 융합단백질이 결합하는 것을 확인하였으며, ZE-Rhodamin-PFCE 역시 ZR 펩타이드와 지퍼 쌍을 형성하여 타겟세포-4D5Fab-ZR 융합단백질 복합체에 결합하는 것을 확인하였다 (도 6).
As a result, it was confirmed that 4D5Fab-ZR fusion protein binds only to SKBR3 cells, and ZE-Rhodamin-PFCE also binds ZR peptide and zipper pair to bind to target cell-4D5Fab-ZR fusion protein complex ).

이상으로, 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that such specific embodiments are merely preferred embodiments, It will be obvious. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

<110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> Composition for Cancer Diagnosis and Therapy Using Leucine Zipper Pair <130> P14-B089 <160> 3 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 270 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> HER-2 specific 4D5 <400> 1 Thr Val Ala Gln Ala Ala Glu Val Gln Leu Val Glu Ser Gly Gly Gly 1 5 10 15 Leu Val Gln Pro Gly Gly Ser Leu Arg Leu Ser Cys Ala Ala Ser Gly 20 25 30 Phe Asn Ile Lys Asp Thr Tyr Ile His Trp Val Arg Gln Ala Pro Gly 35 40 45 Lys Gly Leu Glu Trp Val Ala Arg Ile Tyr Pro Thr Asn Gly Tyr Thr 50 55 60 Arg Tyr Ala Asp Ser Val Lys Gly Arg Phe Thr Ile Ser Ala Asp Thr 65 70 75 80 Ser Lys Asn Thr Ala Tyr Leu Gln Met Asn Ser Leu Arg Ala Glu Asp 85 90 95 Thr Ala Val Tyr Tyr Cys Ser Arg Trp Gly Gly Asp Gly Phe Tyr Ala 100 105 110 Met Asp Tyr Trp Gly Gln Gly Thr Leu Val Thr Val Ser Gly Gly Gly 115 120 125 Gly Ser Gly Gly Gly Gly Ser Gly Gly Gly Gly Ser Asp Ile Gln Met 130 135 140 Thr Gln Ser Pro Ser Ser Leu Ser Ala Ser Val Gly Asp Arg Val Thr 145 150 155 160 Ile Thr Cys Arg Ala Ser Gln Asp Val Asn Thr Ala Val Ala Trp Tyr 165 170 175 Gln Gln Lys Pro Gly Lys Ala Pro Lys Leu Leu Ile Tyr Ser Ala Ser 180 185 190 Phe Leu Tyr Ser Gly Val Pro Ser Arg Phe Ser Gly Ser Arg Ser Gly 195 200 205 Thr Asp Phe Thr Leu Thr Ile Ser Ser Leu Gln Pro Glu Asp Phe Ala 210 215 220 Thr Tyr Tyr Cys Gln Gln His Tyr Thr Thr Pro Pro Thr Phe Gly Gln 225 230 235 240 Gly Thr Lys Val Glu Ile Lys Gly Gly Gly Gly Ser Gly Gly Gly Gly 245 250 255 Ser Gly Gly Gly Gly Ser Gly Gln Ala Gly Gln His Ala Ala 260 265 270 <210> 2 <211> 43 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> ZR peptide <400> 2 Leu Glu Ile Arg Ala Ala Phe Leu Arg Arg Arg Asn Thr Ala Leu Arg 1 5 10 15 Thr Arg Val Ala Glu Leu Arg Gln Arg Val Gln Arg Leu Arg Asn Ile 20 25 30 Val Ser Gln Tyr Glu Thr Arg Tyr Gly Pro Leu 35 40 <210> 3 <211> 43 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> ZE peptide <400> 3 Leu Glu Ile Glu Ala Ala Phe Leu Glu Gln Glu Asn Thr Ala Leu Glu 1 5 10 15 Thr Glu Val Ala Glu Leu Glu Gln Glu Val Gln Arg Leu Glu Asn Ile 20 25 30 Val Ser Gln Tyr Glu Thr Arg Tyr Gly Pro Leu 35 40 <110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> Composition for Cancer Diagnosis and Therapy Using Leucine Zipper          Pair <130> P14-B089 <160> 3 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 270 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> HER-2 specific 4D5 <400> 1 Thr Val Ala Gln Ala Ala Glu Val Gln Leu Val Glu Ser Gly Gly Gly   1 5 10 15 Leu Val Gln Pro Gly Gly Ser Leu Arg Leu Ser Cys Ala Ala Ser Gly              20 25 30 Phe Asn Ile Lys Asp Thr Tyr Ile His Trp Val Arg Gln Ala Pro Gly          35 40 45 Lys Gly Leu Glu Trp Val Ala Arg Ile Tyr Pro Thr Asn Gly Tyr Thr      50 55 60 Arg Tyr Ala Asp Ser Val Lys Gly Arg Phe Thr Ile Ser Ala Asp Thr  65 70 75 80 Ser Lys Asn Thr Ala Tyr Leu Gln Met Asn Ser Leu Arg Ala Glu Asp                  85 90 95 Thr Ala Val Tyr Tyr Cys Ser Arg Trp Gly Asp Gly Phe Tyr Ala             100 105 110 Met Asp Tyr Trp Gly Gln Gly Thr Leu Val Thr Val Ser Gly Gly Gly         115 120 125 Gly Gly Gly Gly Gly Gly Ser Gly Gly Gly Gly Gly Ser Asp Ile Gln Met     130 135 140 Thr Gln Ser Ser Ser Ser Ser Ser Val Ser Ser Val Gly Asp Arg Val Thr 145 150 155 160 Ile Thr Cys Arg Ala Ser Gln Asp Val Asn Thr Ala Val Ala Trp Tyr                 165 170 175 Gln Gln Lys Pro Gly Lys Ala Pro Lys Leu Leu Ile Tyr Ser Ala Ser             180 185 190 Phe Leu Tyr Ser Gly Val Ser Ser Phe Ser Gly Ser Ser Ser Gly         195 200 205 Thr Asp Phe Thr Leu Thr Ile Ser Ser Leu Gln Pro Glu Asp Phe Ala     210 215 220 Thr Tyr Tyr Cys Gln Gln His Tyr Thr Thr Pro Pro Thr Phe Gly Gln 225 230 235 240 Gly Thr Lys Val Glu Ile Lys Gly Gly Gly Gly Gly Gly Gly Gly Gly Gly                 245 250 255 Ser Gly Gly Gly Gly Ser Gly Gln Ala Gly Gln His Ala Ala             260 265 270 <210> 2 <211> 43 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> ZR peptide <400> 2 Leu Glu Ile Arg Ala Ala Phe Leu Arg Arg Arg Asn Thr Ala Leu Arg   1 5 10 15 Thr Arg Val Ala Glu Leu Arg Gln Arg Val Gln Arg Leu Arg Asn Ile              20 25 30 Val Ser Gln Tyr Glu Thr Arg Tyr Gly Pro Leu          35 40 <210> 3 <211> 43 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> ZE peptide <400> 3 Leu Glu Ile Glu Ala Ala Leu Glu Glu Glu Asn Thr Ala Leu Glu   1 5 10 15 Thr Glu Val Ala Glu Leu Glu Glu Glu Val Gln Arg Leu Glu Asn Ile              20 25 30 Val Ser Gln Tyr Glu Thr Arg Tyr Gly Pro Leu          35 40

Claims (7)

HER2(Human Epidermal growth factor Receptor 2 protein)에 특이적으로 결합하는 허셉틴 또는 4D5Fab 항체와 ZR 펩타이드가 융합된 유방암 진단용 융합단백질; 및 ZE 펩타이드가 표면에 고정되어 있고, 그 내부에 항암 활성을 갖는 유전자 또는 약물을 함유하는 암 치료용 나노에멀젼을 포함하는, 유방암 진단 후에 선택적으로 유방암을 치료할 수 있는 유방암 진단 및 치료용 조성물.
A fusion protein for breast cancer diagnosis in which Herceptin or 4D5 Fab antibody and ZR peptide are specifically fused to HER2 (human epidermal growth factor receptor 2 protein); And a cancer therapeutic nanoemulsion containing a gene or drug having an anticancer activity immobilized thereon, wherein ZE peptide is immobilized on the surface, and which can selectively treat breast cancer after diagnosis of breast cancer.
제1항에 있어서, 상기 ZR 펩타이드는 서열번호 2의 아미노산 서열로 표시되며, ZE 펩타이드는 서열번호 3의 아미노산 서열로 표시되는 것을 특징으로 하는 유방암 진단 및 치료용 조성물.
2. The composition for diagnosing and treating breast cancer according to claim 1, wherein the ZR peptide is represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and the ZE peptide is represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO:
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 유방암 진단용 융합단백질 또는 암 치료용 나노에멀젼은 추가로 형광물질이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 유방암 진단 및 치료용 조성물.
The composition for diagnosing and treating breast cancer according to claim 1, wherein the fusion protein for breast cancer diagnosis or the cancer therapeutic nanoemulsion is further bound with a fluorescent substance.
제5항에 있어서, 상기 형광물질은 플루오레신(fluorescein), 플루오레신 클로로트리아지닐(fluorescein chlorotriazinyl), 로다민 그린(rhodamine green), 로다민 레드(rhodamine red), 테트라메틸로다민(tetramethylrhodamine), FITC(Fluorescein isothiocyanate), 오레곤 그린(Oregon green), 알렉사 플루오로(Alexa Fluor), FAM, JOE, ROX, HEX, 텍사스 레드(Texas Red), TET, TRITC(Tetramethyl Rhodamine Iso-Thiocyanate), TAMRA, 시아닌(Cyanine) 염료 및 씨아디카르보시아닌(thiadicarbocyanine) 염료로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유방암 진단 및 치료용 조성물.
The method of claim 5, wherein the fluorescent material is at least one selected from the group consisting of fluorescein, fluorescein chlorotriazinyl, rhodamine green, rhodamine red, tetramethylrhodamine ), FITC (Fluorescein isothiocyanate), Oregon green, Alexa Fluor, FAM, JOE, ROX, HEX, Texas Red, TET, TRITC (Tetramethyl Rhodamine Iso-Thiocyanate) , A cyanine dye, and a thiadicarbocyanine dye. The composition for diagnosing and treating breast cancer according to claim 1, wherein the dyes are selected from the group consisting of dyes, cyanine dyes, and thiadicarbocyanine dyes.
제1항에 있어서, 상기 나노에멀젼은 (a) 포스파티딜콜린(phosphatidylcholine), 콜레스테롤, DSPE-mPEG2000(1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[methoxy(polyethylene glycol), DPPE-rhodamine (1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-(lissamine rhodamine B sulphonyl), DSPE-PEG3400-NH2 (N-(aminopropylpolyethyleneglycol)carbamyl-distearoylphosphatidyl ethanolamine)을 클로로포름에 용해시킨 다음, 클로로포름을 증발시켜 얇은 지질막을 형성시키는 단계; (b) 상기 지질막에 증류수를 처리한 다음, 초음파로 분산시켜 리포좀 현탁액을 제조하는 단계; (c) 상기 현탁액에 유화제 수액액 및 퍼플루오르카본을 혼합하여 나노에멀전을 제조하는 단계; 및 (d) 상기 제조된 나노에멀젼 표면에 ZE 펩타이드를 공유결합 시키는 단계를 포함하는 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 유방암 진단 및 치료용 조성물.
The nanoemulsion according to claim 1, wherein the nanoemulsion is selected from the group consisting of (a) phosphatidylcholine, cholesterol, 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine N- [methoxy polyethylene glycol, DPPE-rhodamine (2-dioleoyl- sn -glycero-3-phosphoethanolamine- N - (lissamine rhodamine B sulphonyl) and DSPE-PEG3400-NH 2 (aminopropylpolyethyleneglycol) carbamyl-distearoylphosphatidyl ethanolamine) were dissolved in chloroform and chloroform (B) preparing a liposome suspension by dispersing the lipid membrane with distilled water and ultrasonically dispersing the lipid membrane, (c) mixing the emulsion solution and perfluorocarbon in the suspension to form a nano emulsion And (d) covalently binding a ZE peptide to the surface of the nanoemulsion. [Claim 10] The composition for diagnosing and treating breast cancer according to claim 1,
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