KR101824415B1 - 신규 Zn-DPA 착화합물 및 이를 포함하는 siRNA 전달시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아연(Ⅱ)-다이피콜일아민(이하, Zn-DPA라 함)의 친인산 기능부, 친세포막 기능부 및 상기 친인산 기능부와 친세포막 기능부를 연결하는 링커부로 구성되는 신규의 Zn-DPA 착화합물과, 상기 Zn-DPA 착화합물이 수송체로 포함되어 있는 siRNA 전달시스템에 관한 것이다.
본 발명의 Zn-DPA 착화합물은 낮은 독성을 가지고 있고, 효율적으로 siRNA를 세포 내로 전달하므로 siRNA를 이용한 각종 연구, 질병의 진단 및 치료에 다방면으로 이용이 가능하다.
본 발명의 Zn-DPA 착화합물은 낮은 독성을 가지고 있고, 효율적으로 siRNA를 세포 내로 전달하므로 siRNA를 이용한 각종 연구, 질병의 진단 및 치료에 다방면으로 이용이 가능하다.
Description
본 발명은 아연(Ⅱ)-다이피콜일아민(이하, Zn-DPA라 함)의 친인산 기능부, 친세포막 기능부 및 상기 친인산 기능부와 친세포막 기능부를 연결하는 링커부로 구성되는 신규의 Zn-DPA 착화합물과, 상기 Zn-DPA 착화합물이 수송체로 포함되어 있는 siRNA 전달시스템에 관한 것이다.
RNA 간섭 기술은 현재까지 알려진 유전자 치료법 중 가장 강력하고 효율적인 방법으로 보고되고 있다. 소간섭 RNA (small interfering RNA, 이하, siRNA라 함)는 15~30개의 뉴클레오티드로 구성되는 이중나선 RNA이다. siRNA는 이와 염기서열이 동일한 mRNA 만을 특이적으로 분해함으로써 특정 유전자의 발현을 억제하며, 이러한 siRNA의 특성을 이용하여 암, 유전병, 바이러스 감염 등 다양한 질병을 치료하기 위한 치료제로서 siRNA에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
그러나 siRNA는 안정성이 낮아 생체내 다양한 분해효소에 의해 쉽게 분해될 수 있고, 그리고 siRNA가 가지는 음이온성으로 인하여 세포막을 쉽게 통과하지 못하여 세포내로의 전달성이 떨어지게 되어 그 치료효율이 낮다는 문제점이 있다. 이에 효과적인 유전자 치료를 위해서는 siRNA를 표적세포로 안전하게 전달하여 높은 치료효율을 달성케 하는 새로운 siRNA 수송체의 개발이 요구된다.
siRNA 수송체는 크게 바이러스성과 비바이러스성 수송체로 구분 된다. 바이러스성 수송체는 세포 내로의 높은 전달효율을 가지는 장점이 있지만 임상에서 독성 문제가 있는 것으로 발견되면서, 최근 연구는 비바이러스성 수송체에 대한 연구가 집중적으로 진행되고 있다. siRNA를 전달하기 위해 사용된 비바이러스성 수송체로는 양이온성 리포좀, 키토산 나노입자, 폴리에틸렌이민 나노입자 등의 양이온성 물질이 알려져 있다. 상기한 비바이러스성 수송체 중, 양이온성 리포좀은 양이온성 머리와 소수성 꼬리 부분으로 이루어진 양쪽성 분자로서, 세포막의 지질분자를 닮아 있으며 양이온성 머리 부분이 음전하를 띄는 siRNA의 인산골격과 정전기적 인력으로 결합하여 단단한 나노크기의 입자를 형성한다고 알려져 있다. 그러나 siRNA 수송체로서 사용되는 양이온성 물질들은 생체 내에 도입되었을 때에 혈관 내에 존재하는 다양한 단백질과의 비특이적인 결합으로 인한 독성의 원인이 되기도 한다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 양이온성 리포좀을 에틸렌글리콜 등으로 수식하여 사용하기도 하였다.
본 발명에서는 siRNA와 상호작용을 유지하면서 독성을 줄일 수 있는 새로운 siRNA 수송체를 개발하기 위하여 연구 노력하였다.
본 발명의 목적은 아연 금속이온(Zn2+)과 착체를 형성하는 있는 리간드로 유용한 신규의 다이피콜일아민계 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 아연 금속이온(Zn2+)과 상기한 다이피콜일아민계 화합물이 착결합을 이루고 있는 신규의 아연 착화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 아연 착화합물을 siRNA 수송체로 사용하는 용도를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 siRNA; 및 수송체로 상기한 아연 착화합물을 포함하는 siRNA 전달시스템을 제공하는 것이다.
상기한 발명의 목적 달성을 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 다이피콜일아민계 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R은 탄소수가 5 내지 15개인 포화 또는 불포화된 선형 지방족 탄화수소기; 탄소수가 6 내지 16개인 방향족 탄화수소기; 또는 질소원자(N), 황원자(S) 및 산소원자(O)로 이루어진 군으로부터 선택된 헤테로원자가 1 내지 5개 포함된 단일고리 또는 축합고리의 지방족 헤테로싸이클기를 나타내고, 상기 지방족 헤테로싸이클기는 옥소(=O) 그룹을 포함 또는 비포함할 수 있으며,
m은 1 내지 10의 정수이고, n은 0 내지 10의 정수를 나타낸다.
본 발명에서의 '선형 지방족 탄화수소기'는 5 내지 15개의 탄소원자가 직쇄상 또는 분쇄상으로 연결되어 있을 수 있다. 또한 선형 지방족 탄화수소기는 상기 탄소원자 간의 결합이 단일결합으로 연결된 포화 탄화수소기이거나 또는 이중결합 또는 삼중결합이 1 내지 5개 포함되어 있는 불포화된 선형 탄화수소기일 수 있다. 예를 들면, 포화된 선형 지방족 탄화수소기는 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기 또는 이의 구조이성체가 포함될 수 있다. 불포화된 선형 지방족 탄화수소기는 1-펜테닐기, 2-펜테닐기, 1,2-펜타디에닐기, 1-헥세닐기, 2-헥세닐기, 1,3-헥사디에닐기, 1-헵테닐기, 2-헵테닐기, 3-헵테닐기, 1-옥테닐기, 2-옥테닐기, 3-옥테닐기, 1-노네닐기, 2-노네닐기, 3-노네닐기, 1-데세닐기, 2-데세닐기, 3-데세닐기, 1-운데세닐기, 2-운데세닐기, 3-운데세닐기, 4-운데세닐기, 5-운데세닐기, 1-도데세닐기, 2-도데세닐기, 3-도데세닐기, 4-도데세닐기, 5-도데세닐기, 1-트리데세닐기, 2-트리데세닐기, 3-트리데세닐기, 4-트리데세닐기, 5-트리데세닐기, 6-트리데세닐기 또는 이의 구조이성체가 포함될 수 있다.
본 발명에서의 '방향족 탄화수소기'는 탄소수가 6 내지 16개 포함된 단일고리(monocyclic), 두고리(bicyclic), 세고리(tricyclic), 네고리(tetracyclic)로 이루어질 수 있고, 또는 2개 이상의 고리가 축합고리(fused ring)를 형성할 수도 있다. 예를 들면 방향족 탄화수소기는 페닐기, 바이페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 피레닐기 등이 포함될 수 있다.
본 발명에서의 '지방족 헤테로싸이클기'는 질소원자(N), 황원자(S) 및 산소원자(O)로 이루어진 헤테로원자가 1 내지 5개 포함된 단일고리 또는 축합고리일 수 있다. 또한, 상기 지방족 헤테로싸이클기는 옥소(=O) 그룹을 포함 또는 비포함할 수도 있다. 예를 들면 지방족 헤테로싸이클기는 테트라하이드로티오페닐기, 이미다졸리디닐기, 이미다졸리딘-2-온기, 테트라하이드로-1H-티에노[3,4-d]이미다졸, 테트라하이드로-1H-티에노[3,4-d]이미다졸-2(3H)-온 등이 포함될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 다이피콜일아민계 화합물에 있어, 바람직하기로는 상기 R가 탄소수가 2 내지 10개이고, 이중결합이 0 내지 3개 포함된 선형 지방족 탄화수소기; ; 또는 를 나타내고, m 또는 n은 각각 3 내지 8의 정수인 다이피콜일아민계 화합물이다.
상기 화학식 1로 표시되는 다이피콜일아민계 화합물에 있어, 보다 바람직하기로는 하기 화학식 1a, 1b 또는 1c로 나타낼 수 있다.
[화학식 1a]
[화학식 1b]
[화학식 1c]
(상기 화학식 1a, 1b 또는 1c에서, m은 1 내지 10의 정수이고, n은 0 내지 10의 정수를 나타낸다)
다른 양태로서, 본 발명은 아연 금속이온 (Zn2+)과 상기 화학식 1로 표시되는 다이피콜일아민계 화합물이 착결합된 Zn-DPA 착화합물을 제공한다.
본 발명의 Zn-DPA 착화합물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
(상기 화학식 2에서, R, m 및 n은 각각 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다)
상기 화학식 2로 표시되는 Zn-DPA 착화합물은 구체적으로 예시하면 하기 화학식 2a, 2b 또는 2c로 나타낼 수 있다.
[화학식 2a]
[화학식 2b]
[화학식 2c]
(상기 화학식 2a, 2b 또는 2c에서, m은 1 내지 10의 정수이고, n은 0 내지 10의 정수를 나타낸다)
다른 양태로서, 본 발명은 상기 화학식 2로 표시되는 Zn-DPA 착화합물을 siRNA 수송체로 사용하는 용도를 제공한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 Zn-DPA 착화합물은 친인산 기능부 (구성A), 친세포막 기능부 (구성C) 및 상기 친인산 기능부와 친세포막 기능부를 연결하는 연결부(구성B)로 구성된다. 즉, 본 발명의 Zn-DPA 착화합물은 양친성 단분자 구조를 이루고 있다.
종래의 양이온성 리포좀 화합물이 양이온성 머리부-연결부-소수성 꼬리부로 이루어진 것과 대비하여, 본 발명의 Zn-DPA 착화합물은 양친성 단분자 화합물이라는 점에서 이와 대별됨을 알 수 있다.
본 발명의 Zn-DPA 착화합물의 구조를 구체적으로 살펴보면 하기와 같다.
상기 친인산 기능부(구성A)는 siRNA의 인산골격을 특이적으로 인식하는 분자단으로서 Zn-DPA가 도입되어 있다. 인산기 인식 부위로 선택한 Zn-DPA는 배위결합을 통해 특이적으로 siRNA의 인산기와 결합하게 된다. 통상적인 인산기 인식부위로 적용되는 암모늄 양이온 분자단이 정전기적 인력으로 인산기에 결합되는데 반하여, Zn-DPA는 배위결합을 통해 siRNA의 인산기와 결합되는 특성이 있다. Zn-DPA는 세포막의 인지질 분자를 배위결합을 통해 인식하여 세포의 표면을 염색하거나, 단백질의 인산화 정도를 측정하여 키나아제의 활성을 측정하는 데에 응용될 수도 있다.
상기 친세포막 기능부 (구성C)는 세포막에 친화력이 있는 말단 카르복시산 그룹을 가지는 화합물이면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 또한, 특정 조직이나 질병세포에 선택적으로 결합이 가능한 화합물을 친세포막 기능부로 사용하게 되면 표적화 전달 시스템으로서 응용이 가능할 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는 친세포막 기능부로서 인지질의 구성 물질로 알려진 올레산과 같은 지방산으로부터 유래된 선형 지방족 탄화수소 그룹, 세포막에 친화력이 우수한 4-(피레닐)부타노익 엑시드 등으로부터 유래된 방향족 탄화수소 그룹, 암세포에 과다발현되는 비타민 수용체의 리간드로서 표적화가 가능한 비오틴 (biotin) 등의 지방족 헤테로싸이클 그룹을 도입한 예를 대표적으로 예시하고 있으나, 본 발명의 친세포막 기능부는 실시예에 예시된 일부 그룹에 제한되지 않는다. 친세포막 기능부의 선택에 따라 siRNA 전달메카니즘이 달라질 수 있는데, siRNA의 사용 목적에 따라 친세포막 기능부는 다양하게 조절될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서 예시된 친세포막 기능부 이외에도, 이와 동일한 목적으로 사용될 수 있는 지방족 선형탄화수소 그룹, 방향족 탄화수소 그룹 또는 지방족 헤테로싸이클 그룹이라면 제한없이 친세포막 기능부로 사용될 수 있다.
상기 연결부(구성B)는 친인산 기능부와 친세포막 기능부를 연결하는 링커 역할을 하게 된다. 본 발명에서는 친인산 기능부와 친세포막 기능부를 연결하는 연결부로 3-(아미노알콕시)벤질 그룹을 사용하였다. 상기 3-(아미노알콕시)벤질 그룹은 친인산 기능부와 친세포막 기능부의 화학적 특성을 고려하여 고안된 것이다. 즉, 연결부의 한쪽 끝에는 Zn-DPA 친인산 기능부의 질소원자(N)에 결합이 용이한 벤질 그룹을 도입하고, 반대쪽 끝에는 친세포막 기능부의 카르복시산 그룹과 아마이드 결합을 형성하도록 하는 아민 그룹을 도입하였다. 또한, siRNA 유전자 특성에 적합하도록 연결부의 탄소사슬 개수(m)를 조절할 수 있도록 하였다.
따라서 본 발명의 Zn-DPA 착화합물은 siRNA 및 친세포막의 특성을 고려하여 고안된 것으로, siRNA를 특정 세포에 표적화하여 전달하는 것이 가능하므로 siRNA 수송체로서 유용할 수 있다.
다른 양태로서, 본 발명은 siRNA; 및 상기 화학식 2로 표시되는 Zn-DPA 착화합물이 수송체로 포함된 siRNA 전달시스템을 제공한다.
구체적으로 siRNA와 siRNA 수송체로서 상기 화학식 2로 표시되는 Zn-DPA 착화합물이 1: 16 ~ 1000, 바람직하기로는 1: 100 ~ 600 몰비로 결합된 복합체가 포함된 siRNA 전달시스템을 제공한다. 본 발명이 siRNA 수송체로 고안한 Zn-DPA 착화합물은 독성이 적고, 생체 내 존재하는 다양한 분해효소에 대한 siRNA의 안정성을 높여 줌으로써 siRNA를 효율적으로 전달할 수 있다. 즉, siRNA와 Zn-DPA 착화합물이 결합하여 형성된 복합체는 siRNA를 표적 세포까지 안정적으로 전달하여, 목적하는 단백질의 발현을 억제시킬 수 있다.
본 발명의 siRNA 수송체는 독성 및 효능 면에서 시판되는 세포투과보조제인 LipofectamineTM (Invitrogen)에 대비하여 탁월한 효능을 보인다.
또한, 본 발명의 siRNA 수송체에 있어 Zn-DPA 친인산 기능부 (구성A) 만으로도 어느 정도의 세포전달이 가능할 수 있으나, Zn-DPA 친인산 기능부 (구성A)에 친세포막 기능부 (구성C)를 연결하게 되면 siRNA의 전달이 수월할 뿐만 아니라 표적 단백질에까지 안정적으로 전달할 수 있다.
따라서 본 발명의 siRNA 수송체는 유전자 치료법에서 적용되어 암, 유전병, 바이러스 감염 등 다양한 질병을 치료할 수 있다.
도 1은 본 발명의 개요를 도식화하여 나타낸 개략도이다.
본 발명의 Zn-DPA 착화합물은 친인산 기능부 (구성A)와 친세포막 기능부 (구성C)가 연결부 (구성B)에 의해 연결된 양친성 구조를 이루고 있다. 이러한 양친성 구조는 종래의 양이온성 지질 화합물과는 대별되고 있다.
도 2는 Zn-DPA 착화합물과 siRNA가 이루는 복합체의 RNA 가수분해효소에 대한 안정성을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 복합체는 RNA 가수분해효소에 대한 안정성이 우수하였다. RNase A 효소에 대한 안정성 면에서, Zn-DPA 착화합물 중에서도 실시예 2-1에서 합성된 Zn-DPA 착화합물이 가장 우수하였는데, siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 몰비가 1: 63 이상일 경우 거의 모든 siRNA가 분해되지 않고 남아 있었다.
도 3은 Zn-DPA 착화합물과 siRNA가 이루는 나노입자의 크기를 측정한 결과이다.
siRNA에 대한 Zn-DPA 착화합물은 100 nm 내외의 크기를 나타내었으며, 이는 엔도시토시스 (endocytosis)로 세포막을 통과하기에 적절하다고 알려진 200 nm 이내의 크기에 해당한다. 도 2와 도 3의 결과를 종합하여 볼 때, Zn-DPA 착화합물은 RNA에 대한 결합력과 친세포막 사이의 상호작용을 통하여 엔도시토시스 (endocytosis)에 적합한 크기의 나노입자를 형성하고, RNA 가수분해 효소에 대한 안정성 또한 제공하므로 siRNA 수송체로서 우수한 성질을 보인다.
도 4는 Zn-DPA 착화합물의 세포독성을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 몰비가 1: 50 ~ 1000인 범위에서 대체로 시판되는 세포투과보조제인 LipofectamineTM (Invitrogen)에 대비하여 독성을 보이지 않았다.
도 5는 Zn-DPA 착화합물의 세포전달효율을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
siRNA과 Zn-DPA 착화합물의 복합체를 HeLa, HCT116, HepG2 세포주에 처리하고, 발현하는 루시퍼라아제 (luciferase)를 억제하여 나타나는 형광의 감소신호로부터 세포전달효율을 측정하였다. 친인산 기능부인 Zn-DPA만을 포함하는 Zn-DPA 착화합물 (실시예 2-4, 2-5의 화합물) 역시 어느 정도의 세포전달효율은 나타내지만, 친세포막 기능부가 연결된 Zn-DPA 착화합물 (실시예 2-1, 2-2의 화합물)은 이보다 훨씬 세포전달효율이 증폭된다는 것을 확인할 수 있다. 실시예 2-1 또는 2-2의 Zn-DPA 착화합물은 시판 세포투과보조제인 LipofectamineTM (Invitrogen)에 대비하여서도 훨씬 좋은 세포전달효율을 나타냈다. 또한 siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 몰비가 1: 400 일 때에 최적의 전달효율을 나타냈다.
도 6은 Zn-DPA 착화합물의 세포전달효율에 비오틴 (biotin)이 미치는 영향을 확인한 결과를 보여주는 그래프이다.
비오틴 수용체가 많은 HepG2 세포주에서는 비오틴과 경쟁하여 세포전달효율이 떨어지는 반면, 비오틴 수용체가 거의 없는 HCT116 세포주에서는 비오틴과 무관하게 세포전달이 잘 되지 않았다. 이러한 결과로부터 Zn-DPA 착화합물 (실시예 2-3 화합물)의 세포내 전달에 있어, 비오틴 수용체가 주요한 역할을 담당한다는 사실을 알 수 있다.
도 7은 Zn-DPA 착화합물의 세포전달 메카니즘 규명을 위하여 엔도시토시스 (endocytosis) 저해제를 처리한 결과를 보여주는 그래프이다.
실시예 2-1에서 합성된 Zn-DPA 착화합물은 클로로프로마진 (chloropromazine)에 영향을 받지 않으면서, 제니스틴 (genistine)과 MβCD (methyl-β-cyclodextrin)에 의존적이므로 클라트린 의존성 (clathrin-independent), 캐비오레 매개 (caveolae-mediated) 엔도시토시스 (endocytosis)를 통하여 siRNA를 전달함을 알 수 있다. 실시예 2-2에서 합성된 Zn-DPA 착화합물의 경우, 제니스틴에 대해서만 의존적이므로 클라트린 의존성 (clathrin-independent) 및 카베올린 의존성 (caveolin-independent) 엔도시토시스 (endocytosis)를 통하여 siRNA를 전달함을 알 수 있다. 또한, 실시예 2-3에서 합성된 Zn-DPA 착화합물은 클로로프로마진에 의존적이므로 도 7의 결과와 더불어 수용체 매개(receptor-mediated) 엔도시토시스 (endocytosis)를 통하여 siRNA를 전달함을 알 수 있다.
본 발명의 Zn-DPA 착화합물은 친인산 기능부 (구성A)와 친세포막 기능부 (구성C)가 연결부 (구성B)에 의해 연결된 양친성 구조를 이루고 있다. 이러한 양친성 구조는 종래의 양이온성 지질 화합물과는 대별되고 있다.
도 2는 Zn-DPA 착화합물과 siRNA가 이루는 복합체의 RNA 가수분해효소에 대한 안정성을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 복합체는 RNA 가수분해효소에 대한 안정성이 우수하였다. RNase A 효소에 대한 안정성 면에서, Zn-DPA 착화합물 중에서도 실시예 2-1에서 합성된 Zn-DPA 착화합물이 가장 우수하였는데, siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 몰비가 1: 63 이상일 경우 거의 모든 siRNA가 분해되지 않고 남아 있었다.
도 3은 Zn-DPA 착화합물과 siRNA가 이루는 나노입자의 크기를 측정한 결과이다.
siRNA에 대한 Zn-DPA 착화합물은 100 nm 내외의 크기를 나타내었으며, 이는 엔도시토시스 (endocytosis)로 세포막을 통과하기에 적절하다고 알려진 200 nm 이내의 크기에 해당한다. 도 2와 도 3의 결과를 종합하여 볼 때, Zn-DPA 착화합물은 RNA에 대한 결합력과 친세포막 사이의 상호작용을 통하여 엔도시토시스 (endocytosis)에 적합한 크기의 나노입자를 형성하고, RNA 가수분해 효소에 대한 안정성 또한 제공하므로 siRNA 수송체로서 우수한 성질을 보인다.
도 4는 Zn-DPA 착화합물의 세포독성을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 몰비가 1: 50 ~ 1000인 범위에서 대체로 시판되는 세포투과보조제인 LipofectamineTM (Invitrogen)에 대비하여 독성을 보이지 않았다.
도 5는 Zn-DPA 착화합물의 세포전달효율을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
siRNA과 Zn-DPA 착화합물의 복합체를 HeLa, HCT116, HepG2 세포주에 처리하고, 발현하는 루시퍼라아제 (luciferase)를 억제하여 나타나는 형광의 감소신호로부터 세포전달효율을 측정하였다. 친인산 기능부인 Zn-DPA만을 포함하는 Zn-DPA 착화합물 (실시예 2-4, 2-5의 화합물) 역시 어느 정도의 세포전달효율은 나타내지만, 친세포막 기능부가 연결된 Zn-DPA 착화합물 (실시예 2-1, 2-2의 화합물)은 이보다 훨씬 세포전달효율이 증폭된다는 것을 확인할 수 있다. 실시예 2-1 또는 2-2의 Zn-DPA 착화합물은 시판 세포투과보조제인 LipofectamineTM (Invitrogen)에 대비하여서도 훨씬 좋은 세포전달효율을 나타냈다. 또한 siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 몰비가 1: 400 일 때에 최적의 전달효율을 나타냈다.
도 6은 Zn-DPA 착화합물의 세포전달효율에 비오틴 (biotin)이 미치는 영향을 확인한 결과를 보여주는 그래프이다.
비오틴 수용체가 많은 HepG2 세포주에서는 비오틴과 경쟁하여 세포전달효율이 떨어지는 반면, 비오틴 수용체가 거의 없는 HCT116 세포주에서는 비오틴과 무관하게 세포전달이 잘 되지 않았다. 이러한 결과로부터 Zn-DPA 착화합물 (실시예 2-3 화합물)의 세포내 전달에 있어, 비오틴 수용체가 주요한 역할을 담당한다는 사실을 알 수 있다.
도 7은 Zn-DPA 착화합물의 세포전달 메카니즘 규명을 위하여 엔도시토시스 (endocytosis) 저해제를 처리한 결과를 보여주는 그래프이다.
실시예 2-1에서 합성된 Zn-DPA 착화합물은 클로로프로마진 (chloropromazine)에 영향을 받지 않으면서, 제니스틴 (genistine)과 MβCD (methyl-β-cyclodextrin)에 의존적이므로 클라트린 의존성 (clathrin-independent), 캐비오레 매개 (caveolae-mediated) 엔도시토시스 (endocytosis)를 통하여 siRNA를 전달함을 알 수 있다. 실시예 2-2에서 합성된 Zn-DPA 착화합물의 경우, 제니스틴에 대해서만 의존적이므로 클라트린 의존성 (clathrin-independent) 및 카베올린 의존성 (caveolin-independent) 엔도시토시스 (endocytosis)를 통하여 siRNA를 전달함을 알 수 있다. 또한, 실시예 2-3에서 합성된 Zn-DPA 착화합물은 클로로프로마진에 의존적이므로 도 7의 결과와 더불어 수용체 매개(receptor-mediated) 엔도시토시스 (endocytosis)를 통하여 siRNA를 전달함을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 하기의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1. 다이피콜일아민계 화합물의 합성
실시예 1-1. 화학식 1a로 표시되는 다이피콜일아민계 화합물의 합성
원료물질로 사용되는 2-(4-(3-((비스((피리딘-2-일)메틸)아미노)메틸)페녹시)부틸아민)은 문헌 (H. Jiang, B. D. Smith, Chem . Commun . 2006, 1407-1409)에 따라 합성하였다.
2-(4-(3-((비스((피리딘-2-일)메틸)아미노)메틸)페녹시)부틸아민) (155 mg, 0.39 mmol)을 다이클로로메탄 (10 mL)에 녹였다. 올레산 (140 μL, 0.43 mmol)와 트리에틸아민 (82 μL, 0.59 mmol)을 반응용액에 가한 뒤, 1-[비스(다이메틸아미노)메틸렌]-1H-1,2,3-트리아졸로[4,5-b]피리디늄 3-옥사이드 헥사플루오로포스페이트 (HATU; 226 mg, 0.59 mmol)를 넣어 상온에서 16시간 교반하였다. 반응종료 후, 혼합액을 0.5 M HCl 수용액 (2×10 mL), NaHCO3 포화수용액 (2×10 mL), 증류수 (1×10 mL) 순서로 씻어준 뒤, 유기층을 모아 무수 Na2SO4를 이용하여 건조 후 감압 증류하였다. 얻어진 혼합물은 관크로마토그래피 (basic alumina; EtOAc)를 이용하여 정제하여 노란색 오일형태의 목적화합물 (105 mg)을 42%의 수율로 얻었다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3) 8.51 (d, J = 4 Hz, 2H), 7.66 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.60-7.58 (m, 2H), 7.21 (t, J = 8 Hz, 1H), 7.13 (t, J = 6 Hz, 2H), 7.00-6.96 (m, 2H), 6.75 (d, J = 8 Hz, 1H), 5.80 (t, J = 5.5 Hz, 1H), 5.35-5.31 (m, 2H), 3.97 (t, J = 6 Hz, 2H), 3.81 (s, 4H), 3.66 (s, 2H), 3.32 (q, J = 6.4 Hz, 2H), 2.13 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 2.00-1.99 (m, 4H), 1.81 (t, J = 6.8 Hz, 2H), 1.69 (t, J = 7.2 Hz, 2H), 1.59-1.64 (m, 2H), 1.28-1.26 (m, 20H), 0.87 (t, J = 5.6 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) 173.1, 159.7, 158.9, 148.9, 140.5, 136.4, 129.9, 129.7, 129.3, 122.7, 121.9, 121.2, 115.0, 112.9, 67.3, 59.9, 58.4, 39.0, 36.89, 31.8, 29.8, 29.7, 29.5, 29.3, 29.2, 29.1, 27.2, 27.1, 26.6, 26.4, 25.8, 22.6, 14.1; HRMS (ESI+) calcd. for [M + Na]+ C41H60N4O2Na+: m/z 663.4608, found: 663.4651.
실시예 1-2. 화학식 1b로 표시되는 다이피콜일아민계 화합물의 합성
상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 실시하되, 올레산 대신에 1-피렌부티르산 (123 mg, 0.43 mmol)을 사용하여 노란색 오일형태의 목적 화합물 (159 mg)을 63%의 수율로 얻었다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3) 8.46 (d, J = 4.2 Hz, 2H), 8.23-8.20 (m, 1H), 8.11-8.08 (m, 2H), 8.07-8.00 (m, 2H), 7.95-7.92 (m, 3H), 7.78-7.76 (m, 1H), 7.57-7.51 (m, 4H), 7.17 (t, J = 7.8 Hz, 1H), 7.06-7.02 (m, 2H), 6.96-6.92 (m, 2H), 6.69 (dd, J = 8.1, 1.5 Hz, 1H), 5.76 (t, J = 6.0 Hz, 1H), 3.88 (t, J = 6.0 Hz, 2H), 3.76 (s, 4H), 3.61 (s, 2H), 3.32-3.23 (m, 4H), 2.17-2.12 (m, 4H), 1.74-1.68 (m, 2H), 1.63-1.56 (m, 2H); 13C NMR (75MHz, CDCl3) 172.6, 159.7, 158.9, 148.9, 140.6, 136.4, 135.9, 131.4, 130.9, 129.9, 129.3, 128.7, 127.4, 127.3, 126.7, 125.8, 125.0, 124.9, 124.9, 124.7, 123.3, 122.7, 121.9, 121.2, 115.1, 113.0, 67.3, 60.0, 58.4, 39.1, 36.0, 32.7, 27.4, 26.7, 26.4; HRMS (ESI+) calcd. for [M + Na]+ C43H42N4O2Na+: m/z 669.3205, found: 669.3231.
실시예 1-3. 화학식 1c로 표시되는 다이피콜일아민계 화합물의 합성
상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 실시하되, 올레산 대신에 비오틴 (94 mg, 0.38 mmol)을 사용하여 노란색 오일형태의 목적 화합물 (52 mg)을 25%의 수율로 얻었다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3) 8.48 (d, J = 4.8 Hz, 2H), 7.64 (td, J = 7.6, 1.6 Hz, 2H), 7.56-7.54 (m, 2H), 7.18 (t, J = 7.8 Hz, 1H), 7.11 (t, J = 6.2 Hz, 2H), 6.97-6.92 (m, 2H), 6.72 (dd, J = 8.1, 1.5 Hz, 1H), 6.37 (s, 1H), 6.24 (t, J = 5.5 Hz, 1H), 5.50 (s, 1H), 4.44-4.39 (m, 1H), 4.26-4.22 (m, 1H), 3.94 (t, J = 6.1 Hz, 2H), 3.77 (s, 4H), 3.63 (s, 2H), 3.27 (q, J = 6.4 Hz, 2H), 2.85-2.79 (m, 1H), 2.67-2.62 (m, 1H), 2.15 (t, J = 7.3 Hz, 2H), 1.80-1.73 (m, 2H), 1.67-1.61 (m, 6H), 1.42-1.35 (m, 2H); 13C NMR (100MHz, CDCl3) 173.1, 163.8, 159.6, 158.9, 148.9, 140.5, 136.4, 129.3, 122.8, 122.0, 121.2, 115.1, 113.0, 67.4, 61.7, 60.1, 59.9, 58.4, 55.5, 40.5, 39.1, 36.0, 28.1, 28.0, 26.7, 26.3, 25.6; HRMS (ESI+) calcd. for [M + Na]+ C33H42N6O3SNa+: m/z 625.2937, found: 625.2937.
실시예 2. Zn-DPA 착화합물의 합성
실시예 2-1. 화학식 2a로 표시되는 Zn-DPA 착화합물의 합성
상기 실시예 1-1에서 합성한 다이피콜일아민계 화합물 (41 mg, 0.064 mmol)를 메탄올 (5 mL)에 녹인 다음, 질산아연 육수화물 (19 mg, 0.064 mmol)을 가하고 30분 동안 교반하였다. 반응액을 감압 증류하고 디클로로메틸 (2 mL)을 가하여 녹지 않는 고체를 거른 후, 여과액을 감압증류한 뒤 진공상태에서 건조시켜 하얀색 고체의 목적화합물 (50 mg)을 94%의 수율로 얻었다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3) 8.83 (d, J = 5.1 Hz, 2H), 8.03 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 7.55 (t, J = 6 Hz, 2H), 7.49 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 7.27 (t, J = 6.6 Hz, 1H), 6.90 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 6.64-6.61 (m, 2H), 6.03 (t, J = 6.3 Hz, 1H), 5.37-5.33 (m, 2H), 4.38-4.33 (m, 2H), 4.02-3.96 (m, 4H), 3.66 (d, 2H), 3.37-3.35 (m, 2H), 2.21 (t, J = 7.2 Hz, 2H), 2.18-2.02 (m, 4H), 1.84-1.82 (m, 2H), 1.75-1.63 (m, 4H), 1.30-1.28 (m, 21H), 0.89 (t, J = 6 Hz, 3H); 13C NMR (75 MHz, CDCl3) 176.7, 159.3, 154.1, 149.1, 1403.9, 132.1, 130.0, 129.7, 125.2, 124.2, 123.4, 117.7, 114.6, 67.5, 55.4, 55.0, 39.0, 36.7, 31.8, 29.7, 29.7, 29.5, 29.3, 29.2, 29.1, 27.2, 27.1, 26.4, 26.3, 25.8, 22.6; HRMS (ESI+) calcd. for [M + NO3]+ C41H60N5O5Zn+: m/z 766.3880, found: 766.3901.
실시예 2-2. 화학식 2b로 표시되는 Zn-DPA 착화합물의 합성
상기 실시예 2-1의 방법으로 실시하여 Zn-DPA 착화합물을 제조하되, 반응물질로는 상기 실시예 1-2에서 합성한 다이피콜일아민계 화합물 (11 mg, 0.017 mmol)을 사용하여 하얀색 고체의 목적화합물 (12 mg)을 96%의 수율로 얻었다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3) 8.82 (d, J = 4.8 Hz, 2H), 8.31-8.28 (m, 1H), 8.18-8.07 (m, 4H), 8.04-8.02 (m, 3H), 7.90-7.85 (m, 3H), 7.44 (t, J = 6.3 Hz, 2H), 7.34-7.24 (m, 3H), 6.89-6.87 (m, 1H), 6.56-6.54 (m, 2H), 5.83 (t, J = 5.4 Hz 1H), 4.26-4.20 (m, 2H), 3.96 (t, J = 6 Hz, 2H), 3.91-3.86 (m, 2H), 3.58 (s, 2H), 3.42-3.34 (m, 4H), 2.36-2.32 (m, 2H), 2.27-2.20 (m, 2H), 1.86-1.80 (m, 2H), 1.76-1.69 (m, 2H); 13C NMR (75 MHz, CDCl3) 172.9, 159.3, 153.8, 149.1, 140.6, 135.9, 132.0, 131.4, 130.8, 129.9, 129.8, 128.7, 127.4, 127.3, 127.3, 126.7, 125.9, 125.1, 124.9, 124.7, 123.9, 123.4, 123.3,117.9, 114.4, 67.4, 55.3, 54.8, 53.4, 38.9, 36.1, 32.7, 27.6, 26.4; HRMS (ESI+) calcd. for [M - H]+ C43H41N4O2Zn+: m/z 709.2510, found: 709.2526; calcd. for [M + NO3]+ C43H42N5O5Zn+ m/z. 772.2472, found: 772.2485.
실시예 2-3. 화학식 2c로 표시되는 Zn-DPA 착화합물의 합성
상기 실시예 2-1의 방법으로 실시하여 Zn-DPA 착화합물을 제조하되, 반응물질로는 상기 실시예 1-3에서 합성한 다이피콜일아민계 화합물 (40 mg, 0.066 mmol)을 사용하여 하얀색 고체의 목적화합물 (38 mg)을 79%의 수율로 얻었다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3) 8.66 (s, 2H), 8.06 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.60 (t, J = 6.0 Hz, 2H), 7.54-7.52 (m, 2H), 7.20 (t, J = 7.7 Hz, 1H), 6.81 (dd, J = 1.8, 8.2 Hz, 1H), 6.76-6.71 (m, 2H), 4.45-4.42 (m, 1H), 4.31-4.25 (m, 3H), 3.93-3.87 (m, 4H), 3.71 (s, 2H), 3.19 (t, J = 6.8 Hz, 2H), 3.15-3.10 (m, 1H), 2.84-2.80 (m, 1H), 2.60-2.57 (m, 1H), 2.12 (t, J = 7.2 Hz, 2H), 1.74-1.71 (m, 2H), 1.64-1.61 (m, 4H), 1.55-1.53 (m, 2H), 1.34-1.33 (m, 2H); 13C NMR (75 MHz, CDCl3) 174.7, 165.2, 164.8, 159.2, 155.0, 148.2, 141.4, 134.8, 132.9, 129.6, 124.9, 124.9, 123.4, 123.3, 117.1, 114.9, 67.3, 62.2, 60.5, 56.8, 55.7, 55.7, 55.5, 39.6, 38.6, 35.5, 28.3, 28.0, 26.2, 25.7, 25.5; HRMS (ESI+) calcd. for [M - H]+ C33H41N6O3SZn+: m/z 665.2241, found: 665.2263.
실시예 2-4. 화학식 2d로 표시되는 Zn-BzDPA 착화합물의 합성
상기 실시예 2-1의 방법으로 실시하여 Zn-DPA 착화합물을 제조하되, 반응물질로는 N-벤질(피리딘-2-일)-N-((피리딘-2-일)메틸)메탄아민 (110 mg, 0.38 mmol)을 사용하여 반응 중 얻어진 하얀색 침전물을 디에틸에테르로 여러 번 세척 후에 하얀색 고체의 목적화합물 (106 mg)을 62%의 수율로 얻었다. 이때, 반응물질로 사용된 N-벤질(피리딘-2-일)-N-((피리딘-2-일)메틸)메탄아민은 문헌 (Inorg. Biochem. 2015, 153, 143-149.)에 의해 합성하여 사용하였다.
1H NMR (300MHz, DMSO) 8.67 (d, J = 6.4 Hz, 2H), 8.11 (t, J = 10.2 Hz, 2H), 7.67-7.62 (m, 4H), 7.50-7.48 (m, 3H), 7.39-7.37 (m, 2H), 4.27 (d, J = 21.2 Hz, 2H), 3.75 (s, 2H), 3.71 (d, J = 16.0 Hz, 2H); 13C NMR (75MHz, DMSO) 154.6, 148.3, 141.2, 132.1, 132.0, 129.1, 125.3, 125.2, 57.0, 55.8; HRMS (FAB+) calcd. for [M + NO3]+ C19H19N4O3Zn+: m/z 415.0746, found: 415.0749.
실시예 2-5. 화학식 2e로 표시되는 Zn-BzDPA 착화합물의 합성
상기 실시예 2-1의 방법으로 실시하여 Zn-DPA 착화합물을 제조하되, 반응물질로는 2,2'-다이피코일아민 (100 mg, 0.50 mmol)을 사용하여 반응 중 얻어진 하얀색 침전물을 디에틸에테르로 여러 번 세척 후에 하얀색 고체의 목적화합물 (126 mg)을 70%의 수율로 얻었다.
1H NMR (400 MHz, DMSO) 8.56 (d, J = 4.0 Hz, 2H), 7.98 (td, J = 7.6, 1.2 Hz, 2H), 7.51-7.49 (m, 4H), 5.15 (s, 1H), 4.45 (dd, J = 16.6, 6.6 Hz, 2H), 3.92 (d, J = 16.6 Hz, 2H); 13C NMR (100MHz, DMSO) 155.8, 147.3, 140.3, 124.6, 124.1, 52.7; HRMS (FAB+) calcd. for [M + NO3]+ C12H13N4O3Zn+: m/z 325.0276, found: 325.0279.
[실험예]
실험예 1. siRNA 전달효율 측정
(1) siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 복합체 제조
siRNA를 물에 녹여 5 μM 농도의 siRNA 용액 (용액 A)을 준비하였다. 별도의 용기에서 Zn-DPA 착화합물을 다이메틸설폭사이드 (DMSO)에 녹여 착화합물 용액 (용액 B)을 준비하였다. 상기 착화합물 용액의 농도는 siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 몰비율에 따라 결정하였다. 상기에서 준비한 용액 A와 용액 B를 1: 2의 부피비로 혼합하고, 상온에서 10분 정도 방치한 후 사용하였다.
(2) siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 복합체에 대한 가수분해효소 안정성 평가
상기 실험예 1의 (1)에 따라 siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 몰비가 1:0, 1;16, 1:31, 1:63, 1:125, 1:250, 1:500 및 1:1,000인 복합체를 각각 2개씩 제조하였다.
2개의 복합체 중, 한 쪽에는 버퍼용액 (Tris-HCl 10 mM, NaCl 100 mM, pH 7.2)을 첨가하고, 다른 한 쪽에는 동일 버퍼용액에 녹인 RNase A (0.1 Unit)을 첨가하였다. 각 시료를 37 ℃에서 30분간 항온처리 후, 일반적인 페놀 추출법으로 RNA를 추출하였다. 추출물에 로딩 염색약 (loading dye)을 첨가하고, 1.0% 아가로스 겔을 이용하여 남아 있는 RNA의 양을 측정하였다.
도 2에는 실시예 2-1, 2-2, 2-3에서 합성한 Zn-DPA 착화합물 각각에 대하여, RNase A 가수분해효소 처리한 후에 siRNA의 이동도를 특정한 결과를 나타내었다. 도 2에 의하면, 실시예 2-1에서 합성한 Zn-DPA 착화합물이 가수분해효소에 대한 안정성이 가장 우수한 것으로 확인되었으며, 1: 63 ~ 1000 몰비 까지는 가수분해효소 처리군과 비처리군이 동일하게 RNA가 보존되고 있음을 확인할 수 있었다.
실험예 2. siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 복합체의 입자 크기 평가
상기 실험예 1의 (1)에 따라 siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 몰비가 1:100, 1:400, 1:1000인 복합체를 제조하되, 이를 Zn-DPA 착화합물의 최종농도가 5 μM, 최종부피가 1 mL이 되도록 증류수로 희석하였다. Zn-DPA 착화합물을 DMSO에 10 mM의 농도로 녹인 뒤, 이를 Zn-DPA 착화합물의 최종농도가 5 μM, 최종부피가 1 mL이 되도록 증류수로 희석하였다. 상기에서 준비한 용액을 동적광산란을 이용한 입도분포 분석기 (Zetasizer ZS, Malvern, UK) 를 이용하여 입도를 측정하였다.
도 3에는 siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 복합체의 입도를 측정한 결과를 나타내었다. 도 3에 의하면 siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 복합체는 입도가 100 nm 내외로서 모두 엔도시토시스 (endocytosis)로 세포막을 투과하기에 적절한 200 nm 이내의 크기를 나타내었다.
실험예 3. Zn-DPA 착화합물에 대한 in vitro 독성 평가
실시예 1-1, 1-2, 1-3, 1-4 및 1-5에서 합성한 Zn-DPA 착화합물의 독성을 평가하기 위하여, 하기와 같은 실험을 실시하였다.
상기 실험예 1의 (1)에 따라 siRNA (Luciferase siRNA, siLuc)와 Zn-DPA 착화합물의 몰비가 1:50, 1:100, 1:200, 1:400, 1:600, 1:800, 1:1,000인 복합체를 제조하되, 시료 당 siLuc의 농도를 20 nM로 일정하게 하여 HeLa, HepG2, HCT116 세포주에 무혈청 배지에서 처리하였다. 4시간 후, 10% 혈청배지로 교체하여 20시간 동안 배양하였다. 3-(4,5-다이메틸티아졸-2-일)-2,5-다이페닐테트라졸륨 브로마이드 (MTT)를 이용한 일반적인 방법에 따라 살아있는 세포를 염색하고, 미세판형광분석기 (MSF; Victor3 V Multi-label Counter, PerkinElmer, Wellesley, MA)를 이용하여 570 nm에서의 흡광도를 측정하였다. 그 결과는 도 4에 나타내었다.
도 4에 의하면, siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 몰비가 1:50 ~ 1:1,000인 복합체는 시판 세포투과보조제인 LipofecamineTM 에 대비하여 독성이 덜하였다. 따라서 Zn-DPA 착화합물은 siRNA 수용체로서 독성 안정성이 확보된 신규 물질임을 알 수 있다.
실험예 4. Zn-DPA 착화합물에 대한 siRNA 전달효율 평가(1)
실시예 1-1, 1-2, 1-4 및 1-5에서 합성한 Zn-DPA 착화합물에 대하여 siRNA (Luciferase siRNA, siLuc)의 전달효율을 평가하기 위하여, 하기와 같은 세포실험을 실시하였다.
상기 실험예 1의 (1)에 따라 siRNA (Luciferase siRNA, siLuc)와 Zn-DPA 착화합물의 몰비가 1:50, 1:100, 1:200, 1:400, 1:600, 1:800, 1:1000인 복합체를 제조하되, 시료 당 siLuc의 농도를 20 nM로 일정하게 맞추었다. HeLa, HepG2, HCT116 세포주에 ssPEI/CMV-LUC (1 μg)를 처리하고, 6 시간 후에 멸균완충용액 (DPBS)으로 세척한 후, 복합체를 무혈청배지에서 처리하였다. 4시간 후 10% 혈청배지로 교체한 뒤, 24시간 동안 37 ℃에서 배양하였다. 세포를 DPBS로 세척하고, 용해 완충액 (lysis buffer) (200 μL)에 용해시킨 후 루시퍼라제 (luciferase) 발현 정도를 미세판형광분석기 (VICTOR 3 V Multilabel Counter, PerkinElmer, Wellesley, MA)를 이용하여 측정하였다. 그 결과는 도 5에 나타내었다.
도 5에 의하면, Zn-DPA의 친인산 기능부만 존재하는 실시예 2-4 또는 2-5의 Zn-DPA 착화합물은 루시퍼라제 (luciferase) 발현이 감소된 것으로 보아 siRNA 전달효율을 가지고 있음을 확인할 수 있다. 실시예 2-1 또는 2-2의 Zn-DPA 착화합물의 경우는, 실시예 2-4 또는 2-5의 Zn-DPA 착화합물에 대비하여 siRNA 전달효율이 크게 향상됨을 확인할 수 있었다. 즉, Zn-DPA의 친인산 기능부에 친세포막 기능부가 연결됨으로써 siRNA 전달효율이 크게 상승하는 것을 알 수 있다. 특히 실시예 2-2에서 합성된 Zn-DPA 착화합물의 경우는 siRNA : Zn-DPA 착화합물의 몰비가 1:400일 때, 시판 세포투과보조제인 LipofecamineTM 보다 그 효율이 뛰어남을 확인할 수 있었다.
실험예 5. Zn-DPA 착화합물의 siRNA 전달효율 평가(2)
실시예 1-3에서 합성한 Zn-DPA 착화합물에 대하여 siRNA (Luciferase siRNA, siLuc)의 전달효율을 평가하기 위하여, siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 복합체를 처리하기 30분 전에 비오틴 (biotin)을 0.5 mM, 5 mM 농도로 처리하거나 또는 무처리군으로 구분하여 상기 실험예 4와 동일한 방법으로 세포실험을 실시하였다. 다만, 세포주로는 HepG2와 HCT116을 사용하였고, siRNA: Zn-DPA 착화합물의 몰비는 1:400으로 고정하였다. 그 결과는 도 6에 나타내었다.
도 6에 의하면, 비오틴 수송체가 많이 존재하는 HepG2 세포주에서는 비오틴 존재 여부에 따라서 루시퍼라제 (luciferase) 발현량이 크게 달라진데 반하여, HCT116 세포주에서는 비오틴 처리 여부와 관계없이 루시퍼라제 발현량이 변화가 적었다. 즉, 실시예 1-3에서 합성한 Zn-DPA 착화합물의 경우 siRNA 전달에 있어 비오틴 수송체가 깊이 관여함을 알 수 있었다.
실험예 6. 세포실험을 통한 siRNA 수송체의 전달 메커니즘 연구
각 수송체의 siRNA (luciferase siRNA, siLuc)에 대한 전달 메커니즘을 관찰하기 위하여, siRNA와 Zn-DPA 착화합물의 복합체를 처리하기 1시간 전에 서로 다른 엔도시토시스 (endocytosis) 경로에 대한 저해제를 처리하였다. 상기 저해제로는 제니스테인 (genistein) 300 μM, MβCD 5 mg/mL, 워트마닌 (wortmanin) 200 nM, 크로르프로마진 (chlorpromazine) 2.5 μg/mL를 각각 처리하여, 상기 실험예 4와 동일한 방법으로 세포실험을 실시하였다. 다만, 세포주는 HepG2를 사용하고, siRNA: Zn-DPA 착화합물의 몰비는 1:400으로 고정하였다. 또한 에너지 의존적인 엔도시토시스 (endocytosis)를 저해하기 위하여 상기 실험예 4와 동일한 방법으로 진행하되 세포를 4 ℃에서 배양하여 실험하였다. 그 결과는 도 7에 나타내었다.
친세포막 기능부의 종류에 따라 전달 메커니즘이 달라지는 것을 확인할 수 있었다. 실시예 2-1에서 합성된 Zn-DPA 착화합물은 클라트린 의존성 (chlathrin-independent), 캐비오래 매개된 엔도시토시스 (caveolae-medicated endocytosis)에 의한 전달 메커니즘에 의해 siRNA를 세포에 전달하는 것을 알 수 있다. 실시예 2-2에서 합성된 Zn-DPA 착화합물은 클라트린 의존성 (chlathrin-independent), 캐비오린 의존성 엔도시토시스 (caveolin-independent endocytosis)에 의한 전달 메커니즘에 의해 siRNA를 세포에 전달하는 것을 알 수 있다. 실시예 2-3에서 합성된 Zn-DPA 착화합물은 수용체 매개된 엔도시토시스 (receptor-mediated endocytosis)에 의한 전달 메커니즘에 의해 siRNA를 세포에 전달하는 것을 알 수 있었다 .
Claims (11)
- 삭제
- 제 8 항에 있어서,
siRNA와 siRNA 수송체의 몰비가 1: 16 ~ 1000인 siRNA 전달시스템.
- 제 10 항에 있어서,
siRNA와 siRNA 수송체의 몰비가 1: 100 ~ 600인 siRNA 전달시스템.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020160101150A KR101824415B1 (ko) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | 신규 Zn-DPA 착화합물 및 이를 포함하는 siRNA 전달시스템 |
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