KR101859641B1 - Anti-cancer composition comprising artemisin derivative and Nrf inhibitor - Google Patents

Anti-cancer composition comprising artemisin derivative and Nrf inhibitor Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a pharmaceutical composition for preventing or treating cancer, comprising: artemisin or derivatives thereof; and a nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) inhibitor. In addition, the present invention relates to an anticancer adjuvant and an anticancer adjuvant screening method. Artemisin or derivatives thereof; and a Nrf2 inhibitor according to the present invention cause ferroptosis in cancer cells to induce selective apoptosis of cancer cells; and shows anticancer effects on cancers resistant to cisplatin which is a conventional anticancer agent, and thus may be beneficially used as a novel anticancer agent. In addition, since resistance to artemisin or derivatives thereof can be improved through the newly screened Nrf3 inhibitor, artemisin or derivatives thereof according to the present invention can be utilized as a novel composite anticancer preparation that has overcome the limitations of conventional anticancer agents with respect to resistance.

Description

아르테미신 유도체 및 Nrf2 억제제를 포함하는 항암용 조성물 {Anti-cancer composition comprising artemisin derivative and Nrf inhibitor} An anticancer composition comprising an artemisin derivative and an Nrf2 inhibitor,

본 발명은 아르테미신 또는 이의 유도체; 및 Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) 억제제를 포함하는 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물, 항암 보조제 및 항암 보조제 스크리닝 방법에 관한 것이다. The present invention relates to artemisin or a derivative thereof; And a nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) inhibitor. The present invention also relates to a method for screening anticancer agents and anticancer adjuvants.

의학 관련 기술이 급속도로 발전한 오늘날에 있어서도 암은 아직 완전히 인류에게 위협적인 질병 중 하나이며, 많은 사람들이 암 진단을 받고, 암 또는 그와 관련된 합병증으로 인해 사망하고 있다. In today's rapidly developing medical technology, cancer is still one of the most threatening diseases in the world, and many people are diagnosed with cancer and die of cancer or its associated complications.

특히 두경부암(Head and neck cancer)은 비강, 인두, 후두, 침샘, 갑상선 등의 조직에서 발생하는 암으로써, 세계적으로 발생빈도가 전 악성종양의 약 5% 정도를 차지하고 있다. 세계적으로 두경부암의 발생빈도는 점차로 증가하고 있으며, 이러한 두경부암의 치료를 위해서 현재 임상에서 사용되고 있는 항암제 중 가장 강력한 항암제인 시스플라틴이 사용되고 있음에도 시스플라틴에 대한 저항성이 지속적으로 유발되어 항암 치료에 한계점으로 지적되고 있다. 따라서 이를 대체할 수 있는 새로운 항암제에 대한 필요성이 매우 높다. Head and neck cancer is a cancer that occurs in tissues such as nasal cavity, pharynx, larynx, salivary gland, thyroid gland, and the incidence is about 5% of all malignant tumors worldwide. Although the incidence of head and neck cancer is increasing worldwide, cisplatin, which is the most potent anticancer drug currently used in clinical practice, has been used for the treatment of head and neck cancer. However, resistance to cisplatin is continuously induced, . Therefore, there is a great need for a new anticancer drug that can replace this.

시스플라틴은 두경부암 뿐만 아니라, 폐암, 유방암, 방광암, 위암, 자궁경부암, 골수종 등과 같은 다양한 종류의 암을 치료하는데 매우 효과적이라고 알려져 있다. 시스플라틴은 백금(platinum)을 함유한 중금속 화합물로서 백금 원자를 중심으로 2개의 염소 원자와 2개의 암모니아 분자가 cis-형으로 결합되어 있으며, DNA 가닥상의 인접한 2개의 구아닌(guanine)과 결합하여 인터스트랜드 크로스링크(interstrand crosslink)를 형성하여 DNA 합성을 억제한다. 즉, 암세포의 핵 내에 존재하는 DNA 이중나선 구조에 부착되어 DNA 복제를 저해하여 암세포 성장 및 증식을 억제하고 암세포를 제거하여 항암효과를 나타낸다. 그러나 시스플라틴은 그 내성으로 인해 임상적인 문제가 증가하고 있어 이를 대체할 수 있는 새로운 항암제 및 치료 방법에 관한 필요성이 있다. Cisplatin is known to be very effective in treating various types of cancer such as lung cancer, breast cancer, bladder cancer, stomach cancer, cervical cancer, myeloma and the like, as well as head and neck cancer. Cisplatin is a heavy metal compound containing platinum and has two chlorine atoms and two ammonia molecules bonded in a cis-form centering on a platinum atom. The cisplatin bonds to two adjacent guanines on the DNA strand, Forms an interstrand crosslink to inhibit DNA synthesis. Namely, it binds to DNA double helix structure existing in the nucleus of cancer cells, inhibits DNA replication, inhibits growth and proliferation of cancer cells, and removes cancer cells to exhibit anticancer effects. However, since cisplatin has increased clinical problems due to its resistance, there is a need for a new anticancer drug and a therapeutic method that can replace the cisplatin.

아르테미신 계열 약물은 아르테미시아 앤누아(Artemisia annua)의 잎으로부터 추출 및 단리된 세스퀴테르펜 락톤 엔도퍼옥사이드이고, 항말라리아 의약으로서 공지되어 있다. 아르테미시닌 및 이의 유도체는 아르테미시아 앤누아 엘(Artemisia annua L.)을 위한 우수 농산물 및 수집 제도(GACP)에 대한 WHO 논문에 기재되어 있다[참조: WHO 논문 2006]. 아르테미신은 항 말라리아 약물로 유명하나, 최근에는 결핵, 암, 뇌종양과 같은 새로운 의약 용도에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 그러나 아직까지 아르테미신 계열 약물의 새로운 의약용도에 대한 확립된 연구 및 기전이 많이 보고되지 않은 상황이며, 특히 이로부터 유발될 수 있는 저항성, 및 유발된 저항성 극복을 위한 방법에 대한 연구는 부족한 상황이다. Artemisin-based drugs are sesquiterpene lactone endoperoxides extracted and isolated from the leaves of Artemisia annua and are known as anti-malarial drugs. Artemisinin and its derivatives are described in WHO articles on the Good Agricultural Products and Collection System (GACP) for Artemisia annua L. (WHO article 2006). Artemisin is known as an anti-malarial drug, but recently, research on new medicinal uses such as tuberculosis, cancer, and brain tumor is actively under way. However, there have been no reports of established studies and mechanisms for the new medicinal uses of artemisin drugs. In particular, there is a lack of research on methods to overcome resistance and induced resistance .

본 발명자들은 아르테미신 또는 이의 유도체의 항암 효과에 대하여 연구하던 중, 아르테미신 또는 이의 유도체가 암세포에서 페로토시스 (ferroptosis)를 유발하며, 이에 대하여 저항성을 나타내는 경우 Nrf2 억제제를 병용 투여함으로써 저항성을 용이하게 극복할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다. The inventors of the present invention have investigated the anticancer effect of artemisin or a derivative thereof. When artemisin or its derivative induces ferroptosis in cancer cells and shows resistance to it, And the present invention has been completed.

따라서 본 발명의 목적은, 아르테미신 또는 이의 유도체; 및 Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) 억제제를 포함하는 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이며, Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) 억제제를 포함하는, 아르테미신 또는 이의 유도체에 대한 저항성 극복을 위한 항암 치료 보조용 조성물을 제공하고, 저항성 극복을 위한 새로운 항암 치료 보조제를 스크리닝하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide artemisin or a derivative thereof; And a Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) inhibitor. The present invention also provides a pharmaceutical composition for prevention or treatment of cancer comprising at least one of Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) And to screen for new chemotherapeutic adjuvants for overcoming the resistance.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 아르테미신 또는 이의 유도체; 및 Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) 억제제를 포함하는 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다. In order to accomplish the above object, the present invention relates to artemisin or a derivative thereof; And a nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) inhibitor.

또한 본 발명은 Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) 억제제를 포함하는, 아르테미신 또는 이의 유도체에 대한 저항성 극복을 위한 항암 치료 보조용 조성물을 제공한다. The present invention also provides an anticancer therapy adjuvant composition for overcoming resistance to artemisin or a derivative thereof, which comprises a nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) inhibitor.

또한 본 발명은 아르테미신 또는 이의 유도체에 대한 저항성 암세포에 후보물질을 처리하는 단계; 및 상기 암세포에서 Nrf2, HO-1, NQO1의 발현 감소를 유발하는 물질을 선발하는 단계; 를 포함하는 아르테미신 또는 이의 유도체에 대한 저항성 극복용 항암 보조제의 스크리닝 방법을 제공한다. The present invention also provides a method for treating cancer, comprising the steps of: treating a candidate substance against cancer cells resistant to artemisin or a derivative thereof; And selecting a substance inducing a decrease in expression of Nrf2, HO-1 and NQO1 in the cancer cell; And a method for screening anticancer adjuvants for overcoming resistance to artemisin or derivatives thereof.

본 발명에 따른 아르테미신 또는 이의 유도체; 및 Nrf2 억제제는 암 세포에서 페로토시스를 유발하여 암 세포의 선택적 사멸을 유도할 뿐만 아니라, 기존 항암제인 시스플라틴 저항성 암에 대해서도 항암 효과를 나타낼 수 있어 새로운 항암제로 유용하게 활용할 수 있다. 또한 아르테미신 또는 이의 유도체에 대한 저항성을 새롭게 스크리닝될 Nrf2 억제제를 통해 개선할 수 있으므로, 저항성에 대한 기존 항암제들의 한계를 극복한 새로운 복합 항암 제제로 활용될 수 있다. Artemisin or a derivative thereof according to the present invention; And Nrf2 inhibitor not only induces selective killing of cancer cells by inducing ferrotocyte in cancer cells but also can be used as a new anticancer agent because it can exhibit anticancer effect against the existing anticancer drug cisplatin resistant cancer. In addition, resistance to artemisin or its derivatives can be improved through a novel screening Nrf2 inhibitor, which can be used as a new combination chemotherapeutic agent that overcomes the limitations of existing anticancer drugs against resistance.

도 1은 아르테수네이트 처리에 따른 선택적인 암 세포 사멸 효과를 확인한 결과를 나타낸 도이다. 도 1의 A는 아르테수네이트 처리 농도에 따른 시스플라틴 저항성 암 및 감수성 암에서의 세포 사멸 효과, 도 1의 B는 두경부암 세포 및 정상 세포에서의 아르테수네이트 처리에 따른 세포 사멸 효과, 도 1의 C는 두경부암 세포 및 정상 세포에서의 아르테수네이트 처리에 따른 콜로니 형성 능력, 도 1의 D는 부모 세포 및 시스플라틴 저항성 세포에서 아르테수네이트의 항암 효과 비교 결과를 나타낸 도이다 (Arts : 아르테수네이트).
도 2는 아르테수네이트 및 DFO(deferoxamine), 항산화제 트롤록스(trolox) 병용처리에 따른 세포 수(A), 아르테수네이트 및 HTF (holo-transferrin), DFO, 트롤록스(trolox) 병용처리에 따른 시스플라틴 저항성 암세포에서의 상대적인 콜로니 형성 능력 (B) 및 세포 생존율 (C) 을 확인한 결과를 나타낸 도이다 (*는 아르테수네이트 단독 처리에 대한 P < 0.01).
도 3은 아르테수네이트 단독 또는 네크로스타틴-1 (Nec-1, 20 μM), 페로스타틴 (Fer-1, 20 μM), 및 트롤록스 (0.5 mM) 단독 또는 병용 처리에 따른 총 ROS 및 지질 ROS 수준을 확인한 결과를 나타낸 도이다 (*는 아르테수네이트 단독 처리에 대한 P < 0.01).
도 4는 시스플라틴 감수성 암 또는 저항성 암에서 아르테수네이트 처리에 따른 xCT, CD44, RAD51, p53, Nrf2, Keap1 의 단백질 발현의 변화 (A) 및 시스플라틴 저항성 세포에서의 아르테수네이트 처리에 따른 Nrf2-ARE 기전 관여 단백질 (Nrf2, Keap1, Ho-1, NQO1) 의 발현 변화를 확인한 결과를 나타낸 도 (B)이다. 또한 도 4의 C는 아르테수네이트 및 페로토시스 유도제인 에라스틴 (erastin) 또는 설파살라진 (SAS) 처리에 따른 Nrf2, Keap1, HO-1 의 발현 변화를 함께 확인한 결과를 나타낸 도이다 (* P < 0.01 relative to NT control).
도 5는 시스플라틴 저항성 암세포에서 아르테수네이트 및 에라스틴 처리에 따른 NFE2L2 (Nrf2) mRNA 의 변화를 확인한 결과를 나타낸 도이다 (* P < 0.01 relative to NT control).
도 6은 시스플라틴 저항성 암세포에서 아르테수네이트 또는 에라스틴 처리에 따른 NRf2 발현 변화(A), NFE2L2 (Nrf2) 전사활성의 변화 (B), HMOX1 및 NQO1 mRNA 발현의 변화를 확인한 결과(C)를 나타낸 도이다 (* P < 0.01 relative to NT control).
도 7은 두경부암 세포에서 siKEAP1에 의한 KEAP mRNA 발현 억제 (A) 및 이에 따른 Nrf2 및 HO-1의 단백질 발현 억제(B) 및 세포수 변화(C)를 확인한 결과를 나타낸 도이다 (* P < 0.05 relative to control). (siCtr: siControl, Lipo: 리포펙타민).
도 8은 아르테수네이트와 siKEAP1, siNFE2L2(Nrf2) 및 트리고넬린(trig) 병용처리에 따른 세포 생존률을 확인한 결과를 나타낸 도이다 (* P < 0.05 relative to control; * P < 0.01 between the groups.).
도 9는 시스플라틴 저항성 세포에서 아르테수네이트 및 트리고넬린의 단독 또는 병용 처리에 따른 세포성 GSH 및 지질 ROS 수준을 측정한 결과를 나타낸 도이다 (* P < 0.05 relative to control; * P < 0.01 between the groups.).
도 10은 Nrf2 억제제에 의한 아르테수네이트 저항성 극복 결과를 확인한 도이다. 도 10의 A는 siNFE2L2 처리 및 siHMOX1 처리에 의한 NFE2L2(Nrf2) 의 mRNA 수준의 감소, HMOX1 의 mRNA 수준을 감소를 확인한 결과이다. 도 10의 B는 siNEF2L2 또는 siHMOC 와 트롤록스 단독 또는 병용 처리에 따른 아르테수네이트에 대한 감수성 변화를 세포 생존률로 확인한 결과를 나타낸 도이다.( * P < 0.01 relative to siCtr, ** P < 0.01 relative to siNFE2L2 transfection.) 도 10의 C는 아르테수네이트와 Nrf2 억제제인 siNrf2 병용 처리에 따른 저항성 극복 여부를 확인한 결과를 나타낸 도이다. 도 10의 D 및 E는 각각 siNFE2L2 와 아르테수네이트 처리에 따른 세포성 GSH 및 세포성 ROS 수준의 변화와 트롤록스 처리에 의한 차단 결과를 나타낸 도이다(* P < 0.05 and ** P < 0.01 compared between groups).
도 11은 마우스에서 아르테수네이트와 Nrf2 의 유전적 억제(shNrf2) 및 약학적 억제 (트리고넬린) 가 철분 의존성 항암 효과를 유도하는 글루타치온 결핍 및 γH2AX 형성 증가에 영향을 줄 수 있는지 여부를 확인한 결과를 나타낸 도이다. 도 11의 A는 KEAP1 shRNA 및 아르테수네이트 병용 처리에 따른 종양 무게의 변화 및 Nfr2 발현의 변화를 확인한 결과를 나타낸 도이다(* P < 0.05 versus the shRNA control). 도 11의 B 및 C는 shKeap1과 아르테수네이트, 트리고넬린의 단독 또는 병용 처리에 의한 종양 부피(B) 및 세포성 GSH의 변화 (C)를 확인한 결과를 나타낸 도이다 (* P < 0.05 compared between two groups). 도 11의 D는 트리고넬린, 아르테수네이트, shNrf2 의 단독 또는 병용 투여 실험군에 따른 종양 부피의 변화를 확인한 결과를 나타낸 도이다. 도 11의 E 및 F는 시스플라틴 저항성 암에서 shNfr2, 아르테수네이트, 트리고넬린의 단독 또는 병용 투여에 따른 세포에서 세포성 GSH 수준 및 γH2AX 형성 변화를 확인한 결과를 나타낸 도이다. (* P < 0.05 compared between two groups; ** P < 0.01 relative to control or compared between two groups).
도 12는 본 발명에 따른 페로토시스 유발 기전을 나타낸 모식도이다.
FIG. 1 is a graph showing the results of confirming selective cancer cell killing effect upon treatment with artesanate. FIG. 1 (A) shows the cytotoxic effect of cisplatin-resistant cancer and susceptible cancer according to the treatment concentration of arthesinate, FIG. 1 (B) shows the cytotoxic effect of arthisinate treatment in head and neck cancer cells and normal cells, C is a colony forming ability according to treatment with arthesinate in head and neck cancer cells and normal cells, and D in FIG. 1 shows the results of comparing anti-cancer effects of arthesinate in parent cells and cisplatin-resistant cells (Arts: ).
FIG. 2 is a graph showing the cell numbers (A), aresinate and HTL (holo-transferrin), DFO and trolox in combination treatment with arthesinate and DFO (deferoxamine), antioxidant trolox (B) and cell viability (C) in cisplatin-resistant cancer cells according to the present invention (* indicates P <0.01 for aresinate alone treatment).
Figure 3 shows the total ROS and lipid ROS (ROS) activity of aresinate alone or necro-statin-1 (Nec-1, 20 [mu] M), ferrostatin (* Indicates P <0.01 for treatment with artesonate alone).
FIG. 4 is a graph showing changes in protein expression of xCT, CD44, RAD51, p53, Nrf2 and Keap1 according to artesinate treatment in cisplatin sensitive or resistant cancer (A) and Nrf2-ARE according to artesinate treatment in cisplatin- (B) showing the results of confirming the expression changes of the mechanism involved proteins (Nrf2, Keap1, Ho-1, NQO1). FIG. 4C is a graph showing changes in the expression of Nrf2, Keap1 and HO-1 according to treatment with erastin or sulfasalazine (SAS), an artesinate and ferrotic inducer (* P < 0.01 relative to NT control).
FIG. 5 is a graph showing changes in NFE2L2 (Nrf2) mRNA according to treatment with arestinate and erastin in cisplatin resistant cancer cells (* P <0.01 relative to NT control).
FIG. 6 shows (C) the change in NRf2 expression (A), the change in NFE2L2 (Nrf2) transcription activity (B), and the change in expression of HMOX1 and NQO1 mRNA in the cisplatin resistant cancer cells according to the treatment with aresinate or erastin (* P < 0.01 relative to NT control).
FIG. 7 is a graph showing inhibition of KEAP mRNA expression by siKEAP1 in head and neck cancer cells (A) and inhibition of protein expression (B) and cell number change (C) of Nrf2 and HO- 0.05 relative to control). (siCtr: siControl, Lipo: lipofectamine).
8 is a diagram showing a result of confirming the cell survival rate of the Artemisia can carbonate and siKEAP1, siNFE2L2 (Nrf2) and teurigo nelrin (trig) combined treatment (* P <0.05 relative to control ; * P <0.01 between the groups.) .
FIG. 9 is a graph showing the results of measuring cellular GSH and lipid ROS levels in the cisplatin-resistant cells, alone or in combination with treatment with arthesinate and trigonelline (* P <0.05 relative to control; * P <0.01 between the groups.
FIG. 10 is a graph showing the results of overcoming aresinate resistance by an Nrf2 inhibitor. FIG. 10A shows the results of confirming reduction of mRNA level of NFE2L2 (Nrf2) by siNFE2L2 treatment and siHMOX1 treatment and reduction of mRNA level of HMOX1. FIG. 10B is a graph showing the cell survival rate of the change in susceptibility to artesonate according to the treatment with siRNA or siHMOC and Trolox alone or in combination. (* P <0.01 relative to siCtr, ** P <0.01 relative to siNFE2L2 transfection. Fig. 10C shows the results of confirming resistance to overcome of the combination treatment of aresinate with siRNAr2, an Nrf2 inhibitor. 10 and 11 show changes in cellular GSH and cellular ROS levels due to treatment with siNFE2L2 and artesinate, respectively, and the result of blocking by trolox treatment (* P < 0.05 and ** P < 0.01 compared between groups).
Figure 11 shows the results of genetic inhibition (shNrf2) and pharmacological inhibition (trigonelline) of aresinate and Nrf2 in mice to affect glutathione deficiency and γH2AX formation leading to iron-dependent anti-cancer effects Fig. FIG. 11A is a graph showing changes in tumor weight and Nfr2 expression by treatment with KEAP1 shRNA and artesonate (* P < 0.05 versus the shRNA control). 11B and 11C show the result of confirming the change in tumor volume (B) and cellular GSH (C) by shKeap1, artesanate, trigonelline alone or in combination (* P <0.05 compared between two groups). FIG. 11D shows the result of confirming the change in tumor volume according to the test group of Trigonelin, Artesonate, shNrf2 alone or in combination. FIGS. 11E and 11F are graphs showing changes in cellular GSH level and γH2AX formation in cells after shNfr2, artesinate, and trigonellin alone or in combination in cisplatin resistant cancer. FIG. (* P <0.05 compared between two groups; ** P <0.01 relative to control or between two groups).
12 is a schematic diagram showing the ferrotocyte-inducing mechanism according to the present invention.

본 발명은 아르테미신 또는 이의 유도체; 및 Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) 억제제를 포함하는 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to artemisin or a derivative thereof; And a nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) inhibitor.

본 발명에 따른 아르테미신 또는 이의 유도체; 및 Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) 억제제는 암 세포에서 페로토시스를 유발하여 암 세포의 선택적 사멸을 유도할 뿐만 아니라, 기존 항암제인 시스플라틴 저항성 암에 대해서도 항암 효과를 나타낼 수 있다. Artemisin or a derivative thereof according to the present invention; And Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) inhibitors induce pertro- sis in cancer cells to induce selective killing of cancer cells as well as anticancer effects against cisplatin resistant cancer, which is an existing cancer drug.

본 발명에 있어서, 상기 아르테미신의 유도체는 암세포에서 페로토시스 활성을 통해 암세포의 선택적 사멸을 유도할 수 있는 물질이면 당 분야에 공지된 아르테미신의 유도체를 모두 제한없이 포함할 수 있으나, 바람직하게는 아르테미시닌(artemisinin), 히드로아르테미시닌 (Hydroartemisinin), 디히드로아르테미시닌 (Dihydroartemisinin), 아르테메테르 (artemether), 아르테에테르 (arteether), 아르테플렌(arteflene), 아르테수네이트(artesunate), 아르테수네이트 염, 디히드로아르테미시닌 프로필 카보네이트 (propylcarbonate dihydroartemisinin), 비스에테르 아르테린산 (bis- ether artelinic acid) 및 디히드록시디히드로아르테미시닌 (dihydroxydihydroartemisinin) 으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 본 발명에서는 바람직한 일 예로 아르테수네이트 (artesunate) 를 이용하였으며 아르테수네이트는 "Dihydroartemisinine-12-alpha-succinate" 또는 "Succinyl dihydroartemisinin" 또는 "Sodium artesunate" 또는 "Quinghaosu reduced succinate ester" 또는 "Butanedioic acid,mono((3R,5aS,6R,8aS,9R,10S,12R,12aR)-decahydro-3,6,9-trimethyl-3,12-epoxy-12H-pyrano(4,3-j)-1,2-benzodioxepin-10-yl)ester" 또는 "88495-63-0" 또는 "Artesunic acid" 라고도 불리며 실온에서 백색결정(White powder or crystal)으로 화학구조식은 C19H28O8이고 분자량은 384.42082 g/mole 이다. In the present invention, the derivatives of artemisin may include all derivatives of artemisin known in the art as far as they can induce the selective death of cancer cells through the activity of ferrotocyte in cancer cells, Are artemisinin, hydroartemisinin, dihydroartemisinin, artemether, arteether, arteflene, artesunate, and the like. , At least one member selected from the group consisting of aresinate salt, propylcarbonate dihydroartemisinin, bis-ether artelinic acid, and dihydroxydihydroartemisinin. have. In the present invention, artesunate is used as a preferred example, and artesanate is referred to as dihydroartemisinine-12-alpha-succinate or succinyl dihydroartemisinin or sodium artesunate or Quinghaosu reduced succinate ester or butanedioic acid, (3R, 5aS, 6R, 8aS, 9R, 10S, 12R, 12aR) -decahydro-3,6,9-trimethyl-3,12-epoxy- (white powder or crystal) at room temperature and has a chemical structure of C 19 H 28 O 8 and a molecular weight of 384.42082 g / cm &lt; 3 &gt; mole.

본 발명의 아르테미신 또는 유도체의 일 예인 아르테수네이트는 대표적인 항암제 중 하나인 백금 계열 항암제 시스플라틴 저항성 및 감수성 암세포 모두에서 우수한 항암 활성을 나타내며, 정상 세포에 대해서는 세포 사멸을 유도하지 않는 안전한 약물이다. 특히 본 발명의 아르테수네이트는 철 의존적 ROS 매개된 철분성 세포 사멸 (ferrotoptic cell death), 즉, 페로토시스를 유발하여 암세포를 사멸하는 활성을 나타낸다. 또한 아르테수네이트 처리는 이를 처리한 암세포에서 총 ROS 및 지질 ROS 수준을 증가시키는 기전을 통해 항암 활성을 유도한다. Artesinate, which is one example of artemisin or derivative of the present invention, exhibits excellent anticancer activity in both platinum-resistant and cancer-resistant platinum-based anticancer drugs, which are one of typical anticancer drugs, and is a safe drug that does not induce apoptosis in normal cells. In particular, the arthesinate of the present invention exhibits an activity of killing cancer cells by inducing iron-dependent ROS-mediated iron ferrooptic cell death, that is, ferrotocyte. In addition, aresinate treatment induces anticancer activity through a mechanism of increasing total ROS and lipid ROS levels in the cancer cells treated therewith.

본 발명의 상기 Nrf2 억제제는 Nrf2의 활성을 억제하는 물질로, 유전적으로 Nrf2 를 억제하는 물질, 또는 Nrf2 억제제의 활성을 저해하는 소분자를 제한없이 포함할 수 있다. Nrf2는 ARE (antioxidant response element)에 의해 조절되는 유전자의 전사적 활성화에서 주요한 역할을 수행하며, ARE에 의해 조절되는 유전자는 주로 항산화 효소를 코딩한다. The Nrf2 inhibitor of the present invention inhibits the activity of Nrf2, and may include, without limitation, a substance that genetically inhibits Nrf2, or a small molecule that inhibits the activity of an Nrf2 inhibitor. Nrf2 plays a major role in the transcriptional activation of genes regulated by the antioxidant response element (ARE), and genes regulated by ARE mainly encode antioxidant enzymes.

본 발명이 Nrf 억제제는 바람직하게는 Nrf2의 안티센스, dsRNA, 리보자임, 앱타머, Nrf2 결합 단백질의 단편, 항체 또는 항체의 단편으로 이루어진 군에서 선택된 1종이상 일 수 있다. The Nrf inhibitor of the present invention may preferably be at least one selected from the group consisting of antisense of Nrf2, dsRNA, ribozyme, aptamer, fragment of Nrf2 binding protein, antibody or fragment of antibody.

상기 "안티센스"는 NRF2를 코딩하는 mRNA에 상보적인 서열을 포함하는 핵산을 일컫는다. 안티센스는 DNA, RNA 또는 둘 다로 이루어질 수 있다. 안티센스는 타겟 NRF2의 mRNA에 100% 상보적일 필요는 없다. 안티센스가 엄격한 조건(Sambrook et al.1989) 하에서 특이적으로 혼성화할 수 있는 한, 비-상보적인 염기를 포함할 수 있다. 안티센스를 세포에 도입하였을 때, 이것은 타겟 폴리뉴클레오티드에 결합하여 전사, RNA 프로세싱, 번역 또는 안정성을 저해한다. 안티센스는, 안티센스 폴리뉴클레오티드 외에도, 변형된 벡본을 포함하는 폴리뉴클레오티드 모방체, 및 3' 및 5' 말단 영역을 포함한다. 이러한 안티센스는, NRF2의 서열 정보로부터 적절하게 설계하여, 당해 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있는 방법(예, 화학 합성법)을 이용하여 제조할 수 있다. Said "antisense" refers to a nucleic acid comprising a sequence complementary to an mRNA encoding NRF2. Antisense can consist of DNA, RNA or both. The antisense need not be 100% complementary to the mRNA of the target NRF2. Antisense may include non-complementary bases as long as they can specifically hybridize under stringent conditions (Sambrook et al. 1989). When an antisense is introduced into a cell, it binds to the target polynucleotide and inhibits transcription, RNA processing, translation or stability. In addition to the antisense polynucleotides, the antisense includes polynucleotide mimetics comprising modified verbone, and 3 ' and 5 ' terminal regions. Such antisense can be prepared by appropriately designing from the sequence information of NRF2 and using methods well known to those skilled in the art (e.g., chemical synthesis).

"dsRNA"는, RNA 간섭(RNAi)에 의해 유전자 발현을 저해하는 이중 가닥 RNA 구조로서, siRNA(짧은 간섭 RNA) 및 shRNA(짧은 헤어핀 RNA)를 포함한다. dsRNA는, 타겟 유전자의 발현을 저해하는 한, 타겟 유전자의 서열과 100% 상동성을 가질 필요는 없다. dsRNA의 일부분은 안정화를 위해 또는 다른 목적(들)으로 DNA로 치환시킬 수 있다. 통상 siRNA는 21개 내지 23개의 염기로 구성된 이중 가닥 RNA이다. siRNA는, 당해 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 방법에 의해, 예컨대 화학 합성에 의해, 또는 천연 RNA의 유사체로서 제조할 수 있다. shRNA는 헤어핀 턴 구조를 가지는 RNA 단쇄이다. shRNA는 당해 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 방법, 예컨대 화학 합성에 의해, 또는 세포에 shRNA를 코딩하는 DNA를 도입하여 DNA를 발현시킴으로써, 제조할 수 있다. 본 발명에서 예시적으로 사용된 Nrf 억제제로서 siRNA 서열은 서열번호 1 및 2로 표시되는 siRNA 쌍, 서열번호 3 및 4로 표시되는 siRNA 쌍, 서열번호 15및 16으로 표시되는 siRNA 쌍일 수 있고, shRNA 서열은 서열번호 19 및 20로 표시되는 shRNA 쌍, 서열번호 21 및 22로 표시되는 shRNA 쌍, 서열번호 23및 24로 표시되는 shRNA 쌍일 수 있으며, 각각 이와 90 내지 99% 바람직하게는 95 내지 99% 상동성을 갖는 서열을 포함할 수 있다. "dsRNA" is a double-stranded RNA structure that inhibits gene expression by RNA interference (RNAi), including siRNA (short interfering RNA) and shRNA (short hairpin RNA). The dsRNA does not need to have 100% homology with the sequence of the target gene as long as it inhibits the expression of the target gene. A portion of the dsRNA can be replaced with DNA for stabilization or for another purpose (s). Usually siRNA is a double stranded RNA consisting of 21-23 bases. siRNA can be produced by methods well known to those skilled in the art, for example, by chemical synthesis, or as analogs of native RNA. shRNA is a RNA short chain having a hairpin turn structure. The shRNA can be produced by a method well known to those skilled in the art, for example, by chemical synthesis, or by introducing DNA encoding shRNA into a cell to express the DNA. SiRNA sequences as Nrf inhibitors illustratively used in the present invention may be an siRNA pair represented by SEQ ID NO: 1 and 2, an siRNA pair represented by SEQ ID NO: 3 and 4, an siRNA pair represented by SEQ ID NO: 15 and 16, The sequence may be an shRNA pair represented by SEQ ID NOs: 19 and 20, an shRNA pair represented by SEQ ID NOs: 21 and 22, an shRNA pair represented by SEQ ID NOs: 23 and 24, and 90 to 99%, preferably 95 to 99% Or &lt; / RTI &gt; homologous sequences.

"리보자임"은 RNA 프로세싱 촉매 활성을 가지고 있으며, RNA 절단, 연결(pasting), 삽입 및 전이를 수행할 수 있다. 리보자임의 구조는 헤머헤드, 헤어핀 등을 포함할 수 있다."Ribozyme" has RNA processing catalytic activity and can perform RNA cleavage, pasting, insertion and transfer. The structure of the ribozyme may include a hemmer head, a hairpin, and the like.

"앱타머"는 단백질과 같은 물질에 결합하는 핵산이다. 핵산의 형태는 이중 가닥 또는 단일 가닥일 수 있다. 앱타머의 길이는 타겟 분자에 특이적으로 결합할 수 있는 한 한정되지 않으며, 예컨대, 10 내지 200개의 뉴클레오티드, 바람직하게는 10 내지 100개의 뉴클레오티드, 더 바람직하게는 15 내지 80개의 뉴클레오티드, 및 더욱 바람직하게는 15 내지 50개의 뉴클레오티드로 이루어질 수 있다. 앱타머는 당해 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있는 방법을 이용하여 선택할 수 있다. 예컨대, SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) (Tuerk, C. and Gold, L., 1990, Science, 249, 505-510)를 적용할 수 있다."Aptamer" is a nucleic acid that binds to a protein-like substance. The form of the nucleic acid may be double stranded or single stranded. The length of the aptamer is not limited as long as it can specifically bind to the target molecule, and is, for example, 10 to 200 nucleotides, preferably 10 to 100 nucleotides, more preferably 15 to 80 nucleotides, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 15 &lt; / RTI &gt; to 50 nucleotides. The aptamers may be selected using methods well known to those skilled in the art. For example, SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) (Tuerk, C. and Gold, L., 1990, Science, 249, 505-510) can be applied.

"NRF2-결합 단백질의 단편"은 NRF2에 결합하여 NRF2를 저해하여 본래의 기능을 수행하는 것을 방해하는 단백질 절편이다. 예를 들어, NRF2-결합 단백질의 단편은, 이러한 단백질의 부분 펩타이드를 제조하고 NRF2에 결합하는 펩타이드를 선별함으로써, 수득할 수 있다. 또한, 이의 안정성을 향상시키거나 저해 활성을 강화하기 위해, 펩타이드를 적절하게 변형시킬 수 있으며, 펩타이드의 일부분에 아미노산 돌연변이를 도입할 수 있다."Fragment of NRF2-binding protein" is a protein fragment that binds to NRF2 and inhibits NRF2 from performing its original function. For example, fragments of NRF2-binding proteins can be obtained by preparing partial peptides of such proteins and selecting peptides that bind to NRF2. In addition, to improve its stability or enhance its inhibitory activity, the peptide can be modified appropriately and an amino acid mutation can be introduced into a portion of the peptide.

본원에서, "항체의 단편"은 항체의 항원에 대한 활성을 보유하고 있는, 항체의 일부분(부분 단편) 또는 항체의 일부분을 포함하는 펩타이드이다. 항체의 단편은, F(ab')2 , Fab', Fab, 단쇄 Fv (이하, "scFv"로 약칭함), 이황화 결합된 Fv (이하, "dsFv"로 약칭함) 또는 그것의 폴리머, 이량체화된 V 영역 (이하, "다이아바디"로 약칭함), 또는 CDR을 포함하는 펩타이드를 포함할 수 있다.As used herein, a "fragment of an antibody" is a peptide comprising a portion (partial fragment) of an antibody or a portion of an antibody, which retains the activity of the antibody against the antigen. The fragments of the antibody may be selected from the group consisting of F (ab ') 2 , Fab', Fab, short chain Fv (abbreviated as "scFv" hereinafter), disulfide bonded Fv (hereinafter abbreviated as "dsFv" (Hereinafter abbreviated as "diabodies &quot;), or a peptide comprising a CDR.

또한 본 발명의 NRf2 억제제는 Nrf2 의 활성을 억제할 수 있는 소분자 물질일 수 있으며, 바람직하게는 트리고넬린(trigonelline), 아스코르브산, 루테올린(luteolin), 오크라톡신 A(ochratoxin A), 크리신 (chrysin), 브루사톨(brusatol) 및 ATRA (all-trans retinoic acid)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.In addition, the NRf2 inhibitor of the present invention may be a small molecule substance capable of inhibiting the activity of Nrf2, preferably trigonelline, ascorbic acid, luteolin, ochratoxin A, chrysin, brusatol, and all- trans retinoic acid (ATRA).

상기와 같은 본 발명의 Nrf2 억제제는 아르테미신 또는 이의 유도체에 대한 저항성을 나타내거나 감수성이 감소한 암세포에서 아르테미신 또는 이의 유도체에 대한 감수성을 증가시키는 보조적 역할을 수행하는 물질로, 아르테미신 또는 이의 유도체와 함께 암세포에 처리되는 경우, 세포성 GSH 수준은 현저하게 감소시키고, γH2AX 형성은 현저하게 증가시킬 수 있으며, 지질 ROS 축적을 촉진시킬 수 있으므로 아르테수네이트의 철분 의존적 항암 활성을 도와 암세포에서 페로토시스를 촉진시킬 수 있다. As described above, the Nrf2 inhibitor of the present invention plays an auxiliary role in increasing the sensitivity to artemisin or its derivative in cancer cells which exhibit resistance to artemisin or its derivatives or decrease in sensitivity, and it is an artemisin or derivative thereof When treated together with cancer cells, cellular GSH levels are markedly reduced, γH2AX formation can be markedly increased, and lipid ROS accumulation can be promoted, thus helping iron-dependent anticancer activity of aresinate, . &Lt; / RTI &gt;

본 발명의 암은 아르테미신 또는 이의 유도체가 페로토시스를 통해 선택적 암세포 사멸을 유발할 수 있고 Nrf2 억제제의 병용 투여로 인하여 암세포의 저항성이 개선되는 모든 암종을 제한없이 포함할 수 있으나, 바람직하게는 두경부암일 수 있다. 본 발명에서 두경부암은 쇄골보다 상부에 발생하는 암종 중 갑상샘을 제외한 암을 총칭한다. 즉, 상악암, 인두암, 설암, 후두암 등을 포함하며 편평상피암일 수 있다. The cancer of the present invention may include all kinds of cancer cells in which artemisinin or a derivative thereof can induce selective cancer cell death through ferrothisis and the cancer cell resistance is improved due to the combined administration of the Nrf2 inhibitor, It may be cervical cancer. In the present invention, head and neck cancer is generically referred to as cancer except for the thyroid gland among the carcinomas that occur on the upper part of the clavicle. That is, it includes squamous cancer, pharyngeal cancer, tongue cancer, laryngeal cancer, and the like.

또한 본 발명의 아르테미신 또는 이의 유도체; 및 Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) 억제제를 포함하는 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물은 새로운 항암제로서, 기존 항암제에 대하여 내성 또는 저항성을 나타내는 암종에서 더욱 효과적인 항암제로 활용될 수 있다. 널리 사용되고 있으나 내성 또는 저항성이 문제되는 항암제의 예로는 백금 계열의 항암제가 있으며, 예컨대 시스플라틴, 카르보플라틴 및 네다플라틴으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 항암제 일 수 있다. 따라서 본 발명은 기존 항암제에 저항성을 나타내는 암종에 유용하게 사용될 수 있다. Also, artemisin or a derivative thereof of the present invention; And Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) inhibitor is a novel anticancer agent which can be used as a more effective anticancer agent in cancerous carcinomas resistant or resistant to existing anticancer agents. Examples of the anticancer agent which is widely used but has a problem of resistance or resistance include a platinum-based anticancer agent and may be one or more anticancer agents selected from the group consisting of cisplatin, carboplatin and nedaplatin. Therefore, the present invention can be effectively used for carcinomas resistant to conventional anticancer agents.

본 발명의 아르테미신 또는 이의 유도체는 암세포에서 페로토시스를 유발하는 것을 특징으로 한다. 용어 “페로토시스 (ferroptosis)”란 철분성 세포 괴사를 말하며 분자중의 철이온과 반응하여 활성 산소종을 생산하고 이를 통해 암세포를 사멸시키는 새로운 암세포 사멸 기전을 의미한다. 즉 아르테미신 또는 이의 유도체는 철 의존전인 활성 산소종의 발생과 과산화 지질의 축적을 유발하며 이를 통해 암세포의 선택적 사멸을 유도할 수 있다. The artemisin or a derivative thereof of the present invention is characterized by causing ferrotocis in cancer cells. The term &quot; ferroptosis &quot; refers to iron cell necrosis, which means a new cancer cell death mechanism that reacts with iron ions in the molecule to produce reactive oxygen species, thereby killing cancer cells. That is, artemisin or its derivatives induce the generation of active oxygen species and accumulation of lipid peroxidation, which are iron-dependent, thereby inducing selective death of cancer cells.

따라서 본 발명의 아르테미신 또는 이의 유도체는 암세포에서 글루타치온을 감소시키거나 또는 활성 산소종을 증가시키는 것을 특징으로 할 수 있다. Accordingly, the artemisin or a derivative thereof of the present invention can be characterized in that it reduces glutathione or increases active oxygen species in cancer cells.

한편 본 발명의 암은 이제 제한적인 것은 아니나, 페로토시스 저항성 암일 수 있다. 이는 본 발명이 페로토시스 저항성을 극복하기 위한 보조 물질인 Nrf2 억제제를 일 구성 성분으로 포함하고 있기 때문이며, 페로토시스를 유발하여 항암 활성을 나타내는 아르테미신 또는 이의 유도체가 그 작용을 원활히 수행하기 어려운 페로토시스 저항성 암에 아르테미신 또는 이의 유도체와 함께 Nrf2 억제제를 투여함으로써 페로토시스 저항성 암의 감수성 또는 민감성을 증가시키고 항암 효과를 개선할 수 있는 특이적 우수성을 갖기 때문이다. The cancer of the present invention, on the other hand, is now, but not limited to, a ferrotocyte resistant cancer. This is because the present invention includes an Nrf2 inhibitor as an ingredient for overcoming resistance to ferrotocyte, and it is difficult for artemisin or its derivative, which induces ferrotocyte to induce anticancer activity, to act smoothly This is because administration of Nrf2 inhibitor in combination with artemisin or its derivative in ferrotocyte-resistant cancer has specific superiority in increasing the susceptibility or sensitivity of the ferrotocyte-resistant cancer and improving the anti-cancer effect.

따라서 본 발명은 또한 Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) 억제제를 포함하는, 아르테미신 또는 이의 유도체에 대한 저항성 극복을 위한 항암 치료 보조용 조성물에 관한 것이다. Accordingly, the present invention also relates to an anticancer therapeutic composition for overcoming resistance to artemisin or a derivative thereof, which comprises a nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) inhibitor.

본 명세서에서 사용된 용어, "항암 치료 보조용 조성물"은 항암제에 의한 치료와 병행하여 적용 시 항암제에 대한 암세포의 감수성을 증가시켜 항암치료의 효과를 상승적으로 증가시키는 조성물을 의미한다. As used herein, the term " composition for assisting in the chemotherapy "means a composition that synergistically increases the effect of chemotherapy by increasing the sensitivity of cancer cells to an anticancer drug when applied in combination with treatment with an anticancer drug.

따라서 상기 항암 치료 보조용 조성물은 저항성을 갖는 암 치료에 보조적으로 사용될 수 있으며, 항암 보조제로 항암제와 함께, 동시에 또는 순차적으로 투여 가능하다. Therefore, the anticancer therapy adjuvant composition can be used as an adjunct to cancer treatment with resistance and can be administered simultaneously or sequentially with anticancer drugs as anticancer adjuvants.

본 발명의 조성물은 약학적으로 허용되는 담체를 포함한다. 본 발명의 약학적 조성물에 포함되며 허용되는 담체는 제제 시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘, 미네랄 오일, 식염수, PBS(phosphate buffered saline) 또는 배지 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The composition of the present invention comprises a pharmaceutically acceptable carrier. The carrier which is included in the pharmaceutical composition of the present invention and which is usually used at the time of preparation is lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, starch, acacia rubber, calcium phosphate, alginate, gelatin, calcium silicate, (S), microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, cellulose, water, syrup, methylcellulose, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate, mineral oil, saline, PBS And the like, but are not limited thereto.

본 발명의 약학적 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 약제학적으로 허용되는 담체 및 제제는 Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995)에 상세히 기재되어 있다.The pharmaceutical composition of the present invention may further contain a lubricant, a wetting agent, a sweetening agent, a flavoring agent, an emulsifying agent, a suspending agent, a preservative, etc., in addition to the above components. Suitable pharmaceutically acceptable carriers and formulations are described in detail in Remington ' s Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995).

본 발명의 약학적 조성물은 경구 또는 비경구 투여할 수 있으며, 바람직하게는 경구 또는 피하 투여될 수 있고, 항암 치료를 위한 추가적인 성분을 포함하여 함께, 동시에, 순차적으로 사용할 수 있다. The pharmaceutical compositions of the present invention can be administered orally or parenterally, preferably orally or subcutaneously, and can be used together, simultaneously, and sequentially, including additional components for chemotherapy.

본 발명의 약학적 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 병적 상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하게 처방될 수 있다.The appropriate dosage of the pharmaceutical composition of the present invention may vary depending on such factors as formulation method, administration method, age, body weight, sex, pathological condition, food, administration time, route of administration, excretion rate, .

또한 본 발명은 아르테미신 또는 이의 유도체; 및 Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) 억제제를 개체에 투여하는 단계;를 포함하는 암 예방 또는 치료 방법에 관한 것이다. The present invention also relates to artemisin or a derivative thereof; And Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) inhibitor to a subject.

상기 개체는 인간을 포함한 포유류인 것이 바람직하며, 암 질환을 앓고 있거나, 앓았거나, 앓을 가능성이 있는 잠재적인 환자군도 모두 제한 없이 포함할 수 있다. 상기 아르테미신 또는 이의 유도체; 및 Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) 억제제는 대상에게 약학적으로 유효한 양으로 전달될 수 있다. The subject is preferably a mammal, including a human, and may include, without limitation, any potential patient population suffering from, suffering from, or being sick with cancer. The artemisin or a derivative thereof; And Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) inhibitors can be delivered to a subject in a pharmaceutically effective amount.

또한 본 발명은 Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) 억제제를 아르테미신 또는 이의 유도체와 함께 투여하는 단계; 를 포함하는 아르테미신 또는 이의 유도체에 대한 저항성 또는 내성 극복 방법; 또는 감수성 또는 민감성 증진 방법에 관한 것이다. 본 치료방법과 관련된 구체적인 기재는 앞서 설명된 기재와의 중복을 피하기 위하여 생략하였다. The present invention also relates to a method for the treatment and / or prophylaxis of cancer, comprising administering an Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) inhibitor together with artemisin or a derivative thereof; A method for overcoming resistance to or resistance to artemisin or a derivative thereof; Or a method for enhancing sensitivity or sensitivity. Detailed descriptions related to the present treatment method are omitted in order to avoid duplication with the above-described description.

또한 본 발명은 아르테미신 또는 이의 유도체에 대한 저항성 암세포에 후보물질을 처리하는 단계; 및 상기 암세포에서 Nrf2, HO-1, NQO1의 발현 감소를 유발하는 물질을 선발하는 단계; 를 포함하는 아르테미신 또는 이의 유도체에 대한 저항성 극복용 항암 보조제의 스크리닝 방법에 관한 것이다. The present invention also provides a method for treating cancer, comprising the steps of: treating a candidate substance against cancer cells resistant to artemisin or a derivative thereof; And selecting a substance inducing a decrease in expression of Nrf2, HO-1 and NQO1 in the cancer cell; To a method of screening for anticancer adjuvant for overcoming resistance to artemisin or a derivative thereof.

본 발명에서는 시스플라틴 저항성 또는 민감성 암에서 아르테미신 또는 이의 유도체, 바람직하게는 아르테수네이트가 페로토시스에 의하여 항암 효과를 나타낼 수 있으나, 이와 같은 항암 활성은 페로토시스에 대하여 저항성을 유발하는 Nrf2-ARE 경로의 활성화에 의하여 다시 감소될 수 있음을 확인하였다. 이에 따라 Nrf2-ARE 경로의 억제 또는 차단이 아르테미신 또는 이의 유도체 처리에 의해 유발될 수 있는 저항성을 극복하기 위한 중요한 역할을 한다는 것을 확인하였다. 따라서, 아르테미신 또는 이의 유도체에 대한 저항성 암세포에서 Nrf2-ARE 경로를 억제 또는 차단할 수 있는 물질을 확인하는 경우, 이를 아르테미신 또는 이의 유도체에 대한 저항성 암세포에 대한 항암 보조제로 활용할 수 있다. 따라서 본 발명은 Nrf2, HO-1(Heme oxygenase-1), NQO1 (NAD(P)H quinone dehydrogenase 1) 의 발현 감소를 유발하는 물질을 선발하는 단계를 통해 아르테미신 또는 이의 유도체에 대한 저항성 극복용 항암 보조제의 스크리닝 방법을 제공한다. In the present invention, artemicin or a derivative thereof, preferably artesinate, may exhibit anticancer activity by ferrotocys in cisplatin-resistant or sensitive cancer, but the anticancer activity of Nrf2- ARE pathway activation. Thus confirming that inhibition or blocking of the Nrf2-ARE pathway plays an important role in overcoming the resistance caused by treatment with artemisin or its derivatives. Therefore, when a substance capable of inhibiting or blocking the Nrf2-ARE pathway is identified in cancer cells resistant to artemisin or its derivatives, it can be used as an anti-cancer adjuvant for resistant cancer cells against artemisin or its derivatives. Accordingly, the present invention provides a method for overcoming resistance to artemisin or a derivative thereof by selecting a substance that causes a decrease in the expression of Nrf2, HO-1 (Heme oxygenase-1) and NQO1 (NAD (P) H quinone dehydrogenase 1) A method for screening a cancer-preventing adjuvant is provided.

상기 발현 감소는 전사 활성의 감소 또는 단백질 발현의 감소 등을 모두 포함하며, 이러한 감소는 당 분야에 알려진 전사체 또는 그로부터 코딩된 단백질의 양을 측정하는 모든 방법을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 면역침강법(immunoprecipitation), 방사능면역분석법(RIA), 효소면역분석법(ELISA), 면역조직화학법(immunohistochemistry), RT-PCR, 웨스턴 블랏팅(Western blotting) 및 유세포 분석법(FACS)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 측정될 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 또한, 활성 정도는 SDS-PAGE, 면역형광법, 효소면역분석법(ELISA), 질량분석 및 단백질 칩으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 측정될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.Such reduction of expression includes both reduction of transcription activity or reduction of protein expression, and such reduction can be carried out using any method known in the art for measuring the amount of a transcript or a protein encoded therefrom. More specifically, by immunoprecipitation, radioimmunoassay (RIA), enzyme immunoassay (ELISA), immunohistochemistry, RT-PCR, Western blotting and flow cytometry (FACS) But it is not limited thereto. In addition, the degree of activity can be measured by any one selected from the group consisting of SDS-PAGE, immunofluorescence, enzyme immunoassay (ELISA), mass spectrometry and protein chip, but is not limited thereto.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.

실험 재료 및 방법 Materials and Methods

세포주 Cell line

HNC 세포주 (HN2-10) 및 SNU 세포주는 한국세포주 은행에서 구입하여 사용하였으며, STR(short tandem repeat) 기반 DNA 핑거프린팅 및 멀티플렉스 PCR 에 의해 확인하였다. 상기 세포는 EMEM 배지 또는 10% 의 우태아 혈청이 포함된 RPMI 1640 배지에서 37℃ 조건으로 5% 이산화탄소 분위기 하에서 배양하였다. 정상 구강 각화세포 또는 섬유아세포들은 구강 수술을 수행한 환자로부터 얻었으며, in vitro 실험에 사용하였다. 세가지 종류의 시스플라틴 저항성 HNC 세포주 (HN3-cisR, HN4-cisR, 및 HN9-cisR) 들은 시스플라틴 농도를 증가시키면서 부모 HN3, HN4, 및 HN9 세포에 처리하는 과정을 통해 각각 얻었다. 시스플라틴 (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA )의 IC50 은 부모세포에서 2.2 내지 3.5 uM 이며, 시스플라틴-저항성 HNC 세포에서는 25.5 내지 38.9 uM 임을 세포 생존률 실험을 통해 확인되었다. HNC cell line (HN2-10) and SNU cell line were purchased from Korean Cell Line Bank and confirmed by STR (short tandem repeat) based DNA fingerprinting and multiplex PCR. The cells were cultured in RPMI 1640 medium containing EMEM medium or 10% fetal bovine serum at 37 ° C under a 5% carbon dioxide atmosphere. Normal oral keratinocytes or fibroblasts were obtained from patients who underwent oral surgery and were used for in vitro experiments. Three types of cisplatin resistant HNC cell lines (HN3-cisR, HN4-cisR, and HN9-cisR) were obtained through treatment of parental HN3, HN4, and HN9 cells, respectively, with increasing cisplatin concentrations. The IC50 of cisplatin (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) was 2.2 to 3.5 uM in parental cells and 25.5 to 38.9 uM in cisplatin-resistant HNC cells.

세포  cell 생존률Survival rate 실험 Experiment

아르테수네이트 (Sigma-Aldrich) 1 내지 100uM 노출, 트리고넬린 (trigonelline) (Sigma-Aldrich) 100uM 노출, Nrf2 유전적 억제제 및 활성화제와의 조합에 의한 세포 생존률의 변화를 MTT, rypan blue exclusion, clonogenic assay를 통해 확인하였다. MTT 에세이를 위하여, 세포들을 4시간 동안 테트라졸리움 화합물 MTT(3-[4,5-dimethyl-2-thiazolyl]-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide; Sigma-Aldrich) 와 함께 배양하였고, 2시간 동안 가용화 완충액에서 배양을 수행하였다. 이후 흡광도를 SpectraMax M2 microplate reader (Molecular Devices, Sunnyvale, CA, USA)를 이용하여 측정하였다. trypan blue exclusion 에세이는 0.4% 트리판 블루 염색을 통해 수행하였으며, 세포들을 혈구계수기로 계수하였다. Changes in cell viability by combination with 1 to 100 uM exposure to arthesinate (Sigma-Aldrich), 100 uM trigonelline (Sigma-Aldrich), Nrf2 genetic inhibitors and activators were assessed by MTT, rypan blue exclusion, clonogenic assay. For the MTT assay, cells were incubated with MTT (3- [4,5-dimethyl-2-thiazolyl] -2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide (Sigma-Aldrich) The incubation was carried out in solubilization buffer for a period of time. The absorbance was then measured using a SpectraMax M2 microplate reader (Molecular Devices, Sunnyvale, Calif., USA). The trypan blue exclusion assay was performed with 0.4% trypan blue staining and cells were counted with a hemocytometer.

clonogenic 에세이는 0.5% 크리스탈 바이올렛 용액을 이용하여 수행하였으며, 콜로니 ( >50 세포) 를 배양 14일 이후 정량화하였다. 세포 사멸 어세이를 아넥신 V 및 Pi 염색을 이용하여 수행하였다. 양성 염색된 세포를 유세포 분석기 및 Cell Quest Pro software (BD Biosciences, Franklin Lakes, NJ, USA)를 이용하여 계수하였고, 모든 어세이는 3회 반복 수행하였다. 약물 상호작용에 있어서 CI (combination index) 는 시너지 상호작용으로 정의된 CI <1 을 이용하는 Chou-Talalay (ComboSyn, Inc., Paramus, NJ, USA) 를 이용하여 계산하였다. Clonogenic assays were performed using 0.5% crystal violet solution and colonies (> 50 cells) were quantified after 14 days of culture. Cell death assays were performed using Annexin V and Pi staining. Positive stained cells were counted using a flow cytometer and Cell Quest Pro software (BD Biosciences, Franklin Lakes, NJ, USA), and all assays were repeated three times. In drug interactions, the combination index (CI) was calculated using Chou-Talalay (ComboSyn, Inc., Paramus, NJ, USA) using CI <1 defined as synergistic interaction.

글루타치온Glutathione 합성 및  Synthetic and ROSROS 측정  Measure

다른 약물에 노출된 세포 용해물의 세포성 GSH 수준을 GSH colorimetric detection kit (BioVision Inc., Milpitas, CA, USA)를 이용하여 측정하였다. HNC 세포 용출물의 상청액에서의 세포성 ROS 생성을 10 μM 2',7'-dichlorofluorescein diacetate (DCF-DA) (cytosolic ROS; Enzo Life Sciences, Farmingdale, NY, USA) 또는 2 μM C11-BODIPY C11 (lipid peroxidation; Thermo Fisher Scientific) 첨가를 통해 30분 동안 37℃에서 측정하였다. 상기 ROS 수준은 FACSCalibur flow cytometer equipped with CellQuest Pro (BD Biosciences) 를 이용하여 분석하였다. Cellular GSH levels of cell lysates exposed to other drugs were measured using the GSH colorimetric detection kit (BioVision Inc., Milpitas, CA, USA). Cellular ROS production in supernatants of HNC cell eluates was measured using 10 μM 2 ', 7'-dichlorofluorescein diacetate (DCF-DA) (cytosolic ROS; Enzo Life Sciences, Farmingdale, NY, USA) or 2 μM C11-BODIPY C11 peroxidation; Thermo Fisher Scientific) for 30 minutes at 37 ° C. The ROS levels were analyzed using a FACSCalibur flow cytometer equipped with CellQuest Pro (BD Biosciences).

RNA 간섭 및 유전자 형질감염 RNA interference and gene transfection

KEAP1 유전자의 침묵을 유도하기 위하여, 시스플라틴 감수성 HN9 세포를 분주하였다. NFE2L2 및 HMOX1 유전자의 침묵을 유도하기 위해서는, 시스플라틴-저항성 HN3- 및 HN9-cisR 세포들을 분주하였다. 세포를 24시간 후 10nM siRNA 또는 스크램블 대조 siRNA (Integrated DNA Technologies, Coralville, IA, USA) 를 이용하여 형질감염시켰다. 안정적인 KEAP1 또는 NFE2L2 넉다운을 위하여, HNC-cisR 세포를 KEAP1 또는 NFE2L2 또는 대조군 shRNA (Transomic, Huntsville, AL, USA) 를 포함하는 렌티바이러스 벡터를 이용하여 형질감염 시켰다. 안정적인 형질감염이 수행된 세포들은 퓨로마이신 2ug/ml 처리를 통해 선별하였다. siRNA 또는 shRNA는 유전자 침묵을 유도하며, 유전자 침묵에 의한 효과는 웨스턴 블랏팅 및 RT-PCR 을 통해 확인하였다. To induce silencing of the KEAP1 gene, cisplatin-sensitive HN9 cells were dispensed. To induce silencing of the NFE2L2 and HMOX1 genes, cisplatin-resistant HN3- and HN9-cisR cells were dispensed. Cells were transfected 24 hours later with 10 nM siRNA or scrambled control siRNA (Integrated DNA Technologies, Coralville, IA, USA). For stable KEAP1 or NFE2L2 knockdown, HNC-cisR cells were transfected with a lentiviral vector containing KEAP1 or NFE2L2 or control shRNA (Transomic, Huntsville, AL, USA). Cells with stable transfection were selected by treatment with 2 ug / ml of puromycin. siRNA or shRNA induces gene silencing, and the effect of gene silencing is confirmed by Western blotting and RT-PCR.

본 발명에 사용된 siRNA 및 shRNA 서열은 다음과 같다. The siRNA and shRNA sequences used in the present invention are as follows.

siRNA 서열 정보siRNA sequence information siRNAsiRNA 종류 Kinds 회사company 번호number ForwardForward ReverseReverse NFE2L2
(Nrf2)
NFE2L2
(Nrf2)
IDTDNAIDTDNA 1One 5'- GUUACAACUAGAUGAAGAGACAGGT -3' (서열번호 1)5'-GUUACAACUAGAUGAAGAGACAGGT -3 '(SEQ ID NO: 1) 5'- ACCUGUCUCUUCAUCUAGUUGUAACUG -3' (서열번호 2)5'-ACCUGUCUCUUCAUCUAGUUGUAACUG -3 '(SEQ ID NO: 2)
22 5'- GCAAGAUUUAGAUCAUUUGAAAGAT -3' (서열번호 3)5'-GCAAGAUUUAGAUCAUUUGAAAGAT -3 '(SEQ ID NO: 3) 5'- AUCUUUCAAAUGAUCUAAAUCUUGCUC -3' (서열번호 4)5'-AUCUUUCAAAUGAUCUAAAUCUUGCUC -3 '(SEQ ID NO: 4) 33 5'- UCAACGAAAUGAUGUCCAAAGAGCA -3' (서열번호 5)5'-UCAACGAAAUGAUGUCCAAAGAGCA -3 '(SEQ ID NO: 5) 5'- UGCUCUUUGGACAUCAUUUCGUUGAAG -3' (서열번호 6)5'-UGCUCUUUGGACAUCAUUUCGUUGAAG -3 '(SEQ ID NO: 6) KEAP1KEAP1
IDTDNA
IDTDNA
1One 5'- AGAACAGACUAACUAGUGUCUUUCA -3' (서열번호 7)5'-AGAACAGACAAACUAGUGUCUUUCA -3 '(SEQ ID NO: 7) 5'- UGAAAGACACUAGUUAGUCUGUUCUUU -3' (서열번호 8)5'-UGAAAGACACUAGUUAGUCUGUUCUUU -3 '(SEQ ID NO: 8)
22 5'- AGCGCUACGAUGUGGAAACAGAGAC -3' (서열번호 9)5'-AGCGCUACGAUGUGGAAACAGAGAC-3 '(SEQ ID NO: 9) 5'- GUCUCUGUUUCCACAUCGUAGCGCUCC -3' (서열번호 10)5'-GUCUCUGUUUCCACAUCGUAGCGCUCC-3 '(SEQ ID NO: 10) 33 5'- AGAGGAACGAGUGGCGAAUGAUCAC -3' (서열번호 11)5'-AGAGGAACGAGUGGCGAAUGAUCAC-3 '(SEQ ID NO: 11) 5'- GUGAUCAUUCGCCACUCGUUCCUCUCU -3' (서열번호 12)5'-GUGAUCAUUCGCCACUCGUUCCUCUCU -3 '(SEQ ID NO: 12) HO1HO1 IDTDNAIDTDNA 1One 5'- AACAUUGUCUGAUAGUAGCUUGAAA -3' (서열번호 13)5'-AACAUUGUCUGAUAGUAGCUUGAAA -3 '(SEQ ID NO: 13) 5'- UUUCAAGCUACUAUCAGACAAUGUUGU -3' (서열번호 14)5'-UUUCAAGCUACUAUCAGACAAUGUUGU -3 '(SEQ ID NO: 14) 22 5'- UAAACAACAUUGUCUGAUAGUAGCT -3' (서열번호 15)5'-UAAACAACAUUGUCUGAUAGUAGCT -3 '(SEQ ID NO: 15) 5'- AGCUACUAUCAGACAAUGUUGUUUAUU -3' (서열번호 16)5'-AGCUACUAUCAGACAAUGUUGUUUAUU -3 '(SEQ ID NO: 16) 33 5'- GGUCCUUACACUCAGCUUUCUGGTG -3' (서열번호 17)5'-GGUCCUUACACUCAGCUUUCUGGTG -3 '(SEQ ID NO: 17) 5'- CACCAGAAAGCUGAGUGUAAGGACCCA -3' (서열번호 18)5'-CACCAGAAAGCUGAGUGUAAGGACCCA-3 '(SEQ ID NO: 18)

* IDTDNA = Integrated DNA Technologies, Coralville, IA, USA; HO1 = heme oxygenase 1.* IDT DNA = Integrated DNA Technologies, Coralville, IA, USA; HO1 = heme oxygenase 1.

shRNA 서열 정보shRNA sequence information shRNAshRNA 종류 Kinds 회사company 번호number ForwardForward ReverseReverse NFE2L2
(Nrf2)
NFE2L2
(Nrf2)
TranomicTranomic 1One 5'- TAGATCAGAAACATCAATGGGC-3' (서열번호 19)5'-TAGATCAGAAACATCAATGGGC-3 '(SEQ ID NO: 19) 5'- ACCCATTGATGTTTCTGATCTA-3' (서열번호 20)5'-ACCCATTGATGTTTCTGATCTA-3 '(SEQ ID NO: 20)
22 5'- TTTCGTTGAAGTCAACAACAGG-3' (서열번호 21)5'-TTTCGTTGAAGTCAACAACAGG-3 '(SEQ ID NO: 21) 5'- ACTGTTGTTGACTTCAACGAAA-3' (서열번호 22)5'-ACTGTTGTTGACTTCAACGAAA-3 '(SEQ ID NO: 22) 33 5'- TTGAGCTTCATTGAACTGCTCT-3' (서열번호 23)5'-TTGAGCTTCATTGAACTGCTCT-3 '(SEQ ID NO: 23) 5'- CGAGCAGTTCAATGAAGCTCAA-3' (서열번호 24)5'-CGAGCAGTTCAATGAAGCTCAA-3 '(SEQ ID NO: 24)

웨스턴Western 블랏팅Blasting

세포들을 플레이팅하고, 70% 컨플루언스까지 성장시켰으며, 그 후 약물 처리를 수행하였다. 세포들을 RIPA lysis buffer (Thermo Fisher Scientific), 4℃ 조건에서 용해시켰다. 10-12% 겔 상 SDS-PAGE에 의해 총 50ug 의 단백질이 용출되었고, 니트로셀룰로오스 또는 폴리비닐리덴 디플로라이드 막으로 이동시키고 일차 및 이차 항체를 이용하여 표지하였다. 웨스턴 블랏팅에는 하기 일차 항체들을 사용하였다: Nrf2, Keap1, NQO1, HO-1 (Abcam, Cambridge, UK), xCT, p53, RAD51, 및 CD44 (Cell Signaling Technology, Danvers, MA). β-actin (Sigma-Aldrich) 을 로딩 대조군으로 사용하였으며, 모든 항체는 1:500 내지 1:5000로 희석하였다.  Cells were plated, grown to 70% confluence, and then drug treated. Cells were lysed in RIPA lysis buffer (Thermo Fisher Scientific), 4 ° C. A total of 50 ug of protein was eluted by 10-12% gel SDS-PAGE and transferred to nitrocellulose or polyvinylidene dipride membranes and labeled with primary and secondary antibodies. The following primary antibodies were used for Western blotting: Nrf2, Keap1, NQO1, HO-1 (Abcam, Cambridge, UK), xCT, p53, RAD51, and CD44 (Cell Signaling Technology, Danvers, MA). β-actin (Sigma-Aldrich) was used as a loading control and all antibodies were diluted 1: 500 to 1: 5000.

Nrf2Nrf2 전사 활성화 분석 Transcription activation analysis

Nrf2 의 전사활성은 제조사의 매뉴얼에 따라 Cignal Antioxidant Response Reporter kit (Qiagen, Valencia, CA, USA) 를 이용하여 분석하였다. The transcriptional activity of Nrf2 was analyzed using the Cignal Antioxidant Response Reporter kit (Qiagen, Valencia, CA, USA) according to the manufacturer's manual.

전임상Preclinical 시험  exam

모든 동물 시험은 아산의 동물관리 및 사용위원회의 승인에 따라 수행하였다. 6주령의 athymic BALB/c 수컷 누드 마우스(nu/nu) 를 중앙 동물에서 구입하여 사용하였고, 대조군 또는 KEAP1 shRNA 형질감염이 수행되거나 수행되지 않은 HN9 세포 (5x106) 를 각각의 측면에 피하주사하였다. 세포 주입 후 명백한 결절을 갖는 마우스에 비히클, 아르테수네이트, 또는 트리고텔린 처리를 수행하였다. 안락사 후, 상기 종양들을 추출하고 각 그룹에서 이들을 비교하였다. 또다른 전임상 실험에서, 대조군 또는 NFE2L2 shRNA 형질감염을 갖거나 갖지 않는 HN9-cisR 세포 (5x106) 를 누드마우스의 측면에 피하 주사하였다. 종양 이식 후 결절이 발견된 날부터, 상기 마우스들에 6가지 다른 처리를 수행하였다: shCtr+비히클, shCtr+트리고넬린, shCtr+아르테수네이트, shCtr+아르테수네이트+트리고넬린, shNrf2+ 비히클, shNrf2+아르테수네이트. 상기 아르테수네이트는 50 mg/kg daily로 경구 투여되었고 트리고넬린은 50 mg/kg daily로 경구투여되었다. 안락사 후, 종양들을 단리하고 세포성 GSH 측정 및 γH2AX 형성에 대한 면역형광 염색을 수행하였다. Two-tailed Mann-Whitney U 시험법을 다른 처리군 사이의 통계적 유의성을 비교하기 위해 사용하였다. All animal tests were carried out with the approval of Asan's Animal Care and Use Committee. Six-week-old athymic BALB / c male nude mice (nu / nu) were purchased from the central animal and HN9 cells (5x10 6 ) with or without KEAP1 shRNA transfection were subcutaneously injected into each side . Mice with apparent nodules after cell injection were treated with vehicle, aresinate, or triethoteline. After euthanasia, the tumors were extracted and compared in each group. In other pre-clinical experiments, it was subcutaneously injected or control has the NFE2L2 shRNA transfection or without HN9-cisR cells (5x10 6) on the side of a nude mouse. Six different treatments were performed on the mice from the day that the nodules were found after tumor transplantation: shCtr + vehicle, shCtr + trigonellin, shCtr + arthesinate, shCtr + arthesinate + trigonelline, shNrf2 + vehicle, shNrf2 + arthesinate. The aresinate was orally administered at 50 mg / kg daily and the trigonelline administered orally at 50 mg / kg daily. After euthanasia, tumors were isolated and immunofluorescence staining for cellular GSH measurement and γH2AX formation was performed. The two-tailed Mann-Whitney U test was used to compare statistical significance among the other treatment groups.

실시예Example 1.  One. 아르테수네이트의Artesanate 선택적 암 사멸효과 확인  Determination of selective cancer killing effect

아르테수네이트가 시스플라틴 감수성 암 (HN3, HN4, HN9) 과 시스플라틴 저항성 암(HN3-cisR, HN4-cisR, HN9-cisR)세포에 대하여 선택적 암 사멸 효과를 나타낼 수 있는지 여부를 확인하기 위하여, 아르테수네이트 1 내지 100uM 처리에 따른 세포 생존률 분석을 수행하였으며, 그 결과를 도 1 에 나타내었다. To determine whether aresinate could exhibit selective killing effects on cisplatin-sensitive cancer (HN3, HN4, HN9) and cisplatin resistant cancer (HN3-cisR, HN4-cisR, HN9-cisR) cells, The cell viability was analyzed by treatment with 1 to 100 uM of Nate, and the results are shown in FIG.

도 1의 A 에 나타낸 바와 같이, 아르테수네이트는 용량의존적으로 시스플라틴 감수성 암 (HN3, HN4, HN9) 과 시스플라틴 저항성 암(HN3-cisR, HN4-cisR, HN9-cisR) 세포에 대하여 세포 사멸 효과를 나타냈다. HN9는 HN3나 HN4와 비교하여 아르테수네이트에 더 감수성을 나타내었고 모든 세포들은 100uM 농도에서 사멸하였다. 또한 도 1의 B에 나타낸 바와 같이 HNC 세포주와 정상 세포주에 대한 아르테수네이트의 감수성을 비교한 결과 HNC 세포주는 뚜렷하게 세포 생존율이 감소되었으나, 대부분의 정상 인간 구강 각화세포 (HOK) 및 구강 섬유아세포(HOF) 는 50uM 의 아르테수네이트 처리에도 불구하고 세포 사멸 효과를 나타내지 않았다. 즉 이를 통해 아르테수네이트는 정상 세포에서는 세포 사멸을 유도하지 않고, 암 세포에 대해서 선택적인 세포 사멸을 유도할 수 있음을 확인하였다. 또한 도 1C에 나타낸 바와 같이 콜로니 형성 능력 (CFA)은 시스플라틴-감수성 HNC 세포에서는 뚜렷하게 감소하였고, 시스플라틴 저항성 HNC 세포에서도 감소를 나타내었다. 반면, 정상 세포에서는 콜로니 형성능력이 보존되었다. 또한 도 1D에 나타낸 바와 같이 비히클 또는 50uM 의 아르테수네이트 72 시간 처리 이후에 세포를 마이크로포토크래피로 관찰한 결과, 아르테수네이트 처리가 시스플라틴 저항성 또는 감수성 세포에서 세포의 성장을 억제함을 추가적으로 확인하였다. As shown in Fig. 1 (A), artesanate showed apoptosis effects on cisplatin-sensitive cancer (HN3, HN4, HN9) and cisplatin resistant cancer (HN3-cisR, HN4-cisR, HN9-cisR) cells in a dose- . HN9 was more susceptible to artesanate than HN3 or HN4 and all cells died at 100 uM concentration. In addition, as shown in FIG. 1B, the HNC cell line and the normal cell line were susceptible to artesonate, and the cell survival rate of HNC cell line was significantly decreased. However, most normal human oral keratinocytes (HOK) and oral fibroblast HOF) did not show apoptotic effect despite 50 uM aresinate treatment. That is, it was confirmed that artesanate does not induce apoptosis in normal cells and induces selective apoptosis of cancer cells. In addition, as shown in Fig. 1C, the colony forming ability (CFA) was markedly decreased in cisplatin-sensitive HNC cells and decreased in cisplatin-resistant HNC cells. On the other hand, colony forming ability was preserved in normal cells. Also, as shown in Figure 1D, cells were observed with microphotocytes after 72 hours of treatment with vehicle or 50 uM of artesinate, indicating that the artesinate treatment inhibited the growth of cells in cisplatin resistant or susceptible cells Respectively.

실시예Example 2.  2. 두경부 암에서의Of head and neck cancer 아르테수네이트의Artesanate 철분성Iron castle 세포 사멸 ( Cell death ferrotopticferrotoptic cell death) 유도 효과 확인  cell death

2.1  2.1 세포수Cell number  And 콜로니Colony 형성 억제 효과 확인  Confirm formation inhibition effect

아르테수네이트가 암세포 사멸을 유도하는 기전을 확인하기 위한 실험을 수행하였으며 HNC 세포에서 철 의존적 ROS-매개된 철분성 세포사멸, 즉 페로토시스를 유도한다는 것을 확인하였다. 보다 구체적으로 50uM 의 아르테수네이트를 시스플라틴 감수성 세포에 1 내지 4일 동안 처리하고 세포 수의 변화를 확인하였다. 상기 세포들은 전처리를 받지 않거나, HTF (holo-transferrin) 20ug/mL, 철 킬레이터 데페록사민(deferoxamine, DFO) 100 mM 또는 항산화제 트롤록스(trolox) 0.5mM 으로 전처리된 세포를 이용하였다. 세포수의 변화를 확인한 결과를 도 2의 A 에 나타내었다.  It was confirmed that aresinate induced the death of cancer cells, and it was confirmed that HNC cells induced iron-dependent ROS-mediated iron cell death, that is, ferrotocyte. More specifically, 50 uM of aresinate was treated with cisplatin-sensitive cells for 1 to 4 days, and the change in cell number was confirmed. The cells were either pretreated with HTF (holo-transferrin), 100 mM iron chelator deferoxamine (DFO), or 0.5 mM antioxidant trolox. The results of confirming the change in cell number are shown in Fig. 2A.

또한 시스플라틴 저항성 HNC 세포들을 72시간 동안 아르테수네이트로 처리하고 콜로니 형성 효과를 확인하였으며, 아르테수네이트 처리와 함께 HTF, DFO, Trolox 처리를 병행하여 콜로니 형성 효과를 비교하였다. 결과를 도 2의 B 에 나타내었다. 도 2A 및 B 에 나타낸 바와 같이, 아르테수네이트는 세포와 콜로니의 수를 유의적으로 감소시켰으며, 아르테수네이트에 의한 콜로니 감소 효과는 DFO 및 항산화제인 트롤록스 처리에 의하여 반전되었다. In addition, cisplatin resistant HNC cells were treated with arthesinate for 72 hours to confirm the effect of colony formation, and the effects of artesonate treatment, HTF, DFO, and Trolox treatment were compared to compare colony formation effects. The results are shown in Fig. 2B. As shown in Figures 2A and B, arthesinate significantly reduced the number of cells and colonies, and the effect of reducing arthesinate by colony was reversed by treatment with DFO and antioxidant trolox.

2.2 세포 사멸에 대한 효과 확인 2.2 Identification of effects on cell death

아넥신 V 및 PI 염색 및 유세포 분석을 이용하여 세포 사멸에 대한 효과를 분석하였다. 세포 생존률을 72시간 동안 50uM 에 노출된 HN9 세포에서 세포성 ATP 수준을 측정함으로써 확인하였다. 기전확인을 위하여 HTF, DFO, 트롤록스 전처리된 세포군을 두었으며, 세포 사멸의 효과를 아르테수네이트 단독, HFT 또는 DFO 또는 트롤록스와의 조합에 대하여 확인하고 그 결과를 도 2C에 나타내었다. 도 2C에 나타낸 바와 같이, 아넥신 V-PI 염색 및 ATP 측정으로 확인된 세포 생존율은 아르테수네이트가 처리된 HNC 세포에서 뚜렷하게 감소하였다. 반면 DFO 및 트롤록스의 전처리는 ATP 수준을 회복하도록 하였고 세포 사멸을 감소시켰다. The effects of annexin V and PI staining and flow cytometry analysis on cell death were analyzed. Cell viability was determined by measuring cellular ATP levels in HN9 cells exposed to 50 uM for 72 hours. HTF, DFO, and Trolox pretreated cell lines were placed for confirmation of the mechanism, and the effect of apoptosis was confirmed for the combination of artesonate alone, HFT or DFO or trolox, and the results are shown in FIG. 2C. As shown in Figure 2C, the cell viability as determined by Annexin V-PI staining and ATP measurements was significantly reduced in the HNC cells treated with artesonate. Pretreatment of DFO and trolox, on the other hand, restored ATP levels and decreased apoptosis.

즉 세포 생존율은 holo-트랜스페린 (20ug/ml) 의 추가에 의해 추가적으로 감소하였으나, 이와 같은 효과는 철 킬레이터 데폭사민 (100mM) 또는 항산화제인 트롤록스 (0.5mM) 전처리에 의하여 뚜렷하게 차단되었다. Cell viability was further reduced by the addition of holo-transferrin (20 ug / ml), but this effect was markedly blocked by pretreatment with iron chelator dexammin (100 mM) or antioxidant trolox (0.5 mM).

2.3 총 2.3 Total ROSROS 및 지질And lipids ROS에To ROS 대한 효과 확인 Check the effect on

네크로스타틴-1 (Nec-1, 20 μM), 페로스타틴 (Fer-1, 20 μM), 및 트롤록스 (0.5 mM) 와 함께 또는 단독으로 50uM 의 아르테수네이트를 처리한 HNC 세포에서 총 ROS 및 지질 ROS 수준 (DCF-DA 및 BODIPY C11 측정) 을 확인하고 그 결과를 도 3에 나타내었다. In HNC cells treated with 50 uM artesinate with or without necro-statin-1 (Nec-1, 20 uM), ferrostatin (Fer-1, 20 uM), and trolox (0.5 mM) The lipid ROS levels (DCF-DA and BODIPY C11 measurements) were confirmed and the results are shown in FIG.

도 3에 나타낸 바와 같이 아르테수네이트 처리에 따른 총 ROS 및 지질 ROS 수준은 아르테수네이트 처리된 HNC 세포에서 유의적으로 증가하였으며, 이와 같은 효과는 페로스타틴-1(ferrostatin-1) (20 uM) 또는 트롤록스 (0.5mM) 과의 공동 배양으로 뚜렷하게 차단되었다. 그러나 네크로스타틴 -1 (20uM) 처리에 의해서는 차단되지 않았다. As shown in FIG. 3, total ROS and lipid ROS levels following artesonate treatment were significantly increased in artesinate-treated HNC cells, and this effect was observed in ferrostatin-1 (20 uM) Or co-culture with trolox (0.5 mM). However, it was not blocked by necro-statin-1 (20 uM) treatment.

상기와 같은 결과를 종합하여, 아르테수네이트가 HNC 세포에서 철 의존적 ROS-매개된 철분성 세포 사멸 (ferrotoptic cell death) 을 통한 세포 사멸을 유도한다는 것을 확인하였다. These results are summarized to confirm that aresinate induces cell death through iron-dependent ROS-mediated iron ferrooptic cell death in HNC cells.

실시예Example 3.  3. 아르테수네이트Artesanate 처리에 따른  Depending on the treatment Nrf2Nrf2 -항산화 인자 경로 활성화- Activation of antioxidant factor pathway

상기 실시예 2를 통해 아르테수네이트가 HNC에서 철분성 세포 사멸 유도를 통해 암세포 사멸 효과를 나타냄을 확인하였다. 이러한 확인을 바탕으로 아르테수네이트에 대한 HNC 세포의 저항성과 관련된 기전에 대한 연구를 추가로 진행하였다. 보다 구체적으로 HN9 및 HN9-cisR 세포 및 시스플라틴 저항성 HNC 세포에 아르테수네이트를 10-25uM로 24시간 동안 처리하고 관련 단백질의 발현 변화를 웨스턴 블랏을 통해 확인하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다. Through the above Example 2, it was confirmed that the artesanate showed the cancer cell killing effect through the induction of iron blast cell death in HNC. Based on these confirmations, we further investigated the mechanism of HNC cell resistance to artesonate. More specifically, HN9 and HN9-cisR cells and cisplatin-resistant HNC cells were treated with 10 to 25 uM of artesinate for 24 hours, and changes in expression of the related proteins were confirmed by Western blotting. The results are shown in FIG.

도 4의 A 및 B 에 나타낸 바와 같이, 아르테수네이트는 HNC 세포의 철분성 세포사멸 동안 Nrf2 의 발현을 증가시켰다. 아르테수네이트의 처리는 xCT, RAD51, 및 Keap1 단백질의 수준을 감소시키나, p53 및 Nrf2 단백질의 수준을 HN9 및 HN9-cis9 세포에서 증가시켰다. 기본 Nrf2 수준은 시스플라틴-감수성 세포와 비교했을 때 시스플라틴-저항성 HNC 세포에서 더 높게 확인되었으며, 아르테수네이트 노출 후에 HNC세포에서 Nrf2, HO-1, 및 NQO1 은 활성화되었다. As shown in Figs. 4A and 4B, artesanate increased the expression of Nrf2 during iron cell death of HNC cells. Treatment of aresinate reduced levels of xCT, RAD51, and Keap1 proteins, but increased levels of p53 and Nrf2 protein in HN9 and HN9-cis9 cells. Basal Nrf2 levels were higher in cisplatin-resistant HNC cells compared to cisplatin-sensitive cells, and Nrf2, HO-1, and NQO1 were activated in HNC cells after arthesinate exposure.

이와 같은 활성화와 페로토시스의 관련성을 확인하기 위하여 HN9-cisR 세포에 대표적인 페로토시스 유도물질인 20uM 에라스틴 (erastin) 또는 2mM의 설파살라진 (sulfasalazine, SAS) 을 처리하고, Nrf2, Keap1, 및 HO-1 단백질 수준의 변화를 아르테수네이트 처리군과 비교하였다. 대조군으로 디메틸설폭사이드 처리군 (NT) 을 이용하고 그 결과를 도 4의 C 에 나타내었다. HN9-cisR cells were treated with 20uM erastin or 2mM sulfasalazine (SAS), a representative ferrotocyte inducing substance, and Nrf2, Keap1, and HO -1 protein levels were compared with the aresinate treatment group. As a control group, the dimethyl sulfoxide treatment group (NT) was used, and the results are shown in Fig.

도4의 C에 나타낸 바와 같이 아르테수네이트 처리는 페로토시스 유도제인 에라스틴 및 설파살라진에 의해서 나타내는 바와 같이, Keap1 을 감소시켰으며, Nrf2 및 HO-1을 증가시켰다. 즉, 아르테수네이트는 페로토시스를 유발하는 물질이나, 놀랍게도 Nrf2-항산화 인자(Nrf2-antioxidant response element) 경로를 활성화 시킴으로써 페로토시스에 대한 저항성이 유발될 수 있다는 문제점을 확인하였다. As shown in Fig. 4C, the aresinate treatment reduced Keapl and increased Nrf2 and HO-1, as shown by ferrotic inducers erastin and sulfasalazine. In other words, arthesinate proved to be a cause of ferrotosis-inducing substances, but surprisingly, resistance to ferrotosis could be induced by activating the pathway of Nrf2-antioxidant response element.

또한 3가지 시스플라틴 저항성 HNC 세포에서 디메틸설폭사이드, 아르테수네이트 (50uM), 에라스틴 (20uM) 24시간 처리에 따른 NFE2L2 (Nrf2) mRNA 수준을 측정하고 그 결과를 도 5에 나타내었다. In addition, the level of NFE2L2 (Nrf2) mRNA after treatment with dimethyl sulfoxide, artesinate (50uM), and erastin (20uM) for 24 hours in three cisplatin resistant HNC cells was measured and the results are shown in FIG.

도 5 에 나타낸 바와 같이, Nrf2 mRNA 수준은 아르테수네이트 또는 에라스틴 처리를 하더라도 3가지 시스플라틴-저항성 HNC 세포에서 모두 변화되지 않았다. As shown in Fig. 5, the level of Nrf2 mRNA was not changed in all three cisplatin-resistant HNC cells even when treated with artesinate or erastin.

상기와 같은 결과에 따라 Nrf2 가 전사활성 수준에서 조절되는지 여부를 확인하기 위한 실험을 수행하였으며, 이를 위하여 HNC 세포 핵 추출물에서의 Nrf2의 발현의 변화를 24시간 동안 50uM 아르테수네이트 또는 20uM 의 에라스틴 처리 후 확인하였다. 결과를 도 6에 나타내었다. In order to determine whether Nrf2 is regulated at the level of transcription activity according to the above results, the expression of Nrf2 in the HNC cell nuclear extract was changed for 24 hours with 50 uM aresinate or 20 uM Erastin And confirmed after treatment. The results are shown in Fig.

도 6에 나타낸 바와 같이, 아르테수네이트 또는 에라스틴으로 처리된 HNC 세포 핵 추출물에서의 Nrf2의 발현은 뚜렷하게 증가하여 전사활성이 증가되었음을 확인하였다 (A 및 B). 또한 시스플라틴 저항성 세포에서 HO-1 및 NQO1 mRNA 수준이 변화됨을 확인하였다 (C).As shown in FIG. 6, the expression of Nrf2 in the nuclear extract of HNC cells treated with artesonate or erastin was markedly increased, confirming that the transcriptional activity was increased (A and B). Also, it was confirmed that HO-1 and NQO1 mRNA levels were changed in cisplatin-resistant cells (C).

상기와 같은 결과는, 아르테수네이트의 처리가 암세포에서 Nrf2 발현을 전사활성 수준에서 증가시킬 수 있는 물질임을 나타내며, Nrf2-항산화 인자(Nrf2-antioxidant response element) 경로를 활성화시킴으로써 아르테수네이트에 대한 저항성을 유발할 수 있음을 보여준다. These results indicate that the treatment with aresinate is a substance capable of increasing Nrf2 expression at the level of transcriptional activity in cancer cells and activates the Nrf2-antioxidant response element pathway to increase the resistance to arthesinate .

실시예Example 4.  4. Nrf2Nrf2 억제에 따른  Due to inhibition 아르테수네이트Artesanate 저항성 극복 확인 - in vitro  Overcome resistance - in vitro

HNC 세포에 대한 아르테수네이트의 철분성 세포 사멸과 Nrf2의 활성화가 관련있는지 여부를 추가적으로 검증하기 위하여 KEAP1 유전자의 침묵을 통해 Nrf2-ARE 경로 활성화, 아르테수네이트에 대한 감수성 확인, Nrf 억제제 트리고넬린 처리에 의한 감수성 변화 확인 등을 확인하였다. To further confirm whether iron-induced apoptosis of arthesinate in HNC cells is associated with activation of Nrf2, activation of the Nrf2-ARE pathway through silencing of the KEAP1 gene, confirmation of susceptibility to arthesinate, Nrf inhibitor trigonellin treatment And confirmation of changes in susceptibility by

4.1 4.1 KEAP1KEAP1 억제에 따른  Due to inhibition 아르테수네이트에Artesanate 대한 감수성 감소 확인 Confirm reduction of susceptibility to

먼저, KEAP1 유전자의 발현을 억제하기 위하여 시스플라틴 감수성 HN9 세포를 siRNA 대조군(siCtr), 표 1에 표시된 siKEAP1 또는 siNrf2 억제제로 형질감염시킨 후, Keap1 mRNA 발현 변화, Nrf2-ARE 경로에 관여하는 단백질의 발현 변화 세포수 변화를 확인하였으며, 결과를 도 7에 나타내었다. First, in order to inhibit the expression of KEAP1 gene, cisplatin-sensitive HN9 cells were transfected with siKEAP1 or siNrf2 inhibitor shown in Table 1, siRNA control (siCtr), and then expression of Keap1 mRNA, expression of proteins involved in Nrf2-ARE pathway The change in cell number was confirmed, and the results are shown in Fig.

도 7에 나타낸 바와 같이, KEAP1에 대한 siRNA 형질감염은 KEAP1의 mRNA 발현을 감소시켰으며 (A), 그 결과 Nrf2 의 단백질 발현을 증가시키고 HO-1 의 단백질 발현을 증가시키는 등 Nrf2-ARE 경로를 활성화 시킴을 확인하였다. siKEAP-1 형질감염 군에 대한 아르테수네이트 처리는 Nrf2 의 단백질 발현을 더욱 증가시켰다(B). 또한 Keap1 침묵화된 HN9 세포에서는 아르테수네이트 처리된 후에도 HN9 세포의 수가 증가하여, 아르테수네이트에 대한 저항성이 증가하고 항암 효과가 감소된다는 것을 확인하였다(C) 이와 같은 결과는 KEAP1의 발현 억제가 Nrf2-ARE 경로를 활성화시키며, 결과적으로 아르테수네이트에 대한 저항성이 Nrf2-ARE 경로의 활성화를 통해 유도된다는 것을 보여준다.As shown in FIG. 7, siRNA transfection for KEAP1 reduced mRNA expression of KEAP1 (A), resulting in an increase in protein expression of Nrf2 and increased expression of HO-1 protein such as Nrf2-ARE pathway Respectively. Treatment with aresinate for the siKEAP-1 transfected group further increased the protein expression of Nrf2 (B). In addition, it was confirmed that in Keap1 silenced HN9 cells, even after aresinate treatment, the number of HN9 cells increased, resulting in increased resistance to artesonate and decreased anticancer effect. (C) These results showed that inhibition of KEAP1 expression Activates the Nrf2-ARE pathway and consequently resistance to artesonate is induced through activation of the Nrf2-ARE pathway.

4.2   4.2 Nrf2Nrf2 억제제 처리에 따른 감수성 회복 및 기전 확인 Restoration of susceptibility and mechanism of inhibitor treatment

Keap1 침묵화된 HN9 세포의 아르테수네이트에 대한 감소된 감수성이 Nrf2-ARE 경로와 연관이 있음을 확인하였으므로, Nrf2 억제제 트리고넬린 (trigonelline) (100uM) 을 이용한 복합 처리에 의해 감소된 감수성이 다시 회복될 수 있는지 여부를 확인하였고 그 결과를 도 8에 나타내었다.Since the reduced susceptibility of Keap1 silenced HN9 cells to aresinate was found to be associated with the Nrf2-ARE pathway, reduced susceptibility was restored by complex treatment with the Nrf2 inhibitor trigonelline (100 uM) And the results are shown in FIG.

도 8에 나타낸 바와 같이, siKEAP1 에 의한 KEAP1 침묵을 통해 유도되는 HN9 세포의 아르테수네이트에 대한 저항성은 siNFE2L2 처리에 따른 Nrf2 의 억제에 의하여 반전되었다. 또한 siKEAP1과 트리고넬린을 공동 처리한 처리군에서도 세포 생존율이 감소되어 KEAP1 침묵에 의한 아르테수네이트에 대한 감수성 억제가 Nrf2 억제제 처리를 통해 반전될 수 있음을 확인하였다. 즉, Nrf2를 동시에 억제함으로써, 아르테수네이트에 대한 저항성 문제를 해소할 수 있을 것으로 기대된다.As shown in FIG. 8, the resistance of the HN9 cells induced by KEAP1 silencing by siKEAP1 to artesonate was reversed by the inhibition of Nrf2 by treatment with siNFE2L2. In addition, the cell survival rate was also decreased in the treatment group treated with siKEAP1 and trigonelline, and it was confirmed that the suppression of the susceptibility to aresinate by KEAP1 silencing can be reversed through the treatment with Nrf2 inhibitor. That is, it is expected that the problem of resistance to artesonate can be solved by simultaneously suppressing Nrf2.

상기와 같은 감수성 회복 기전을 확인하기 위하여, 아르테수네이트와 Nrf2 억제제인 트리고넬린 처리에 따른 세포성 GSH 및 지질 ROS 수준을 확인하고 그 결과를 도 9에 나타내었다. In order to confirm the above-described sensitivity-restoring mechanism, the levels of cellular GSH and lipid ROS following treatment with artesonate and Nrf2 inhibitor trigonelline were determined, and the results are shown in FIG.

도 9에 나타낸 바와 같이, 시스플라틴 저항성 세포주에서 아르테수네이트 처리는 뚜렷하게 세포성 글루타치온 (GSH) 수준을 감소시켰으며, 지질 ROS 축적을 유발하였으며, 이러한 효과는 트리고넬린과의 공동-배양에 의하여 뚜렷하게 증가되었다. 이는 트리고넬린과의 공동 배양이 GSH 수준 감소 및 지질 ROS 축적의 촉진을 도와 아르테수네이트의 철분의존적 항암 활성을 증가시키고 아르테수네이트가 유발하는 페로토시스에 대한 저항성을 극복할 수 있도록 돕는다는 것을 보여주는 결과이다. As shown in Fig. 9, in the cisplatin resistant cell line, aresinate treatment significantly reduced cellular glutathione (GSH) levels and induced lipid ROS accumulation, and this effect was markedly increased by co-culture with trigonellin . This suggests that co-cultivation with trigonellin helps reduce GSH levels and promotes lipid ROS accumulation, thereby increasing the iron-dependent anticancer activity of aresinate and overcoming the resistance to arthesinate-induced ferrotocyte This is the result.

실시예Example 5.  5. Nrf2Nrf2 -ARE 경로의 억제에 따른 Depending on the suppression of the -ARE path 아르테수네이트Artesanate 저항성 극복 확인  Confirm resistance overcome

앞서 실시예 4에서 Nrf2-ARE 경로가 아르테수네이트의 철분의존성 항암 활성에 대한 저항성 획득의 중요한 기전임을 확인하였으므로, 상기 경로를 억제하는 경우, 아르테수네이트에 대한 세포의 저항성이 개선될 수 있는지 여부를, 표 1에 나타난 Nrf2 및 HO-1 의 siRNA 를 이용한 유전자의 침묵을 통해 보다 구체적으로 확인하였으며, 그 결과를 도 10에 나타내었다. It was confirmed in Example 4 that the Nrf2-ARE pathway is an important mechanism for acquiring resistance to the iron-dependent anticancer activity of the artesinate. Thus, when the pathway is inhibited, whether or not the resistance of the cell to the artesinate can be improved Was more specifically confirmed through silencing of genes using siRNAs of Nrf2 and HO-1 shown in Table 1, and the results are shown in Fig.

도 10에 나타낸 바와 같이, Nrf2 및/또는 HO-1 유전자의 침묵은 아르테수네이트 노출 후 시스플라틴-저항성 HNC 세포의 세포생존율을 siRNA 대조군 세포보다 감소시킨다 (도 10A 및 B). 이와 같은 결과는 Nrf2 억제가 아르테수네이트에 대한 저항성을 극복하기 위한 중요한 인자가 될 수 있음을 확실하게 보여준다. 즉, 저항성 HNC가 siNrf2 로 형질감염된 HN3-cisR 세포에서, 상기 세포 생존율 및 세포성 GSH 수준은 유의적으로 감소되었고, 세포성 ROS 수준은 siRNA 대조군과 비교했을 때 뚜렷하게 증가하였다. 또한 이러한 효과는 항산화제 트롤록스의 전처리에 의하여 차단되었다 (도10 C 내지 E). As shown in FIG. 10, the silencing of the Nrf2 and / or HO-1 genes reduces the cell survival rate of cisplatin-resistant HNC cells after aresinate exposure compared to siRNA control cells (FIGS. 10A and B). These results clearly show that Nrf2 inhibition can be an important factor to overcome the resistance to arthesinate. That is, in HN3-cisR cells transfected with resistant HNC siNrf2, the cell viability and cellular GSH levels were significantly decreased, and cellular ROS levels were significantly increased compared to the siRNA control. This effect was also blocked by pretreatment of the antioxidant trolox (Figs. 10C-E).

실시예Example 6.  6. Nrf2Nrf2 억제에 따른  Due to inhibition 아르테수네이트Artesanate 저항성 극복 확인 - in  Confirmation of overcoming resistance - in vivovivo

HNC 세포에서의 Nrf2 유전적 또는 약학적 침묵의 효과를 in vivo 에서 시험하였다. 아르테수네이트-유도된 종양 성장 억제 효과가 KEAP1 억제에 의하여 감소되는지 여부를 종양 무게와 부피 측정을 통해 확인하였고, Nrf2 억제제인 트리고넬린의 공동 처리에 의해 저항성이 극복되는지 여부를 함께 확인하였다. HN3-cisR in vivo 실험을 위하여 50mg/kg 의 아르테수네이트 또는 트리고넬린을 경구로 매일 투여하였다. The effect of Nrf2 genetic or pharmacological silencing in HNC cells was tested in vivo. Whether the aresinate-induced tumor growth inhibition effect was reduced by KEAP1 inhibition was confirmed by tumor weight and volume measurements, and whether the resistance was overcome by co-treatment of the Nrf2 inhibitor trigonelline was also confirmed. For HN3-cisR in vivo experiments, 50 mg / kg aresinate or trigonelline was orally administered daily.

또한 마우스에서 아르테수네이트 및 Nrf2 의 유전적 억제(shNrf2) 및 약학적 억제 (트리고넬린) 가 철분 의존성 항암 효과를 유도하는 글루타치온 결핍 및 γH2AX 형성 증가에 영향을 줄 수 있는지 여부를 표 2의 shRNA 서열을 및 트리고넬린 처리를 통해 확인하고 결과를 도 11에 나타내었다. In addition, whether or not the genetic suppression (shNrf2) and pharmacological inhibition (trigonelline) of aresinate and Nrf2 in mice can affect the increase of glutathione deficiency and γH2AX formation leading to iron-dependent anti-cancer effects is shown in the shRNA sequence of Table 2 And the result was shown in Fig.

도 11에 나타낸 바와 같이, shRNA 대조군 마우스와 비교하여 Keap1 shRNA 형질감염된 HN9 세포로 처리된 누드 마우스에서 종양의 무게 감소 효과가 감소되었다 (A). 이와 같은 결과는 Keap1 이 억제되는 경우, Nrf2 의 활성화를 통해 철분의존성 항암효과가 감소한다는 앞서의 세포 실험 결과와 동일한 결과이다. 또한 Nrf2 억제제인 트리고넬린의 공동 처리는 Keap1-침묵, Nrf2 활성화된 HN9 세포를 갖는 마우스에서 in vivo 종양 성장 및 세포성 GSH 수준을 뚜렷하게 감소시켰다 (B 및 C). As shown in Fig. 11, tumor weight reduction effect was reduced in nude mice treated with Keap1 shRNA transfected HN9 cells as compared to shRNA control mice (A). These results are the same as those of the previous cell experiments in which the iron-dependent anti-cancer effect is reduced through the activation of Nrf2 when Keap1 is inhibited. In addition, co-treatment of the Nrf2 inhibitor trigonelline significantly reduced in vivo tumor growth and cellular GSH levels in mice bearing Keap1-silenced, Nrf2 activated HN9 cells (B and C).

Nrf2 억제제인 트리고넬린의 단독 처리는 종양의 부피를 뚜렷하게 감소시키지 못하였으나 아르테수네이트와 트리고넬린의 공동처리는 HNC 세포에서 종양의 부피를 유의적으로 크게 감소시켰다. 유사하게 유전적 Nrf2 억제를 위한 shNrf2 의 처리는 종양 부피를 뚜렷하게 감소시키지 못했으나, shNrf2 및 아르테수네이트를 함께 처리한 실험군에서는 종양 부피가 뚜렷하게 감소하였다 (D). 이러한 결과는 Nrf2 억제제가 아르테수네이트의 항암 활성을 돕는 보조제로 역할을 한다는 것을 나타낸다. The single treatment of the Nrf2 inhibitor trigonelline did not significantly reduce the tumor volume, but the joint treatment of artesinate and trigonelline significantly reduced the tumor volume in HNC cells. Similarly, the treatment of shNrf2 for genetic Nrf2 inhibition did not significantly reduce the tumor volume, but the tumor volume significantly decreased in the experimental group treated with shNrf2 and artesinate (D). These results indicate that Nrf2 inhibitor acts as an adjuvant to assist in the anticancer activity of aresinate.

Nrf2 억제제와의 병용 투여가 유도하는 기전을 확인하기 위하여 HCN-9 cisR 세포에서세포성 GSH 수준 및 γH2AX 형성의 비교한 결과, 아르테수네이트 및 shNRf2 형질감염 또는 트리고넬린이 공동 처리된 마우스의 종양에서 세포성 GSH 수준은 현저하게 감소하였고 γH2AX 형성은 현저하게 증가하여, 병용투여에 의해 페로토시스에 대한 저항성이 개선되어 세포 사멸을 유도할 수 있음을 확인하였다 (E, F). In order to confirm the mechanism induced by the co-administration with the Nrf2 inhibitor, a comparison of the cellular GSH level and the formation of [gamma] H2AX in HCN-9 cisR cells revealed that in the tumors of mice in which artesinate and shNRf2 transfection or trigonellin were co- Cellular GSH levels were markedly decreased and γH2AX formation was markedly increased, and it was confirmed that the combination of the combination therapy improved the resistance to ferrotocyte and induce apoptosis (E, F).

이와 같은 결과를 종합하면, 아르테수네이트는 저항성 HNC 세포에서 아르테수네이트의 감수성을 γH2AX 형성 및 GSH 결핍을 통해 유도함을 알 수 있고, Nrf2 억제제는 이와 같은 작용을 돕는 역할을 통해 아르테수네이트에 대한 저항성을 극복하도록 할 수 있음을 확인할 수 있다. These results indicate that artesanate induces the susceptibility of artesonate in resistant HNC cells through γH2AX formation and GSH deficiency, and Nrf2 inhibitor plays a role in supporting such action, It can be confirmed that the resistance can be overcome.

즉 페로토시스 저항성을 유발하는 Nrf2-ARE 경로의 차단을 위한 Nrf2 의 유전적 억제 또는 트리고넬린과 같은 Nrf 억제 소분자 물질의 처리는, 아르테수네이트 처리에 의해 유발될 수 있는 시스플라틴 감수성 또는 저항성 암세포에서의 페로토시스 저항성을 극복할 수 있도록 한다는 것을 알 수 있다.   The genetic suppression of Nrf2 or the treatment of Nrf-inhibitory small molecule materials such as trigonelline for blocking the Nrf2-ARE pathway leading to resistance to ferrotocyte, can be induced by treatment with cisplatin sensitive or resistant cancer cells It is possible to overcome the ferrotocyse resistance of the present invention.

<110> University of Ulsan Foundation For Industry Cooperation THE ASAN FOUNDATION <120> Anti-cancer composition comprising artemisin derivative and Nrf inhibitor <130> ASAN1-10 <160> 24 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 25 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NFE2L2 siRNA forward <400> 1 guuacaacua gaugaagaga caggt 25 <210> 2 <211> 27 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NFE2L2 siRNA reverse <400> 2 accugucucu ucaucuaguu guaacug 27 <210> 3 <211> 25 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NFE2L2 siRNA forward <400> 3 gcaagauuua gaucauuuga aagat 25 <210> 4 <211> 27 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NFE2L2 siRNA reverse <400> 4 aucuuucaaa ugaucuaaau cuugcuc 27 <210> 5 <211> 25 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NFE2L2 siRNA forward <400> 5 ucaacgaaau gauguccaaa gagca 25 <210> 6 <211> 27 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NFE2L2 siRNA reverse <400> 6 ugcucuuugg acaucauuuc guugaag 27 <210> 7 <211> 25 <212> RNA <213> 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Claims (10)

아르테수네이트 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염; 및 Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) 억제제를 포함하며,
상기 Nrf2 억제제는 안티센스, dsRNA, 리보자임, 앱타머, Nrf2 결합 단백질의 단편, 항체 또는 항체의 단편, 트리고넬린(trigonelline), 아스코르브산, 루테올린(luteolin), 오크라톡신 A(ochratoxin A), 크리신 (chrysin), 브루사톨(brusatol) 및 ATRA (all-trans retinoic acid)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
Artesinate or a pharmaceutically acceptable salt thereof; And Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) inhibitors,
The Nrf2 inhibitor may be selected from the group consisting of antisense, dsRNA, ribozyme, aptamer, fragments of Nrf2 binding protein, fragments of antibodies or antibodies, trigonelline, ascorbic acid, luteolin, ochratoxin A, A pharmaceutical composition for preventing or treating cancer, which is at least one selected from the group consisting of chrysin, brusatol, and all- trans retinoic acid (ATRA).
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 암은 두경부암인 것을 특징으로 하는 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
The pharmaceutical composition for preventing or treating cancer according to claim 1, wherein the cancer is head and neck cancer.
제1항에 있어서, 상기 암은 시스플라틴(Cisplatin), 카르보플라틴(Carboplatin) 및 네다플라틴(Nedaplatin) 으로 이루어진 군에서 선택된 백금 계열 항암제에 대해 저항성 암인 것을 특징으로 하는, 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
The pharmaceutical composition according to claim 1, wherein the cancer is a resistant cancer against a platinum-based anticancer drug selected from the group consisting of cisplatin, carboplatin and nedaplatin. Gt;
제1항에 있어서, 상기 아르테수네이트 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염은 암세포에서 페로토시스(ferroptosis)를 유발하는 것을 특징으로 하는, 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
The pharmaceutical composition for preventing or treating cancer according to claim 1, wherein the artesinate or a pharmaceutically acceptable salt thereof induces ferroptosis in cancer cells.
제1항에 있어서, 상기 암은 페로토시스 저항성 암인 것을 특징으로 하는, 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
The pharmaceutical composition for preventing or treating cancer according to claim 1, wherein the cancer is a pertortisis-resistant cancer.
Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) 억제제를 포함하며,
상기 Nrf2 억제제는 안티센스, dsRNA, 리보자임, 앱타머, Nrf2 결합 단백질의 단편, 항체 또는 항체의 단편, 트리고넬린(trigonelline), 아스코르브산, 루테올린(luteolin), 오크라톡신 A(ochratoxin A), 크리신 (chrysin), 브루사톨(brusatol) 및 ATRA (all-trans retinoic acid)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 아르테수네이트 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염에 대한 저항성 극복을 위한 항암 치료 보조용 조성물.
Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) inhibitor,
The Nrf2 inhibitor may be selected from the group consisting of antisense, dsRNA, ribozyme, aptamer, fragments of Nrf2 binding protein, fragments of antibodies or antibodies, trigonelline, ascorbic acid, luteolin, ochratoxin A, Wherein the anticancer agent is at least one selected from the group consisting of chrysin, brusatol and all- trans retinoic acid. The anticancer agent for overcoming resistance to artesinate or a pharmaceutically acceptable salt thereof, A composition for therapeutic use.
아르테수네이트 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염에 대한 저항성 암세포에 후보물질을 처리하는 단계; 및
상기 암세포에서 Nrf2, HO-1(Heme oxygenase-1) 또는 NQO1 (NAD(P)H quinone dehydrogenase 1) 의 발현 감소를 유발하는 물질을 선발하는 단계; 를 포함하는 아르테수네이트 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염에 대한 저항성 극복용 항암 보조제의 스크리닝 방법.
Treating the candidate substance with a resistant cancer cell against an artesinate or a pharmaceutically acceptable salt thereof; And
Selecting a substance which induces a decrease in expression of Nrf2, HO-1 (Heme oxygenase-1) or NQO1 (NAD (P) H quinone dehydrogenase 1) in the cancer cell; Or a pharmaceutically acceptable salt thereof. &Lt; Desc / Clms Page number 19 &gt;
KR1020160183454A 2016-12-30 2016-12-30 Anti-cancer composition comprising artemisin derivative and Nrf inhibitor KR101859641B1 (en)

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