KR101990214B1 - 표적 특이적 항암 약물전구체 - Google Patents

표적 특이적 항암 약물전구체 Download PDF

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신원섭
이민구
지성길
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Abstract

본 발명은 표적 특이적 항암 약물전구체에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 정상 세포에 비해서 암 세포에 대해서만 높은 선택성을 가지며, 효소에 의해 분해되어 효과적으로 약물을 방출함으로써 항암 효과를 향상시킬 수 있으며, 더불어 세포 수준의 영상화를 통한 약물 모니터링이 동시에 가능하게 된다.

Description

표적 특이적 항암 약물전구체{Target-specific anti-cancer prodrug}
본 발명은 표적 특이적 항암 약물전구체에 관한 것이다.
암은 현재 가장 심각한 질병으로서, 인구가 늘어나고 평균수명이 길어질수록 매년 암으로 고통받는 환자의 수는 증가하고 있다. 이에, 최근에는 암의 형태에 따라 수술적 요법, 화학요법, 방사선 치료법, 이들 중 2가지 이상을 병행하는 치료법 등 다양한 암 치료 요법들이 등장하고 있다.
본질적으로 매우 독성이 강한 항암제의 특이성 결핍은 현재 이용 가능한 항암화학요법 치료효과를 제한하는 주요 걸림돌 중 하나이다(비특허문헌 1). 지난 수십년동안, 세포 내 싸이올 농도의 증가(비특허문헌 2), 매우 낮은 세포 외 pH 농도(비특허문헌 3) 및 세포 내외 반응산소종(reactive oxygen species; ROS)의 증가된 농도(비특허문헌 4) 등 독특한 암 미세환경을 활용하는 수많은 약물전구체 (prodrug)들이 개발되었다. 그러나 이러한 일들의 상세한 이해가 새로운 치료법 개발에서 매우 중요함에도 불구하고, 이러한 약물전구체들 중 약물 활성의 실시간 모니터링이 쉽지 않다는 중대한 문제점을 가진다(비특허문헌 5).
종양에서 특정 생리학적 미세환경하에서의 약물의 활성은 항암약물의 치료영역을 넓히는 주요 단계이지만, 이러한 조직으로의 약물의 표적화된 전달은 그 목표를 달성함에 있어 동등하게 중요한 역할을 한다. 수많은 막 결합 수용체는 암 세포에서 과발현되어 이들 세포로 전달되는 약물의 양을 증가시킬 잠재력을 가진다. 이에 최근에는 아주 다양한 소분자, 펩타이드 및 단백질과 폴리머들이 연구되고 있다(비특허문헌 6).
한편, 이리노테칸은 캠토세신 계열의 항암제로서 결장암이나 폐암의 치료에 이용되는 항암제로, 결장암에 걸렸을 때 단독 혹은 플루오로우라실과 병행사용 하기도 하며, 폐암에서는 시스플라틴과 병행사용되고 있다. 이리노테칸의 부작용으로는 골수억제, 모발손실, 숨가쁨, 메스꺼움, 구토, 설사 등이 알려져 있으며, 결장 염증, 혈전 응고, 알레르기 반응 등 심각한 부작용도 종종 보고되고 있다(비특허문헌 7). 7-에틸-10-하이드록시캄프토테신(SN-38)은 캠토세신 계열 항암제의 대사 후 활성물질로, 토포아이소머라아제 1을 억제하는 아주 강한 약효를 나타내는 항암제이다. 또한 SN38은 페놀의 알코올 부분에 다른 치환기가 연결되어 있을 때는 형광이 나타나지 않다가 분해되어 원래의 알코올 형태가 되면 형광을 나타내기 때문에 생체 외에서 형광 이미징을 통하여 약물의 활성화 메커니즘을 실시간으로 모니터링 할 수 있다는 장점이 있다(비특허문헌 8).
사이클로옥시게나아제(COX)는 프로스타글란딘-엔도퍼옥사이드 신타아제(PTGS) 효소로, 프로스타노이드의 형성에 있어서 필수적인 역할을 하며(비특허문헌 9), 아라키돈산 반응단계라고 하는 프로스타글란딘 생합성 계의 초기반응에서, 아라키돈산에 2 분자의 산소를 첨가하여 프로스타글란딘 G2를 생성하는 지방산 고리형 산소화 효소반응과, 프로스타글란딘 G2에서 프로스타글란딘 H2를 생성하는 히드로과산화 효소반응의 촉매로 작용한다.
사이클로옥시게나아제는 사이클로옥시게나아제1(COX-1)과 사이클로옥시게나아제2(COX-2)로 알려진 두 개의 동형 단백질을 가지고 있다. 첫 번째 동형단백질인 COX-1은 우리 몸에서 염증반응이 있는 곳에서 프로스타글란딘을 만들고, 혈소판의 COX-1은 트롬복산 A2를 만든다. 프로스타글란딘은 위장관에서 산 분비를 억제하고 펩신의 농도를 억제한다. 두 번째 동형단백질인 COX-2는 더 염증반응에 관여하는 효소로서 암세포에서 더 높은 수준의 프로스타글란딘 농도를 보인다(비특허문헌 10, 11). 게다가 정상세포와 비교하여, 과발현된 COX-2 수준은 췌장, 대장, 위, 유방과 같은 다양한 암, 두경부 암, 또는 염증성 병변과 관련된 것으로, 종양 성장, 침입성, 혈관형성, 및 전이를 촉진하는데 있어서의 필수적인 역할을 하는 것으로 알려져있다(비특허문헌 12). 또한, 생체 외, 생체 내의 여러 연구 및 임상 결과들은 COX-2를 억제하면 프로스타글란딘의 합성을 억제하고, 종양형성 및 발전을 줄일 수 있는 것으로 보고되었다(비특허문헌 13).
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본 발명은 전술한 기술적 배경하에서, 사이클로옥시게나아제가 과발현된 암 세포에 대해서만 높은 선택성을 가지면서도 체내 약물 분포를 효과적으로 모니터링할 수 있는 표적 특이적 치료진단 항암 전구약물을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여,
하기 [화학식 1] 내지 [화학식 12]로 표시되는 화합물 중 어느 하나 이상을 포함하는 표적 특이적 항암 약물전구체를 제공한다:
[화학식 1] [화학식 2]
Figure 112017123876391-pat00001
Figure 112017123876391-pat00002
[화학식 3] [화학식 4]
Figure 112017123876391-pat00003
Figure 112017123876391-pat00004
[화학식 5] [화학식 6]
Figure 112017123876391-pat00005
Figure 112017123876391-pat00006
[화학식 7] [화학식 8]
Figure 112017123876391-pat00007
Figure 112017123876391-pat00008
[화학식 9] [화학식 10]
Figure 112017123876391-pat00009
Figure 112017123876391-pat00010
[화학식 11] [화학식 12]
Figure 112017123876391-pat00011
Figure 112017123876391-pat00012
.
본 발명에 따르면, 상기 [화학식 1] 내지 [화학식 12]로 표시되는 화합물은 사이클로옥시게나아제 표적 저해제와 7-에틸-10-하이드록시캄프토테신(SN-38)이 에스터 결합에 의해 연결된 것일 수 있다.
이때, 상기 사이클로옥시게나아제 표적 저해제는 인도메타신(Indomethacin), 아세클로페낙(Aceclofenac), 니프룸산(Niflumic acid), 케토프로펜(Ketoprofen), 2-(6-Methoxy-2-naphthyl)propanoic acid, 페노프로펜(Fenoprofen), 플루페남산(Flufenamic acid), 플루르비프로펜(Flurbiprofen), 이부프로펜(Ibuprofen), 록소프로펜(Loxoprofen), 메페남산(Mefenamic acid) 및 톨페남산(Tolfenamic acid)으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 [화학식 1] 내지 [화학식 12]로 표시되는 화합물은 사이클로옥시게나아제가 과발현된 암세포로 흡수되고, 세포 내 에스테라아제(esterase)에 의해 분해되어 활성화될 수 있다.
발명에 따르면, 정상 세포에 비해서 암 세포에 대해서만 높은 선택성을 가지며, 효소에 의해 분해되어 효과적으로 약물을 방출함으로써 항암 효과를 향상시킬 수 있으며, 더불어 세포 수준의 영상화를 통한 약물 모니터링이 동시에 가능하게 된다.
도 1은 [화학식 2]로 표시되는 화합물("JS-2")의 물리화학적 특성을 나타낸 것으로, (a)는 에스테라아제 10 ㎍을 넣었을 때의 형광 스펙트럼의 변화, (b)는 550nm에서 10 ㎍의 에스테라아제를 넣었을 때 시간별 형광 변화, (c)는 에스테라제가 없을 때의 형광 변화, (d)는 다른 아미노산에 대한 선택성을 측정한 결과를 나타낸다.
도 2는 에스테라아제가 존재하지 않을 때, 수용액에서 JS-2의 안정도를 96 시간동안 테스트한 결과를 나타낸다.
도 3은 [화학식 1] 내지 [화학식 5]로 표시되는 화합물(각각 "JS-1", "JS-2", "JS-3", "JS-4", "JS-5"로 표시)과 이리노테칸(Irrinotecan)의 대장암 세포(LoVo 세포)에 대한 독성을 비교한 결과를 나타낸다.
도 4는 [화학식 1] 내지 [화학식 5]로 표시되는 화합물(각각 "JS-1", "JS-2", "JS-3", "JS-4", "JS-5"로 표시)과 이리노테칸(Irrinotecan)의 정상세포(NHDF 세포)에 대한 독성을 비교한 결과를 나타낸다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은 하기 [화학식 1] 내지 [화학식 12]로 표시되는 화합물 중 어느 하나 이상을 포함하는 표적 특이적 항암 약물전구체를 제공한다:
[화학식 1] [화학식 2]
Figure 112017123876391-pat00013
Figure 112017123876391-pat00014
[화학식 3] [화학식 4]
Figure 112017123876391-pat00015
Figure 112017123876391-pat00016
[화학식 5] [화학식 6]
Figure 112017123876391-pat00017
Figure 112017123876391-pat00018
[화학식 7] [화학식 8]
Figure 112017123876391-pat00019
Figure 112017123876391-pat00020
[화학식 9] [화학식 10]
Figure 112017123876391-pat00021
Figure 112017123876391-pat00022
[화학식 11] [화학식 12]
Figure 112017123876391-pat00023
Figure 112017123876391-pat00024
.
상기 [화학식 1] 내지 [화학식 12]로 표시되는 화합물은 사이클로옥시게나아제 표적 저해제와 7-에틸-10-하이드록시캄프토테신(SN-38)이 에스터 결합에 의해 연결되어 형성될 수 있다.
이때, 상기 사이클로옥시게나아제 표적 저해제는 인도메타신(Indomethacin), 아세클로페낙(Aceclofenac), 니프룸산(Niflumic acid), 케토프로펜(Ketoprofen), 2-(6-Methoxy-2-naphthyl)propanoic acid, 페노프로펜(Fenoprofen), 플루페남산(Flufenamic acid), 플루르비프로펜(Flurbiprofen), 이부프로펜(Ibuprofen), 록소프로펜(Loxoprofen), 메페남산(Mefenamic acid) 및 톨페남산(Tolfenamic acid)으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 [화학식 1] 내지 [화학식 12]로 표시되는 화합물은 사이클로옥시게나아제가 과발현된 암세포로 흡수되며, 세포 내 에스테라아제(esterase)에 의해 분해되면 SN-38이 방출되는 특징을 가지는바 암세포에서 높은 선택성을 가짐과 동시에 효과적인 약물 방출을 통해 항암 효과를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 SN-38이 사이클로옥시게나아제 표적 저해제에 결합된 상태에서는 형광을 나타내지 않으나, 에스테라아제에 의해 결합이 분해되면 형광을 나타내는바, 생체외에서 세포 수준의 영상화를 통한 약물 모니터링을 가능하게 한다.
이하에서는 바람직한 실시예 등을 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
화합물 1(" JS -1")의 합성
하기 [반응식 1]에 따라 화합물 1을 합성하였다. 구체적으로, 7-Ethyl-10-hydroxycamptothecin 100 mg (0.25 mmol)을 DMF 10 mL 에 녹인 후, Indomethacin 137 mg (0.38 mmol), EDC 80 mg (0.51 mmol), DMAP 62 mg (0.51 mmol)를 넣었다. 상온에서 8시간 교반 후, 1N HCl 200 mL 와 Ethyl acetate 100 mL를 넣고 extraction 하였다. 유기층을 모아 MgSO4를 이용하여 수분을 제거하고, 필터링 후 Evaporator를 이용하여 건조시켰으며, 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분리 정제함으로써 화합물 1을 수득하였다.
[반응식 1]
Figure 112017123876391-pat00025
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 8.23 (d, J = 9.07 Hz, 1H), 7.08 (d, J = 2.5 Hz, 1H), 7.69 (dd, J = 8.8, 1.7 Hz, 3H), 7.50 - 7.47 (m, 4H), 7.10 (d, J = 2.5 Hz, 1H), 6.90 (d, J = 9.0 Hz, 1H), 6.72 (dd, J = 9.2, 2.6 Hz, 1H), 5.72 (d, J = 16.4 Hz, 1H), 5.29 (d, J = 16.4 Hz, 1H), 5.21 (d, J = 3.1 Hz, 2H), 4.00 (s, 2H), 3.85 (s, 3H), 3.69 (s, 1H), 3.12 - 3.08 (m, 2H), 2.50 (s, 3H), 1.93 - 1.82 (m, 2H), 1.36 (t, J = 7.8 Hz, 3H), 0.99 (t, J = 7.6 Hz, 3H) ppm.
13C NMR (CDCl3, 125 MHz): δ 7.89, 14.06, 20.65, 23.23, 31.65, 49.47, 66.28, 72.87, 98.23, 109.03, 113.96, 115.06, 116.35, 118.85, 123.40, 125.92, 126.07, 127.29, 127.33, 127.57, 131.90, 132.08, 132.71, 135.43, 138.15, 138.39, 145.36, 146.79, 147.38, 149.83, 150.31, 150.58, 151.78, 157.65, 167.22, 173.82 ppm.
화합물 2(" JS -2")의 합성
하기 [반응식 2]에 따라 화합물 2를 합성하였다. 구체적으로, 7-Ethyl-10-hydroxycamptothecin 100 mg (0.25 mmol)을 DMF 10 mL 에 녹인 후, Aceclofenac 135 mg (0.38 mmol), EDC 80 mg (0.51 mmol), DMAP 62 mg (0.51 mmol)를 넣었다. 상온에서 8시간 교반 후, 1N HCl 200 mL와 Ethyl acetate 100 mL를 넣고 extraction 하였다. 유기층을 모아 MgSO4를 이용하여 수분을 제거하고, 필터링 후 Evaporator를 이용하여 건조시켰으며, 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분리 정제함으로써 화합물 2를 수득하였다.
[반응식 2]
Figure 112017123876391-pat00026
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 8.13 (d, J = 9.05 Hz, 1H), 7.73 (s, 1H), 7.64 (s, 1H), 7.41 (dd, J = 8.9 Hz, 1.65 Hz, 1H), 7.32 - 7.27 (m, 3H), 7.12 (t, J = 7.3 Hz, 1H), 6.98 - 6.94 (m, 2H), 6.70 (s, 1H), 6.57 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 5.71 (d, J = 16.25 Hz, 1H), 5.27 (s, 2H), 5.24 - 5.12 (m, 2H), 5.01 (s, 2H), 4.01 (s, 2H), 3.07 - 3.05 (m, 2H), 1.89 - 1.85 (m, 2H), 1.35 (t, J = 7.4 Hz, 3H), 0.97 (t, J = 7.15 Hz, 3H) ppm.
13C NMR (CDCl3, 125 MHz): δ 173.6, 171.6, 166.0, 157.5, 151.8, 150.2, 148.8, 147.2, 146.4, 145.4, 142.7, 137.7, 132.0, 131.0, 129.5, 128.9, 128.3, 127.3, 127.2, 124.6, 124.2, 123.7, 122.3, 118.8, 118.5, 114.3, 98.2, 72.8, 66.1, 61.2, 49.3, 37.9, 31.5, 23.1, 22.6, 14.1, 13.9, 11.4, 7.8 ppm.
화합물 3(" JS -3")의 합성
하기 [반응식 3]에 따라 화합물 3을 합성하였다. 구체적으로, 7-Ethyl-10-hydroxycamptothecin 100 mg (0.25 mmol)을 DMF 10 mL 에 녹인 후, Niflumic acid 108 mg (0.38 mmol), EDC 80 mg (0.51 mmol), DMAP 62 mg (0.51 mmol)를 넣었다. 상온에서 8시간 교반 후, 1N HCl 200 mL와 Ethyl acetate 100 mL를 넣고 extraction 하였다. 유기층을 모아 MgSO4를 이용하여 수분을 제거하고, 필터링 후 Evaporator를 이용하여 건조시켰으며, 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분리 정제함으로써 화합물 3을 수득하였다.
[반응식 3]
Figure 112017123876391-pat00027
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 10.21 (s, 1H), 8.60 (dd, J = 7.77, 7.66 Hz, 1H), 8.54 (dd, J = 4.10, 1.22 Hz, 1H), 8.37 (d, J = 9.10 Hz, 1H), 8.10 (s, 1H), 7.94 (d, J = 1.96 Hz, 1H), 7.85 (d, J = 7.86 Hz, 1H), 7.72 (s, 1H), 7.70 (dd, J = 2.11, 9.07 Hz, 1H), 7.43 (t, J = 7.86 Hz, 1H), 7.31 (d, J = 7.55 Hz, 1H), 6.93 (dd, J = 4.68, 7.71 Hz, 1H), 5.77 (d, J = 16.34 Hz, 1H), 5.33 - 5.29 (m, 2H), 3.20 (q, J = 7.15 Hz, 2H), 1.98 - 1.86 (m, 2H), 1.44 (t, J = 7.36 Hz, 3H), 1.04 (t, J = 7.36 Hz, 3H) ppm.
13C NMR (CDCl3, 125 MHz): δ 173.82, 166.29, 157.61, 158.23, 154.45, 152.18, 150.23, 149.26, 147.57, 146.67, 145.43, 140.87, 139.88, 132.41, 131.31, 129.30, 127.52, 125.29, 123.70, 119.50, 118.81, 117.35, 114.97, 114.36, 106.01, 98.27, 72.84, 66.28, 49.43, 39.53, 31.66, 23.22, 14.08, 7.87 ppm.
화합물 4(" JS -4")의 합성
하기 [반응식 4]에 따라 화합물 4를 합성하였다. 구체적으로, 7-Ethyl-10-hydroxycamptothecin 100 mg (0.25 mmol)을 DMF 10 mL 에 녹인 후, Ketoprofen 97 mg (0.38 mmol), EDC 80 mg (0.51 mmol), DMAP 62 mg (0.51 mmol)를 넣었다. 상온에서 8시간 교반 후, 1N HCl 200 mL와 Ethyl acetate 100 mL를 넣고 extraction 하였다. 유기층을 모아 MgSO4를 이용하여 수분을 제거하고, 필터링 후 Evaporator를 이용하여 건조시켰으며, 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분리 정제함으로써 화합물 4를 수득하였다.
[반응식 4]
Figure 112017123876391-pat00028
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 8.23 (d, J = 9.14 Hz, 1H), 7.96 - 7.95 (m, 1H), 7.86 - 7.84 (m, 2H), 7.80 - 7.77 (m, 2H), 7.73 - 7.71 (m, 1H), 7.66 (s, 1H), 7.64 - 7.61 (m, 1H), 7.59 - 7.54 (m, 1H), 7.53 - 7.49 (m, 3H), 5.77 (d, J = 16.13 Hz, 1H), 5.33 (d, J = 16.13 Hz, 1H), 5.27 (s, 2H), 4.18 (q, J = 7.19 Hz, 1H), 3.16 (q, J = 7.73 Hz, 2H), 1.95 - 1.85 (m, 2H), 1.76 (d, J = 7.20 Hz, 3H), 1.39 (t, J = 7.70 Hz, 3H), 1.04 (t, J = 7.34 Hz, 3H) ppm.
13C NMR (CDCl3, 125 MHz): δ 196.40, 173.92, 151.96, 150.20, 149.65, 146.84, 137.36, 132.70, 132.10, 131.53, 130.11, 129.53, 129.26, 128.89, 128.41, 127.33, 118.60, 114.43, 98.09, 72.78, 66.35, 49.41, 45.64, 31.60, 18.56, 14.01, 7.84 ppm.
화합물 5(" JS -5")의 합성
하기 [반응식 5]에 따라 화합물 5를 합성하였다. 구체적으로, 7-Ethyl-10-hydroxycamptothecin 100 mg (0.25 mmol)을 DMF 10 mL 에 녹인 후, 2-(6-Methoxy-2-naphthyl)propanoic acid 88 mg (0.38 mmol), EDC 80 mg (0.51 mmol), DMAP 62 mg (0.51 mmol)를 넣었다. 상온에서 8시간 교반 후, 1N HCl 200 mL와 Ethyl acetate 100 mL를 넣고 extraction 하였다. 유기층을 모아 MgSO4를 이용하여 수분을 제거하고, 필터링 후 Evaporator를 이용하여 건조시켰으며, 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분리 정제함으로써 화합물 5를 수득하였다.
[반응식 5]
Figure 112017123876391-pat00029
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 8.19 (d, J = 9.45 Hz, 1H), 7.83 (s, 1H), 7.81 (d, J = 8.5 Hz, 1H), 7.78 (d, J = 8.9 Hz, 1H), 7.72 (d, J = 2.4 Hz, 1H), 7.66 (s, 1H), 7.57 (dd, J = 8.5, 1.7 Hz, 1H), 7.42 (dd, J = 9.2, 2.45 Hz, 1H), 7.20 (dd, J = 8.85, 2.5 Hz, 1H), 7.17 (d, J = 2.3 Hz, 1H), 5.74 (d, J = 16.3 Hz, 1H), 5.30 (d, J = 16.3 Hz, 1H), 5.21 (s, 1H), 4.20 (q, J = 7.3 Hz, 2H), 3.94 (s, 3H), 3.08 (q, J = 7.6 Hz, 2H), 1.92 (m, 2H), 1.77 (d, J = 7 Hz, 3H), 1.34 (t, J = 7.7 Hz, 3H), 1.01 (t, J = 7.3 Hz, 3H) ppm.
13C NMR (CDCl3, 125 MHz): δ 7.85, 13.96, 18.53, 23.10, 31.60, 45.69, 49.39, 55.38, 66.26, 72.83, 98.19, 105.62, 114.38, 118.60, 119.32, 125.26, 126.04, 126.29, 127.26, 127.36, 127.58, 129.00, 129.32, 131.94, 133.93, 134.73, 145.36, 146.72, 147.26, 149.80, 150.23, 151.73, 157.61, 157.87, 173.15, 173.83.
화합물 6(" JS -6")의 합성
하기 [반응식 6]에 따라 화합물 6을 합성하였다. 구체적으로, 7-Ethyl-10-hydroxycamptothecin 100 mg (0.25 mmol)을 DMF 10 mL 에 녹인 후, Fenoprofen 82 mg (0.38 mmol), EDC 80 mg (0.51 mmol), DMAP 62 mg (0.51 mmol)를 넣었다. 상온에서 8시간 교반 후, 1N HCl 200 mL와 Ethyl acetate 100 mL를 넣고 extraction 하였다. 유기층을 모아 MgSO4를 이용하여 수분을 제거하고, 필터링 후 Evaporator를 이용하여 건조시켰으며, 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분리 정제함으로써 화합물 6을 수득하였다.
[반응식 6]
Figure 112017123876391-pat00030
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 8.22 (dd, J = 2.42, 9.2 Hz, 1H), 7.77 (dd, J = 2.67, 3.68 Hz, 1H), 7.67 (d, J = 1.66 Hz, 1H), 7.43 - 7.35 (m, 4H), 7.21 (d, J = 7.77 Hz, 1H), 7.16 - 7.13 (m, 2H), 7.07 - 7.05 (m, 2H), 6.99 (ddd, J = 0.69, 2.39, 8.17 Hz, 1H), 5.77 (d, J = 16.32 Hz, 1H), 5.33 (d, J = 16.32 Hz, 1H), 5.26 (s, 2H), 4.06 (q, J = 7.15 Hz, 2H), 3.14 (q, J = 7.73 Hz, 2H), 1.97 - 1.84 (m, 2H), 1.69 (d, J = 7.2 Hz, 3H), 1.39 (t, J = 7.73 Hz, 3H), 1.27 (s, 1H), 1.04 (t, J = 7.4 Hz, 3H) ppm.
13C NMR (CDCl3, 125 MHz): δ 173.89, 172.65, 157.77, 157.63, 156.92, 151.86, 149.73, 147.37, 146.81, 145.34, 141.64, 132.03, 130.24, 129.87, 127.40, 127.30, 125.19, 123.56, 122.33, 119.02, 118.14, 117.79, 114.38, 98.11, 72.81, 66.32, 49.41, 45.61, 31.61, 23.16, 18.49, 14.00, 7.86 ppm.
화합물 7(" JS -7")의 합성
하기 [반응식 7]에 따라 화합물 7을 합성하였다. 구체적으로, 7-Ethyl-10-hydroxycamptothecin 100 mg (0.25 mmol)을 DMF 10 mL 에 녹인 후, Flufenamic acid 107 mg (0.38 mmol), EDC 80 mg (0.51 mmol), DMAP 62 mg (0.51 mmol)를 넣었다. 상온에서 8시간 교반 후, 1N HCl 200 mL와 Ethyl acetate 100 mL를 넣고 extraction 하였다. 유기층을 모아 MgSO4를 이용하여 수분을 제거하고, 필터링 후 Evaporator를 이용하여 건조시켰으며, 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분리 정제함으로써 화합물 7을 수득하였다.
[반응식 7]
Figure 112017123876391-pat00031
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 9.50 (s, 1H), 8.34 (dd, J = 1.55, 8.00 Hz, 1H), 8.32 (d, J = 9.09 Hz, 1H), 7.93 (d, J = 2.43 Hz, 1H), 7.70 (s, 1H), 7.70 (dd, J = 2.5, 9.1 Hz, 1H), 7.52 - 7.42 (m, 4H), 7.36 - 7.34 (m, 2H), 6.96 - 6.92 (m, 1H), 5.76 (d, J = 16.23 Hz, 1H), 5.32 (d, J = 16.23 Hz, 1H), 5.28 (d, J = 3.32 Hz, 2H), 3.19 (t, J = 7.85 Hz, 2H), 1.98 - 1.85 (m, 2H), 1.44 (t, J = 7.67 Hz, 3H), 1.04 (t, J = 7.43 Hz, 3H) ppm.
13C NMR (CDCl3, 125 MHz): δ 173.80, 167.02, 157.61, 151.94, 150.24, 149.57, 147.92, 146.74, 145.35, 141.01, 135.57, 132.25, 132.18, 130.07, 127.51, 127.40, 120.27, 118.70, 118.59, 118.56, 118.46, 114.97, 114.32, 111.14, 98.17, 72.84, 66.28, 49.43, 31.63, 23.22, 14.07, 7.88 ppm.
화합물 8(" JS -8")의 합성
하기 [반응식 8]에 따라 화합물 8을 합성하였다. 구체적으로, 7-Ethyl-10-hydroxycamptothecin 100 mg (0.25 mmol)을 DMF 10 mL 에 녹인 후, Flurbiprofen 93 mg (0.38 mmol), EDC 80 mg (0.51 mmol), DMAP 62 mg (0.51 mmol)를 넣었다. 상온에서 8시간 교반 후, 1N HCl 200 mL와 Ethyl acetate 100 mL를 넣고 extraction 하였다. 유기층을 모아 MgSO4를 이용하여 수분을 제거하고, 필터링 후 Evaporator를 이용하여 건조시켰으며, 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분리 정제함으로써 화합물 8을 수득하였다.
[반응식 8]
Figure 112017123876391-pat00032
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 8.24 (d, J = 9.3 Hz, 1H), 7.81 (t, J = 2.83 Hz, 1H), 7.67 (s, 1H), 7.60 - 7.58 (m, 1H), 7.53 - 7.47 (m, 4H), 7.42 - 7.39 (m, 1H), 7.34 - 7.28 (m, 2H), 5.78 (d, J = 16.02 Hz, 1H), 5.34 (d, J = 16.02 Hz, 1H), 5.27 (s, 2H), 4.13 (q, J = 7.06 Hz, 1H), 3.16 (q, J = 7.47 Hz, 2H), 1.97 - 1.84 (m, 2H), 1.75 (d, J = 7.17 Hz, 3H), 1.40 (t, J = 7.60 Hz, 3H), 1.04 (t, J = 7.38 Hz, 3H) ppm.
13C NMR (CDCl3, 125 MHz): δ 173.93, 172.46, 157.65, 151.96, 150.21, 149.68, 147.46, 146.84, 145.36, 135.27, 132.13, 131.19, 128.97, 128.56, 127.88, 127.42, 127.33, 125.15, 123.67, 118.60, 115.52, 115.33, 114.42, 98.10, 72.78, 66.34, 49.42, 45.26, 31.60, 29.72, 23.18, 18.47, 14.01, 7.85 ppm.
화합물 9(" JS -9")의 합성
하기 [반응식 9]에 따라 화합물 9를 합성하였다. 구체적으로, 7-Ethyl-10-hydroxycamptothecin 100 mg (0.25 mmol)을 DMF 10 mL 에 녹인 후, Ibuprofen 79 mg (0.38 mmol), EDC 80 mg (0.51 mmol), DMAP 62 mg (0.51 mmol)를 넣었다. 상온에서 8시간 교반 후, 1N HCl 200 mL와 Ethyl acetate 100 mL를 넣고 extraction 하였다. 유기층을 모아 MgSO4를 이용하여 수분을 제거하고, 필터링 후 Evaporator를 이용하여 건조시켰으며, 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분리 정제함으로써 화합물 9를 수득하였다.
[반응식 9]
Figure 112017123876391-pat00033
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 8.19 (dd, J = 9.05, 1.3 Hz, 1H), 7.74 (t, J = 2.6 Hz, 1H), 7.64 (s. 1H), 7.43 (dt, J = 9.15, 2.35, 1H), 7.36 (d, J = 8.05 Hz, 2H), 7.20 (d, J = 8.05 Hz, 2H), 5.75 (d, J = 16.3 Hz, 1H), 5.31 (d, J = 16.3 Hz, 1H), 5.24 (s, 2H), 4.04 (q, J = 7.1 Hz, 1H), 3.11 (q, J = 7.65 Hz, 2H), 2.50 (d, J = 7.15 Hz, 2H), 1.93 - 1.81 (m, 4H), 1.68 (d, J = 7.15 Hz, 3H), 1.36 (t, J = 7.7 Hz, 3H), 1.25 (s, 2H), 1.02 (t, J = 7.35 Hz, 3H), 0.93 (d, J = 6.6 Hz, 6H), 0.90 - 0.88 (m. 3H).
13C NMR (CDCl3, 125 MHz): δ 7.84, 13.97, 18.53, 22.40, 23.15, 30.24, 31.59, 45.06, 45.39, 49.44, 66.32, 72.80, 98.20, 118.55, 125.36, 127.27, 129.69, 131.92, 136.88, 141.16, 150.28, 151.75, 157.68, 173.93.
화합물 10(" JS -10")의 합성
하기 [반응식 10]에 따라 화합물 10을 합성하였다. 구체적으로, 7-Ethyl-10-hydroxycamptothecin 100 mg (0.25 mmol)을 DMF 10 mL 에 녹인 후, Loxoprofen 94 mg (0.38 mmol), EDC 80 mg (0.51 mmol), DMAP 62 mg (0.51 mmol)를 넣었다. 상온에서 8시간 교반 후, 1N HCl 200 mL와 Ethyl acetate 100 mL를 넣고 extraction 하였다. 유기층을 모아 MgSO4를 이용하여 수분을 제거하고, 필터링 후 Evaporator를 이용하여 건조시켰으며, 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분리 정제함으로써 화합물 10을 수득하였다.
[반응식 10]
Figure 112017123876391-pat00034
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 8.22 (dd, J = 1.9, 9.15 Hz, 1H), 7.77 (t, J = 2.99 Hz, 1H), 7.66 (d, J = 1.6 Hz, 1H, 7.45 (dt, J = 9.18, 2.44 Hz, 1H), 7.39 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.24 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 5.77 (d, J = 16.13 Hz, 1H), 5.33 (d, J = 16.13 Hz, 1H), 5.26 (s, 2H), 4.06 (q, J = 7.28 Hz, 1H), 3.20 (dd, J = 4.13, 13.97 Hz, 1H), 3.15 (q, J = 7.67 Hz, 2H), 2.60 (dd, J = 9.44, 13.74 Hz, 1H), 2.41 - 2.35 (m, 2H), 2.18 - 2.10 (m, 2H), 2.02 - 1.97 (m, 1H), 1.95 - 1.85 (m, 2H), 1.80 - 1072 (m, 2H), 1.69 (d, J = 7.28 Hz, 3H), 1.64 - 1.58 (m, 1H), 1.39 (t, J = 7.47 Hz, 3H), 1.04 (t, J = 7.47 Hz, 3H) ppm.
13C NMR (CDCl3, 125 MHz): δ 173.05, 157.63, 151.82, 150.22, 149.80, 147.34, 146.79, 145.32, 139.48, 137.50, 131.98, 129.49, 127.68, 127.64, 127.39, 127.28, 125.24, 118.60, 114.37, 98.13, 72.81, 66.29, 50.98, 49.40, 45.36, 38.19, 35.23, 31.60, 29.71, 23.14 20.56, 18.58, 13.98, 7.85 ppm.
화합물 11(" JS -11")의 합성
하기 [반응식 11]에 따라 화합물 11을 합성하였다. 구체적으로, 7-Ethyl-10-hydroxycamptothecin 100 mg (0.25 mmol)을 DMF 10 mL 에 녹인 후, Mefenamic acid 92 mg (0.38 mmol), EDC 80 mg (0.51 mmol), DMAP 62 mg (0.51 mmol)를 넣었다. 상온에서 8시간 교반 후, 1N HCl 200 mL와 Ethyl acetate 100 mL를 넣고 extraction 하였다. 유기층을 모아 MgSO4를 이용하여 수분을 제거하고, 필터링 후 Evaporator를 이용하여 건조시켰으며, 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분리 정제함으로써 화합물 11을 수득하였다.
[반응식 11]
Figure 112017123876391-pat00035
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 9.18 (s, 1H), 8.33 (d, J = 9.3 Hz, 1H), 8.29 (dd, J = 7.9, 1.35 Hz, 1H), 7.95 (d, J = 2.35 Hz, 1H), 7.72 (s, 1H), 7.39 - 7.35 (m, 1H), 7.20 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 7.14 (t, J = 7.43 Hz, 1H), 7.07 d, J = 7.6 Hz, 1H), 6.84 (d, J = 8.27 Hz, 1H), 6.79 (dt, J = 7.93, 0.98 Hz, 1H), 5.77 (d, J = 16.4 Hz, 1H), 5.33 (d, J = 16.4 Hz, 1H), 5.29 (d, J = 3.37 Hz, 2H), 3.20 (q, J = 7.85 Hz, 2H), 2.34 (s, 3H), 2.19 (s, 3H), 1.96 - 1.87 (m, 2H), 1.45 (t, J = 7.85 Hz, 2H), 1.04 (t, J = 7.5 Hz, 2H) ppm.
13C NMR (CDCl3, 125 MHz): δ 7.89, 14.06, 20.65, 23.23, 31.65, 49.47, 66.28, 72.87, 98.23, 109.03, 113.96, 115.06, 116.35, 118.85, 123.40, 125.92, 126.07, 127.29, 127.33, 127.57, 131.90, 132.08, 132.71, 135.43, 138.15, 138.39, 145.36, 146.79, 147.38, 149.83, 150.31, 150.58, 151.78, 157.65, 167.22, 173.82 ppm.
화합물 12(" JS -12")의 합성
하기 [반응식 12]에 따라 화합물 12를 합성하였다. 구체적으로, 7-Ethyl-10-hydroxycamptothecin 100 mg (0.25 mmol)을 DMF 10 mL 에 녹인 후, Tolfenamic acid 100 mg (0.38 mmol), EDC 80 mg (0.51 mmol), DMAP 62 mg (0.51 mmol)를 넣었다. 상온에서 8시간 교반 후, 1N HCl 200 mL와 Ethyl acetate 100 mL를 넣고 extraction 하였다. 유기층을 모아 MgSO4를 이용하여 수분을 제거하고, 필터링 후 Evaporator를 이용하여 건조시켰으며, 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분리 정제함으로써 화합물 12를 수득하였다.
[반응식 12]
Figure 112017123876391-pat00036
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 9.22 (s, 1H), 8.29 (dd, J = 1.32, 8.13 Hz, 1H), 8.27 (d, J = 9.13 Hz, 1H), 7.95 (d, J = 2.42 Hz, 1H), 7.70 (dd, J = 2.51, 9.12 Hz, 1H), 7.69 (s, 1H), 7.42 - 7.39 (m, 1H), 7.27 (d, J = 7.86 Hz, 1H), 7.23 (d, J = 7.36 Hz, 1H), 7.15 (t, J = 7.9 Hz, 1H), 6.88 (d, J = 8.62 Hz, 1H), 6.81 (t, J = 7.67 Hz, 1H), 5.70 (d, J = 16.43 Hz, 1H), 5.31 - 5.28 (m, 3H), 3.20 (q, J = 7.89 Hz, 2H), 2.31 (s, 3H), 1.97 - 1.88 (m, 2H), 1.43 (t, J = 7.67 Hz, 3H), 1.02 (t, J = 7.38 Hz, 3H) ppm.
13C NMR (CDCl3, 125 MHz): δ 173.87, 167.20, 157.72, 151.81, 150.43, 149.73, 149.64, 149.16, 147.41, 146.76, 145.46, 140.25, 139.83, 135.71, 135.53, 134.98, 132.48, 132.12, 132.02, 127.59, 127.39, 127.01, 126.93, 126.25, 125.89, 125.85, 123.42, 123.29, 118.69, 117.22, 117.02, 115.05, 114.06, 113.80, 109.76, 98.49, 72.88, 66.29, 49.56, 31.64, 23.24, 15.08, 14.06, 7.88, ppm.
실험예 .
먼저, 본 발명에 따른 화합물이 에스테라아제에 의해 분해됨으로써 형광이 증가하는지 여부를 확인하기 위해 분광광도계를 이용하여 분석하였다. 도 1은 [화학식 2]로 표시되는 화합물("JS-2")의 물리화학적 특성을 나타낸 것으로, 화합물 JS-2는 DMSO에 녹여 500 μM의 농도의 용액으로, 에스테라아제는 pH = 7.4의 PBS 완충용액에, 아미노산들은 증류수에 녹인 용액을 사용하였다. (A)는 에스테라아제 10 ㎍을 넣었을 때의 형광 스펙트럼의 변화, (B)는 550nm에서 10 ㎍의 에스테라아제를 넣었을 때 시간별 형광 변화, (C)는 에스테라제가 없을 때의 형광 변화, (D)는 에스테라아제와, 다른 아미노산들에 대한 선택성을 측정한 결과를 나타낸다. 실험 (A), (B), (C), (D)의 목적에 따라 앞서 만든 용액들을 적절히 배합 후 PBS 용액을 가해 300 μL 부피를 맞추었다. 최종적으로 37℃에서 배양시키고 나면 1 cm 크기의 석영 큐벳에 옮긴 후 분광광도계를 이용해 분석하였다. 이를 통해 본 발명에 따른 화합물 JS-2은 10 μg 의 에스테라아제에 의해 효과적으로 분해되되어 항암제 SN38을 방출함을 형광변화를 통해 확인하였다(도 1a, b). 또한, 에스테라아제가 존재하지 않을 때에는 분해되지 않고 안정성을 유지함을 형광변화와 HPLC 분석을 통해 확인하였다(도 1c, 도 2). 특히 HPLC 분석을 통해 96시간 동안 확인한 결과 상온의 수용액 상에서 안정성을 유지한다는 것을 확인하였다(도 2) 또한 JS-2을 1mM의 다른 여러 아미노산과 5mM의 GSH에 노출시켰을 때 분해되지 않으며, 오직 에스테라아제에 의해서만 분해된다는 것을 확인하였다(도 1d).
다음으로, 본 발명에 따른 화합물의 대장암 세포에서의 세포독성을 확인하기 위하여, 먼저 대장암세포 LoVo를 24-well 세포 배양 접시에 24시간 동안 배양시켰다. 여기에 JS-1, JS-2, JS-3, JS-4, JS-5 화합물을 각각 0, 0.001, 0.01, 0.1, 1, 2 μM 으로 처리 후 48시간 동안 배양시켰으며, 비교예로 이리노테칸을 사용하여 세포독성을 비교하였다. 도 3은 [화학식 1] 내지 [화학식 5]로 표시되는 화합물(각각 "JS-1", "JS-2", "JS-3", "JS-4", "JS-5"로 표시)과 이리노테칸(Irrinotecan)의 대장암 세포(LoVo 세포)에 대한 독성을 크리스탈 바이올렛 용액으로 염색시켜 비교한 결과를 나타낸다. 도 3에 나타난 바와 같이 이리노테칸은 2 μM에서 약한 독성을 보이는 반면 JS-1, JS-2, JS-3, JS-4, JS-5 는 0.1 μM 부터 독성을 보이기 시작했다. 특히 1 μM 이상에서는 거의 모든 대장암 세포가 괴사함을 확인하였는바, 본 발명에 따른 화합물은 대장암 세포에서 높은 세포독성을 보임을 확인하였다(도 3).
마지막으로, 본 발명에 따른 화합물의 정상 세포에서의 세포독성을 확인하기 위하여, 먼저 NHDF(Normal Human dermal Fibroblast) 세포를 24-well 세포 배양 접시에 24시간 동안 배양시키다. 여기에 JS-1, JS-2, JS-3, JS-4, JS-5 화합물을 각각 0, 0.1, 0.5, 1 μM 으로 처리 후 48시간 동안 배양시켰으며, 비교예로 이리노테칸을 사용하여 세포독성을 비교하였다. 도 4는 [화학식 1] 내지 [화학식 5]로 표시되는 화합물(각각 "JS-1", "JS-2", "JS-3", "JS-4", "JS-5"로 표시)과 이리노테칸(Irrinotecan)의 정상세포(NHDF 세포)에 대한 독성을 크리스탈 바이올렛 용액으로 염색시켜 비교한 결과를 나타낸다. 도 4에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 화합물과 이리노테칸 모두 정상세포에서는 독성을 보이지 않음을 확인하였다.
결과적으로, 본 발명에 따른 화합물은 암 세포에 대하여 종래 항암제로 널리 사용되는 이리노테칸보다 더 낮은 농도에서 효과적인 세포 독성을 나타내며, 정상 세포에서는 낮은 세포 독성을 나타냄을 확인하였다.

Claims (6)

  1. 하기 [화학식 1] 내지 [화학식 12] 중 어느 하나로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염:
    [화학식 1] [화학식 2]
    Figure 112019043206818-pat00037
    Figure 112019043206818-pat00038

    [화학식 3] [화학식 4]
    Figure 112019043206818-pat00039
    Figure 112019043206818-pat00040

    [화학식 5] [화학식 6]
    Figure 112019043206818-pat00041
    Figure 112019043206818-pat00042

    [화학식 7] [화학식 8]
    Figure 112019043206818-pat00043
    Figure 112019043206818-pat00044

    [화학식 9] [화학식 10]
    Figure 112019043206818-pat00045
    Figure 112019043206818-pat00046

    [화학식 11] [화학식 12]
    Figure 112019043206818-pat00047
    Figure 112019043206818-pat00048
    .
  2. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 1] 내지 [화학식 12]로 표시되는 화합물은 사이클로옥시게나아제 표적 저해제와 7-에틸-10-하이드록시캄프토테신(SN-38)이 에스터 결합에 의해 연결된 것을 특징으로 하는, 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 사이클로옥시게나아제 표적 저해제는 인도메타신(Indomethacin), 아세클로페낙(Aceclofenac), 니프룸산(Niflumic acid), 케토프로펜(Ketoprofen), 2-(6-Methoxy-2-naphthyl)propanoic acid, 페노프로펜(Fenoprofen), 플루페남산(Flufenamic acid), 플루르비프로펜(Flurbiprofen), 이부프로펜(Ibuprofen), 록소프로펜(Loxoprofen), 메페남산(Mefenamic acid) 및 톨페남산(Tolfenamic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 1] 내지 [화학식 12]로 표시되는 화합물은 사이클로옥시게나아제가 과발현된 암세포로 흡수되고, 세포 내 에스테라아제(esterase)에 의해 분해되어 활성화되는 것을 특징으로 하는, 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염.
  5. 제1항에 따른 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  6. 제1항에 따른 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 암의 진단 또는 영상화용 조성물.
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