KR102068727B1

KR102068727B1 - 신규한 구조를 갖는 화합물, 이를 포함하는 항염증제 및 기질 금속 단백질분해효소-9 억제제

Info

Publication number: KR102068727B1
Application number: KR1020180033430A
Authority: KR
Inventors: 장용민; 김희경
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2020-01-21
Also published as: KR20190111376A; WO2019182393A1

Abstract

본 발명의 신규한 구조를 갖는 화합물, 이를 포함하는 항염증제 및 기질 금속 단백질분해효소-9 억제제에서, 본 발명의 화합물은 하기 화학식 1로 나타내는 구조를 갖는다.
[화학식 1]

상기 화학식 1에서,
Linker는 *-(CH₂)_x-A-(CH₂)_y-*를 나타내고,
x 및 y는 각각 독립적으로 0 내지 5 중 어느 하나의 정수를 나타내며,
A는 *-COO-*, *-CO-*, *-CONH-* 또는 *-O-*를 나타낸다.

Description

신규한 구조를 갖는 화합물, 이를 포함하는 항염증제 및 기질 금속 단백질분해효소-9 억제제{NOVEL COMPOUND, ANTIINFLAMMATORY DRUG COMPRISING THE COMPOUND AND MATRIX METALLOPROTEASE-9 INHIBITOR COMPRISING THE COMPOUND}

본 발명은 신규한 구조를 갖는 화합물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 높은 자기이완율을 갖고 염증 부위를 표적 및 치료 가능하여, 동시에 염증 표적 진단 및 치료 가능한 신규한 구조를 갖는 화합물, 이를 포함하는 항염증제 및 기질 금속 단백질분해효소-9 억제제에 관한 것이다.

세포외 기질(extracellular matrix, ECM)은 기관계 내의 세포 및 조직의 구조적 통합성에 기여하는, 단백질과 복합된 다당류인 프로테오글리칸 및 젤라틴, 케라틴과 같은 불용성 섬유상 단백질로 구성된 다관능성 결합체이다. IV형 콜라겐, 라미닌 및 피브로넥틴과 같은 ECM 분자는 구조적 지지체를 맥관구조에 제공하는 기저막을 구성하는데, 이때, 다양한 인자가 ECM 및 이에 의해 유지되는 조직의 통합성을 유지하는데 관여하며, 특정한 생리학적 환경 하에서, ECM은 조직의 구조가 손상되거나 파괴되도록 조절된다.

기질 금속 단백질 분해효소(matrix metalloprotease, MMP)는 세포외 기질을 분해하는 아연-의존성 효소군이다. 특히, 그 중 MMP-9은 IV형 콜라겐과 라미닌 등의 ECM 물질로 구성된 세포의 기저막을 분해하는 효소로서, 기저막의 ECM 물질을 분해하여 세포 내로 염증 매개 물질의 이동을 돕고, 이에 따라 염증 반응을 악화시키는데 기여한다.

때문에, 염증 반응의 악화를 방지하고 이를 치료하기 위해서는, 염증 부위를 표적할 수 있고 MMP-9를 효과적으로 억제하여 염증 반응의 진행을 차단할 수 있는 항염증성 물질이 요구된다.

본 발명의 일 목적은 신규한 구조를 갖는 화합물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 화합물을 포함하는 항염증제를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 화합물을 포함하는 MMP-9 억제제를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 목적을 위한 화합물은 하기 화학식 1로 나타내는 구조를 갖는다.

[화학식 1]

일 실시예에서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 나타낼 수 있다.

[화학식 2]

일 실시예에서, 상기 화합물은 염증 부위를 표적하고 염증 부위에 항염증 활성을 가질 수 있다.

이때, 상기 화합물은 염증 부위에서 기질 금속 단백질분해효소-9(MMP-9)을 억제하여 항염증 활성을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 상기 화합물은 1.5T 자기공명영상(magnetic resonance image, MRI)에서 4.5 mM^-1s^-1 내지 5.5 mM^-1s^-1의 자기이완도를 가질 수 있다.

이때, 상기 화합물은 염증 부위를 표적 진단 및 치료할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 화합물은 적어도 하나의 물 분자와 배위할 수 있다.

본 발명의 다른 목적을 위한 항염증제는 상기 화학식 1로 나타내는 구조를 갖는 화합물을 포함하고, 염증 부위를 표적하고 염증 부위에 항염증 활성을 갖는다.

일 실시예에서, 상기 화학식 1은 상기 화학식 2로 나타낼 수 있다.

일 실시예에서, 상기 항염증제는 염증 부위에서 기질 금속 단백질분해효소(MMP-9)을 억제할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 항염증제는 1.5T 자기공명영상에서 4.5 mM^-1s^-1 내지 5.5 mM^-1s^-1의 자기이완도를 가질 수 있다.

이때, 상기 항염증제는 염증 부위를 표적 진단 및 치료할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적을 위한 기질 금속 단백질분해효소-9(MMP-9) 억제제는 상기 화학식 1로 나타내는 구조를 갖는 화합물을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 상기 기질 금속 단백질분해효소-9 억제제는 염증 부위에서 기질 금속 단백질분해효소-9를 억제할 수 있다.

본 발명의 화합물, 이를 포함하는 항염증제 및 MMP-9 억제제에 따르면, 본 발명은 본 발명은 염증 부위를 표적하고 염증 부위에 항염증 활성을 갖는 동시에 자기이완 특성을 가져 염증 부위를 표적 진단할 수 있는 화합물을 제공할 수 있다. 본 발명의 화합물은 기존의 임상용 MRI 조영제 보다 높은 자기 이완율을 보이며 운동학적 안정성 또한 우수하고, 특히, 종래의 조영제 보다 염증 부위의 신호세기를 장기간 증강시킬 수 있어 염증 부위의 표적 진단 가능한 조영제로서 이용 가능하다. 또한, 본 발명의 화합물은 염증 부위에서 염증 반응을 진행 및 악화시키는 MMP-9 활성을 억제할 수 있어 MMP-9 억제제로서 이용할 수 있으며, 아울러, 본 발명의 화합물은 MMP-9 억제를 통해 염증 부위에서 항염증 활성을 나타낼 수 있으므로 항염증제로서 이용 가능하다. 즉, 본 발명의 화합물은 류마티스 관절염과 같은 염증성 질환의 염증 부위를 표적 진단 가능하고 동시에 이의 치료 또한 가능한 항염증제 및 MMP-9 억제제로서 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 화합물의 운동학적 안정성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 화합물의 염증 표적 능력 평가 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 2b는 상용 조영제 Gadovist^®의 염증 표적 능력 평가 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 2c는 본 발명의 화합물 및 상용 조영제 Gadovist^®의 염증 표적 능력 결과를 설명하기 위한 CNR 그래프이다.
도 3은 본 발명의 화합물의 항염증 특성을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 화합물은 하기 화학식 1로 나타내는 구조를 갖는다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, Linker는 *-(CH₂)_x-A-(CH₂)_y-*를 나타내고, x 및 y는 각각 독립적으로 0 내지 5 중 어느 하나의 정수를 나타내며, A는 *-COO-*, *-CO-*, *-CONH-* 또는 *-O-*를 나타낸다. 이때, *는 결합 부위를 의미한다.

상기 화학식 1로 나타내는 본 발명의 화합물에서 가돌리늄(Gd)은 적어도 1 이상의 물 분자와 배위할 수 있다. 이때, 상기 화합물에서 가돌리늄은 Linker A의 산소 원자와 배위 결합을 형성할 수도 있다.

일례로, 상기 화학식 1로 나타내는 본 발명의 화합물은 하기 화학식 2로 나타내는 화합물일 수 있다.

[화학식 2]

본 발명의 화합물은 염증 부위에 대한 표적성을 갖고 염증 부위에서 항염증 효과를 나타낼 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 화합물은 염증 부위를 표적하여 염증 부위에서 염증 매개 물질인 기질 금속 단백질분해효소-9(matrix metalloprotease-9, MMP-9)를 억제하여 항염증 활성을 나타낼 수 있다. MMP-9는 염증성 자극에 의해 유도되어 IV형 콜라겐(type IV collagen)과 라미닌(laminin)으로 구성된 세포의 기저막을 분해하여 염증 매개 물질의 이동을 돕는 효소로서, 본 발명의 화합물은 염증 부위에서 MMP-9의 발현을 억제함으로써, 이에 의한 염증 반응의 개시, 진행 및 지속을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명의 화합물은 MMP-9에 대한 억제 활성을 갖고, 이에 본 발명의 화합물은 MMP-9 억제제로서 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 화합물은 우수한 자기이완 특성을 갖는다. 자기이완 특성은 자기공명영상(magnetic resonance image, MRI)에서 조영 증강을 나타낼 수 있는 특성을 의미한다. MRI는 자기장 안에서 수소 원자의 스핀이 이완되는 현상을 이용하여, 신체의 해부학적, 생리학적, 생화학적 정보 영상을 얻는 방법으로, MRI 측정 시 외부 물질을 주입하여 영상 대조도를 증가시키는데, 이때 사용되는 물질을 조영제(contrast agent)이다. 조직 내 물분자 핵스핀이 평형 상태로 돌아가는 이완 작용이 조직별로 차이가 있어 조직들 사이의 대조도가 나타나는데, 조영제는 이러한 이완작용에 영향을 미쳐 조직간 이완도 차이를 벌리고 MRI 시그널의 변화를 유발하여 조직간의 대조를 보다 선명하게 하는 역할을 한다. 조영제는 열역학적으로 안정성이 높아야 하며, 수용성을 가지며, 적어도 한 분자의 물과 결합하여 높은 물과의 자기이완 특성을 갖는 것이 필요하다. 본 발명의 화합물은 적어도 하나 이상의 물 분자와 배위 결합 가능하고 자기이완 특성을 가지므로, 인체 내에서 적어도 하나 이상의 물 분자와 결합하여 물 분자에서 수소 원자 이완율을 증가시킴으로써 영상 대조를 향상시킬 수 있다. 때문에, 본 발명의 화합물은 MRI용 조영제로서 이용할 수도 있고, 이때, 본 발명의 화합물은 MRI 상에서 목적하는 신체 부위의 영상 신호를 상대적으로 증가키는 양성 조영제일 수 있다. 본 발명의 화합물은 예를 들어 1.5T 자기공명영상에서 4.5 mM^-1s^-1 내지 5.5 mM^-1s^-1의 우수한 자기이완도를 나타낼 수 있다.

뿐만 아니라, 상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 화합물은 염증 부위를 표적 가능하기 때문에, 본 발명의 화합물은 류마티스 관절염과 같은 염증성 질환 등의 염증 부위를 표적하여 이를 진단 가능하도록 하는 조영제로서 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 화합물은 염증 부위에서 MMP-9을 억제하여 항염증 활성을 나타낼 수 있으므로, 염증 부위의 진단과 동시에 치료 가능할 수 있다. 즉, 본 발명의 화합물은 염증 부위를 표적하여 이를 진단할 수 있는 동시에 염증 부위의 항염증 활성을 가져 염증 부위를 치료할 수 있는, 염증 표적 진단/치료 동시 가능한 화합물일 수 있고, 이에, 본 발명의 화합물을 포함하여, 동시에 염증 표적 진단 및 치료 가능한, 다기능성 항염증제 및 MMP-9 억제제를 제공할 수 있다.

이하에서는 구체적인 예를 들어, 본 발명의 화합물 및 이의 제조 방법, 그리고 항염증제를 설명하기로 한다.

본 발명의 화합물의 합성

(1) 리간드의 합성

본 발명의 화합물를 제조하기 위해, 먼저, 고리형 구조를 갖는 리간드를 합성하였다. 구체적으로, 트리-tert-부틸2,2',2''-(1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-1,4,7-트리일)트리아세테이트(tri-tert-butyl 2,2',2''-(1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-triyl)triacetate) (5 g, 9.72 mmol)를 160 mL의 아세토니트릴(acetonitrile, ACN)에 용해한 후 탄산수소칼륨(KHCO₃) (2.96 g, 29.69 mmol)을 첨가하고 30분 동안 교반하였다. 그 후, 에틸 브로모아세테이트(ethyl bromoacetate) (1.18 mL, 10.69 mmol)를 첨가하고, 60 ℃로 가열하여 24시간 동안 반응시켰다. 그 다음, 녹지 않는 반응물을 여과하고 반응물의 용매를 모두 제거하였다. 이어서, 디클로로메탄(DCM)에 녹인 후, 녹지 않는 반응물을 여과하고 반응물의 용매를 모두 제거하였으며 이를 진공 건조하여, 약간 노란색을 띄는 색상의 고체인 트리-tert-부틸 2,2',2''-(10-(2-에톡시-2-옥소에틸)-1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-1,4,7-트리일)트리아세테이트(tri-tert-butyl 2,2',2''-(10-(2-ethoxy-2-oxoethyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-triyl)triacetate) (이하, 화합물 (1))를 수득하였다(수율: 5.8 g (99%)).

이어서, 화합물 (1) (3.2 g. 5.33 mmol)을 7 mL 메탄올(MeOH)에 용해한 후 6 mL의 에틸렌다이아민(ethylenediamine)을 첨가하고 상온에서 4일정도 반응시켰다. 그 다음, 진공 라인에 연결하여 약 55 ℃로 가열하며 용매를 제거하여 오일 같은 상태의 고체를 수득하였다. 이를 디에틸 에테르(diethyl ether)를 사용하여 수차례 세척한 후 진공 건조 시키고 MeOH에 용해하였다. 그 다음, 녹지 않는 반응물을 여과한 후 DCM/MeOH 조건에서 오픈 칼럼크로마토그래피를 통해 약간 노란색을 띄는 색상의 고체인, 트리-tert-부틸 2,2',2''-(10-(2-((2-아미노에틸)아미노)-2-옥소에틸)-1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-1,4,7-트리일)트리아세테이트(tri-tert-butyl 2,2',2''-(10-(2-((2-aminoethyl)amino)-2-oxoethyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-triyl)triacetate, DO3A^t(Bu)₃-NH₂) (이하, 화합물 (2))를 수득하였다(수율: 1.87 g (57%)).

상기와 화합물 (1) 및 (2)의 합성 반응은 하기 화학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

[반응식 1]

반응식 1에서, 1은 화합물 (1), 2는 화합물 (2)를 나타낸다.

(2) 본 발명의 실시예 1에 따른 화합물: GdL (6)의 합성

술린닥 (1.7 g, 4.77 mmol)을 40 mL 테트라하이드로푸란(THF)에 녹이고 N-하이드록시석신이미드(N-hydroxysuccimide, NHS)를 첨가하고 30분 동안 교반하였다. N,N'-디시클로헥실카르보디이미드(N,N'-Dicyclohexylcarbodiimide, DCC)를 30 mL THF에 녹여 4 ℃에서 반응물에 천천히 첨가한 후 상온에서 24시간 반응시켰다. 이어서, 녹지 않는 반응물을 여과하고 용매를 모두 제거한 후 오픈 칼럼크로마토그래피(DCM/MeOH, 99:1)를 통해 노란색 고체를 분리 정제하여, 2,5-디옥소피롤리딘-1-일 (Z)-2-(5-플루오로-2-메틸-1-(4-(메틸설피닐)벤질리덴)-1H-인덴-3-일)아세테이트(2,5-dioxopyrrolidin-1-yl (Z)-2-(5-fluoro-2-methyl-1-(4-(methylsulfinyl)benzylidene)-1H-inden-3-yl)acetate) (이하, 화합물 (3))을 수득하였다(수율: 1.17 g (51%)).

그 다음, 20 mL THF에 녹인 화합물 (3) (2.5 g, 5.5 mmol)과 20 mL MeOH에 녹인 화합물 (2) (2.83 g, 4.6 mmol)를 혼합하여 24시간동안 상온에서 반응시켰다. 이어서, 용매를 모두 제거한 후 DCM/탈이온수 조건에서 추출을 진행한 후, DCM 층을 Na₂SO₄로 탈수한 후 용매를 제거하고 오픈 칼럼크로마토그래피(DCM/MeOH, 96:4)를 통해 노란색 고체를 분리 정제하여, 트리-tert-부틸 2,2',2''-(10-(2-((2-(2-(5-플루오로-2-메틸-1-(4-(메틸설피닐)벤질리덴)-1H-인덴-3-일)아세트아미도)에틸)아미노)-2-옥소에틸)-1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-1,4,7-트리일)(Z)-트리아세테이트(tri-tert-butyl 2,2',2''-(10-(2-((2-(2-(5-fluoro-2-methyl-1-(4-(methylsulfinyl)benzylidene)-1H-inden-3-yl)acetamido)ethyl)amino)-2-oxoethyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-triyl)(Z)-triacetate) (이하, 화합물 (4)를 수득하였다(수율: 2.46 g (51%).

이어서, 화합물 (4) (2.5 g, 2.95 mmol)를 0℃에서 DCM/TFA (1:1, 40 mL)에 녹인 후, 24시간 동안 상온에서 반응시켰다. 그 다음, 반응물의 용매를 제거한 후 10 mL의 MeOH에 녹여 200 mL의 디에틸 에테르에 침전시켰다. 이어서, 침전물을 여과하고 prep. HPLC를 사용하여 분리하여 노란색 고체, (Z)-2,2',2''-(10-(2-((2-(2-(5-플루오로-2-메틸-1-(4-(메틸설피닐)벤질리덴)-1H-인덴-3-일)아세트아미도)에틸)아미노)-2-옥소에틸)-1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-1,4,7-트리일)트리아세트산((Z)-2,2',2''-(10-(2-((2-(2-(5-fluoro-2-methyl-1-(4-(methylsulfinyl)benzylidene)-1H-inden-3-yl)acetamido)ethyl)amino)-2-oxoethyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-triyl)triacetic acid) (이하, 화합물 (5))을 수득하였다(수율: 0.45 g (22%)).

그 다음, 화합물 (5) (0.25 g, 0.368 mmol)를 탈이온수에 녹인 후 1 M NaOH를 이용하여 용액의 pH를 3으로 조정하였다. GdCl₃ㅇ6H₂O (0.15 g, 0.405 mmol)를 물 1 mL에 녹인 후 조금씩 첨가하고, 1 M NaOH를 이용하여 반응물의 pH를 7로 조정하고 55℃의 온도에서 18시간 동안 반응시켰다. 이어서, 용매를 제거한 후 prep. HPLC를 사용하여 노란색 고체를 분리 정제하여, 본 발명의 실시예 1에 따른 화합물(이하, GdL (6))를 수득하였다(수율: 0.18 g (58%)).

본 발명의 실시예 1에 따른 화합물, GdL (6)의 합성 반응은 하기 반응식 2와 같이 나타낼 수 있다.

[반응식 2]

반응식 2에서, 2는 화합물 (2), 3은 화합물 (3), 4는 화합물 (4), 5는 화합물 (5), 6은 GdL (6)을 나타낸다.

(3) 본 발명의 비교 화합물: GdL (10)의 합성

또한, 본 발명의 비교예로서 디플루니살(Diflunisal)을 이용하여 비교 화합물을 제조하였다. 구체적으로, 디플루니살 (3 g, 12 mmol)을 40 mL 테트라하이드로푸란(THF)에 용해하고 N-하이드록시석신이미드(N-Hydroxysuccinimide, NHS)를 첨가한 후 30분 동안 교반하였다. 이어서, 30 mL THF에 녹인 N,N'-디시클로헥실카르보디이미드(N,N'-Dicyclohexylcarbodiimide, DCC)를 4 ℃에서 반응물에 천천히 첨가한 후 상온에서 24시간 반응시켰다. 그 다음, 녹지 않는 반응물을 여과하고 용매를 모두 제거한 후 오픈 칼럼크로마토그래피(DCM/MeOH, 99:1)를 통해 흰색 색상을 띄는 고체인, 2,5-디옥소피롤리딘-1-일 2',4'-디플루오로-4-하이드록시-[1,1'-바이페닐]-3-카르복실레이트(2,5-dioxopyrrolidin-1-yl 2',4'-difluoro-4-hydroxy-[1,1'-biphenyl]-3-carboxylate) (이하, 화합물 (7))을 분리 정제하였다(수율: 2.36 g (57%)).

이어서, 20 mL THF에 용해한 화합물 (7) (2.36 g, 6.8 mmol)과 20 mL MeOH에 용해한 화합물 (2) (3.5 g, 5.7 mmol)를 혼합한 후 24시간 동안 상온에서 반응시켰다. 그 다음, 용매를 모두 제거한 후 DCM/탈이온수 조건에서 추출을 진행하고, DCM 층을 황산나트륨(Na₂SO₄)으로 탈수한 후 용매를 제거하였다. 그 후, 오픈 칼럼크로마토그래피(DCM/MeOH, 98:2)를 통해 하얀색 고체인, 트리-tert-부틸 2,2',2''-(10-(2-((2-(2',4'-디플루오로-4-하이드록시-[1,1'-바이페닐]-3-카르복사미도에틸)아미노)-2-옥소에틸)-1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-1,4,7-트리일)트리아세테이트(tri-tert-butyl 2,2',2''-(10-(2-((2-(2',4'-difluoro-4-hydroxy-[1,1'-biphenyl]-3-carboxamido)ethyl)amino)-2-oxoethyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-triyl)triacetate) (이하, 화합물 (8))를 분리 정제하였다(수율: 2.7 g (56%)).

그 다음, 화합물 (8) (2.5 g, 2.95 mmol)를 0 ℃에서 DCM/TFA (1:1, 40 mL)에 용해한 후, 24시간 동안 상온에서 반응시켰다. 반응물의 용매를 제거한 다음 10 mL의 MeOH에 녹이고 이를 200 mL의 디에틸 에테르에 침전시켰다. 침전물을 여과한 후 prep. HPLC를 사용하여 하얀색 고체, 2,2',2''-(10-(2-((2-(2',4'-디플루오로-4-하이드록시-[1,1'- 바이페닐]-3-카르복사미도)에틸)아미노)-2-옥소에틸)-1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-1,4,7-트리일)트리아세트산(2,2',2''-(10-(2-((2-(2',4'-difluoro-4-hydroxy-[1,1'-biphenyl]-3-carboxamido)ethyl)amino)-2-oxoethyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-triyl)triacetic acid) (이하, 화합물 (9))를 분리하였다. 이때, 수율은 1.91 g (95%)이었다.

이어서, 화합물 (9) (0.25 g, 0.368 mmol)를 탈이온수(DI water)에 용해한 후 1 M NaOH를 이용하여 용액의 pH를 3으로 맞췄다. 그 다음, 염화가돌리늄 6수화물(GdCl₃ㅇ6H₂O) (0.15 g, 0.405 mmol)를 물 1 mL에 용해한 후 조금씩 첨가하였다. 1 M NaOH를 이용하여 반응물의 pH를 7로 조정하고 55 ℃에서 18시간 동안 반응시켰다. 이어서, 용매를 제거한 후 prep. HPLC를 이용한 분리 정제를 통해 하얀색 고체인, 본 발명의 비교예에 따른 비교 화합물(이하, GdL (10))을 수득하였다(수율: 0.21 g (68%)).

본 발명의 비교예에 따른 비교 화합물의 합성 반응은 하기 반응식 3과 같이 나타낼 수 있다.

[반응식 3]

반응식 3에서, 2는 화합물 (2), 7은 화합물 (7), 8는 화합물 (8), 9는 화합물 (9), 10은 GdL (10)을 나타낸다.

특성 평가: 자기이완도

본 발명의 실시예 1에 따라 제조한 본 발명의 화합물, GdL (6)의 자기이완도(relaxivity)를 확인하였다.

자기이완도는 자기공명영상(MRI)에서 조영제가 가지는 조영 증강 정도를 수치화한 것으로, 본 발명의 실시예 1에 따른 GdL (6)과 상용 조영제인 Gadovist^®을 PBS 완충 용액(pH 7.4)에 녹인 후, 상온(25℃) 1.5T에서 자기이완율을 각각 측정하고 이를 비교하여 본 발명의 GdL (6)의 조영 증강 효과가 유효한가를 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 GdL (6)와 상용 조영제 Gadovist^®의 자기이완율 결과를 나타낸다.

표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 GdL (6)의 자기이완율은 r ₁ = 4.88 ± 0.21, r ₂ = 5.26 ± 0.20이고, 비교군으로서 측정한 Gadovist^®는 r ₁ = 4.12 ± 0.15, r ₂ = 4.55 ± 0.18의 값을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 화합물 GdL (6)이 상용 조영제인 Gadovist^®보다 높은 자기이완율을 나타내는 것을 확인할 수 있고, 이것은 본 발명의 화합물이 in vivo 자기공명영상을 얻기 위한 조영제로서 사용되기 충분히 유효한 높은 자기이완율을 갖는 것으로 평가할 수 있다. 즉, 본 발명의 화합물은 우수한 조영제로서 이용 가능함을 확인할 수 있다.

특성 평가: 운동학적 안정성

또한, 본 발명의 실시예 1에 따른 화합물 GdL (6)의 운동학적 안정성을 확인하였다. GdL (6)의 운동학적 안정성은 시간에 따른 자기이완율의 변화를 통해 확인할 수 있고, 구체적으로 GdL (6)을 녹인 용액에 염화아연(ZnCl₂)을 첨가한 후 가돌리늄과 아연 이온의 금속 교환(transmetallation) 반응을 유도하고 이의 자기이완율을 측정하여 확인하였다. 이때, 아연 이온 첨가 후 자기이완율의 변화가 클수록 불안정하다고 평가할 수 있다. 아울러, 본 발명의 GdL (6)와 함께 4종의 상용 조영제(Dotarem^®, Multihance^®, Gadovist^® 및 Primovist^®)의 운동학적 안정성을 평가하였고, 이를 본 발명의 GdL (6)과 비교하였다. 그 결과를 도 1에 나타낸다.

도 1은 본 발명의 화합물의 운동학적 안정성을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 GdL (6)은 4종의 상용 조영제 중 Dotarem^®과 Gadovist^®사이의 자기이완변화율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 GdL (6)은 비교적 안정성이 낮은 선형 구조의 상용 조영제인 Primovist^® 및 Multihance^®보다는 월등히 높은 자기이완 변화율을 나타낼 뿐만 아니라, 안정한 고리 구조의 상용 조영제인 Dotarem^®및 Gadovist^®와 비교하여도 이와 유사한 높은 운동학적 안정성을 보임을 확인할 수 있다.

즉, 본 발명의 화합물이 우수한 운동학적 안정성을 나타냄을 확인할 수 있다.

특성 평가: 염증 표적 능력

본 발명의 실시예 1에 따른 GdL (6)의 생체내(in vivo) 염증 표적 능력은 허벅지 염증 동물 모델에서 생체내 MRI 실험을 통해 GdL (6)의 생체내 분포와 염증 표적 기능을 확인하여 평가하였고, 이를 상용 조영제인 Gadovist^®의 결과와 비교하였다. 본 발명의 GdL (6)과 상용 조영제 Gadovist^®의 생체내 분포와 염증 표적 능력 평가 결과는 도 2a 내지 2c에 나타낸다.

도 2a는 본 발명의 화합물의 염증 표적 능력 평가 결과를 설명하기 위한 도면이고, 도 2b는 상용 조영제 Gadovist^®의 염증 표적 능력 평가 결과를 설명하기 위한 도면이다.

도 2c는 본 발명의 화합물 및 상용 조영제 Gadovist^®의 염증 표적 능력 결과를 설명하기 위한 CNR 그래프이다.

먼저, 도 2a 및 2b를 참조하면, Gadovist^®는 주사 직후에는 염증이 밝게 보이지만 점차 신호증강효과가 떨어지는 양상인 반면, 본 발명의 GdL (6)은 주사 직후부터 2시간 이상 동안 꾸준한 신호증강효과를 나타내는 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 2c를 참조하면, 본 발명의 GdL (6)과 Gadovist^®의 염증 표적성을 CNR 그래프로 나타냈을 때, 주사 직후의 CNR은 비슷하나 시간이 지남에 따라 그 차이가 점차 커지고, 특히, 2시간이 경과하였을 때 Gadovist^®의 CNR이 30% 이하로 급격하게 감소하지만, 본 발명의 화합물 GdL (6)는 50% 정도의 신호증강을 보이며, Gadovist^®와 비교하여 2배 높은 CNR을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

즉, 도 2a 내지 도 2c에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 화합물 GdL (6)이 상용 조영제 보다 우수한 염증 표적 능력을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

특성 평가: 항염 특성

또한, 본 발명의 화합물 GdL (6)의 항염증 특성을 확인하였다. 항염증 특성은 생체외(in vitro)로 실험을 통해 수행하였고, 구체적으로 세포에 염증 유발 물질인 리포폴리사카라이드(lipopolysaccharide, LPS)를 처리하여 염증 반응을 일으킨 후, 세포를 각각 2종의 비스테로이드성 항염증증제(Non-steroidal anti-inflammatory drugs, NSAIDs) (디플루니살(Diflunisal) 및 술린닥(Sulindac))과 본 발명의 화합물 GdL (6), 그리고 본 발명의 비교 화합물 GdL (10)로 처리하고, 세포에서 염증 반응을 유도하는 MMP-9 저해 능력 확인하였다. 그 결과는 도 3에 나타낸다.

도 3은 본 발명의 화합물의 항염증 특성을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 먼저, 디플루니살(Diflunisal)과 GdL(10)를 비교하면, 상용 비스테로이드성 소염 물질인 디플루니살의 MMP-9 보다 디플루니살을 이용하여 제조한 본 발명의 비교 화합물 GdL (10)의 MMP-9 발현 정도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 비교 화합물 GdL (10)의 MMP-9의 억제 능력이 비스테로이드성 소염 물질인 디플루니살의 MMP-9 억제 능력 보다 감소하는 것을 확인할 수 있다.

반면, 술린닥(Sulindac)과 이를 이용하여 본 발명에 따라 합성한 본 발명의 화합물 GdL(6)를 비교하면, 본 발명의 화합물 GdL (6)은 술린닥과 비교하여 MMP-9 발현량이 감소하는 것을 확인할 수 있으며, 이는 본 발명의 화합물 GdL (6)이 상용 비스테로이드성 소염 물질인 술린닥과 비교하여 활성이 증가하였음을 의미하고, 구체적으로 술린닥 보다 약 1.5배의 향상된 염증 저해 능력을 갖고 또한 발현된 염증을 50% 가까이 감소시키는 치료 효과를 보이는 것을 확인할 수 있다. 이것은 본 발명에 따라 술린닥을 DO3A 기반의 가돌리늄 착물 리간드와 컨쥬게이션시킴으로써, 종래의 술린닥의 활성 보다 우수한 항염증 활성을 갖는 신규한 구조의 화합물을 제공할 수 있고, 특히, 본 발명의 화합물이 염증 부위에서 염증 발현에 기여하는 MMP-9를 억제함으로써 염증 반응을 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

즉, 상기에서 확인한 바를 소결하면, 본 발명의 화합물은 우수한 자기이완율을 나타내고, 염증 질환 동물 모델 실험을 통해서도 염증 부위에 강한 조영 증강 및 장시간 유지되는 표적성을 나타내며, 운동학적 안정성 테스트를 통해 체내 안정성 또한 우수함을 확인할 수 있고, 나아가, 본 발명의 화합물은 기존의 항염증성 물질 보다 우수한 MMP-9 억제 특성을 나타내며 효과적인 항염증 활성 특성을 갖는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명의 화합물은 염증에 대한 표적성을 갖고 염증 부위를 표적하여 진단함과 동시에 우수한 MMP-9 억제 능력을 가져 염증 치료가 가능한, 염증 진단 및 치료가 동시에 가능한 항염증제로서 이용할 수 있음을 확인할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

하기 화학식 1로 나타내는 구조를 갖는, 화합물;
[화학식 1]

상기 화학식 1에서,
Linker는 *-(CH₂)_x-A-(CH₂)_y-*를 나타내고,
x 및 y는 각각 독립적으로 0 내지 5 중 어느 하나의 정수를 나타내며,
A는 *-COO-*, *-CO-*, *-CONH-* 또는 *-O-*를 나타낸다.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 나타내는 것을 특징으로 하는, 화합물;
[화학식 2]
제1항에 있어서,
상기 화합물은 염증 부위를 표적하고 염증 부위에 항염증 활성을 갖는 것을 특징으로 하는,
화합물.
제3항에 있어서,
상기 화합물은 염증 부위에서 기질 금속 단백질분해효소-9(MMP-9)을 억제하여 항염증 활성을 갖는 것을 특징으로 하는,
화합물.
제1항에 있어서,
상기 화합물은 1.5T 자기공명영상(magnetic resonance image, MRI)에서 4.5 mM^-1s^-1 내지 5.5 mM^-1s^-1의 자기이완도를 갖는 것을 특징으로 하는,
화합물.
제1항에 있어서,
상기 화합물은 염증 부위를 표적 진단 및 치료하는 것을 특징으로 하는,
화합물.
제1항에 있어서,
상기 화합물은 적어도 하나의 물 분자와 배위하는 것을 특징으로 하는,
화합물.
하기 화학식 1로 나타내는 구조를 갖는 화합물을 포함하고, 염증 부위를 표적하고 염증 부위에 항염증 활성을 갖는 것을 특징으로 하는, 항염증제;
[화학식 1]

상기 화학식 1에서,
Linker는 *-(CH₂)_x-A-(CH₂)_y-*를 나타내고,
x 및 y는 각각 독립적으로 0 내지 5 중 어느 하나의 정수를 나타내며,
A는 *-COO-*, *-CO-*, *-CONH-* 또는 *-O-*를 나타낸다.
제8항에 있어서,
상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 나타내는 것을 특징으로 하는, 항염증제;
[화학식 2]
제8항에 있어서,
상기 항염증제는 염증 부위에서 기질 금속 단백질분해효소-9(MMP-9)을 억제하는 것을 특징으로 하는,
항염증제.
제8항에 있어서,
상기 항염증제는 1.5T 자기공명영상에서 4.5 mM^-1s^-1 내지 5.5 mM^-1s^-1의 자기이완도를 갖는 것을 특징으로 하는,
항염증제.
제11항에 있어서,
상기 항염증제는 염증 부위를 표적 진단 및 치료하는 것을 특징으로 하는,
항염증제.
제8항에 있어서,
상기 화학식 1로 나타내는 화합물은 적어도 하나의 물 분자와 배위하는 것을 특징으로 하는,
항염증제.
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