KR102175125B1 - Compound comprising Hsp90 inhibitor targeting mitochondria and pharmaceutical composition for photodynamic therapy comprising the compound - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인도시아닌 유도체와 퓨린 유도체를 접합시킨 화합물, 이의 부분입체 이성질체, 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염으로서, 이를 유효성분으로 포함하는 광역학 진단, 치료 또는 암 치료를 위한 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for photodynamic diagnosis, treatment, or cancer treatment comprising a compound obtained by conjugating an indocyanine derivative and a purine derivative, a diastereomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof, as an active ingredient. .
Description
본 발명은 HSP90 억제 효과와 광감작제로서의 효과를 동시에 갖는 새로운 광역학 치료제 및 그 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a novel photodynamic therapeutic agent having both an HSP90 inhibitory effect and an effect as a photosensitizer and a composition thereof.
광역학 치료법(photodynamic therapy: PDT)은 광민감성 물질, 즉 광감작제(photosensitizer)를 이용하여 수술 없이 종양 또는 암 등의 난치병을 치료하는 기술을 일컫는다. 암 치료에 사용되는 PDT는 광민감성 물질에 빛을 조사하여 그로 인해 산소분자(O2)를 일중항 산소(1O2, singlet oxygen)로 변화시키거나, 새로운 라디칼을 만들어 종양 세포만을 표적하여 선택적으로 죽이는 효과를 갖는다.Photodynamic therapy (PDT) refers to a technique for treating incurable diseases such as tumors or cancers without surgery by using a photosensitive substance, that is, a photosensitizer. PDT, which is used in cancer treatment, irradiates light to a light-sensitive material, thereby converting oxygen molecules (O 2 ) into singlet oxygen ( 1 O 2, singlet oxygen), or by creating new radicals and targeting only tumor cells. It has a killing effect.
최근 광역학 치료제는 기존의 약제가 가지고 있는 문제점을 개선하려는 노력과 광화학적 특성이 우수한 새로운 물질의 탐색에 맞추어져 있다. 기존 약은 종양 형성을 촉진의 주요 원인인 미토콘드리아를 표적으로 하는 감작제가 대부분인데, 미토콘드리아를 표적으로 하는 감작제는 미토콘드리아 기능 장애와 암세포의 세포 사멸을 일으키는 것으로 밝혀졌다. 그러나, PDT 진행 동안 감작제의 낮은 종양 선택성 및 항-괴사제의 높은 과다 발현으로 인한 낮은 치료 효능은 주요 문제점이었다. 이는 암세포에서 열충격 단백질(Heat shock protein : Hsp) 계열 단백질, 예를 들면 Hsp90(90 kDa)과 TRAP1(75 kDa)이 과발현되어 이들 감작제의 대상이 되는 단백질의 활성을 억제하기 때문이다.Recently, photodynamic therapy is focused on efforts to improve the problems of existing drugs and to search for new materials with excellent photochemical properties. Most of the existing drugs are sensitizers targeting mitochondria, which is the main cause of tumor formation, and sensitizers targeting mitochondria have been found to cause mitochondrial dysfunction and cell death of cancer cells. However, low tumor selectivity of sensitizers during PDT progression and low therapeutic efficacy due to high overexpression of anti-necrosis agents were major problems. This is because heat shock protein (Hsp)-family proteins, such as Hsp90 (90 kDa) and TRAP1 (75 kDa), are overexpressed in cancer cells, thereby inhibiting the activity of proteins targeted by these sensitizers.
따라서, PDT에 있어서, 종양 선택성을 높이고, 치료 효능을 증진시키기 위한 기술의 개발이 필요한 실정이다. Therefore, in PDT, there is a need to develop a technology for enhancing tumor selectivity and enhancing therapeutic efficacy.
일 양상은 퓨린 유도체와 인도시아닌 유도체가 접합된 화합물, 이의 부분입체 이성질체, 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 제공하는 것이다.One aspect is to provide a compound in which a purine derivative and an indocyanine derivative are conjugated, a diastereomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
다른 일 양상은 상기 일 양상에 따른 화합물의 광역학적 진단를 위한 용도를 제공하는 것이다. Another aspect is to provide a use of the compound according to the above aspect for photodynamic diagnosis.
다른 일 양상은 상기 일 양상에 따른 화합물의 광역학적 치료를 위한 용도를 제공하는 것이다. Another aspect is to provide a use of the compound according to the above aspect for photodynamic therapy.
다른 일 양상은 상기 일 양상에 따른 화합물의 암을 치료하기 위한 용도를 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a use of the compound according to the above aspect for treating cancer.
일 양상은 하기 화학식 Ⅰ로 표시되는 화합물, 이의 부분입체 이성질체, 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 제공한다.One aspect provides a compound represented by the following formula (I), a diastereomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
[화학식 Ⅰ][Chemical Formula Ⅰ]
여기에서,From here,
L은 N, S, 또는 O 이고;L is N, S, or O;
Z1, Z2 및 Z3은 독립적으로 C 또는 N이고;Z 1 , Z 2 and Z 3 are independently C or N;
Y는 -CH2- 또는 -S- 이고;Y is -CH 2 -or -S-;
X는 수소 또는 할로겐이고; X is hydrogen or halogen;
R1은 , , , 또는 이며, R 1 is , , , or Is,
여기에서, From here,
#은 상기 화학식 Ⅰ에서 N과의 부착 부위, #'은 L과의 부착 부위이고, # Is an attachment site with N in Formula I, #'is an attachment site with L,
m은 1 내지 3의 정수, n은 1 내지 8의 정수이고; 및m is an integer of 1 to 3, n is an integer of 1 to 8; And
R2는 독립적으로 메틸, n-프로필, 1-피리딜헥실 (1-pyridylhexyl, ) 또는 4-술포부틸 (4-sulfobutyl, )인 것인 화합물이다.R 2 is independently methyl, n-propyl, 1-pyridyhexyl (1-pyridylhexyl , ) Or 4-sulfobutyl, ) Is a compound.
상기 화학식Ⅰ에서 에 해당하는 부분은 퓨린의 유도체에 해당할 수 있다. 퓨린은 화학식 로 이루어진 헤테로 사이클릭(Heterocyclic) 계열의 유기화합물이다. 헤테로사이클릭은 고리 구조 내에 적어도 하나의 탄소 원자, 및 황(S), 산소(O) 또는 질소(N)와 같은, 적어도 하나의 탄소 이외의 원소를 포함하는 모이어티를 말한다. 이 헤테로사이클릭은 방향족 고리 또는 포화된 및 불포화된 비방향족 고리 중 어느 것일 수 있다. 상기 퓨린의 유도체 부분은 Hsp90과 결합하여 이를 억제하는 기능을 제공할 수 있다. In the above formula I The part corresponding to may correspond to a derivative of purine. Purine is the chemical formula It is a heterocyclic organic compound consisting of. Heterocyclic refers to a moiety containing at least one carbon atom in the ring structure and at least one element other than carbon, such as sulfur (S), oxygen (O) or nitrogen (N). This heterocyclic can be either an aromatic ring or a saturated and unsaturated non-aromatic ring. The derivative moiety of the purine may provide a function of inhibiting it by binding to Hsp90.
'메틸'은 포화된 1가의 탄화수소 라디칼을 지칭하는 알킬의 한 예이다. 알킬 기는 직쇄형이거나 측쇄형일 수 있다. 알킬 기 내에서 탄소 원자의 수는 1개, 2개, 3개, 4개, 5개 또는 6개, 또는 1개, 2개, 3개, 또는 4개일 수 있다. 탄소 원자의 수에 따라, 알킬은 메틸(1개), 에틸(2개), n-프로필과 이소프로필을 포함하는 프로필(3개), n-부틸, sec-부틸, 이소부틸 및 tert-부틸을 포함하는 부틸(4개), n-펜틸, 1-메틸부틸, 이소펜틸, 네오펜틸 및 tert-펜틸을 포함하는 펜틸(5개), n-헥실, 3,3-디메틸부틸 및 이소헥실을 포함하는 헥실(6개)일 수 있다. 각각의 화합물이 충분히 안정적이고, 의약 물질로서의 용도와 같이 원하는 목적에 적합하기만 하다면, 치환된 알킬 기는 임의의 위치에서 치환될 수 있다. 상기 일 양상에서 'n-프로필'은 탄소 원자의 수가 3개인 1가의 탄화수소 라디칼로서 직쇄형일 수 있다.'Methyl' is an example of an alkyl referring to a saturated monovalent hydrocarbon radical. Alkyl groups can be straight-chain or branched. The number of carbon atoms in the alkyl group may be 1, 2, 3, 4, 5 or 6, or 1, 2, 3, or 4. Depending on the number of carbon atoms, alkyl is methyl (1), ethyl (2), propyl (3) including n-propyl and isopropyl, n-butyl, sec-butyl, isobutyl and tert -butyl. Pentyl (5 pieces), n-hexyl, 3,3-dimethylbutyl and isohexyl including butyl (4), n-pentyl, 1-methylbutyl, isopentyl, neopentyl and tert -pentyl including It may be containing hexyl (6). Substituted alkyl groups may be substituted at any position as long as each compound is sufficiently stable and suitable for the desired purpose, such as use as a pharmaceutical substance. In the above aspect,'n-propyl' is a monovalent hydrocarbon radical having 3 carbon atoms and may be a straight chain.
용어 “할로겐”은 다른 언급이 없으면, 불소, 염소, 브롬 또는 요오드를 포함하며, 예를 들어 이들로 제한되는 것은 아니다.The term “halogen” includes, for example, but is not limited to fluorine, chlorine, bromine or iodine unless otherwise stated.
상기 화학식 Ⅰ에서 R1은 , , , 또는 일 수 있다. R1은 합성과정에서 인도시아닌 유도체와 퓨린 부분을 이어주는 부분으로 합성 과정의 변경에 따라 상기와 같이 구성될 수 있다. 상기 부분은 미토콘드리아-관통성 부분에 해당할 수 있다. 상기 부분은 펩티드 결합 (또는 아미드 결합) 링커를 갖는 것으로 양쪽에 알킬기가 치환될 수 있다. 상기 부분은 상기 화합물이 세포 내 미토콘드리아를 관통하여 미토콘드리아 내부의 TRAP1과 결합할 수 있는 효과를 제공한다. 상기 알킬기의 수는 상기에서 정의한 바와 같다. In Formula I, R 1 is , , , or Can be R 1 is a moiety connecting the indocyanine derivative and the purine moiety in the synthesis process, and may be configured as described above according to the change in the synthesis process. This portion may correspond to a mitochondrial-penetrating portion. remind The moiety has a peptide bond (or amide bond) linker, and an alkyl group may be substituted on both sides. This part provides the effect that the compound can penetrate the mitochondria in the cell and bind to TRAP1 inside the mitochondria. The number of alkyl groups is as defined above.
상기 화학식 Ⅰ에서 에 해당하는 부분은 인도시아닌 유도체로서 광역학 치료제에서 광감작제의 효과를 갖을 수 있다. 인도시아닌 유도체 중 잘 알려진 물질에는 IR-780이 있고, 대부분의 유도체는 IR-780 또는 IR-780의 이성질체를 기반으로 유도된 화합물일 수 있다. IR-780은 하기 화학식 A의 화합물이고, 이의 이성질체를 포함할 수 있다.In the above formula I The moiety corresponding to is an indocyanine derivative and may have the effect of a photosensitizer in photodynamic therapy. Among the indocyanine derivatives, a well-known substance is IR-780, and most of the derivatives may be compounds derived based on the isomer of IR-780 or IR-780. IR-780 is a compound of Formula A below, and may include isomers thereof.
[화학식 A][Formula A]
또 다른 인도시아닌 유도체로는 IR-775, IR-783, 및 IR-Pyr이 있을 수 있다. IR-775는 하기 화학식 B의 화합물이고, 이의 이성질체를 포함할 수 있다.Another indocyanine derivative may be IR-775, IR-783, and IR-Pyr. IR-775 is a compound of Formula B below, and may include isomers thereof.
[화학식 B][Formula B]
IR-783은 하기 화학식 C의 구조를 갖는 화합물이고, 이의 이성질체를 포함할 수 있다.IR-783 is a compound having the structure of Formula C below, and may include isomers thereof.
[화학식 C][Formula C]
IR-Pyr는 하기 화학식 D의 구조를 갖는 화합물이고 이의 이성질체를 포함할 수 있다. 수용성 인도시아닌 유도체인 IR-Pyr은 미토콘드리아에서 IR-780보다 우수한 광 안정성을 보일 수 있다. 또한, 두 개의 1-피리딜헥실기는 미톤콘드리아의 표적 기능을 할 수 있다.IR-Pyr is a compound having the structure of Formula D below and may include isomers thereof. IR-Pyr, a water-soluble indocyanine derivative, may exhibit better light stability than IR-780 in mitochondria. In addition, two 1-pyridylhexyl groups can serve as targets for mitonchondria.
[화학식 D][Formula D]
용어 '이성질체(isomer)'는 분자식은 같지만 서로 다른 물리/화학적 성질을 갖는 분자들을 이르는 말이다. 화학적 결합의 순서가 바뀌는지 여부에 따라서 구조 이성질체와 입체 이성질체로 나뉠 수 있다. 구조 이성질체는 화학적 결합의 순서(결합 관계)가 다른 분자로 치환기의 명칭이 바뀌어 명칭이 바뀌는 경우가 일반적일 수 있다. 입체 이성질체는 광학 활성 유무에 따라서 광학 이성질체와 부분입체 이성질체로 크게 구분할 수 있다. 그리고, 부분입체 이성질체는 입체 이성질 현상의 근거에 따라서 기하 이성질체와 형태 이성질체 등으로 구분할 수 있다. The term'isomer' refers to molecules with the same molecular formula but different physical/chemical properties. It can be divided into structural isomers and stereoisomers depending on whether the order of chemical bonds is changed. Structural isomers are molecules with different chemical bond order (bonding relationship), and the name of the substituent may be changed in general. Stereoisomers can be broadly classified into optical isomers and diastereomers depending on the presence or absence of optical activity. In addition, diastereomers can be classified into geometric isomers and conformational isomers according to the basis of stereoisomerism.
상기 화합물의 이성질체는 기하 이성질체(또는 시스-트랜스 이성질체)로서, 이는 분자 안에서의 작용기 방향에 따른 입체 이성질체일 수 있다. 일반적으로 이러한 이성질체는 회전할 수 없는 이중 결합을 포함할 수 있다. 결합의 회전이 크게 제한되는 고리 구조 때문에 이성질체가 생길 수 있다.Isomers of the compounds are geometric isomers (or cis-trans isomers), which may be stereoisomers depending on the direction of functional groups in the molecule. In general, these isomers may contain non-rotating double bonds. Isomers can arise because of the ring structure, which limits the rotation of the bond.
일 양상에 있어서, 상기 화합물은 하기 화학식 Ⅱ로 표시되는 것인 화합물일 수 있다.In one aspect, the compound may be a compound represented by Formula II below.
[화학식 Ⅱ][Chemical Formula Ⅱ]
여기에서,From here,
L, R1, 및 R2는 상기 정의된 바와 같다.L, R 1, and R 2 are as defined above.
일 양상에 있어서, 상기 화합물은 하기 화학식 Ⅲ로 표시되는 것인 화합물일 수 있다.In one aspect, the compound may be a compound represented by Formula III below.
[화학식 Ⅲ][Chemical Formula Ⅲ]
여기에서,From here,
L, Z1, Z2, Z3, X, Y, R1 및 Y는 상기 정의된 바와 같다.L, Z 1 , Z 2, Z 3, X, Y, R 1 and Y are as defined above.
일 양상에 있어서, 상기 화합물은 하기 화학식 Ⅳ로 표시되는 것인 화합물일 수 있다.In one aspect, the compound may be a compound represented by the following formula (IV).
[화학식 Ⅳ][Chemical Formula IV]
상기 화합물은 Hsp90과 같은 샤페론을 억제할 수 있는 퓨린 유도체 부분인 , 미토콘드리아 관통성 부분인 , 광잠작제 역할을 하는 부분인 , 및 미토콘드리아 표적 부분인 2개의 1-피리딜헥실 부분으로 구성될 수 있다.The compound is a purine derivative moiety capable of inhibiting chaperone such as Hsp90 , The mitochondrial penetrating part , The part that plays the role of mania , And mitochondrial target moieties, two 1-pyridylhexyl moieties.
상기 화합물에서, 모든 원자는 원자가를 만족시키기 위해 충분한 수소 또는 수소가 아닌 치환기를 갖거나, 약학적으로 허용 가능한 반대 이온을 포함할 수 있다.In the above compound, all atoms may have sufficient hydrogen or substituents other than hydrogen to satisfy valency, or may contain a pharmaceutically acceptable counter ion.
다른 일 양상은 상기 화합물, 이성질체 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 하는 광역학적 진단을 위한 조성물을 제공한다.Another aspect provides a composition for photodynamic diagnosis using the compound, isomer, or pharmaceutically acceptable salt thereof as an active ingredient.
'광역학'은 '광역동학' 또는 '광학'으로서, 광감작제(photosensitizer)가 빛과 산소에 의해 화학적 반응을 일으킴으로써 일중항 산소(singlet oxygen)와 이에 의해 유발되는 자유 라디칼(free radical)이 목적하는 세포만 선택적으로 파괴하는 원리를 의미한다. 구체적으로, 광감작제가 세포 조직에 선택적으로 흡수되게 한 후, 광감작제에 민감한 흡수 파장을 가진 레이저를 조사하면 광감작제가 여기되면서 광에너지를 세포 조직 내의 산소에게 전달할 수 있다. 에너지를 전달받은 기저 상태의 산소는 화학 반응성이 뛰어난 활성산소나 라디칼 상태의 산소를 발생시켜 주변 세포와 혈관 조직을 화학적으로 파괴하기 시작한다. 이로 인해 세포는 세포자멸사(apoptosis)와 세포괴사(necrosis)를 진행하게 된다(cytotoxic effect). 또한 이 과정에서 발생하는 트롬복산 A2(thromboxane A2)에 의하여 종양의 신생혈관 형성을 차단하여 허혈성 괴사(ischemic necrosis)를 일으켜 목적하는 세포를 파괴할 수 있다.'Photodynamics' is'photodynamics' or'optical', and a photosensitizer causes a chemical reaction by light and oxygen, resulting in singlet oxygen and free radicals caused by it. This refers to the principle of selectively destroying only the cells of interest. Specifically, if the photosensitizer is selectively absorbed into the cell tissue and then irradiated with a laser having an absorption wavelength sensitive to the photosensitizer, the photosensitizer is excited and the light energy can be delivered to oxygen in the cell tissue. The oxygen in the ground state, which has received energy, generates free radicals with excellent chemical reactivity or oxygen in the radical state, and begins to chemically destroy surrounding cells and blood vessel tissue. As a result, cells undergo apoptosis and necrosis (cytotoxic effect). In addition, thromboxane A2 generated during this process blocks the formation of neovascularization of tumors, causing ischemic necrosis and destroying the desired cells.
'광역학적 진단'은 상기 광역학의 원리를 활용하여, 병리 상태의 존재 또는 특징을 확인하는 것을 의미한다. 광역학적 진단의 대상이 되는 질병은 종양, 암, 또는 표재성 피부질환 등이 있을 수 있다. 일 구체예에서 상기 조성물은 암 진단을 위한 조성물일 수 있다. 암은 '악성 종양' 또는 '악성 신생물'을 의미한다. 다른 구체예에서, 상기 조성물로서 진단할 수 있는 암은 위암, 후두암, 방광암, 폐암, 식도암, 간암, 췌장암, 피부암, 담도암, 및 자궁 경부암일 수 있다. 가장 보편적으로 적응이 되는 암은 폐암과 식도암일 수 있다. 암 이외에 바렛식도와 같은 암으로 이행하기 쉬운 질환에도 사용될 수 있다. 광역학은 조직학적으로 모든 범위의 암에 효과를 보일 수 있으나 치료방법이 빛을 직접 종양조직에 전달해야 되고 레이저 광선의 투과 깊이에 한계가 있으므로 표재성 종양이나 고형암의 경우 외경이 2cm 미만인 종양에 적용될 수 있다. 따라서 기관지내시경, 소화기 내시경, 방광경, 질경 등을 통하여 종양을 볼 수가 있고 광섬유가 접근 가능한 암이 일차 대상이 될 수 있다.'Photodynamic diagnosis' refers to confirming the existence or characteristic of a pathological condition by utilizing the principle of photodynamics. Diseases subject to photodynamic diagnosis may include tumors, cancer, or superficial skin diseases. In one embodiment, the composition may be a composition for diagnosis of cancer. Cancer means'malignant tumor' or'malignant neoplasm'. In another embodiment, the cancer that can be diagnosed as the composition may be gastric cancer, laryngeal cancer, bladder cancer, lung cancer, esophageal cancer, liver cancer, pancreatic cancer, skin cancer, biliary tract cancer, and cervical cancer. The most commonly adapted cancers may be lung cancer and esophageal cancer. In addition to cancer, it can also be used for diseases that are prone to cancer such as Barrett's esophagus. Photodynamics can be histologically effective in all ranges of cancer, but the treatment method has to transmit light directly to the tumor tissue, and the penetration depth of the laser beam is limited. Therefore, it is applied to tumors with an outer diameter of less than 2cm in case of superficial tumors or solid cancers I can. Therefore, tumors can be seen through bronchoscopy, gastrointestinal endoscope, cystoscope, and colposcope, and cancers with access to optical fibers can be the primary target.
일 구체예에서, 상기 조성물은 세포의 사폐론에 결합하여 활성을 억제하는 것일 수 있다. '샤페론(Chaperones)'은 '분자 샤페론(molecular Chaperones)' 또는 '샤페론 분자(Chaperones molecular)'를 의미한다. 샤페론은 단백질의 폴딩(folding)을 조절하는 단백질일 수 있다. 이들은 새로이 합성되거나 변성되거나 또는 미스폴딩(misfolding)된 단백질의 노출면에 비공유 결합하여 기질 단백질이 응집되지 않고 정확한 형태로 폴딩되는 것을 도울 수 있다. 이외에도 샤페론은 단백질 합성, 단백질 전이 및 DNA 복제와 같은 다수의 세포 프로세스에 관여할 수 있다. 샤페론 활성(chaperone activity)은 그 목적 단백질과 결합하여 그 단백질이 천연적으로 갖는 생리 활성을 나타내도록 단백질의 폴딩을 보조하거나, 단량체가 다량체로 결합하는 것을 보조하거나, 목적 단백질이 불활성 형태로 응집하는 것을 방지하거나, 또는 멤브레인으로의 타겟팅 과정을 보조하는 활성을 의미한다.In one embodiment, the composition may be to inhibit the activity by binding to the cell death theory. 'Chaperones' means'molecular Chaperones' or'Chaperones molecular'. Chaperones may be proteins that control protein folding. They non-covalently bind to the exposed surface of the newly synthesized, denatured or misfolded protein, thereby helping the substrate protein to fold into the correct shape without aggregation. In addition, chaperones can be involved in a number of cellular processes such as protein synthesis, protein transfer and DNA replication. Chaperone activity assists the folding of a protein so that it binds to the target protein and exhibits the physiological activity that the protein has naturally, assists the binding of monomers into a multimer, or aggregates the target protein in an inactive form. It means an activity that prevents or assists in the process of targeting to the membrane.
샤폐론에는 열충격 단백질(Heat shock protein : Hsp)이 있을 수 있다. Hsp에는 Hsp27, Hsp60(chaperonin), Hsp70, Hsp90, Hsp104, 등이 있을 수 있다. 일 구체예에서, 상기 조성물이 결합하는 샤페론은 세포의 Hsp90 또는 트랩1(TNF receptor-associated protein 1 : TRAP1)일 수 있다.Chafelon may contain heat shock protein (Hsp). Hsp may include Hsp27, Hsp60 (chaperonin), Hsp70, Hsp90, Hsp104, and the like. In one embodiment, the chaperone to which the composition binds may be Hsp90 or Trap1 (TNF receptor-associated protein 1: TRAP1) of cells.
Hsp는 세포 내의 단백질의 폴딩과 운반에 관여하는 샤페론 분자 중의 하나일 수 있다. 이 중 Hsp90은 90 kDa의 ATP-의존적인 샤페론 분자로 다양한 신호전달분자와 전사인자의 단백구조의 성숙과 3차 구조를 완성하는데 관여할 수 있다. 이때 결합하는 목적 단백질은 클라이언트 단백질일 수 있다. 클라이언트 단백질에는 다양한 종류의 종양유전자, 전사인자, 스테로이드 수용체 등이 있을 수 있다. Hsp90은 정상 및 스트레스 조건에서 다양한 키나제(kinase), 전사조절 인자, 신호전달 물질, 효소 등의 안정화와 활성을 조절함으로써, 세포의 성장, 분화, 생존과 관련된 다양한 생물학적 기능을 담당할 수 있다. 또한 Hsp90은 세포 내에 불안정한 단백질의 완충제로서의 역할을 통해 생물의 진화 및 질병 상태의 유지에도 기여할 수 있다. TRAP1은 상기 Hsp90의 상동 단백질 중 하나로서, 세포소기관, 소포체, 및 미토콘드리아 내에 위치할 수 있다. 따라서, 일 구체예에서 상기 조성물은 세포의 미토콘드리아 표적 광감작제일 수 있다. Hsp may be one of the chaperone molecules involved in the folding and transport of proteins in cells. Among them, Hsp90 is a 90 kDa ATP-dependent chaperone molecule that can be involved in the maturation and tertiary structure of various signaling molecules and transcription factors. At this time, the target protein to be bound may be a client protein. Client proteins can contain various types of oncogenes, transcription factors, and steroid receptors. Hsp90 can play a variety of biological functions related to cell growth, differentiation, and survival by regulating the stabilization and activity of various kinases, transcriptional regulators, signaling substances, and enzymes under normal and stress conditions. In addition, Hsp90 can contribute to the evolution of organisms and maintenance of disease states through its role as a buffer for unstable proteins in cells. TRAP1 is one of the homologous proteins of Hsp90, and can be located in organelles, endoplasmic reticulum, and mitochondria. Therefore, in one embodiment, the composition may be a photosensitizer targeting mitochondria of cells.
일 구체예에서 상기 조성물은 목적하는 타겟 세포에 축적되는 것일 수 있다. 다른 구체예에서, 목적하는 세포는 암세포, 종양세포일 수 있다. 일반적으로 광감작제는 암세포 또는 종양세포에 축적될 수 있다. 종양 조직은 저밀도 지질단백질(low-density lipoprotein : LDL)의 증가, 대식세포(macrophage), 산성 등이 특징인데, 이러한 특징이 정상 조직과 구별되어 광감작제의 종양선택성에 관계할 수 있다. 예를 들어 폐암이나 뇌종양 등의 경우 LDL-수용체는 정상조직보다 100배 이상 과발현되어 있으므로 정맥 주사된 광감작제는 혈중의 LDL과 결합한 후 종양 조직에 이르게 되면 과발현된 암세포 표면의 LDL-수용체에 결합하면서 세포 내로 들어가게 될 수 있다. 하지만, 일 구체예의 조성물은 상기한 기전과는 상이한 다음과 같은 기전으로 종양 선택성과 세포 축적성이 향상될 수 있다.In one embodiment, the composition may be accumulated in a target cell of interest. In another embodiment, the cells of interest may be cancer cells or tumor cells. In general, photosensitizers can accumulate in cancer cells or tumor cells. Tumor tissues are characterized by an increase in low-density lipoprotein (LDL), macrophages, and acidity. These characteristics are distinguished from normal tissues and may be related to the tumor selectivity of photosensitizers. For example, in the case of lung cancer or brain tumors, the LDL-receptor is overexpressed more than 100 times in normal tissues, so the intravenously injected photosensitizer binds to the LDL in the blood, and when it reaches the tumor tissue, it binds to the LDL-receptor on the surface of the overexpressed cancer cell. Can get into the cell while doing it. However, the composition of one embodiment may improve tumor selectivity and cell accumulation by the following mechanisms different from the above-described mechanisms.
암 세포 또는 종양 세포는 Hsp와 같은 샤페론이 활성화되어 있을 수 있는데, 암세포의 생성에 관련된 Her2/ErbB2, v-Src, Hif-1α, Raf-1, AKT, hTERT 등을 포함한 50 여 가지의 단백질들은 Hsp90의 목적 단백질 (target protein) 내지 클라이언트 단백질일 수 있다. 보통의 세포에서 Hsp90은 클라이언트와 결합하지 않는 상태로 존재하지만, 암 세포에서는 종양 유전자와 결합한 활성화된 Hsp90이 많이 발견될 수 있다. 따라서 상기 조성물은 Hsp와 같은 샤페론에 결합하는 성질로 인하여 샤페론이 활성화된 세포에 선택적으로 결합할 수 있고, 그곳에 축적될 수 있다.Cancer cells or tumor cells may have activated chaperones such as Hsp, and more than 50 proteins, including Her2/ErbB2, v-Src, Hif-1α, Raf-1, AKT, hTERT, etc., related to the generation of cancer cells It may be a target protein or a client protein of Hsp90. In normal cells, Hsp90 exists in a state that does not bind to the client, but in cancer cells, many activated Hsp90s that bind to oncogenes can be found. Therefore, the composition can selectively bind to and accumulate therein due to the property of binding to chaperones such as Hsp.
한편, PDT를 진행하는 중, 암세포에서 과다 발현된 Hsp90 또는 TRAP1은 세포에서 항괴사제의 작용을 할 수 있다. 이에 따라, PDT의 주요 기전인 세포자멸사 내지 세포괴사의 효과가 제한되어 PDT의 치료 효능이 저하될 수 있다. 일 구체예에서 상기 조성물은 Hsp90 또는 TRAP1의 결합, 암세포의 축적 이외에 상기와 같이 Hsp90과 같은 샤페론의 활성을 억제할 수 있으므로, 세포자멸사 효과를 향상시킬 수 있어, PDT의 치료 효능이 강화될 수 있다. On the other hand, during PDT, Hsp90 or TRAP1 overexpressed in cancer cells can act as anti-necrosis agents in cells. Accordingly, the effect of apoptosis or apoptosis, which is a major mechanism of PDT, is limited, and the therapeutic efficacy of PDT may be reduced. In one embodiment, the composition may inhibit the activity of chaperones such as Hsp90 in addition to the binding of Hsp90 or TRAP1 and accumulation of cancer cells, as described above, thus enhancing the apoptosis effect, thereby enhancing the therapeutic efficacy of PDT. .
따라서, 다른 일 양상은 어느 한 항의 화합물, 이의 부분입체 이성질체, 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 하는 광역학적 치료를 위한 약학 조성물을 제공한다. 광역학적 치료란 상기 광역학의 원리를 이용하여, 목적하는 세포를 자멸사시켜 세포를 파괴하는 치료를 의미한다. 상기 조성물은 샤페론에 결합할 수 있는 특성으로, Hsp90 또는 TRAP1과 같은 샤페론이 활성화된 세포 내지 암세포 내부에 침투 및 결합하여, 목적하는 세포에 축적될 수 있다. 그리고, 광역학의 원리에 따라 빛을 조사하면, 상기 조성물은 상기한 바와 같이 세포의 자멸사 또는 괴사를 진행시킬 수 있다.Accordingly, another aspect provides a pharmaceutical composition for photodynamic therapy using the compound of any one of claims, a diastereomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof as an active ingredient. Photodynamic therapy refers to a treatment that destroys cells by apoptosis of target cells by using the principle of photodynamics. The composition has a characteristic capable of binding to chaperones, and may be accumulated in cells of interest by infiltrating and binding to the inside of activated cells or cancer cells such as Hsp90 or TRAP1. In addition, when light is irradiated according to the principle of photodynamics, the composition may promote apoptosis or necrosis of cells as described above.
용어 "치료"는 개체에서 증상의 시작을 지연시키는 것, 심각성을 경감시키는 것 또는 암, 또는 다른 조건의 증후성 진행을 지연시키는 것을 말한다. 게다가, 이 치료 목표의 특정한 결과는 개체마다 각기 다를 것이고, 어떤 개체는 대표 인구에 대한 통계적 평균보다 더 크거나 더 작은 이득을 얻을 수 있다고 인식될 것이다. 그러므로, 치료는 치료적 이득을 얻을 것이라는 기대를 갖고서, 필요로 하는 개체에 대해 조성물을 투여하는 것을 말한다.The term “treatment” refers to delaying the onset of symptoms, alleviating the severity, or delaying the symptomatic progression of cancer or other conditions in a subject. In addition, the specific outcome of this treatment goal will vary from individual to individual, and it will be appreciated that some individuals may gain greater or less than the statistical average for a representative population. Therefore, treatment refers to administering a composition to a subject in need with the expectation that a therapeutic benefit will be obtained.
다른 일 양상은 상기 화합물, 이의 부분입체 이성질체, 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 하는 암 치료를 위한 약학 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 PDT의 광감작제로서, 광역학 치료를 통한 암 치료 조성물일 뿐만 아니라, Hsp억제제로서의 암 치료의 효능도 갖을 수 있다. 다양한 종양유전자를 클라이언트로 가지고 있는 Hsp90의 억제제를 사용한 암 치료 타겟으로는 EGFR, ERBB2, c-MET, PDGFR, IGFR, FGFR3, EML4-ALK 융합 단백, JAK-STAT 신호전달경로 등이 있을 수 있다. 다른 구체예에서 상기한 바와 같이 상기 암은 위암, 후두암, 방광암, 폐암, 식도암, 간암, 췌장암, 피부암, 담도암, 또는 자궁 경부암일 수 있다.Another aspect provides a pharmaceutical composition for the treatment of cancer comprising the compound, a diastereomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof as an active ingredient. The composition may be a photosensitizer for PDT, not only a composition for treating cancer through photodynamic therapy, but also for treating cancer as an Hsp inhibitor. Cancer treatment targets using inhibitors of Hsp90 having various oncogenes as clients may include EGFR, ERBB2, c-MET, PDGFR, IGFR, FGFR3, EML4-ALK fusion protein, and JAK-STAT signaling pathway. In other embodiments, the cancer may be gastric cancer, laryngeal cancer, bladder cancer, lung cancer, esophageal cancer, liver cancer, pancreatic cancer, skin cancer, biliary tract cancer, or cervical cancer.
일 양상에 따른 화합물, 이의 부분입체 이성질체, 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염, 및 이를 유효성분으로 포함하는 약학적 조성물은 기존의 PDT 치료법 보다 향상된 종양 선택성 및 세포 축적성을 갖추고 있어, 암을 포함한 치료에서 치료 효능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. The compound according to an aspect, a diastereomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof, and a pharmaceutical composition comprising the same as an active ingredient have improved tumor selectivity and cell accumulation than conventional PDT therapy, including cancer. There is an effect that can improve treatment efficacy in treatment.
도 1은 IR-PU의 개략적인 합성 방법을 나타낸 그림이다.
도 2a는 일구체예에 따른, IR-PU와 IR-Pyr의 일중항 산소 생성량의 비교를 나타낸 그래프이다.
도 2b는 일구체예에 따른, IR-PU와 IR-Pyr, 및 PU-H71의 TRAP1 단백질의 억제 효과를 비교한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 2c는 일구체예에 따른, IR-PU와 IR-Pyr, 및 PU-H71의 HSP90 단백질의 억제 효과를 비교한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 3은 일구체예에 따른, IR-PU의 미토콘드리아 표적 여부를 알아보기 위해 미토-트랙커를 사용하여 IR-PU와의 상호위치 분석에 대한 결과를 나타낸 이미지이다.
도 4a와 4b는 일구체예에 따른, 미토삭스(MitoSOX)를 통하여, IR-PU의 미토콘드리아 표적 여부에 대한 결과를 나타낸 이미지이다.
도 5a와 5b는 일구체예에 따른, 미토콘드리아 막의 탈분극 변화를 조사하여, IR-PU의 TRAP1결합과 ROS 발생에 의한 세포 사멸 유도 결과를 나타낸 이미지이다.
도 6a와 6b는 일구체예에 따른, 인간 NCI-H460 종양세포에 대한 IR-PU의 세포 독성 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6c와 6d는 일구체예에 따른, 마우스의 간세포에 대한 IR-PU의 세포 독성 결과와, HSP 억제제인 노보비오신를 사용한 대조군과 비교하여, IR-PU의 HSP 억제 효능을 나타낸 그래프이다.
도 7a는 일구체예에 따른, IR-PU의 HSP억제와 TRAP1 억제 효능을 나타낸 그래프이다.
도 7b는 일구체예에 따른, IR-PU와 IR-Pyr의 세포 독성 효과를 비교한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8a, 8b는 일구체예에 따른, 마우스에 이식한 인간 NCI-H460 종양세포에 대한 IR-PU의 종양세포 표적 여부를 나타낸 이미지이다.
도 8c는 일구체예에 따른, 마우스에 이식한 인간 NCI-H460 종양세포에 대한 IR-PU의 종양세포 표적과 세포 축적의 정도를 나타낸 그래프이다.
도 8d는 일구체예에 따른, 마우스에 이식한 인간 NCI-H460 종양세포에 대한 IR-Pyr의 종양세포 표적 여부를 나타낸 이미지이다.
도 8e와 8f는 일구체예에 따른, 마우스에 이식한 인간 NCI-H460 종양세포에 대한 IR-PU의 종양세포 부피 및 중량의 변화 효과를 나타낸 그래프이다.1 is a diagram showing a schematic synthesis method of IR-PU.
Figure 2a is a graph showing a comparison of the singlet oxygen production amount of IR-PU and IR-Pyr according to one embodiment.
Figure 2b is a graph showing data comparing the inhibitory effect of the TRAP1 protein of IR-PU and IR-Pyr, and PU-H71 according to one embodiment.
Figure 2c is a graph showing data comparing the inhibitory effect of the HSP90 protein of IR-PU and IR-Pyr, and PU-H71 according to one embodiment.
3 is an image showing the results of the analysis of the mutual position with the IR-PU using a mito-tracker in order to determine whether the mitochondrial target of the IR-PU according to one embodiment.
4A and 4B are images showing the results of whether IR-PU targets mitochondria through MitoSOX, according to one embodiment.
5A and 5B are images showing a result of inducing apoptosis due to TRAP1 binding of IR-PU and ROS generation by investigating the depolarization change of the mitochondrial membrane according to one embodiment.
6A and 6B are graphs showing the cytotoxicity results of IR-PU against human NCI-H460 tumor cells according to one embodiment.
6C and 6D are graphs showing the results of cytotoxicity of IR-PU against hepatocytes of mice and the HSP inhibitory efficacy of IR-PU compared to the control group using the HSP inhibitor, novobiosin, according to one embodiment.
7A is a graph showing the HSP inhibition and TRAP1 inhibition efficacy of IR-PU according to one embodiment.
7B is a graph showing the results of comparing the cytotoxic effects of IR-PU and IR-Pyr according to one embodiment.
8A and 8B are images showing whether IR-PU targets tumor cells against human NCI-H460 tumor cells implanted in a mouse, according to one embodiment.
8C is a graph showing the tumor cell target and the degree of cell accumulation of IR-PU with respect to human NCI-H460 tumor cells transplanted into a mouse, according to one embodiment.
8D is an image showing whether IR-Pyr targets tumor cells against human NCI-H460 tumor cells transplanted into a mouse, according to one embodiment.
8E and 8F are graphs showing the effect of changes in tumor cell volume and weight of IR-PU on human NCI-H460 tumor cells implanted in a mouse, according to one embodiment.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
실시예 1. IR-PU의 제조Example 1. Preparation of IR-PU
IR-PU의 제조과정은 도 1에서 간략하게 나타냈다. 합성 시약과 재료는 화학 약품 공급 업체(Sigma Aldrich 및 Alfa Aesar)에서 얻은 것으로 사용했다. 모든 용매는 사용 전에 표준 방법으로 건조한 후에 사용했다. The manufacturing process of IR-PU is briefly shown in FIG. 1. Synthetic reagents and materials were obtained from chemical suppliers (Sigma Aldrich and Alfa Aesar). All solvents were used after drying in the standard method before use.
애질런트(Agilent) 400 MHz 분광기에서 스펙트럼을 기록하였다. 스펙트럼은 SiMe4에 대한 잔류 용매(CD3OD-d4의 경우, 1Hδ= 3.34 및 13Cδ= 49.86)의 공명을 이용하여 내부적으로 참조하였다. ESI-MS 스펙트럼은 Bruker사의 1200 시리즈 및 HCT 기본 시스템에 기록하였다.Spectra were recorded on an
IR-Pyr의 합성은 A. P. Thomas, L. Palanikumar, M. T. Jeena, K. Kim, J. -H. Ryu, Chem. Sci. 2017, 8, 8351-8356.에서 이미 알려진 방법을 통하여 합성하였다. The synthesis of IR-Pyr was described in AP Thomas, L. Palanikumar, MT Jeena, K. Kim, J.-H. Ryu, Chem. Sci. It was synthesized by a method known in 2017, 8 , 8351-8356.
화합물 (1)인 3-메르캅토 프로파노익산 (3-mercapto propanoic acid) 1g, 9.25 mmol과 화합물 (2)인 트리틸 클로라이드 (trityl chloride) 2.57 g, 9.25 mmol을 아르곤 공기 중, 건조 CH2Cl2 에 용해시켰다. 상기 혼합물을 상온에서 16시간 동안 교반하였다. 침전물을 CH2Cl2, 헥산을 통하여 세척하고,디에틸 에테르로 다시 세척한다. MeOH/H2O 으로 재결정하여 75%의 수득률로 화합물 (3)을 합성하였다.Compound (1) 3-mercapto propanoic acid (3-mercapto propanoic acid) 1g, 9.25 mmol and compound (2) trityl chloride (2) 2.57 g, 9.25 mmol in argon air, dry CH 2 Cl Dissolved in 2 . The mixture was stirred at room temperature for 16 hours. The precipitate was washed through CH 2 Cl 2 , hexane, and washed again with diethyl ether. Compound (3) was synthesized in a yield of 75% by recrystallization from MeOH/H 2 O.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, 298K): δ = 7.35 (d, 6H), 7.18 - 7.32 (m, 9H), 2.36 (t, 2H), 2.15 (t, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ = 174.21, 144.58, 129.46, 127.79, 126.58, 49.39, 49.18, 48.96, 48.75, 48.54, 33.24, 26.76. ESI-MS: m/z calculated for C22H20O2S = 348.46; found = 371.55 (M+Na). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , 298K): δ = 7.35 (d, 6H), 7.18-7.32 (m, 9H), 2.36 (t, 2H), 2.15 (t, 2H); 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ = 174.21, 144.58, 129.46, 127.79, 126.58, 49.39, 49.18, 48.96, 48.75, 48.54, 33.24, 26.76. ESI-MS: m/z calculated for C 22 H 20 O 2 S = 348.46; found = 371.55 (M+Na).
상기 방법으로 합성된 화합물 (3)의 용액(1 g, 2.87 mmol)과 N-히드록시숙신이미드 (N-hydroxysuccinimide) 0.363 g, 3.1 mmol을 CH2Cl2 상에서 DCC 0.592, 2.87 mmol과 혼합하고, 상온에서 16시간 동안 교반하였다. 상기 용매를 증발시키고, 상기 혼합물을 실리카겔 컬럼에 의해 정제하여 70 % 수득율로 목적하는 화합물 (5)를 수득하였다.A solution (1 g, 2.87 mmol) of compound (3) synthesized by the above method and 0.363 g, 3.1 mmol of N-hydroxysuccinimide were mixed with DCC 0.592 and 2.87 mmol over CH 2 Cl 2 , And stirred at room temperature for 16 hours. The solvent was evaporated, and the mixture was purified by a silica gel column to obtain the target compound (5) in 70% yield.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, 298K): δ = 7.44 (dd, 6H), 7.29 (t, 6H), 7.22-7.26 (m, 3H), 2.78 (s, 4H), 2.55 (t, 2H), 2.40 (t, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ = 168.85, 167.04, 144.31, 129.50, 128.04, 126.82, 49.29, 33.81, 30.50, 26.09, 25.57, 25.53, 24.89. ESI-MS: m/z calculated for C26H23NO4S = 445.53; found = 449.69). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , 298K): δ = 7.44 (dd, 6H), 7.29 (t, 6H), 7.22-7.26 (m, 3H), 2.78 (s, 4H), 2.55 (t, 2H ), 2.40 (t, 2H); 13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ): δ = 168.85, 167.04, 144.31, 129.50, 128.04, 126.82, 49.29, 33.81, 30.50, 26.09, 25.57, 25.53, 24.89. ESI-MS: m/z calculated for C 26 H 23 NO 4 S = 445.53; found = 449.69).
상기 화합물 (5) 0.5 g, 1.12 mmol과 화합물 (6) 0.575 g, 1.12 mmol을 건조 DMF에서 용해시키고, TEA 0.170 g, 1.68 mmol을 서서히 첨가하였다. 상기 혼합물을 상온에서 16시간 동안 교반하였다. 용매는 진공으로 제거하고, 상기 혼합물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여, 80%의 수득률로 목적하는 화합물 (7)을 수득하였다.0.5 g and 1.12 mmol of compound (5) and 0.575 g and 1.12 mmol of compound (6) were dissolved in dry DMF, and 0.170 g and 1.68 mmol of TEA were slowly added. The mixture was stirred at room temperature for 16 hours. The solvent was removed in vacuo, and the mixture was purified by silica gel column chromatography to obtain the target compound (7) in a yield of 80%.
1H NMR (400 MHz, CD3OD, 298K): δ = 8.22 (s, 1H), 7.47 (s, 1H), 7.37-7.39 (m, 6H), 7.28 (s, 1H), 7.26 (t, 3H), 7.24 (t, 2H), 7.23 (t, 1H), 7.21 (t, 1H), 7.19 (t, 1H), 6.08 (s, 2H), 3.17 (t, 2H), 2.4 (t, 2H), 2.21 (t, 2H), 1.86 (t, 2H), 1.48-1.54 (m, 2H), 1.38-1.45 (m, 4H); 13C NMR (100 MHz, CD3OD): δ = 176.31, 155.72, 154.49, 154.37, 153.44, 152.80, 148.69, 133.27, 132.38, 131.45, 130.31, 128.19, 123.31, 118.65, 106.87, 99.53, 70.24, 47.79, 42.69, 38.42, 32.92, 32.71, 31.71, 29.85, 29.83. ESI-MS: m/z calculated for C40H39IN6O3S2 = 842.82; found = 844.25. 1 H NMR (400 MHz, CD 3 OD, 298K): δ = 8.22 (s, 1H), 7.47 (s, 1H), 7.37-7.39 (m, 6H), 7.28 (s, 1H), 7.26 (t, 3H), 7.24 (t, 2H), 7.23 (t, 1H), 7.21 (t, 1H), 7.19 (t, 1H), 6.08 (s, 2H), 3.17 (t, 2H), 2.4 (t, 2H ), 2.21 (t, 2H), 1.86 (t, 2H), 1.48-1.54 (m, 2H), 1.38-1.45 (m, 4H); 13 C NMR (100 MHz, CD 3 OD): δ = 176.31, 155.72, 154.49, 154.37, 153.44, 152.80, 148.69, 133.27, 132.38, 131.45, 130.31, 128.19, 123.31, 118.65, 106.87, 99.53, 70.24, 47.79 42.69, 38.42, 32.92, 32.71, 31.71, 29.85, 29.83. ESI-MS: m/z calculated for C 40 H 39 IN 6 O 3 S 2 =842.82; found = 844.25.
상기 화합물 7의 용액 (0.20 g, 0.24 mmol) CH2Cl2 상에서 TFA 0.067 g, 0.59 mmol, 트리에틸실란 (triethylsilane) 0.110 g, 0.95 mmol과 함께 시작 물질의 소진까지 상온에서 교반하였다. 반응 혼합물을 CH2Cl2 로 희석하고, 5%의 NaHCO3로 세척하였다. 무수 Na2SO4 로 건조시키고, 용매는 증발시켰다. 상기 혼합물을 에틸 아세테이트/헥산 용리액을 사용한 실리카겔 컬럼에서 정제하여, 70%의 수득률로 화합물 (8)을 수득하였다.The solution of compound 7 (0.20 g, 0.24 mmol) was stirred at room temperature with TFA 0.067 g, 0.59 mmol, triethylsilane 0.110 g, 0.95 mmol on CH 2 Cl 2 until exhaustion of the starting material. The reaction mixture was diluted with CH 2 Cl 2 and washed with 5% NaHCO 3 . It was dried over anhydrous Na 2 SO 4 and the solvent was evaporated. The mixture was purified on a silica gel column using an ethyl acetate/hexane eluent to give compound (8) in a yield of 70%.
1H NMR (400 MHz, CD3OD, 298K): δ = 8.22 (s, 1H), 7.38 (s, 1H), 7.16 (s, 1H), 5.99 (s, 2H), 4.22 (t, 2H), 3.07 (t, 2H), 2.61-2.64 (m, 2H), 2.34-2.37 (m, 2H), 1.76-1.79 (m, 2H), 1.39-1.41 (m, 2H), 1.29-1.32 (m, 6H); 13C NMR (100 MHz, CD3OD): δ = 172.30, 151.29, 150.67, 150.38, 149.53, 144.7, 124.51, 119.36, 118.7, 114.54, 102.91, 95.30, 39.31, 38.75, 28.97, 28.78, 25.97, 25.84, 19.77; ESI-MS: m/z calculated for C21H25IN6O3S2 = 600.50; found = 601.39.1H NMR (400 MHz, CD3OD, 298K): δ = 8.22 (s, 1H), 7.38 (s, 1H), 7.16 (s, 1H), 5.99 (s, 2H), 4.22 (t, 2H), 3.07 ( t, 2H), 2.61-2.64 (m, 2H), 2.34-2.37 (m, 2H), 1.76-1.79 (m, 2H), 1.39-1.41 (m, 2H), 1.29-1.32 (m, 6H); 13C NMR (100 MHz, CD3OD): δ = 172.30, 151.29, 150.67, 150.38, 149.53, 144.7, 124.51, 119.36, 118.7, 114.54, 102.91, 95.30, 39.31, 38.75, 28.97, 28.78, 25.97, 25.84, 19.77; ESI-MS: m/z calculated for C 21 H 25 IN 6 O 3 S 2 =600.50; found = 601.39.
상기 화합물 (8)의 용액 (0.10 g, 0.16 mmol)과 이미 제조된 IR-Pyr 0.169 g, 0.16 mmol을 상온에서 16시간 동안, DMF 상에서 TEA 0.025 g, 0.25 mmol과 교반하였다. 용매는 증발시키고, 상기 혼합물은 역상 HPLC (메탄올/물을 사용한 C18 컬럼)에 의하여 정제하였다. 65%의 수득률로 목적하는 화합물 IR-PU를 제조하였다.The solution of compound (8) (0.10 g, 0.16 mmol) and IR-Pyr already prepared 0.169 g and 0.16 mmol were stirred at room temperature for 16 hours, with 0.025 g and 0.25 mmol of TEA over DMF. The solvent was evaporated and the mixture was purified by reverse phase HPLC (C18 column using methanol/water). The desired compound IR-PU was prepared in a yield of 65%.
1H NMR (400 MHz, CD3OD, 298K): δ = 8.99 (dd, 4H), 8.88 (s, 1H), 8.40 (d, 1H), 8.58 (t, 2H), 8.28 (d, 1H), 8.08-8.12 (m, 4H), 7.47-7.50 (dd, 2H), 7.42 (d, 1H), 7. 40 (d, 1H), 7.38 (d, 1H), 7.25-7.29 (m, 3H), 7.22 (d, 1H), 6.28 (s, 1H), 6.24 (d, 1H), 6.07 (d, 2H), 4.61-4.66 (m, 4H), 4.26 (t, 2H), 4.15 (t, 4H), 3.14 (t, 2H), 3.05 (t, 2H), 2.65 (t, 4H), 2.52 (t, 2H), 2.65 (t, 4H), 2.52 (t, 2H), 2.00-2.06 (m, 4H), 1.85 (t, 6H), 1.74 (d, 11H), 1.47-1.55 (m, 10H), 1.38 (t, 4H), 1.28 (d, 1H); 13C NMR (100 MHz, CD3OD): δ = 174.68, 173.61, 162.72, 162.35, 159.00, 147.73, 146.75, 145.94, 144.96, 143.24, 135.52, 130.69, 130.36, 127.16, 126.53, 124.34, 121.57, 120.84, 119.81, 116.93, 112.83, 105.17, 97.75, 63.81, 51.34, 46.02, 48.88, 41.19, 38.09, 35.62, 33.15, 31.17, 31.01, 29.31, 29.09, 28.37, 28.24, 28.10, 28.05, 27.88, 25.06, 22.98; ESI-MS: m/z calculated for C73H88IN10O3S2 3+ = 447.85; found = 448.69. 1 H NMR (400 MHz, CD 3 OD, 298K): δ = 8.99 (dd, 4H), 8.88 (s, 1H), 8.40 (d, 1H), 8.58 (t, 2H), 8.28 (d, 1H) , 8.08-8.12 (m, 4H), 7.47-7.50 (dd, 2H), 7.42 (d, 1H), 7.40 (d, 1H), 7.38 (d, 1H), 7.25-7.29 (m, 3H) , 7.22 (d, 1H), 6.28 (s, 1H), 6.24 (d, 1H), 6.07 (d, 2H), 4.61-4.66 (m, 4H), 4.26 (t, 2H), 4.15 (t, 4H) ), 3.14 (t, 2H), 3.05 (t, 2H), 2.65 (t, 4H), 2.52 (t, 2H), 2.65 (t, 4H), 2.52 (t, 2H), 2.00-2.06 (m, 4H), 1.85 (t, 6H), 1.74 (d, 11H), 1.47-1.55 (m, 10H), 1.38 (t, 4H), 1.28 (d, 1H); 13 C NMR (100 MHz, CD 3 OD): δ = 174.68, 173.61, 162.72, 162.35, 159.00, 147.73, 146.75, 145.94, 144.96, 143.24, 135.52, 130.69, 130.36, 127.16, 126.53, 124.34, 121.57, 120. 119.81, 116.93, 112.83, 105.17, 97.75, 63.81, 51.34, 46.02, 48.88, 41.19, 38.09, 35.62, 33.15, 31.17, 31.01, 29.31, 29.09, 28.37, 28.24, 28.10, 28.05, 27.88, 25.06, 22.98 ESI-MS: m/z calculated for C 73 H 88 IN 10 O 3 S 2 3+ = 447.85; found = 448.69.
인간 자궁 경부암 세포(HeLa 세포)와 인간 폐암 세포(NCI-H460 세포)를 37 ℃, 5 % CO2의 습윤상태에서 10 % 소태아혈청(fetal bovine serum : FBS)( Life Technologies)과 1 % 페니실린/스트렙토마이신(Life Technologies)이 보충된 DMEM 배지 또는 RPMI 배지에 배양하였다. 8주의 BALB/c 마우스로부터 1차 간세포를 분리하기 위해, 마우스를 마취시키고, 간을 콜라게나제 용액으로 관류시키고, 해부하고, 덩어리를 피펫팅하여 파괴하여, 100-μm 세포 여과기(BD Biosciences)를 통해 여과시켰다. 세포를 M199/EBSS 배지(Hyclone)에서 반복적으로 원심분리 및 재현탁하여 수회 세척하였다. 세포 파편과 비실질세포를 퍼콜(Percoll, Sigma)을 이용한 밀도구배원심법(gradient centrifugation)으로 간세포로부터 분리하였다. 반복하여 세척한 후, 세포 펠릿을 재현탁하고, 37 ℃, 5 % CO2에서 10 % FBS가 보충된 M199/EBSS 배지에 배양하였다.Human cervical carcinoma cells (HeLa cells) and human lung cancer cells (NCI-H460 cells) for 37 ℃, 10% in the wet state of 5% CO 2 fetal bovine serum (fetal bovine serum: FBS) ( Life Technologies) and 1% penicillin / Incubated in DMEM medium or RPMI medium supplemented with streptomycin (Life Technologies). To isolate primary hepatocytes from 8-week-old BALB/c mice, the mice were anesthetized, the liver was perfused with collagenase solution, dissected, and the clump was destroyed by pipetting, and a 100-μm cell filter (BD Biosciences) Filtered through. Cells were washed several times by repeatedly centrifuging and resuspending in M199/EBSS medium (Hyclone). Cell debris and non-parenchymal cells were separated from hepatocytes by gradient centrifugation using Percoll (Sigma). After repeated washing, the cell pellet was resuspended and cultured in M199/EBSS medium supplemented with 10% FBS at 37° C. and 5% CO 2 .
실험예 1. IR-PU의 1OExperimental Example 1. 1O of IR-PU 22 (일중항 산소) 발생 비교(Singlet oxygen) generation comparison
IR-PU의 광-유도 일중항 산소(1O2) 생성과 HSP90/TRAP1 억제 효능을 조사하기 위해, 일중항 산소 센서 그린(singlet oxygen sensor green:SOSG)를 사용하여 PDT의 1차 표준인 1O2를 생성하는 능력을 조사하였다. Of IR-PU light-induced singlet oxygen (1 O 2) generated and HSP90 / TRAP1 in order to investigate the inhibitory effect, singlet oxygen sensor green (singlet oxygen sensor green: SOSG) is the primary standard for PDT 1 using The ability to produce O 2 was investigated.
PBS 중의 IR-PU를 SOSG의 등몰량 용액(equivmolar solution )과 혼합하여 형광 강도의 변화를 측정하였다. 전자 흡수 스펙트럼 및 정상 상태 형광 스펙트럼을 각각 분광 광도계(JASCO V-670) 및 형광 분광 광도계(Hitachi F-7000)에 기록하였다. 서로 다른 시간 간격으로 레이저 광(808 nm, 200 mW)을 조사하기 전후에, 504 nm에서 여기한 후 530 nm에서 SOSG를 관찰하였다. SOSG의 향상된 방출 강도는 단일의 증가된 생성 산소를 함유한다. 결과는 도 2a에서 나타낸다.IR-PU in PBS was mixed with an equimolar solution of SOSG to measure the change in fluorescence intensity. The electron absorption spectrum and steady state fluorescence spectrum were recorded on a spectrophotometer (JASCO V-670) and a fluorescence spectrophotometer (Hitachi F-7000), respectively. Before and after irradiation with laser light (808 nm, 200 mW) at different time intervals, SOSG was observed at 530 nm after excitation at 504 nm. The enhanced emission intensity of SOSG contains a single increased product oxygen. The results are shown in Figure 2A.
도 2a에서 나타난 바와 같이, IR-PU는 IR-Pyr에 비하여 높은 1O2의 생성을 보였다. 동시에, IR-PU가 없이 SOSG 만 있는 조사 및 조사가 없는 형광 측정은 형광 강도를 나타내지 않았고, 1O2의 광 여기(excitation) 생성을 확인하였다. 이 결과는 IR-PU가 IR-Pyr보다 광 여기에서 1O2를 생성하기 위한 3중 집단이 많다는 것을 나타낸다.As shown in Figure 2a, IR-PU showed a higher generation of 1 O 2 compared to IR-Pyr. At the same time, irradiation with only SOSG without IR-PU and fluorescence measurement without irradiation did not show fluorescence intensity, and confirmed the generation of photoexcitation of 1 O 2 . These results indicate that IR-PU has more triple populations to generate 10 O 2 at light excitation than IR-Pyr.
실험예 2. HSP90 및 TRAP1의 억제 효능 비교Experimental Example 2. Comparison of inhibitory efficacy of HSP90 and TRAP1
IR-PU의 PU-H71 부분은 Hsp90 및 TRAP1의 ATP 결합 포켓에 대한 경쟁적인 억제제이다. HSP90 및 TRAP1에 대한 IR-PU의 결합 친화도를 알아보기 위하여, PU-H71-FITC3 프로브를 사용하여 형광 편광을 측정하였다. 결과는 도 2b 및 2c에 나타내었다.The PU-H71 portion of IR-PU is a competitive inhibitor for the ATP binding pocket of Hsp90 and TRAP1. In order to examine the binding affinity of IR-PU to HSP90 and TRAP1, fluorescence polarization was measured using a PU-H71-FITC3 probe. The results are shown in Figures 2b and 2c.
도 2b 및 2c에서 나타낸 바와 같이, 데이터는 IR-PU가 PU-H71(공지된 HSP 억제제)에 비하여, TRAP1에 대해 높은 결합 친화도, HSP90에 대해선 다소 낮은 친화도를 갖는 반면, 대조 화합물인 IR-Pyr은 IR-PU에 비하여 전혀 친화성을 나타내지 않았다. 이러한 결과는 IR-PU가 HSP90 및 TRAP1 모두에 대해 높은 친화성을 갖는 것으로 판단된다.As shown in Figures 2b and 2c, the data show that IR-PU has a higher binding affinity for TRAP1 and a somewhat lower affinity for HSP90 compared to PU-H71 (a known HSP inhibitor), whereas the control compound IR -Pyr showed no affinity compared to IR-PU. These results suggest that IR-PU has high affinity for both HSP90 and TRAP1.
실험예 3. HeLa 세포주에서 미토-트렉커와 IR-PU의 상호 위치 분석Experimental Example 3. Analysis of the Mutual Location of Mito-Trecker and IR-PU in HeLa Cell Line
IR-PU의 미토콘드리아 표적 여부를 알아보기 위해, 미토-트렉커와 IR-PU의 상호 위치 분석을 진행하였다. In order to determine whether IR-PU is a mitochondrial target, a mutual position analysis of mito-tracker and IR-PU was performed.
인간 자궁 경부암 세포(HeLa 세포) 를 37 ℃, 5 % CO2의 습윤상태에서 10 % 소태아혈청(fetal bovine serum : FBS)( Life Technologies)과 1 % 페니실린/스트렙토마이신(Life Technologies)이 보충된 DMEM 배지 또는 RPMI 배지에 배양하였다.A (HeLa cells) Human cervical cancer cells in 37 ℃, the wet state of 5
HeLa 세포를 2x105 cell/well의 시딩 밀도(seeding density)로 한 개의 웰 커버 글래스(Lab Tek II, Thermo Scientific)에 시딩하였다. 24 시간 후, 세포를 2.5μM의 IR-PU로 4 시간 동안 처리하고 새로운 매질로 대체한 후, 미토-트랙커 그린(Mito-tracker green)을 처리하였다. CO2 배양기에 연결된 다광자 현미경(Carl Zeiss LSX 780 NLO)을 사용하여 세포 흡수를 주기적으로 모니터링하였으며, 상기 배양기의 여기는 720 nm, 방출(emission)은 725-758 nm 사이에서 여기는 488 nm, 방출은 500-550 nm 사이로 설정한 미토-트랙커 그린 FM과의 상호 위치 분석과 함께 설정하였다. 미토콘드리아 국소화를 위한 피어슨 계수를 0.73으로 계산하였는데, 이는 널리 사용되는 인도시아닌 염료 IR-780(피어슨 계수 0.61)에 비교하여 더 높다. 해당 결과는 도 3에서 나타내었다.HeLa cells were seeded on one well cover glass (Lab Tek II, Thermo Scientific) at a seeding density of 2×10 5 cells/well. After 24 hours, the cells were treated with 2.5 μM of IR-PU for 4 hours and replaced with a fresh medium, followed by treatment with Mito-tracker green. Cell absorption was periodically monitored using a multiphoton microscope (Carl Zeiss LSX 780 NLO) connected to a CO 2 incubator, and the excitation of the incubator was 720 nm, the emission was 488 nm excitation between 725-758 nm, and the emission was It was set up with cross-location analysis with Mito-Tracker Green FM set between 500-550 nm. The Pearson coefficient for mitochondrial localization was calculated as 0.73, which is higher compared to the widely used indocyanine dye IR-780 (Pearson coefficient 0.61). The results are shown in FIG. 3.
도 3에서 나타낸 바와 같이, IR-PU의 미토콘드리아 표적 여부는 미토-트렉커 그린과 비교하여 HeLa 세포주에서 공초점 현미경 분석에 의해 확인하였다. 조사 후 강렬한 적색 형광은 IR-PU의 1O2의 생성을 나타낸다. 도 3에서 보는 바와 같이, 세포에 주입된 IR-PU는 미토콘드리아에 축적되었음을 알 수 있다.As shown in FIG. 3, whether the IR-PU targets mitochondria was confirmed by confocal microscopy analysis in HeLa cell lines compared to mito-Trecker Green. Intense red fluorescence after irradiation indicates the production of 10 2 of IR-PU. As shown in Figure 3, it can be seen that the IR-PU injected into the cells was accumulated in the mitochondria.
실험예 4. 미토삭스(MitoSox) ROS 발생 분석Experimental Example 4. Analysis of MitoSox ROS occurrence
IR-PU의 광역학 치료제로서 세포에 활성산소의 발생 효과 여부를 조사하기 위해, MitoSox를 통한 ROS의 발생을 분석하였다. HeLa 세포는 10 % FBS, 100μgmL-1 스트렙토마이신, 및 100μgmL-1 페니실린으로 보충된 DMEM 미디어에서, 밀집도 90 %가 되도록 Lab Tek II 챔버 커버 글라스에 뿌리고, 37 ℃, 5 % CO2에서 배양하였다. 2.5μM의 IR-PU와 4 시간 동안 배양 한 후, 세포 배양 배지를 5μM 미토삭스 시약(MitoSox, M36008) 작동 용액이 들어있는 배지로 대체하여 제조자 프로토콜에 따라 접착 세포를 덮었다. 그 후 세포를 37 ℃에서 10 분 동안 배양하고, 빛으로부터 보호한 후, 조사(200 mWcm-2) 하였다. 이어서, 상기 세포를 FV1000 레이저 공초점 스캐닝 현미경으로 분석 하였다. 해당 결과는 도 4a와 4b에 나타내었다.In order to investigate the effect of generating reactive oxygen species on cells as a photodynamic therapy of IR-PU, the generation of ROS through MitoSox was analyzed. HeLa cells were sprinkled on a Lab Tek II chamber cover glass so as to have a density of 90% in DMEM media supplemented with 10% FBS, 100 μgmL -1 streptomycin, and 100 μgmL -1 penicillin, and cultured at 37°C and 5% CO 2 . After incubation with 2.5 μM IR-PU for 4 hours, the cell culture medium was replaced with a medium containing 5 μM MitoSox reagent (MitoSox, M36008) working solution to cover adherent cells according to the manufacturer's protocol. Thereafter, the cells were cultured at 37° C. for 10 minutes, protected from light, and irradiated (200 mWcm -2) . Then, the cells were analyzed with an FV1000 laser confocal scanning microscope. The results are shown in Figs. 4a and 4b.
도 4a에서 조사 후 강렬한 적색 형광은 1O2의 생성을 나타낸다. 레이저 조사가 없는 대조군의 적색 신호는 PU-H71 잔기의 HSP90/TRAP1 억제에 기인한 활성 산소의 생성을 나타내는 신호일 것으로 추측된다. In FIG. 4A, intense red fluorescence after irradiation indicates the generation of 10 2 . The red signal of the control without laser irradiation is presumed to be a signal indicating the production of active oxygen due to HSP90/TRAP1 inhibition of the PU-H71 residue.
실험예 5. TMRM 탈분극 분석Experimental Example 5. TMRM depolarization analysis
미토콘드리아 막의 탈분극의 정도를 조사하기 위해, IR-PU의 ROS의 발생 정도를 측정하였다. 실시예 3.에서와 같은 방법으로 HeLa 세포주를 준비한 후, IR-PU(2.5μM)와 함께 2시간 동안 배양하였다. 배지를 교체하여 미토콘드리아 막 탈분극 측정 지표로서 사용하였다. TMRM(Tetramethylrhodamine methyl ester perchlorate)을 첨가하고, 다시 30분 동안 항온 배양하였다. 배지를 다시 교체하고, FV1000 레이저 공초점 스캐닝 현미경을 사용하여 분석하였다. 그리고, 레이저(808 nm )로 2 분간 조사하였다. 해당 결과는 도 5a, 5b, 및 5c에 나타내었다In order to investigate the degree of depolarization of the mitochondrial membrane, the degree of occurrence of ROS in IR-PU was measured. After preparing a HeLa cell line in the same manner as in Example 3, it was incubated with IR-PU (2.5 μM) for 2 hours. The medium was replaced and used as an index for measuring mitochondrial membrane depolarization. TMRM (Tetramethylrhodamine methyl ester perchlorate) was added and incubated for another 30 minutes. The medium was replaced again and analyzed using an FV1000 laser confocal scanning microscope. And it irradiated for 2 minutes with a laser (808 nm). The results are shown in Figures 5a, 5b, and 5c.
도 5a와 5b를 살펴보면, 조사 후 공초점 이미지는 초기 강도에 비해 염료의 형광 강도 감소를 보여 주었는데, 이는 미토콘드리아에서 TRAP1과 퓨린 기의 결합에 의한 미토콘드리아 막의 탈분극을 나타낸다. 도 5c의 그래프를 살펴보면, IR-PU는 NCI-H460 세포에서 IR-pyr에 비해 높은 세포 축적을 보였다.5A and 5B, the confocal image after irradiation showed a decrease in the fluorescence intensity of the dye compared to the initial intensity, which indicates the depolarization of the mitochondrial membrane due to the binding of TRAP1 and purine groups in the mitochondria. Looking at the graph of FIG. 5C, IR-PU showed higher cell accumulation than IR-pyr in NCI-H460 cells.
실험예 6. 세포 생존력 분석(MTT Assay)Experimental Example 6. Cell viability analysis (MTT Assay)
IR-PU의 세포 독성을 측정하기 위해, 세포의 생존력 조사를 진행하였다. 인간 폐암 세포(NCI-H460 세포)를 37 ℃, 5 % CO2의 습윤상태에서 10 % 소태아혈청( Life Technologies)과 1 % 페니실린/스트렙토마이신(Life Technologies)이 보충된 DMEM 배지 또는 RPMI 배지에 배양하였다. 8주의 BALB/c 마우스로부터 1차 간세포를 분리하기 위해, 마우스를 마취시키고, 간을 콜라게나제 용액으로 관류시키고, 해부하고, 덩어리를 피펫팅하여 파괴하여, 100-μm 세포 여과기(BD Biosciences)를 통해 여과시켰다. 세포를 M199/EBSS 배지(Hyclone)에서 반복적으로 원심분리 및 재현탁하여 수회 세척하였다. 세포 파편과 비실질세포를 퍼콜(Percoll, Sigma)을 이용한 밀도구배원심법(gradient centrifugation)으로 간세포로부터 분리하였다. 반복하여 세척한 후, 세포 펠릿을 재현탁하고, 37 ℃, 5 % CO2에서 10 % FBS가 보충된 M199/EBSS 배지에 배양하였다. In order to measure the cytotoxicity of IR-PU, cell viability was investigated. Human lung cancer cells (NCI-H460 cells) were added to DMEM medium or RPMI medium supplemented with 10% fetal bovine serum (Life Technologies) and 1% penicillin/streptomycin (Life Technologies) at 37° C. and 5% CO 2 Cultured. To isolate primary hepatocytes from 8-week-old BALB/c mice, the mice were anesthetized, the liver was perfused with collagenase solution, dissected, and the clump was destroyed by pipetting, and a 100-μm cell filter (BD Biosciences) Filtered through. Cells were washed several times by repeatedly centrifuging and resuspending in M199/EBSS medium (Hyclone). Cell debris and non-parenchymal cells were separated from hepatocytes by gradient centrifugation using Percoll (Sigma). After repeated washing, the cell pellet was resuspended and cultured in M199/EBSS medium supplemented with 10% FBS at 37° C. and 5% CO 2 .
준비된 세포를 96-웰 플레이트에서 밤새 배양(5Х103 cell /well)하고, IR-PU로 12 시간 동안 어두운 곳에서 처리한 후, 배지를 새로운 배지로 교체하였다. 세포를 2분 동안 레이저(808 nm, 200mWcm-2)로 조사하고, 12시간 더 배양한 후, 세포 생존력 분석(MTT assay)을 이용하여 세포의 세포 독성을 확인하였다. 세포 생존력을 결정하기 위해, 세포를 3(4,5-디메틸-티아졸-2-일) 2,5 디페닐테트라졸륨브로마이드(3(4,5-dimethyl-thyzoyl-2-yl)2,5 diphenyltetrazolium bromide: MTT)에 노출시키고, 결정화된 포르마잔을 마이크로 플레이트 판독기(SYNERGY NEO, BioTek Instruments, Inc.)로 흡광도(595 nm)를 측정하여 정량화하였다. 흡광도 데이터를 대조군 세포의 흡광도 데이터와 비교하고 생존율(%)로 나타내었다. 대조군 실험은 레이저 조사가 없는 경우, IR-Pyr을 사용하는 경우, 및 IR-Pyr를 사용하면서 레이저 조사가 없는 경우을 수행하였다. 결과는 도면 6에 나타내었다.The prepared cells were cultured in a 96-well plate overnight (5Х10 3 cells /well), and treated in the dark for 12 hours with IR-PU, and then the medium was replaced with a new medium. The cells were irradiated with a laser (808 nm, 200mWcm -2 ) for 2 minutes and cultured for an additional 12 hours, and then cytotoxicity of the cells was confirmed using a cell viability assay (MTT assay). To determine cell viability, cells were treated with 3(4,5-dimethyl-thiazol-2-yl) 2,5 diphenyltetrazolium bromide (3(4,5-dimethyl-thyzoyl-2-yl)2,5 diphenyltetrazolium bromide: MTT), and the crystallized formazan was quantified by measuring absorbance (595 nm) with a micro plate reader (SYNERGY NEO, BioTek Instruments, Inc.). The absorbance data was compared with the absorbance data of the control cells and expressed as a survival rate (%). The control experiment was performed when there was no laser irradiation, when IR-Pyr was used, and when there was no laser irradiation while using IR-Pyr. The results are shown in Figure 6.
상기 분석 방법으로, NCI-H460 세포에 대한 결과는 도 6a와 6b에 나타내었다. 간세포의 경우, 노보비오신 (HSP90에 대한 경쟁적 결합제)을 전처리한 샘플을 대상으로 실험하여, IR-PU의 생존력 감소 효과의 변화를 확인하였다. 해당 결과는 도 6c와 6d에 나타내었다.By the above analysis method, the results for NCI-H460 cells are shown in Figs. 6A and 6B. In the case of hepatocytes, a sample pretreated with novobiosin (competitive binding agent for HSP90) was tested to confirm the change in the effect of reducing the viability of IR-PU. The results are shown in Figs. 6c and 6d.
도 6a와 6b에서 나타내는 바와 같이, NCI-H460 세포주에서 IR-PU는 조사 후 농도 의존적인 광독성을 보였다. IR-PU의 광 독성은 IR-Pyr 에 비해 현저히 높았다. 또한, HSP90과의 결합에 의해 유발된 약물의 세포 축적이 더 커짐에 따라 추가적인 독성이 유발되었다. 6A and 6B, in the NCI-H460 cell line, IR-PU showed concentration-dependent phototoxicity after irradiation. The phototoxicity of IR-PU was significantly higher than that of IR-Pyr. In addition, as the cell accumulation of the drug caused by binding to HSP90 increased, additional toxicity was induced.
도 6c를 살펴보면, 마우스의 정상 간세포는 노보비오신과 HSP90의 결합 때문에, IR-PU의 HSP90과의 결합이 억제되었다. 그 결과 IR-PU의 축적 감소를 보였고, 이에 따른 IR-PU의 광독성 저하 결과를 확인할 수 있었다. 도 6d는 PU-H71가 IR-PU에 비해 낮은 세포 독성 효과를 보여주고 있는 바, IR-PU의 HSP 억제와 PDT의 시너지 효과를 간접적으로 입증했다.Referring to FIG. 6C, the normal hepatocytes of mice were inhibited from binding of IR-PU with HSP90 due to the binding of novobiosin and HSP90. As a result, the accumulation of IR-PU was decreased, and the result of phototoxicity reduction of IR-PU was confirmed. 6D shows that PU-H71 has a lower cytotoxic effect than IR-PU, and thus indirectly demonstrates the synergistic effect of HSP inhibition of IR-PU and PDT.
실험예 7. 사멸(Apoptosis) 유도, 웨스턴 블랏 및FACS 분석Experimental Example 7. Apoptosis induction, Western blot and FACS analysis
IR-PU의 HSP90 억제에 따른 세포 사멸의 유도 효과를 확인하기 위하여 웨스턴 블랏과 FACS 분석을 수행하였다. 실시예 6.에서와 같은 방법으로 준비한 인간 폐암 세포 NCI-H460을 6-웰 플레이트(4Х105 cells/well)에서 밤새 배양하고, 약제로 12시간 동안 처리하였다. 2분 간 레이저 조사(200mWcm-2) 후 12 시간 후에 세포를 수확하였다. 그리고 웨스턴 블롯 분석을 수행하였다. 이에 대한 결과는 도 7a에 나타내었다. PDT 동안 IR-PU로 세포 사멸을 지시하는 카스파제 3 및 PARP1을 절단하고, 이는 FACS 분석에 의해 추가로 확인하였다. FACS 분석은 DNA 내용물(propidium iodide)의 확인과 apoptosis kit(Molecular Probe)를 이용한 외인성 포스파티딜 세린(Annexin V) 사용하였다. 표지된 세포를 FACS Calibur 시스템(BD Biosciences)을 사용하여 정량하였다. 데이터는 FlowJo 소프트웨어(TreeStar)를 사용하여 처리하였다. FACS 분석의 결과는 도 7b에 나타내었다.Western blot and FACS analysis were performed to confirm the effect of IR-PU inducing cell death according to HSP90 inhibition. Human lung cancer cells NCI-H460 prepared in the same manner as in Example 6 were cultured overnight in a 6-well plate (4Х105 cells/well) and treated with a drug for 12 hours. The cells were harvested 12 hours after laser irradiation (200mWcm-2) for 2 minutes. And Western blot analysis was performed. The results are shown in Figure 7a.
도 7a에서 나타내는 웨스턴 블랏의 결과, IR-PU는 HSP90 클라이언트 단백질의 감소된 수준 (chk1) 및 열쇼크(heat shock)반응 (Hsp70의 상승)과 연관된 Hsp90을 강하게 억제하였다. 또한, IR-PU 처리 샘플에서 TRAP1 클라이언트 단백질 소르친(Sorcin)의 경미한 감소가 있었다. IR-Pyr을 이용한 대조군 실험에선 예상대로 HSP90 및 TRAP1 저해의 징후는 보이지 않았다.As a result of the Western blot shown in FIG. 7A, IR-PU strongly inhibited Hsp90, which is associated with a decreased level of HSP90 client protein (chk1) and a heat shock reaction (rise of Hsp70). In addition, there was a slight decrease in the TRAP1 client protein Sorcin in the IR-PU treated samples. Control experiments using IR-Pyr showed no signs of HSP90 and TRAP1 inhibition as expected.
도 7b에서 나타내는 FACS 분석의 결과, 808 nm 레이저로 2 분간 조사한 후, 후기 세포 사멸 집단은 4 %에서 21 %로 증가하였다. 유사한 조건에서 IR-Pyr보다 훨씬 높은 수치였다. 카스파제 억제제(Z-VAD)의 처치는 세포사멸 집단을 5%로 감소시켰으며 이는 IR-PU의 PDT에 의한 세포 사멸 경로를 확인해준다.As a result of the FACS analysis shown in FIG. 7B, after irradiation with an 808 nm laser for 2 minutes, the late cell death population increased from 4% to 21%. It was much higher than IR-Pyr under similar conditions. Treatment with a caspase inhibitor (Z-VAD) reduced the apoptosis population to 5%, confirming the apoptosis pathway by PDT of IR-PU.
실험예 8. 종양 이종이식 동물모델 및 광역학 치료Experimental Example 8. Tumor xenograft animal model and photodynamic treatment
IR-PU의 종양 치료 효과를 동물모델을 통해 확인하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다. 9주의 BALB/c nu/nu 수컷 마우스 양측에 NCI-H460 세포를 피하 주사하였다. NCI-H460 (종양 체적: 200 mm3) 세포을 가진 누드 마우스에게 DMSO와 IR-PU(PBS에 20 % Chremophor를 함유하고, 농도는 0.5 mg/mL)를 10 mg/kg으로 매일 복강 내 주사했다. 종양 체적은 체적=(종양 길이)×(종양 폭)2/2에 의해 계산되었다. 마우스를 DMSO, IR-PU 및 레이저를 조사한 IR-PU 투입의 세 그룹으로 나누었다. PDT 치료를 위해, 레이저를 조사한 마우스 그룹은 24시간 동안 IR-PU를 투여한 후 NIR 레이저(808 nm, 200 mWcm-2)를 사용하여 2분 동안 조사하였다. 이러한 주입 패턴을 9일째까지 반복하였다. 여기는 830 nm, 방출은 760 nm으로 설정한 생체내 형광 이미징 시스템(Bruker Xtreme 모델)을 사용하여 표준 X선 배경과 함께 정기적으로 이미지화하였다. 해당 결과는 도 8에 나타내었다.In order to confirm the tumor treatment effect of IR-PU through an animal model, the following experiment was performed. NCI-H460 cells were injected subcutaneously into both sides of 9-week-old BALB/c nu/nu male mice. Nude mice with NCI-H460 (tumor volume: 200 mm 3 ) cells were intraperitoneally injected with DMSO and IR-PU (containing 20% Chremophor in PBS, concentration of 0.5 mg/mL) at 10 mg/kg daily. Tumor volume volume = (tumor length) × (width of the tumor) was calculated by a 2/2. Mice were divided into three groups: DMSO, IR-PU and laser-irradiated IR-PU. For PDT treatment, a group of mice irradiated with laser was administered IR-PU for 24 hours and then irradiated for 2 minutes using a NIR laser (808 nm, 200 mWcm -2 ). This injection pattern was repeated until the 9th day. An in vivo fluorescence imaging system (Bruker Xtreme model) with excitation at 830 nm and emission at 760 nm was used to regularly image with a standard X-ray background. The results are shown in FIG. 8.
도 8a, 8b, 및 8c에서 나타내는 바와 같이, 마우스의 종양 부위에 IR-PU의 축적과 종양 부위의 IR-PU 형광 신호가 나타났다. IR-PU로 처치한 마우스의 경우, 도면 8d에서 나타낸 IR-pyr로 처리한 마우스의 형광 신호보다 유의하게 높은 신호가 나타났다. 이는 HSP와의 결합으로 인한 IR-PU의 우수한 암 표적화 능력을 나타낸다. As shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C, accumulation of IR-PU in the tumor site of the mouse and IR-PU fluorescence signal in the tumor site appeared. In the case of the mice treated with IR-PU, a signal was significantly higher than that of the mice treated with IR-pyr shown in Fig. 8d. This indicates the excellent cancer targeting ability of IR-PU due to its binding with HSP.
또한, 도 8e에 나타난 바와 같이, 대조군 DMSO 그룹에 비하여 IR-PU로 PDT 처리한 마우스 그룹의 종양의 부피는 감소하였다. 이는 IR-PU에 의하 종양의 성장이 약화된 것을 나타낸다. 도 8f는 모든 마우스를 안락사시키고 종양을 수득한 후 종양의 무게를 나태는데, PDT 처리한 마우스 그룹의 종양 무게는 대조군(DMSO)보다 매우 가벼웠다. 이러한 결과들은 IR-PU의 우수한 종양 특이성을 보여 준다. In addition, as shown in Fig. 8e, compared to the control DMSO group, the tumor volume of the PDT-treated mouse group with IR-PU decreased. This indicates that tumor growth was weakened by IR-PU. Figure 8f shows the weight of the tumor after euthanizing all mice and obtaining the tumor, the tumor weight of the PDT-treated mouse group was much lighter than that of the control group (DMSO). These results show the superior tumor specificity of IR-PU.
Claims (17)
[화학식 Ⅰ]
여기에서,
L은 NH, S 또는 O 이고;
Z1, Z2 및 Z3은 독립적으로 C 또는 N이고;
Y는 -CH2- 또는 -S- 이고;
X는 수소 또는 할로겐이고;
R1은 , , , 또는 이며,
여기에서,
#은 상기 화학식 Ⅰ에서 N과의 부착 부위, #'은 L과의 부착 부위이고,
m은 1 내지 3의 정수, n은 1 내지 8의 정수이고; 및
R2는 독립적으로, 알킬, n-프로필, 1-피리딜헥실 (1-pyridylhexyl) 또는 4-술포부틸 (4-sulfobutyl)인 것인 화합물.A compound represented by the following formula (I), a diastereomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof:
[Chemical Formula Ⅰ]
From here,
L is NH, S or O;
Z 1 , Z 2 and Z 3 are independently C or N;
Y is -CH 2 -or -S-;
X is hydrogen or halogen;
R 1 is , , , or Is,
From here,
# Is an attachment site with N in Formula I, #'is an attachment site with L,
m is an integer of 1 to 3, n is an integer of 1 to 8; And
R 2 is independently, alkyl, n- propyl, a 1-pyridyl-hexyl (1-pyridylhexyl) or 4-sulfo-butyl being the (4-sulfobutyl) compound.
[화학식 Ⅱ]
여기에서,
L, R1, 및 R2는 상기 정의된 바와 같은 것인 화합물.The method according to claim 1, wherein the compound is a compound represented by the following formula (II), a diastereomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof:
[Chemical Formula Ⅱ]
From here,
L, R 1, and R 2 are as defined above.
[화학식 Ⅲ]
여기에서,
L, Z1, Z2, Z3, X, R1, 및 Y는 상기 정의된 바와 같은 것인 화합물.The method according to claim 1, wherein the compound is a compound represented by the following formula (III), a diastereomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof:
[Chemical Formula Ⅲ]
From here,
L, Z 1 , Z 2, Z 3, X, R 1, and Y are as defined above.
[화학식 Ⅳ]
The method according to claim 1, wherein the compound is a compound represented by the following formula (IV), a diastereomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof:
[Chemical Formula IV]
The composition of claim 13, wherein the cancer is gastric cancer, laryngeal cancer, bladder cancer, lung cancer, esophageal cancer, liver cancer, pancreatic cancer, skin cancer, biliary tract cancer, or cervical cancer.
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