KR102230657B1 - 방사성 원소의 표지방법, 방사성 표지화합물 및 이를 포함하는 방사성 원소 표지 키트 - Google Patents

방사성 원소의 표지방법, 방사성 표지화합물 및 이를 포함하는 방사성 원소 표지 키트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방사성 원소의 표지방법, 방사성 표지화합물 및 이를 포함하는 방사성 원소 표지 키트 등에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하기 화학식 (I)로 표시되며, 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이 결합된 다이아미노페닐 화합물을 제공하는 단계 및 상기 다이아미노페닐 화합물과 하기 화학식 (II)로 표시되며, 방사성 원소가 표지된 알데하이드 화합물을 상온에서 반응시키는 단계를 포함하는 방사성 원소의 표지방법; 및 관련 기술에 관한 것이다.
Figure 112019047088056-pat00080
[화학식 I]
(상기 화학식 I에서,
A는 CH2 또는 O이며; a는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; X는 CH2 또는 -CONH-이며; Y는 CH2 또는
Figure 112019047088056-pat00081
이며; Z는 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이다.)
Figure 112019047088056-pat00082
[화학식 II]
(상기 화학식 II에서, b는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; L는 CH2 또는 -CONH-이며;
Q는
Figure 112019047088056-pat00083
,
Figure 112019047088056-pat00084
,
Figure 112019047088056-pat00085
또는
Figure 112019047088056-pat00086
이며,
M, M' 및 M"는 방사성 원소이다.)

Description

방사성 원소의 표지방법, 방사성 표지화합물 및 이를 포함하는 방사성 원소 표지 키트{Method for labeling radioisotope, radiolabeled compounds and kit comprising the same for labeling radioisotope}
본 발명은 방사성 원소의 표지방법, 방사성 표지화합물 및 이를 포함하는 방사성 원소 표지 키트 등에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특히 갑상선에서의 축적이 현저하게 저감된 방사성 원소의 표지방법, 방사성 표지화합물 및 이를 포함하는 방사성 원소 표지 키트 등 이를 이용한 기술에 관한 것으로 의료 진단 및 치료 분야에서 적용될 수 있다.
펩타이드, 단백질, 항체 등의 생리활성물질을 분자 영상 또는 질병 진단/치료의 목적으로 사용하기 위하여 생체분자의 방사성 표지 기술이 개발되어 왔다. 종래의 기술은 생리활성물질에 킬레이터를 접합하는 방법을 주로 사용하였다. 이러한 방식은 생리활성물질에 별도의 킬레이터를 화학적으로 도입하는 방식으로 킬레이터의 접합 시 낮은 반응 속도 또는 생리활성물질에 적합하지 않은 반응조건, 예를 들어 고온반응, 산성 또는 염기성 반응, 독성을 지닌 반응 용매 등을 개량해야 하는 근본적인 한계를 갖고 있었다.
대표적으로 지난 수십년 동안 방사성 요오드(radioactive Iodine)는 진단 및 치료를 목적으로 한 생체분자의 방사성 표지에 사용되어왔다. 구체적으로, 124I는 양전자 방출 단층촬영(PET, positron emission tomography)에, 123I 및 125I는 단일 광자 방출 단층촬영(SPECT, single photon emission computed tomography)에 주로 사용되는 방사성 요오드이며, 131I는 갑상선 암과 같은 질병의 진단 및 치료에 사용되고 있다.
상술한 바와 같이 방사성 요오드가 의학적으로 광범위하게 사용됨에 따라 생체분자 및 작은 단위의 분자에 방사성 요오드를 표지하기 위한 다양한 표지 방법들이 개발되어 왔으며, 그 중 친전자성 방향족 치환 반응은 직접적으로 방사성 동위원소를 표지할 수 있는 방법으로 높은 효율성을 보인다. 그러나, 상기 표지 방법을 통하여 합성한 표지화합물은 대부분 동물 체내에서 불안정하여 원하는 영상 결과를 얻지 못하는 경우가 많고, 표지를 위해 사용되는 강한 산화제는 생체 물질의 생리 활성을 감소시키는 결과를 나타내었다. 상기와 같은 문제를 해결할 수 있는 방사성 요오드를 간접적으로 표지합성 하는 방법이 연구되어 몇몇 보결분자단(prosthetic group)이 개발되었다. 그러나, 현재까지 개발된 방사성 요오드를 간접적으로 표지합성하는 방법은 활성기에 대한 화학 선택성이 없어 무작위적인 표지화합물이 생성되는 경우가 많으며, 반응 속도가 느려 높은 수율을 위해 과량의 기질이 요구되는 문제점이 있다.
따라서, 살아있는 세포 및 동물 내에서 안정하고, 갑상선 등의 신체 내 축적이 저감된 영상화 진단용 및 치료용 물질로서 응용할 수 있는 새로운 방사성 요오드 표지 방법의 개발이 필요하다. 이와 관련한 종래 기술인 한국공개특허 제2012-0101073호는 아이오딘 표지된 호모글루탐산 및 글루탐산 유도체에 관한 것으로, 125I 표지된 호모글루탐산 및 글루탐산 유도체와 관련한 기술을 개시하고 있다. 그러나, 상기 종래 기술은 혈액에서의 흡수(uptake)가 충분하지 않은 문제가 있었다.
이에, 방사성 표지화합물과 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물을 이용하여 빠른 반응 속도와 높은 방사화학 수율로 생체 분자 등에 방사성 원소를 표지할 수 있고, 갑상선 등에서의 축적 정도가 낮은 반면, 혈액에서의 흡수(uptake)가 향상된 방사성 표지화합물이 제공되는 경우, 이를 사용하여 생체분자 등에 대한 방사성 원소 표지 및 의료 진단에 유용하게 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
이에 본 발명의 한 측면은 알데하이드-다이아민 축합반응을 이용한 방사성 원소의 표지방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은 아민부를 갖는 분자 표지용 방사성 표지화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은 알데하이드-다이아민 축합반응을 이용한 방사성 원소 표지용 키트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은 티올부를 갖는 분자 표지용 방사성 표지화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은 방사성 원소가 표지된 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은 본 발명의 방사성 원소가 표지된 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물을 포함하는 의료 진단용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 견지에 의하면, 하기 화학식 (I)로 표시되며, 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이 결합된 다이아미노페닐 화합물을 제공하는 단계; 및 상기 다이아미노페닐 화합물과 하기 화학식 (II)로 표시되며, 방사성 원소가 표지된 알데하이드 화합물을 상온에서 반응시키는 단계를 포함하는, 방사성 원소의 표지방법이 제공된다.
Figure 112019047088056-pat00001
[화학식 I]
(상기 화학식 I에서,
A는 CH2 또는 O이며; a는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; X는 CH2 또는 -CONH-이며; Y는 CH2 또는
Figure 112019047088056-pat00002
이며; Z는 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이다.)
Figure 112019047088056-pat00003
[화학식 II]
(상기 화학식 II에서,
b는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; L은 CH2 또는 -CONH-이며;
Q는
Figure 112019047088056-pat00004
,
Figure 112019047088056-pat00005
,
Figure 112019047088056-pat00006
또는
Figure 112019047088056-pat00007
이며,
여기서 M, M' 및 M"는 방사성 원소이다.)
본 발명의 다른 견지에 의하면, 상기 화학식 (II)로 표시되며, 방사성 원소가 표지된 알데하이드 화합물을 포함하는, 아민부를 갖는 분자 표지용 방사성 표지화합물이 제공된다.
본 발명의 다른 견지에 의하면, 상기 화학식 (I)로 표시되며, 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이 결합된 다이아미노페닐 화합물; 및 상기 화학식 (II)로 표시되며, 방사성 원소가 표지된 알데하이드 화합물을 포함하는, 방사성 원소 표지용 키트가 제공된다.
본 발명의 또 다른 견지에 의하면, 하기 화학식 III으로 표시되며, 티올부를 갖는 분자를 표지하기 위한, 티올부를 갖는 분자 표지용 방사성 표지화합물이 제공된다.
Figure 112019047088056-pat00008
[화학식III]
(상기 화학식 III에서, A, a, X, b, L, Q, 그리고, Q에서 M, M' 및 M"는 상기 정의된 바와 같다.)
본 발명의 또 다른 견지에 의하면, 하기 화학식 IV로 표시되는, 방사성 원소가 표지된 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이 제공된다.
Figure 112019047088056-pat00009
[화학식IV]
(상기 화학식 IV에서, A, a, X, b, L, Q, 그리고, Q에서 M, M' 및 M"는 상기 정의된 바와 같으며, Z'는 티올기를 포함하거나 티올기로 치환된 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물 중 티올기를 제외한 구조이다.)
본 발명의 또 다른 견지에 의하면, 상기 화학식 IV로 표시되는 방사성 원소가 표지된 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물을 유효성분으로 포함하는, 의료 진단용 조성물이 제공된다.
본 발명에 따른 방사성 원소의 표지방법 및 관련 기술은 알데하이드-다이아민 축합 반응을 이용한 방사성동위원소 표지법에 기초한 것으로, 본 발명에 의해 획득되는 방사성 원소가 표지된 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물 등은 의료 진단용 조성물로 상용화되어 분자영상화, 진단, 치료 등의 목적으로 상용화 가능성이 크므로 국민의 건강 증진 및 복지에 크게 기여할 것으로 기대된다.
도 1은 라디오(Radio) 또는 UV/VIS- HPLC 크로마토그램이다: (a) 조질의 생성물 [125I]5에 대한 Radio-HPLC 크로마토그램, (b) 정제된 [125I]5에 대한 Radio-HPLC 크로마토그램, (c) 화합물 5에 대한 UV/VIS- HPLC 크로마토그램.
도 2는 37℃의 다양 매질에서의 [125I] 5 화합물의 시험관 내 안정성을 나타낸 것이다.
도 3은 [125I] 9 화합물의 정상 ICR 수컷 마우스(n=5)의 생체 내 분포도(Biodistribution) 평가 결과를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 의하면, 갑상선에 대한 축적이 현저하게 개선된 방사성 원소 표지 알데하이드 화합물이 제공되며, 이와 같은 화합물은 "추적체"라고도 지칭할 수 있다. 상기 본 발명의 추적체는 디아미노페닐 부(moiety)가 포함된 생체분자, 형광 염료 또는 나노입자와 축합 반응을 통하여 빠른 반응 속도와 높은 방사화학 수율로 방사성 원소를 표지시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 방사성 원소의 표지방법은 알데하이드-다이아민의 축합반응을 이용하는 것으로, 하기 화학식 (I)로 표시되며, 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이 결합된 다이아미노페닐 화합물을 제공하는 단계; 및 상기 다이아미노페닐 화합물과 하기 화학식 (II)로 표시되며, 방사성 원소가 표지된 알데하이드 화합물을 상온에서 반응시키는 단계를 포함하는 것이다.
Figure 112019047088056-pat00010
[화학식 I]
상기 화학식 I에서, A는 CH2 또는 O이며; a는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; X는 CH2 또는 -CONH-이며; Y는 CH2 또는
Figure 112019047088056-pat00011
이며; Z는 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이다.
Figure 112019047088056-pat00012
[화학식 II]
상기 화학식 II에서, b는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; L는 CH2 또는 -CONH-이며;
Q는
Figure 112019047088056-pat00013
,
Figure 112019047088056-pat00014
,
Figure 112019047088056-pat00015
또는
Figure 112019047088056-pat00016
이며,
M, M' 및 M"는 방사성 원소이다.
즉, 본 발명은 상기와 같은 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이 알데하이드 화합물을 상온에서 반응시켜 획득할 수 있는 것으로, 고온 반응, 산성 또는 염기성 조건, 독성이 있는 반응 용매의 사용 등이 요구되지 않는 장점이 있다. 이때 상온은 10 내지 40℃, 예를 들어 25 내지 35℃일 수 있다.
상기 화합물을 획득하기 위한 pH 조건은 pH 1 내지 14로 특히 제한되지 않으나, 바람직하게는 중성에 가까운 pH, 예를 들어 pH 6 내지 8인 것이다.
본 발명의 반응 시 사용될 수 있는 용매는 특히 제한되지 않으나, 수용성 용매인 것이 바람직하고, 예를 들어, 다이메틸설폭사이드 (DMSO), 다이메틸폼아마이드 (DMF), 테트라히드로푸란 (THF) 등일 수 있다.
나아가, 본 발명에 의한 방사성 원소의 표지방법에 의해 획득되는 알데하이드-다이아민의 축합반응물은 생체 내 안정한 특성을 나타내 결합된 다이아미노페닐 화합물과 방사성 원소가 표지되었다.
상기 본 발명의 다이아미노페닐 화합물과 방사성 원소가 표지된 알데하이드 화합물을 상온에서 반응시키는 단계 수행 시 촉매를 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들어 Cu+2계 촉매로써 황산구리(CuSO4) 등의 촉매를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 방사성 원소의 표지방법의 과정은 하기 식(I)과 같이 도식적으로 나타낼 수 있으며, 이와 같은 반응은 약 67 내지 99%의 수율로 획득될 수 있다.
Figure 112019047088056-pat00017
한편, 상기 다이아미노페닐 화합물을 제공하는 단계는 티올 부(Thiol moiety)를 포함하는 하기 화학식 (Ia)화합물을 제공하는 단계; 및 하기 화학식 (Ia)화합물과 하기 화학식 (Ib)화합물을 반응시켜 화학식 (I) 화합물을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
[화학식 Ia]
Z'-SH
상기 화학식 (Ia)에서, Z'는 화학식 I의 Z로 표현되는 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이 티올부를 포함하는 경우에는 Z에서 -SH 부를 제외한 구조와 동일하며; Z로 표현되는 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이 티올부를 포함하지 않는 경우에는 Z'는 Z와 동일하다.
즉, 본 발명에 있어서, 티올기를 포함하거나 티올기로 치환된 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물은 상기 화학식 Ia와 같은 구조를 갖는다.
Figure 112019047088056-pat00018
[화학식 Ib]
상기 화학식 (Ib)에서, 상기 A, a 및 X는 화학식 I에서 정의된 바와 같다.
이때, 상기 화학식 (Ia)화합물과 상기 화학식 (Ib)화합물의 반응은 Cu+2계 촉매 하, 상온, 대기 조건에서 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명의 화학식 (I) 화합물은 상기 화학식 (Ib)의 구조와 티올부를 포함하는 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물을 반응시켜, 원하는 다양한 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이 포함된 다이아미노페닐 화합물을 용이하게 획득할 수 있도록 디자인될 수 있다.
따라서, 상기 티올 부(Thiol moiety)를 포함하는 상기 화학식 (Ia)화합물을 제공하는 단계는 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이 티올부를 포함하는 경우, 예를 들어 시스테인(Cysteine, C)을 보유하고 있는 펩타이드 및 단백체 등에는 바로 적용될 수 있으며, 티올 부(Thiol moiety)를 포함하고 있지 않은 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물의 경우 Z'에 티올부를 치환하여 상기 화학식 (Ia)화합물을 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 생체분자는 펩타이드, 어피바디(affibody), 항체 및 올리고뉴클레오티드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있으며; 상기 나노입자는 금속 나노입자, 합성 고분자 나노입자 및 생체 고분자 나노입자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있고; 그리고 상기 금속 나노입자는 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag) 및 구리(Cu)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 금속; 또는 코발트(Co), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 가돌리늄(Gd), 몰리브데넘(Mo), 아연(Zn) 및 크롬(Cr)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 금속 산화물일 수 있다. 한편, 상기 형광 염료는 시아닌(cyanine), 플루오레세인(fluorescein) 및 로다민(rhodamine)계로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
이때, 상기 펩타이드로는 암 표적 펩타이드(tumor targeting peptide)로서, RGD 펩타이드, CGNSNPKSC 펩타이드, VHSPNKK 펩타이드, CTTHWGFTLC 펩타이드, SGKGPRQITAL 펩타이드, SGRSA 펩타이드, FSRYLWS 펩타이드 등이 있으며, 바람직하게는, RGD 펩타이드이다.
또한, 상기 어피바디는 한정되는 것은 아니나, Aβ 펩타이드(peptides), 아폴리포(Apolipo) 프로테인 A1, CD25, CD28, c-Jun, EGFR, Factor VIII, 피브리노겐(Fibrinogen), Gp120, HER2, IgA, IgE, IgM, IL-8, 인슐린(Insulin), RSV G 프로테인, Taq 폴리머라제(polymerase), TNF-α, 트랜스페린(Transferrin), 트랜스타이레틴(Transthyretin) 등의 단백질에 결합될 수 있는 7 KDa내의 소분자일 수 있다.
나아가, 상기 항체는 한정되는 것은 아니나, Anti-VEGFR, Anti-ERBB2, Anti-CD20, Anti-CD19, Anti-CD22, Anti-CD33, Anti-CD25, Anti-HLA-DR 10β, Anti-tenascin, Anti-CEA, Anti-MUC1, Anti-TAG 72 등일 수 있다.
또한, 상기 올리고뉴클레오티드는 한정되는 것은 아니나, DNA, RNA, siRNA, 안티센스 올리고뉴클레오티드 등일 수 있다.
상기 금속 나노입자는 한정되는 것은 아니나, 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 구리(Cu)등의 금속; 또는 코발트(Co), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 가돌리늄(Gd), 몰리브데넘(Mo), 아연(Zn), 크롬(Cr) 등의 금속의 금속 산화물 등일 수 있으며, 바람직하게는 금 나노입자 또는 철 나노입자이다.
또한, 상기 합성 고분자 나노입자는 한정되는 것은 아니나, 폴리에틸렌글라이콜(poly(ethylene glycol)), 폴리비닐알코올(poly(vinyl alcohol)), 폴리아크릴릭산(poly(acrylic acid)), 폴리하이드록시에스터(poly(hydroxyester)), 폴리카프로락톤(poly(ε-caprolactone)), 폴리오르토에스터(poly(orthoester)), 고분자무수화물(polanhydride), 폴리포스파겐(polyphosphagene), 폴리프로필렌 퓨마레이트(poly(propylenefumarate)), 폴리글라이콜산(poly(glycolic acid)), 폴리락트산(poly(lactic acid)), 폴리(락트산-클라이콜산)공중합체(poly(lactic-co-glycolic acid)), 폴리하이드록시뷰틸레이트(poly(hydroxybutyate)), 폴리(하이드록시뷰틸레이트-발레르산)공중합체(poly(hydroxybutyrate-co-valerate)), 폴리우레탄(poly(urethane)), 폴리메틸메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate))등이 있다.
나아가, 상기 생체 고분자 나노입자는 한정되는 것은 아니나, 키틴(chitin), 키토산(chitosan), 폴리라이신, 히알유론산(hyaluronic acid), 알긴산(alginic acid), 덱스트란(dextran), 셀룰로오스(cellulose) 등일 수 있다.
또한, 상기 나노입자는 1 nm 내지 1000 nm의 크기이며, 바람직하게는 10m 내지 500nm 크기의 나노입자이고, 보다 바람직하게는 50 nm 내지 200 nm 크기의 나노입자이다. 상기 나노입자의 크기가 1 nm 미만인 경우에는 본 발명에 따른 방사성 요오드가 표지된 나노입자를 제조하기 어려운 문제가 있고, 1000nm 초과인 경우에는 나노입자 고유 특성을 잃을 수 있는 문제가 있다.
한편, 상기 형광 염료는 시아닌(cyanine), 플루오레세인(fluorescein) 및 로다민(rhodamine) 계로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
본 발명에 적용될 수 있는 상기 방사성 원소는 I, F, Tc, Re, Ga, In, Zr, Y, Ho, Sm 및 Lu로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있으며, 예를 들어 진단용 방사성 동위원소인 I-125, F-18, Sc-44, Ga-67, Ga-68, Zr-89, Tc-99m, In-111 등과 치료용 방사성 동위원소인 Sc-47, Y-90, Sm-153, Ho-166, Lu-177, Re-188, Pb-212, Bi-213, Th-232 등을 모두 포함할 수 있다. 다만, 본 발명에 적용될 수 있는 방사성 원소는 이에 제한되는 것이 아니며, 암 등의 치료를 위하여 사용되는 치료용 방사성 동위원소인 알파선 방출 핵종과 베타선 방출 핵종, 그리고 진단을 위한 진단용 방사성 동위원소인 양전자 방출 핵종과 감마선 방출 핵종을 제한 없이 포함하는 것이다.
이때, 상기 방사성 원소 M은 I 또는 F이고, M'는 Tc 및 Re로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 원소이며, M"는 Ga, In, Y 및 Zr로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 원소일 수 있다.
상기 방사성 요오드는 예를 들어 122I, 123I, 124I, 125I, 127I, 131I 및 132I로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 방사성 요오드일 수 있으며, 바람직하게는 125I인 것이다.
본 발명의 다른 견지에 의하면, 알데하이드 부(moiety)를 포함하며, 하기 화학식 (II)로 표시되는 방사성 표지화합물로, 아민부를 갖는 분자를 표지하기 위한, 방사성 표지화합물이 제공된다.
Figure 112019047088056-pat00019
[화학식 II]
상기 화학식 II에서, b는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; L는 CH2 또는 -CONH-이며;
Q는
Figure 112019047088056-pat00020
,
Figure 112019047088056-pat00021
,
Figure 112019047088056-pat00022
또는
Figure 112019047088056-pat00023
이며,
상기 Q에서 M, M' 및 M"는 방사성 원소이다.
상기 화학식 (II) 화합물은 바람직하게는 하기 화학식(IIa)와 같은 구조일 수 있으며, 이때 M은 방사성 요오드일 수 있다.
Figure 112019047088056-pat00024
[화학식 IIa]
상기와 같이 본 발명에 사용되는 방사성 원소가 표지된 알데하이드 화합물은 아민부, 예를 들어 다이아민부, 바람직하게는 다이아미노페닐 부를 갖는 분자 표지용 방사성 표지화합물로 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 의하면, 하기 화학식 (I)로 표시되며, 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이 결합된 다이아미노페닐 화합물; 및 하기 화학식 (II)로 표시되며, 방사성 원소가 표지된 알데하이드 화합물을 포함하는, 방사성 원소 표지용 키트가 제공된다. 상기 본 발명의 방사성 원소 표지용 키트는 상술한 본 발명의 방사성 원소의 표지 방법에 기초한 것으로, 이때 언급된 내용이 모두 동일하게 적용된다.
Figure 112019047088056-pat00025
[화학식 I]
상기 화학식 I에서, A는 CH2 또는 O이며; a는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; X는 CH2 또는 -CONH-이며; Y는 CH2 또는
Figure 112019047088056-pat00026
이며; Z는 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이다.
Figure 112019047088056-pat00027
[화학식 II]
상기 화학식 II에서, b는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; L는 CH2 또는 -CONH-이며;
Q는
Figure 112019047088056-pat00028
,
Figure 112019047088056-pat00029
,
Figure 112019047088056-pat00030
또는
Figure 112019047088056-pat00031
이며,
상기 Q에서 M, M' 및 M"는 방사성 원소이다.
즉, 상기 생체분자는 펩타이드, 어피바디(affibody), 항체 및 올리고뉴클레오티드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나이며; 상기 나노입자는 금속 나노입자, 합성 고분자 나노입자 및 생체 고분자 나노입자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나이며; 상기 금속 나노입자는 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag) 및 구리(Cu)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 금속; 또는 코발트(Co), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 가돌리늄(Gd), 몰리브데넘(Mo), 아연(Zn) 및 크롬(Cr)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 금속 산화물이며; 그리고 상기 형광 염료는 시아닌(cyanine), 플루오레세인(fluorescein) 및 로다민(rhodamine)계로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
상기 방사성 원소 역시 특히 제한되지 않으며, 본 발명의 방사성 원소의 표지 방법에서 언급된 바와 같이 I, F, Tc, Re, Ga, In, Zr, Y, Ho, Sm 및 Lu로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있으며, 예를 들어 진단용 방사성 동위원소인 I-125, F-18, Sc-44, Ga-67, Ga-68, Zr-89, Tc-99m, In-111 등과 치료용 방사성 동위원소인 Sc-47, Y-90, Sm-153, Ho-166, Lu-177, Re-188, Pb-212, Bi-213, Th-232 등을 모두 포함할 수 있다. 다만, 본 발명에 적용될 수 있는 방사성 원소는 이에 제한되는 것이 아니며, 암 등의 치료를 위하여 사용되는 치료용 방사성동위원소인 알파선 방출 핵종과 베타선 방출 핵종, 그리고 진단을 위한 진단용 방사성 동위원소인 양전자 방출 핵종과 감마선 방출 핵종을 제한 없이 포함하는 것이다.
이때, 상기 방사성 원소 M은 I 또는 F이고, M'는 Tc 및 Re로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 원소이며, M"는 Ga, In, Y 및 Zr로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 원소일 수 있다.
상기 방사성 요오드는 예를 들어 122I, 123I, 124I, 125I, 127I, 131I 및 132I로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 방사성 요오드일 수 있으며, 바람직하게는 125I인 것이다.
본 발명의 다른 견지에 의하면, 하기 화학식 III으로 표시되는, 티올부를 갖는 분자 표지용 방사성 표지화합물이 제공된다.
Figure 112019047088056-pat00032
[화학식III]
상기 화학식 III에서, A는 CH2 또는 O이며; a는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; X는 CH2 또는 -CONH-이며; b는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; L는 CH2 또는 -CONH-이며;
Q는
Figure 112019047088056-pat00033
,
Figure 112019047088056-pat00034
,
Figure 112019047088056-pat00035
또는
Figure 112019047088056-pat00036
이며, 상기 Q에서 M, M' 및 M"는 방사성 원소이다.
상기 화학식 III으로 표시되는 방사성 표지화합물은 티올부를 갖는 분자 표지용 방사성 표지화합물로 사용될 수 있으며, 상기 화학식 III으로 표시되는 방사성 표지화합물은 말레이미드(Maleimide) 부를 포함하므로, 티올(Thiol)부에 특이적으로 결합할 수 있어 예를 들어 아미노산 서열의 구성 요소 중 하나가 시스테인(Cysteine, C)을 보유하고 있는 펩타이드 및 단백체에 선택적으로 접합될 수 있고, 또는 티올부가 없는 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물의 경우 티올부를 치환하여 본 발명의 방사성 표지화합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 의하면, 하기 화학식 IV로 표시되는, 방사성 원소가 표지된 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이 제공된다.
Figure 112019047088056-pat00037
[화학식IV]
상기 화학식 IV에서, A는 CH2 또는 O이며; a는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; X는 CH2 또는 -CONH-이며; Z'는 티올기를 포함하거나 티올기로 치환된 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물 중 티올기를 제외한 구조이며; b는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; L는 CH2 또는 -CONH-이며;
Q는
Figure 112019047088056-pat00038
,
Figure 112019047088056-pat00039
,
Figure 112019047088056-pat00040
또는
Figure 112019047088056-pat00041
이며,
상기 Q에서 M, M' 및 M"는 방사성 원소이다.
본 발명의 또 다른 견지에 의하면, 상기와 같은 화학식 IV로 표시되는 방사성 원소가 표지된 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물을 유효성분으로 포함하는, 의료 진단 및 치료용 조성물이 제공된다.
상기 의료 진단은 특히 제한되는 것은 아니나, 단일광자방출단층촬영술(SPECT), 양전자방출단층촬영술(PET), 마이크로-PET, 컴퓨터 단층 활영(CT), 자기공명영상(MRI) 또는 방사선 진단기기의 표적 영상에 의한 진단일 수 있다.
본 발명에 따른 방사성 요오드 표지방법은 화학식 I 및/또는 II로 표시되는 화합물을 사용함으로써, 생체 분자, 형광 염료, 나노입자 화합물 또는 이들의 조합을 방사성 요오드 표지시킬 수 있으며, 30 내지 60 분 이내의 빠른 속도로 반응이 진행됨과 동시에 67% 이상의 높은 방사화학 수율 값을 나타내므로 방사성 요오드 표지방법으로 유용하게 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 다양한 대상 화합물, 예를 들어 펩타이드 등에 대해 효과적으로 방사성 요오드가 표지된 결과물을 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 이 결과는 향후 연구뿐만 아니라 임상에서 활용 가능한 방사성 의약품의 개발로 이어질 것으로 예상된다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예
1. 125 I 표지된 화합물의 합성
(1) 125I-표지 알데하이드 합성
125I-표지 알데하이드[125 I] 5의 합성을 위해, 염기성 조건 하에서 4-아미노부티르알데하이드디에틸아세탈과 4-아이오도 벤조산의 커플링에 의해 비방사성 유사체 4-아이오도-N-(4-옥소부틸)벤즈아마이드(5)를 합성하였다. 다음 단계로 수행하였다(스킴 1). 6의 방사성 요오드화는 [125I] NaI와 클로라민(chloramines)-T를 산화제로 사용하여 달성되었다(스킴 3). 방사성 요오드화 반응은 소듐 메타바이설파이트(메타중아황산나트륨) 수용액을 첨가함으로써 종료되었다. 조질의 생성물의 HPLC 정제 후 높은 방사 화학적 수율 (72 ± 6 %, n = 5)로 [125 I] 5를 얻었다. 비방사능(specific activity)은 45GBq/μmol이었으며 화학 순도는 99 % 이상이었다. 조질의 혼합물의 HPLC 크로마토그램은 22.6 분에 주요 생성물 [125I] 5를 명확하게 나타내었다 (도 1). 방사성-표지(radio-labelling) 반응은 다양한 양의 방사성(100 μCi 내지 1 mCi)을 사용하여 수행되었지만 방사 화학적 결과는 일관되었다. 냉장고(4 ℃)에서 6 개월 이상 동안 방사성 요오드 화합물 [125I] 5가 안정한 것으로 밝혀졌고, 종래 사용된 활성 에스테르 기반 보철 그룹 (prosthetic groups, Bolton-Hunter-reagent)과는 달리 가수분해되지 않았다. 화합물 [125I] 5는 PBS, 생리 식염수 및 마우스 혈청을 포함한 다양한 배지에서 37 ℃에서 24 시간 이상 안정한 것으로 나타났으며, 이는 radio-HPLC (도 2)를 사용하여 확인되었다.
Figure 112019047088056-pat00042
스킴 1: 화합물 5 및 화합물 7의 합성
시약 및 조건: (i) HBTU, DIPEA, 4-아미노부티르알데하이드 디에틸 아세탈, 상온, 2h (ii) 산 가수분해 (iii) Pd(Ph3P)4, 비스(트리부틸틴), 1,4-디옥산, 환류(reflux), (iv) Cu+2, pH 7.5, 상온, 2h, air
(2) 말레이미드계 아릴디아민 링커의 합성
상기 (1)에 개시된 아릴 디아민 화합물(4)은 하기 스킴 2에 의해 합성하였다.
Figure 112019047088056-pat00043
스킴 2: 화합물 4의 합성
시약 및 조건: (i) Zn/HCOOH, MeOH, 1h (ii) (Boc)2O, H2O, 상온, 2d (iii) 메틸 5-브로모발러레이트, K2CO3, DMF, 상온, 24h (iv) LiOH, Dioxane/H2O, 상온, 2h (v) HBTU, DIPEA, 상온, N-(2-아미노에틸)-말레이미드트리플루오로메틸아세테이트 (vi) HCl, Et2O, 2h
(3) 방사성 원소 표지된 화합물 7의 방사 합성
알데하이드 디아민 커플링 반응은 방사성 요오드화 화합물 [125I] 5 및 디아민기 함유 화합물 4를 사용하여 수행되었다. 전자 구인성(electron withdrawing) 기(-OCH2-)가 첨가된 아릴디아민 고리를 선택하여 커플링 반응을 촉진시켰다. 목적 화합물 [125I] 7의 방사 합성 전에 [125I] 7의 HPLC 동정 및 특성 규명을 위해 비방사성 유사체 7을 합성하였다. 화합물 7은 화합물 4 및 5를 촉매량의 황산구리의 존재 하 상온 및 대기 하에서 교반하여 합성하였다. 방사성 표지 반응은 다양한 농도의 5-(3,4-디아미노 페녹시)-N-(2-(2,5-디옥소 -2,5-디히드로-1H-피롤-1-일)에틸)펜탄아미드 4(5, 25 및 50 μM)와 100 μCi의 [125 I] 5를 실온에서 교반하여 수행되었다. 상기 반응은 라디오-HPLC를 사용하여 상이한 시점에서 모니터링되었고, 표 1에 요약된 방사 화학적 수율을 보였다. [125I] 7의 99% 및 91% 이상이 각각 50 μM 및 25 μM의 4를 사용하여 상온에서 30분 이내에 수득되었다(엔트리 2 및 3). 또한, [125I] 5의 80% 이상이 5μM의 기질 4를 사용하여 [125I] 7로 30분 내에 전환되었다(엔트리 4). 50μM의 전구체 4를 사용하는 경우 5분에서의 반응은 느렸지만(엔트리 1), 높은 방사화학적 수율이 인큐베이션 30분 후에 관찰되었다. 상기 방사화학적 수율과 반응 동역학은 문헌에서 주어진 많은 바이컨쥬게이트(bioconjugate) 반응에 필적할만한 것으로 발견되었다.
Figure 112019047088056-pat00044
스킴 3: 링커 [125I] 5 화합물 및 방사성 표지된 화합물 7의 방사 합성
시약 및 조건: (i) [125I]NaI, 클로라민-T, DMSO, 상온, 10 분 (ii) Cu+2, pH 7.5, 상온, air
[125I] 7 및 [125I] 8의 방사표지화 결과
엔트리a 농도 b (μmol) 기질 시간 (분) 생성물 % RCY c
1 50 4 5 [125I]7 26
2 50 4 30 [125I]7 >99
3 25 4 30 [125I]7 91
4 5 4 30 [125I]7 80
5 50 8 30 [125I]8 >99
6 25 8 30 [125I]8 93
7 5 8 30 [125I]8 69
a 용매: DMSO/PBS, Cu+2 (0.1 eq), 25℃b 반응 혼합물 내 최종 농도c radio-HPLC에 의해 결정된 방사화학적 수율
2. 125 I 표지 cRGD 펩타이드([125I]8)의 제조
하기 스킴 4는 상기 1에서 합성된 본 발명의 방사성 표지화합물 [125I]5를 활용하여 암 표적(targeting) 펩타이드로 생물학적 연구 및 임상에서 매우 폭넓게 활용되는 시클릭 RGD 펩타이드를 방사성 요오드로 표지하는 과정을 나타낸 것이다. 방사성 원소 표지된 cRGD 펩티드는 αvβ3 수용체에 대한 높은 결합 친화도 및 선택성을 가지며 전임상 연구에서 전이성 질환 및 빠르게 성장하는 암을 검출하는 데 광범위하게 사용된다. 종양 모델의 SPECT 또는 PET 기반 연구를 위해 많은 방사성 표지된 cRGD 펩타이드가 개발되었다. 본 발명자들은 또한 방사성 원소 표지 전략의 효율성을 테스트하기 위해 모델 펩타이드로 cRGD를 선택하였다. 표적 화합물 [125I] 8의 방사 합성을 하기 스킴 4에 나타내었다. 방사성 표지 반응은 cRGD 8 (5, 25 및 50 μM)을 구비한 상이한 농도의 아릴 디아민을 100 μCi의 [125 I] 5와 실온에서 촉매 존재 하에서 수행되었다. 방사성요오드화 반응은 radio-HPLC를 사용하여 모니터링되었으며 관찰된 방사 화학적 수율은 상기 표 1에 요약하여 나타내었다. [125I] 8의 99 % 이상이 30 분 이내에 그리고 상온에서 (엔트리 5) 50μM 8을 사용하여 얻어졌다. 또한, [125I] 8의 93%와 69%는 각각 25 μM과 5 μM의 6에서 얻어졌다. 방사성 표지 반응에서 부반응이 없었고 방사성 HPLC 크로마토그램에서 방사성 요오드화 된 생성물이 단 하나만 관찰되었다.
Figure 112019047088056-pat00045
스킴 4. 화합물 [125I] 8a의 방사 합성
a시약 및 조건: (i) [125I]5, Cu+ 2,상온, air
3. 방사성 원소 표지 HSA 의 제조
(1) 125I 표지 HSA ([125 I] 9)의 제조
아릴디아민 알킬알데하이드 커플링 반응의 방사성 동위원소 표지 효율을 결정하기 위해, [125 I] 5는 인간 혈청 알부민 단백질 9를 함유하는 아릴 디아민으로 처리되었다. 인간 혈청 알부민 단백질은 약물 전달체로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 약물이 혈액에 머무르는 시간을 증가시켜 혈액 순환 시간을 향상시킨다. 본 실험에서는 말레이미드-시스테인-34 컨쥬게이션을 적용했다.
Figure 112019047088056-pat00046
스킴 5: 아릴 디아민 작용화된 인간혈청 알부민 [125I] 9a의 방사성 요오드화
a시약 및 조건: (i) PBS, 상온, pH 7.5, 10h (ii) [125I]5, Cu+2, air, 상온
HSA에 아릴디아민기의 화학적인 치환을 위해, 아릴디아민 4를 함유하는 4 몰 과량의 말레이미드를 pH 7.5의 인산 완충 생리 식염수 중 HSA와 함께 25℃에서 10 시간 동안 인큐베이션하였다. 반응 종료 시, 혼합물을 PD-10 (크기 배제) 컬럼을 통과시켜 화학적으로 치환된 아릴디아민 HSA를 얻었다. MALDI-Tof 분석을 통해 원하는 생성물의 순도와 특성을 확인했다. 결과는 실온에서 1.3 개의 아릴 디아민 기가 하나의 HSA 단백질과 접합된 것으로 나타났다. 알킬알데하이드아릴디아민 축합 반응의 효율을 결정하기 위해, 다양한 농도의 아릴 디아민을 HSA에 넣고 촉매량의 CuSO4의 존재 하에 125I-표지된 알킬 알데하이드 [125I] 5를 100 μCi와 함께 인큐베이션하였다. 방사화학적 수율은 radio-TLC를 사용하여 결정하였고 하기 표 2에 요약하였다. 변환 수율은 농도 의존적이며, 2 시간 이내에 50μM의 아릴디아민 변형 HSA 9에 대해 94 % 이상의 방사화학적 수율이 얻어졌다. 동일한 반응 조건 하에서, 25 % 및 5μM의 아릴디아민 변형된 HSA 각각에 대해 89 % 및 67 % 방사 화학적 수율이 수득되었다(엔트리 4 및 5). 대조군 실험에서 [125I] 5는 동일한 조건 하에서 비변형 순수 HSA와 함께 인큐베이션되었지만 비특이적 상호 작용은 관찰되지 않았다. 다음으로, 촉매의 존재 하에 2 시간 동안 125I-표지된 알킬-알데하이드 [125I] 5 1.0mCi와 50μM의 아릴디아민 변형된 HSA 9의 배양을 통해 생체 분포 연구를 위해 [125I] 9를 준비했다. 미정제 혼합물을 PD-10 탈염 컬럼을 사용하여 정제하여 [125I] 9을 90% 분리된 방사 화학적 수율 및 99% 이상의 방사 화학 순도로 획득하였다. 생체 내 행동을 비교하기 위해, HSA는 산화제로서 [125I] NaI 및 클로라민-T를 사용하여 티로신 고리를 통해 방사성 요오드화되었다. 125I-HSA ([125I] 10)는 PD-10 컬럼을 통한 정제 후 83% 방사 화학적 수율 및 99% 이상의 방사 화학 순도로 합성되었다.
[125I] 5를 적용하는 경우 아릴디아민 컨쥬게이션된 HSA의 시험관 내 방사성 표지 결과
엔트리 a 9 b 의 농도(μmol) 시간 (h) % RCY c
1 50 0.5 54
2 50 1 63
3 50 2 94
4 25 2 89
5 5 2 67
a 용매: PBS, Cu+2 (0.1 eq), 25℃b 반응 혼합물 내 최종 농도c radio-HPLC에 의해 결정된 방사화학적 수율
(2) 99mTc 표지 HSA 의 제조
상기 (1)과 유사한 공정에 의해 하기 스킴 6과 같이 99mTc 표지된 HSA를 제조하였다.
촉매량의 CuSO4의 존재 하에 99mTc-표지된 알킬알데히드를 HSA 9와 실온에서 2시간 동안 반응 후 정제하였고 99% 이상의 방사화학적 순도로 획득하였다.
Figure 112019047088056-pat00047
스킴 6
(3) 68Ga, 111In 및 89Zr 표지 HSA 의 제조
상기 (1)과 유사한 공정에 의해 하기 스킴 7과 같이 68Ga, 111In 및 89Zr 표지된 HSA를 제조하였다.
촉매량의 CuSO4의 존재 하에 68Ga-, 111In- 및 89Zr-표지된 알킬알데히드를 HSA 9와 실온에서 2시간 동안 반응 후 정제하였고 99% 이상의 방사화학적 순도로 획득하였다.
Figure 112019047088056-pat00048
스킴 7
4. 125 I 표지 HSA의 동물 생체 내 분포도( Biodistribution ) 평가
3.(1)에서 합성된 본 발명의 125I 표지 HSA([125I] 9)의 생체 내 장기 분포 및 체내 거동의 평가를 ICR 수컷 마우스를 사용하여 수행하였다. 각 마우스에 1μCi의 방사 표지 제품을 정맥 주사하고, 체내 분포 데이터를 주사 후 0.5, 3, 6, 24 및 36시간에 수집하였다. 초기 방사능 농도 (24.07 ± 1.28 % ID / g)가 혈액 풀(pool)에서 발견되었다. 활성 수준은 주사 후 24 시간 (8.32 ± 0.72 % ID / g) 및 36 시간 (6.73 ± 0.48 % ID /g) (도 3)에도 상당히 높았다. 이러한 관찰은 [125I] 9가 긴 혈액 순환 시간을 가지고, [125I] 9와 결합한 후 빠른 제거 약물의 혈액 반감기를 증가시키는데 사용될 수 있음을 시사한다. 도 3을 참고하면, 비장, 간, 소장, 대장, 폐, 심장 및 위장은 등 다른 기관에서의 방사능 흡수(uptake)는 초기 시점에서 유의하게 높았지만 시간 경과에 따라 감소하였다. 신장 흡수량이 약간 높은 것은 소변을 통한 표지화합물의 제거를 시사하는 것이다. 갑상선에서의 방사능 축적은 대개 생체 내 탈요오드화를 나타내며, I.V 주사 후 24 시간 및 36 시간에 5.20 ± 1.61 % ID/g 및 4.86 ± 1.01 % ID/g이었다.
한편, HSA의 티로신 고리의 방사성 요오도화 반응을 나타낸 하기 스킴 8과 같이 직접 방사성 요오드화 된 HSA ([125I] 10)의 생체 분포 연구 및 데이터를 하기 표 3에 요약하였다.
Figure 112019047088056-pat00049
스킴 8
갑상선에서 [125 I] 10의 방사능 축적은 첫 번째 지점에서는 정상이었으나 시간이 지나면서 증가했다. 갑상선 흡수는 각각 I.V 주사 후 24 시간 및 36 시간에 255.1 ± 66.21 % ID/g 및 395.2 ± 59.98% ID/g인 것으로 밝혀졌다. 이러한 결과는 생체 내에서 티로신 고리에 대한 방사성 요오드의 높은 불안정성을 시사한다. 또한, [125 I] 5의 구조는 생체 내에서 쉽게 탈요오드화를 겪을 수 있는 요오드 티로신과 완전히 다른 것으로 입증되었다.
[125I] 10의 생체 내 분포도(Biodistribution)
기관 혈액 간 비장 위 소장 대장 콩팥 심장 폐 갑상선
0.5h 30.1±1.28 5.1±1.68 3.6±2.32 1.6±1.64 1.6±0.86 0.88±0.12 6.1±0.28 5.9±0.98 8.1±2.31 2.1±2.11
3h 25.3±2.21 3.0±2.03 3.2±1.06 1.8±0.98 2.2±1.56 0.95±0.17 5.3±0.78 4.4±1.32 7.7±1.84 15.3±5.61
6h 14.5±6.01 2.8±0.99 2.8±1.55 5.8±2.57 1.9±1.22 1.1±0.36 5.5±0.31 3.5±1.50 7.1±0.98 75.3±12.63
24h 8.3±2.25 1.9±1.68 1.6±0.68 12.1±2.21 1.7±1.54 1.2±0.54 4.2±0.54 2.8±0.87 5.2±1.66 255.1±66.21
36h 6.1±3.25 1.8±0.56 1.5±1.02 14.2±2.97 1.5±0.91 1.0±0.22 3.8±0.66 2.1±0.69 4.9±1.59 395.2±59.98
그룹 당 n = 5 마우스, 데이터는 %ID/g 조직을 나타냄본 발명의 알킬알데하이드 아릴디아민 축합 반응은 방사 화학적 수율이 우수하고, 그 결과물의 생체 내 안정성은 클로라민-T와 같은 가혹한 산화제를 사용하는 티로신에 대한 직접적인 방사성 요오드화와 비교할 때 훨씬 우수하다. 후자의 경우에는 방사성 원소 표지 과정에서 단백질이 손상되고 방사성 표지 단백질의 생체 활성을 감소시킬 수 있는 반면 본 발명에 의하는 경우 아릴디아민과 알킬알데하이드의 축합 반응에 기초하여 다양한 작고 큰 생체 활성 분자의 방사성 요오드화에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 방사성 원소가 표지된 알데하이드 화합물의 시험관 내 및 생체 내 안정성이 상당히 높으며, 생물학적으로 활성인 단백질의 모든 작용기에 대해 반응하지 않는다.
이와 같은 결과를 바탕으로 향후 본 발명의 방사성 표지 방법 및 이에 사용된 화합물은 생체 내 타게팅이미징(targeting imaging)에 사용될 수 있는 우수한 특성을 가지고 있는 것으로 판단할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (18)

  1. 하기 화학식 (I)로 표시되며, 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이 결합된 다이아미노페닐 화합물을 제공하는 단계; 및
    상기 다이아미노페닐 화합물과 하기 화학식 (II)로 표시되며, 방사성 원소가 표지된 알데하이드 화합물을 상온에서 반응시키는 단계를 포함하는, 방사성 원소의 표지방법.
    Figure 112020097080932-pat00050
    [화학식 I]
    (상기 화학식 I에서,
    A는 CH2 또는 O이며; a는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; X는 CH2 또는 -CONH-이며; Y는 CH2 또는
    Figure 112020097080932-pat00051
    이며;
    Z는 펩타이드, 어피바디(affibody), 항체 및 올리고뉴클레오티드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 생체 분자; 시아닌(cyanine), 플루오레세인(fluorescein) 및 로다민(rhodamine)계로부터 선택되는 적어도 하나의 형광 염료; 또는 금속 나노입자, 합성 고분자 나노입자 및 생체 고분자 나노입자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 나노입자 화합물이다.)
    Figure 112020097080932-pat00052
    [화학식 II]
    (상기 화학식 II에서, b는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; L는 CH2 또는 -CONH-이며;
    Q는
    Figure 112020097080932-pat00053
    ,
    Figure 112020097080932-pat00054
    ,
    Figure 112020097080932-pat00055
    또는
    Figure 112020097080932-pat00056
    이며,
    상기 Q에서 M, M' 및 M"는 방사성 원소이다.)
  2. 제1항에 있어서, 상기 다이아미노페닐 화합물을 제공하는 단계는 티올 부(Thiol moiety)를 포함하는 하기 화학식 (Ia)화합물을 제공하는 단계; 및
    하기 화학식 (Ia)화합물과 하기 화학식 (Ib)화합물을 반응시켜 화학식 (I) 화합물을 획득하는 단계를 포함하는, 방사성 원소의 표지방법.

    [화학식 Ia]
    Z'-SH

    (상기 화학식 (Ia)에서, Z'는 화학식 I의 Z로 표현되는 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이 티올부를 포함하는 경우에는 Z에서 -SH 부를 제외한 구조와 동일하며; Z로 표현되는 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이 티올부를 포함하지 않는 경우에는 Z'는 Z와 동일하다.)
    Figure 112019047088056-pat00057
    [화학식 Ib]
    (상기 화학식 (Ib)에서, 상기 A, a 및 X는 화학식 I에서 정의된 바와 같다.)
  3. 제2항에 있어서, 상기 화학식 (Ia)화합물과 상기 화학식 (Ib)화합물의 반응은 Cu+2계 촉매 하, 상온, 대기 조건에서 이루어지는 것인, 방사성 원소의 표지방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 티올 부(Thiol moiety)를 포함하는 상기 화학식 (Ia)화합물을 제공하는 단계는 티올 부(Thiol moiety)를 포함하고 있지 않은 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물 Z'에 티올부를 추가로 치환하여 상기 화학식 (Ia)화합물을 제공하는 단계를 포함하는, 방사성 원소의 표지방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 금속 나노입자는 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag) 및 구리(Cu)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 금속; 또는 코발트(Co), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 가돌리늄(Gd), 몰리브데넘(Mo), 아연(Zn) 및 크롬(Cr)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 금속 산화물 나노입자인, 방사성 원소의 표지방법.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 방사성 원소는 I, F, Tc, Re, Ga, In, Zr, Y, Ho, Sm 및 Lu로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방사성 원소의 표지방법.
  10. 제9항에 있어서, 방사성 원소 M은 I 또는 F이고, M'는 Tc 또는 Re이며, M"는 Ga, In, Y 및 Zr로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 원소인, 방사성 원소의 표지방법.
  11. 삭제
  12. 하기 화학식 (I)로 표시되며, 생체 분자, 형광 염료 또는 나노입자 화합물이 결합된 다이아미노페닐 화합물; 및
    하기 화학식 (II)로 표시되며, 방사성 원소가 표지된 알데하이드 화합물을 포함하는, 방사성 원소 표지용 키트.
    Figure 112020097080932-pat00063
    [화학식 I]
    (상기 화학식 I에서,
    A는 CH2 또는 O이며; a는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; X는 CH2 또는 -CONH-이며; Y는 CH2 또는
    Figure 112020097080932-pat00064
    이며;
    Z는 펩타이드, 어피바디(affibody), 항체 및 올리고뉴클레오티드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 생체 분자; 시아닌(cyanine), 플루오레세인(fluorescein) 및 로다민(rhodamine)계로부터 선택되는 적어도 하나의 형광 염료; 또는 금속 나노입자, 합성 고분자 나노입자 및 생체 고분자 나노입자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 나노입자 화합물이다.)
    Figure 112020097080932-pat00065
    [화학식 II]
    (상기 화학식 II에서, b는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; L는 CH2 또는 -CONH-이며;
    Q는
    Figure 112020097080932-pat00066
    ,
    Figure 112020097080932-pat00067
    ,
    Figure 112020097080932-pat00068
    또는
    Figure 112020097080932-pat00069
    이며,
    상기 Q에서 M, M' 및 M"는 방사성 원소이다.)
  13. 제12항에 있어서, 상기 생체분자는 펩타이드, 어피바디(affibody), 항체 및 올리고뉴클레오티드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나이며; 상기 나노입자는 금속 나노입자, 합성 고분자 나노입자 및 생체 고분자 나노입자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나이며; 상기 금속 나노입자는 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag) 및 구리(Cu)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 금속; 또는 코발트(Co), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 가돌리늄(Gd), 몰리브데넘(Mo), 아연(Zn) 및 크롬(Cr)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 금속 산화물이며; 그리고 상기 형광 염료는 시아닌(cyanine), 플루오레세인(fluorescein) 및 로다민(rhodamine)계로부터 선택되는 적어도 하나인, 방사성 원소 표지용 키트.
  14. 제12항에 있어서, 상기 방사성 원소는 I, F, Tc, Re, Ga, In, Zr, Y, Ho, Sm 및 Lu로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방사성 원소 표지용 키트.
  15. 삭제
  16. 하기 화학식 IV로 표시되는, 방사성 원소가 표지된 생체 분자:
    Figure 112020097080932-pat00075
    [화학식IV]
    (상기 화학식 IV에서,
    A는 CH2 또는 O이며; a는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; X는 CH2 또는 -CONH-이며; Z'는 티올기를 포함하거나 티올기로 치환된 생체 분자 중 티올기를 제외한 구조이고, 상기 생체 분자는 펩타이드, 어피바디(affibody), 항체 및 올리고뉴클레오티드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나이며; b는 0 또는 1 내지 10의 정수이고; L는 CH2 또는 -CONH-이며;
    Q 는
    Figure 112020097080932-pat00076
    ,
    Figure 112020097080932-pat00077
    ,
    Figure 112020097080932-pat00078
    또는
    Figure 112020097080932-pat00079
    이며,
    상기 Q에서 M, M' 및 M"는 방사성 원소이다.)
  17. 제16항의 화학식 IV로 표시되는 방사성 원소가 표지된 생체 분자를 유효성분으로 포함하는, 의료 진단용 조성물.
  18. 제17항에 있어서, 상기 의료 진단은 단일광자방출단층촬영술(SPECT), 양전자방출단층촬영술(PET), 마이크로-PET, 컴퓨터 단층 활영(CT), 자기공명영상(MRI) 또는 방사선 진단기기의 표적영상에 의한 진단인, 의료 진단용 조성물.
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