KR102362023B1 - Antibiotic modified anticancer compounds for the treatment of non-genetic anti-cancer and anticancer pharmaceutical composition comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유전자 비독성 항암 치료를 위한 항생제 변형 항암제 화합물 및 이를 포함하는 항암 약학 조성물에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 변형 항생제 항암 약물은 암세포의 미토콘드리아만을 표적하는 방식으로 치료 효과를 내기 때문에 핵 DNA를 손상시켜 암세포를 사멸시키는 기존의 화학요법과는 달리 유전자 변성을 일으키지 않아 암의 재발을 예방할 수 있으며, 또한 본 발명에 따른 화합물을 이용한 미토콘드리아 표적 치료법은 일반적인 항암 치료에 의해 약물 저항성을 획득해 치료가 어려운 악성 종양을 효과적으로 치료할 수 있다.The present invention relates to an antibiotic-modified anticancer compound for gene non-toxic anticancer treatment and an anticancer pharmaceutical composition comprising the same. Unlike conventional chemotherapy, which damages and kills cancer cells, it does not cause gene denaturation, so cancer recurrence can be prevented. In addition, the mitochondrial targeted therapy using the compound according to the present invention acquires drug resistance by general anticancer treatment, making it difficult to treat. It can effectively treat difficult malignant tumors.

Description

유전자 비독성 항암 치료를 위한 항생제 변형 항암제 화합물 및 이를 포함하는 항암 약학 조성물 {Antibiotic modified anticancer compounds for the treatment of non-genetic anti-cancer and anticancer pharmaceutical composition comprising the same}Antibiotic modified anticancer compounds for the treatment of non-genetic anti-cancer and anticancer pharmaceutical composition comprising the same

본 발명은 유전자 비독성 항암 치료를 위한 항생제 변형 항암제 화합물 및 이를 포함하는 항암 약학 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an antibiotic-modified anticancer compound for gene non-toxic anticancer treatment and an anticancer pharmaceutical composition comprising the same.

종양 재발은 암 사망률의 최대 90 %를 차지하는 암 치료법에서 가장 큰 과제로 남아 있으며, 역설적으로 재발은 화학 요법에 의한 치료로 인하여 핵 유전자 돌연변이의 축적에 의해서 유발된다. 알킬화제와 같은 직접적인 핵 DNA 손상에 의존하는 항 종양제는 흔한 화학 돌연변이로, 예를 들어 급성 골수성 백혈병 (t-AML) 종양 재발과 관련이 있다. 또한, 약물-유도 유전자 변형 마우스는 두 세대까지 검출로 차세대로 이월된다. 소아 악성 종양 생존율을 고려할 때, 이러한 장기적 영향을 예방하는 것이 본질적으로 비유 전 독성 화학 요법 제로의 패러다임 전환을 보증할 수 있다.Tumor recurrence remains the biggest challenge in cancer therapy, accounting for up to 90% of cancer mortality, and paradoxically, recurrence is induced by the accumulation of nuclear gene mutations due to treatment with chemotherapy. Anti-neoplastic agents that rely on direct nuclear DNA damage, such as alkylating agents, are common chemical mutations and are associated with, for example, acute myeloid leukemia (t-AML) tumor recurrence. In addition, drug-induced transgenic mice are carried over to the next generation with detection up to two generations. Given pediatric malignancy survival rates, preventing these long-term effects could essentially warrant a paradigm shift towards non-genetic toxic chemotherapeutic agents.

미토콘드리아 손상-유도를 통하여 프로그램된 세포 사멸은 암 화학 요법에 있어서 매력적인 경로를 의미하며, 직접적인 핵 DNA 손상을 우회하여 핵 DNA 돌연변이의 축적을 방지한다. 미토콘드리아는 박테리아 진화 기원을 갖는 것으로 널리 알려져 있으며 박테리아 게놈 및 생합성 기구와 많은 유사성을 공유한다. 특히 일부 일반적인 항생제의 독성과 포유 동물 세포에 미치는 영향은 잘 확립되어 있다. 시프로플록사신 (플루오로퀴놀론의 한 유형)은 미토콘드리아 토포이소머라제 Ⅱ를 억제하는 것으로 보고되어 있다. 최근 플루오로퀴놀론, 아미노페니실린, 아미노글리코시드 및 테트라사이클린과 같은 일반적인 항생제는 박테리아와 진핵 세포에서 서로 다른 기전을 통해 작동하지만 미토콘드리아 ETC (전자 전달 사슬)의 억제를 유도한다는 것이 입증되었다. 이러한 미토콘드리아에서의 느린 전자 이동은 ROS의 생성으로 이어지고, 미토콘드리아 손상을 초래하며, 이 과정은 살균 항생제의 일반적인 부작용의 상당 부분을 차지하고 있음을 설명할 수 있다.Programmed cell death through mitochondrial damage-induction represents an attractive pathway for cancer chemotherapy, bypassing direct nuclear DNA damage and preventing the accumulation of nuclear DNA mutations. Mitochondria are widely known to have a bacterial evolutionary origin and share many similarities with the bacterial genome and biosynthetic machinery. In particular, the toxicity and effects of some common antibiotics on mammalian cells are well established. Ciprofloxacin (a type of fluoroquinolones) has been reported to inhibit mitochondrial topoisomerase II. It was recently demonstrated that common antibiotics such as fluoroquinolones, aminopenicillins, aminoglycosides and tetracyclines induce inhibition of the mitochondrial electron transport chain (ETC), although they act through different mechanisms in bacteria and eukaryotes. This slow electron transfer in mitochondria leads to the generation of ROS and causes mitochondrial damage, which may explain why this process accounts for a significant proportion of the common side effects of bactericidal antibiotics.

항암 화학 요법에 항생제를 적용하려는 노력은 오랜 역사를 가지고 있다. 독소루비신 및 미토마이신 C와 같은 박테리아 유래 살균제는 광범위한 임상 적용을 확인했지만, 그들의 작용 방식은 직접적인 핵 DNA 손상을 포함하고 있다. 감염성 질환에 대해 일반적으로 처방되는 살균제를 용도 변경하려는 시도는 대체로 성공하지 못하였는데, 이들 약물은 진핵 세포에 대한 비독성을 염두에 두고 설계되었기 때문이다. 또한, 다량의 합성 항생제는 암 성장 속도를 감소시키지만, 암 세포보다 정상세포가 미생물 살균제에 더 취약하다는 것이 입증되었다.Efforts to apply antibiotics to chemotherapy have a long history. Bacterial-derived fungicides, such as doxorubicin and mitomycin C, have identified broad clinical applications, but their mode of action involves direct nuclear DNA damage. Attempts to repurpose commonly prescribed fungicides for infectious diseases have largely been unsuccessful, as these drugs are designed with non-toxicity to eukaryotic cells in mind. It has also been demonstrated that high doses of synthetic antibiotics reduce the rate of cancer growth, but that normal cells are more susceptible to microbial fungicides than cancer cells.

이와 같이 종양 재발은 항암 치료의 결과인 핵 DNA 손상으로 인해 야기되는 심각한 문제점 중 하나이다. 현재까지 잠재적 유전자 비독성 치료제는 손에 꼽힐 만큼 적은 수가 보고되고 있다.As such, tumor recurrence is one of the serious problems caused by nuclear DNA damage as a result of chemotherapy. So far, there are only a handful of potential gene non-toxic therapeutics reported.

이러한 약물 프로토타입을 디자인하기 위해 본 발명의 발명자들은 가장 일반적으로 처방되는 항생제 중 하나인 시프로플록사신 (ciprofloxacin)의 미토콘드리아로의 relocalization에 관해 연구한 결과, 암세포의 미토콘드리아에서 시프로플록사신의 약물 복합체의 농도가 상승하였을 경우 단백질, 미토콘드리아 DNA 및 지질에 대한 산화적 손상이 유도되는 것을 관찰할 수 있었다.In order to design such a drug prototype, the present inventors studied the relocalization of ciprofloxacin, one of the most commonly prescribed antibiotics, into mitochondria. As a result, the concentration of the drug complex of ciprofloxacin in the mitochondria of cancer cells may have increased In this case, it could be observed that oxidative damage to proteins, mitochondrial DNA and lipids was induced.

임상실험에 사용된 기존의 화학요법에서의 결과와는 다르게, 본 발명에 따른 화합물은 핵 DNA 손상에 비해 미토콘드리아 DNA 손상에 큰 편향을 보이는 것으로 확인되었다. 특히, 이종 이식 마우스 모델에서 암 성장이 명백히 감소되는 것이 확인되었다.Contrary to the results of conventional chemotherapy used in clinical trials, it was confirmed that the compound according to the present invention showed a large bias in mitochondrial DNA damage compared to nuclear DNA damage. In particular, it was confirmed that cancer growth was clearly reduced in the xenograft mouse model.

본 발명의 발명자들은 미토콘드리아 relocalization에 의한 약물의 repurposing이 미토콘드리아와 연관된 산화적 손상과 세포 사멸을 선택적으로 유도하여 핵 DNA 손상을 최소화하고 약물에 의해 유발되는 암 재발이 감소되는데 큰 영향을 미치는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention confirmed that drug repurposing by mitochondrial relocalization selectively induces mitochondrial-related oxidative damage and apoptosis, thereby minimizing nuclear DNA damage and reducing drug-induced cancer recurrence. , the present invention was completed.

따라서, 본 발명은 미토콘드리아 relocalization에 의한 약물의 repurposing이 미토콘드리아와 연관된 산화적 손상과 세포 사멸을 선택적으로 유도하여 핵 DNA 손상을 최소화하는 유전자 비독성 항암 치료를 위한 항생제 변형 항암제 화합물 및 이를 포함하는 항암 약학 조성물을 제공하고자 한다.Therefore, the present invention relates to an antibiotic-modified anticancer drug compound for non-toxic anticancer treatment that minimizes nuclear DNA damage by selectively inducing mitochondrial-related oxidative damage and cell death by repurposing the drug by mitochondrial relocalization, and anticancer pharmaceuticals containing the same It is intended to provide a composition.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 하기 [화학식 1]로 표시되는 핵 유전자 손상을 최소화한 암 치료를 위한 변형 항생제 화합물을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a modified antibiotic compound for cancer treatment that minimizes nuclear gene damage represented by the following [Formula 1].

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020006415484-pat00001
Figure 112020006415484-pat00001

상기 [화학식 1]에서, R은 하기 [구조식 1]로 표시된다.In [Formula 1], R is represented by the following [Formula 1].

[구조식 1][Structural Formula 1]

Figure 112020006415484-pat00002
Figure 112020006415484-pat00002

상기 [화학식 1], [구조식 1]의 구조 및 치환기에 대한 설명은 후술하기로 한다.The structures and substituents of [Formula 1] and [Structural Formula 1] will be described later.

본 발명에 따른 변형 항생제 항암 화합물은 암세포의 핵 유전자 손상을 최소화하고, 암세포의 미토코드리아를 선택적 표적으로 하는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 암세포의 미트콘드리아 전자전달계 (ETC) 기능을 억제하고, 미토콘드리아 DNA 합성을 억제하는 것을 특징으로 한다.The modified antibiotic anticancer compound according to the present invention is characterized in that it minimizes nuclear gene damage in cancer cells and selectively targets the mitochondria of cancer cells, thereby inhibiting the mitochondrial electron transport system (ETC) function of cancer cells, It is characterized by inhibiting mitochondrial DNA synthesis.

또한, 본 발명은 상기 [화학식 1]로 표시되는 핵 유전자 손상을 최소화한 암 치료를 위한 변형 항생제 화합물 또는 그 염을 유효성분으로 함유하는 암 질환의 예방 및 치료용 약학 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing and treating cancer diseases containing a modified antibiotic compound or a salt thereof as an active ingredient for the treatment of cancer that minimizes the nuclear gene damage represented by the above [Formula 1].

본 발명에 따른 변형 항생제 항암 약물은 암세포의 미토콘드리아만을 표적하는 방식으로 치료 효과를 내기 때문에 핵 DNA를 손상시켜 암세포를 사멸시키는 기존의 화학요법과는 달리 유전자 변성을 일으키지 않아 암의 재발을 예방할 수 있으며, 또한 본 발명에 따른 화합물을 이용한 미토콘드리아 표적 치료법은 일반적인 항암 치료에 의해 약물 저항성을 획득해 치료가 어려운 악성 종양을 효과적으로 치료할 수 있다.Since the modified antibiotic anticancer drug according to the present invention has a therapeutic effect by targeting only the mitochondria of cancer cells, unlike conventional chemotherapy that destroys cancer cells by damaging nuclear DNA, it does not cause gene denaturation, so cancer recurrence can be prevented. In addition, the mitochondrial targeted therapy using the compound according to the present invention can effectively treat malignant tumors that are difficult to treat because drug resistance is acquired by general anticancer treatment.

도 1은 MDA-MB-231 세포에서 TPP, CFX 및 MT-CFX의 세포 생존력를 나타낸 결과이며, 모든 데이터는 평균 ± SEM(n = 3)으로 표시된다.
도 2는 Mt-CFX 처리된 MDA-MB-231 세포에서 변경된 BrdU 패턴을 나타낸 결과이다.
도 3은 다양한 암 (A549, SW620, PC3 및 DU145) 및 정상 (BJ 및 MCF10A) 세포주에서 MT-CFX의 세포 생존력을 나타내 결과이다 (모든 실험은 3회 반복 수행, 모든 막대그래프 표시는 평균 ± SEM (n = 3)).
도 4는 다양한 암 (MDA-MB-231, A549, SW620, PC3 및 DU145) 및 정상 (BJ) 세포주의 미토콘드리아 막 전위 (MMP)를 나타낸 결과이다 (프로토콜에 따라 세포를 JC-1로 염색하고 BD FACS caliberTM에서 분석, JC-1 형광은 응집체 (적색) 및 단량체 (녹색) 둘 다에서 관찰).
도 5는 아폽토시스를 초래하는 Mt-CFX-유도된 미토콘드리아 분열 (mitochondrial disruption)을 나타낸 결과이다 (세포의 MT-CFX (30 μM) 처리 후, 미토콘드리아는 시간-의존적 방식으로 탈분극 MMP로 발견, 세포를 MT-CFX와 함께 0 시간 내지 24 시간 동안 인큐베이션, 아넥신 V-양성 아폽토시스 세포를 분석).
도 6은 MDA-MB-231 세포에서 Mt-CFX에 의해 유도된 미토콘드리아 ROS 생성을 나타낸 결과이다 (과산화수소 (H2O2) 레벨은 Amplex red를 사용하여 Mt-CFX (30 μM)의 처리된 세포로부터 결정, 공초점 현미경을 사용하여 MitoSOX로 미토콘드리아-선택적 과산화물 (O2*-) 생산 및 세포 내 ROS 생산을 검출함, 모든 막대그래프 표시는 평균 ± SEM (n = 3)을 나타냄).
도 7은 MDA-MB-231 세포에서 Mt-CFX에 의한 산화 손상 (oxidative damage)을 나타낸 결과이다 (Mt-CFX (30 μM) 및 CFX (30 μM)로 48시간 처리한 후 MDA-MB-231 세포에서 산화 손상을 측정, 8-OHdG의 어번던스 (abundance)를 측정하여 산화성 DNA 손상을 평가, 산화성 단백질 손상, 단백질 카르보닐화는 효소 결합 면역 흡착 분석법 (ELISA)을 사용하여 검출, 지질 과산화는 MDA를 측정함으로써 평가, 모든 막대그래프 표시는 평균 ± SEM(n = 3)을 나타냄).
도 8은 핵 GAPDH 및 미토콘드리아 ND1의 게놈 Genomic DNA q-PCR을 나타낸 것이다 (Mt-CFX (30μM), CFX (30μM) 및 독소루비신 (30μM)을 MDA-MB-231 세포에 처리, 모든 막대그래프 표시는 평균 ± SEM (n = 3)을 나타냄).
도 9는 DNA 복구 유전자의 발현 수준을 나타낸 것이다 (DDB2, ERCC1은 뉴클레오티드 절제 복구 (NER)에 관여하고 POLg는 미토콘드리아 특이적 염기 절제 복구에 관여, 실시간 PCR을 사용하여 Mt-CFX (30 μM), CFX (30 μM) 및 독소루비신 (30 μM)을 MDA-MB-231 세포에 처리).
도 10은 Mt-CFX (30 μM) 유도 미토콘드리아 DNA 돌연변이을 나타낸 것이다 (모든 막대그래프 표시는 평균 ± SEM (n = 3)을 나타냄).
도 11은 Long range genomic DNA q-PCR (핵: 3129 bp, 미토콘드리아: 3723 bp)을 나타낸 것이다 (MDA-MB-231 세포를 Mt-CFX (30 μM), doxorubicin (DOXO) (30 μM), temozolomide (TMZ) (1 μM), camptothecin (CPT) (250 nM), cis-platin (CDDP) (3 μM), clorambucil (CLB) (50 μM) 및 fluorouracil (5-FU) (30 μM)로 처리, IC50을 기준으로 농도를 선택, 모든 막대그래프 표시는 평균 ± SEM (n = 3)을 나타냄).
도 12는 Mt-CFX의 유전자 발현 분석 결과를 나타낸 것으로서, (A)는 DEG (차이로 발현된 유전자)의 상대적 발현 수준을 나타내는 히트 맵을 나타내고, (B)는 197 DEGs의 KEGG 경로 강화 분석 결과를 나타낸다.
도 13은 대조군, Mt-CFX 및 CFX에서 차등 발현을 나타내는 대사 관련 경로 유전자의 서브셋 (subset)의 실시간 PCR 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 14는 대조군, Mt-CFX 및 CFX에서 차등 발현을 나타내는 알데히드 탈수소 효소 유전자의 서브셋 (subset)의 실시간 PCR 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 15는 대조군, Mt-CFX 및 CFX에서 차등 발현을 나타내는 ROS danage 유전자의 서브셋 (subset)의 실시간 PCR 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 16은 대조군, Mt-CFX 및 CFX에서 차등 발현을 나타내는 세포 구성요소 손상 유전자의 서브셋 subset)의 실시간 PCR 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 17은 약물 방출과 함께 H2O2에 대한 반응에 의한 Bo-Mt-CFX의 형광 반응을 나타낸 것이다 (H2O2 (250μM) 처리시 Bo-Mt-CFX (5 μM)의 형광은 시간 의존적으로 증가, H2O2 처리시 Bo-Mt-CFX (5 μM)의 형광은 용량 의존적으로 증가함(0 내지 1500 μM)).
도 18은 레조루핀 방출의 HPLC 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 19는 다양한 암 (MDA-MB-231, A549, SW620, PC3 및 DU145) 및 정상 (BJ) 세포주에서 Bo-MT-CFX의 세포 생존력을 나타낸 것이다 (실험은 3회 수행, 모든 막대그래프 표시는 평균 ± SEM (n = 3)을 나타냄).
도 20은 MDA-MB-231 세포에서 Bo-Mt-CFX에 의해 유도된 미토콘드리아 의존성 아폽토시스를 나타낸 것이다 ((a) Bo-Mt-CFX 처리된 세포에서 아넥신 V-양성 아폽토시스 세포를 유세포 분석을 통해 분석, (b) 세포질 및 막 분획을 분리하고 웨스턴 블롯팅으로 분석).
도 21은 ROS에서 Bo-Mt-CFX 활성화를 나타낸 것이다 ((a) 다양한 농도의 화합물 10을 MDA-MB-231 세포주에 처리, (b) ROS 유도제 및 ROS 소광제 처리시 생존력의 명백한 차이를 나타냄).
도 22는 Bo-Mt-CFX (10 μM)의 자체 증폭 효과에 관한 것으로, Mt-CFX (10 μM)의 전처리 유무에 따른 Bo-Mt-CFX 형광을 나타낸다.
도 23은 Bo-Mt-CFX의 활성화시 MitoRT로 측정된 미토콘드리아 GSH 레벨을 나타낸 것이다.
도 24는 MDA-MB-231 세포에서 Bo-Mt-CFX의 세포 내 공동-국소화를 나타낸 것이다 (형광 이미지를 기록하기 전에 세포를 PBS로 세척하고 Mito-, Lyso- 및 ER trackers green FM을 첨가함).
도 25는 Bo-MT-CFX의 세포 내 흡수를 나타낸 것이다 (MDA-MB-231 세포를 8시간 동안 10 μM의 Bo-Mt-CFX와 함께 인큐베이션, 형광 이미지를 기록하기 전에 세포를 PBS로 세척하고 Mito-tracker green FM을 첨가함).
도 26은 MDA-MB-231 이종 이식편 마우스 모델에서 Mt-CFX 및 Bo-Mt-CFX의 생체 내 및 생체 외 이미징 결과 및 종양 침강 효과를 나타낸 것으로서, (a)는 Bo-Mt-CFX를 꼬리 정맥 주사하고 1시간 내지 48시간 후 MDA-MB-231 이종 이식편 마우스의 생체 내 이미지를 나타내고, (b)는 Bo-Mt-CFX의 정맥 주사 48시간 후 촬영된 다양한 기관 (1:liver, 2:tumor, 3:brain, 4:heart, 5:testis, 6:lung, 7:kidney, 8:spleen)의 생체외 이미지를 나타낸다. (c)와 (d)는 각각 대조군, CFX, Mt-CFX 및 Bo-Mt-CFX 처리된 마우스의 종양 부피 (c) 및 체중 (d)을 나타낸다. (e)는 MDA-MB-231 이종 이식편 종양의 대표적인 이미지를 나타낸 것이다.
도 27은 생체 내 이종 이식 마우스 종양의 중량과, 대조군, Mt-CFX, CFX 및 Bo-Mt-CFX 혈청에서 마우스의 AST 및 ALT 활성 레벨을 나타낸 것이다 (White; control, Purple; CFX, Cyan; Mt-CFX, Red; Bo-Mt-CFX).
도 28은 H&E 염색 및 면역 조직 화학 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 29는 Bo-Mt-CFX의 메커니즘이다.
1 is a result showing the cell viability of TPP, CFX and MT-CFX in MDA-MB-231 cells, all data are expressed as mean ± SEM (n = 3).
2 is a result showing the altered BrdU pattern in Mt-CFX-treated MDA-MB-231 cells.
3 is a result showing the cell viability of MT-CFX in various cancer (A549, SW620, PC3 and DU145) and normal (BJ and MCF10A) cell lines (all experiments were performed in triplicate, all histograms are mean ± SEM (n = 3)).
Figure 4 shows the results of mitochondrial membrane potential (MMP) of various cancer (MDA-MB-231, A549, SW620, PC3 and DU145) and normal (BJ) cell lines (cells were stained with JC-1 according to the protocol and BD Analyzed in FACS caliber , JC-1 fluorescence was observed in both aggregates (red) and monomers (green).
Figure 5 is a result showing Mt-CFX- induced mitochondrial disruption resulting in apoptosis (after MT-CFX (30 μM) treatment of cells, mitochondria are time-dependently found as depolarizing MMP, cells incubation with MT-CFX for 0 h to 24 h, annexin V-positive apoptotic cells assayed).
6 is a result showing the mitochondrial ROS production induced by Mt-CFX in MDA-MB-231 cells (hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) level using Amplex red in Mt-CFX (30 μM) treated cells Determination from, mitochondrial-selective peroxide (O2 *- ) production and intracellular ROS production were detected with MitoSOX using confocal microscopy, all histogram displays represent mean ± SEM (n = 3).
7 is a result showing the oxidative damage caused by Mt-CFX in MDA-MB-231 cells (MDA-MB-231 after 48 hours of treatment with Mt-CFX (30 μM) and CFX (30 μM). Measuring Oxidative Damage in Cells, Assessing Oxidative DNA Damage by Measuring the Abundance of 8-OHdG, Oxidative Protein Damage, Protein Carbonylation Detected Using Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA), Lipid Peroxidation Assessed by measuring MDA, all histogram representations represent mean ± SEM (n = 3).
Figure 8 shows genomic DNA q-PCR of nuclear GAPDH and mitochondrial ND1 (Mt-CFX (30 μM), CFX (30 μM) and doxorubicin (30 μM) were treated with MDA-MB-231 cells, all histograms are mean ± SEM (n = 3)).
9 shows the expression levels of DNA repair genes (DDB2, ERCC1 are involved in nucleotide excision repair (NER), POLg is involved in mitochondrial-specific base excision repair, Mt-CFX (30 μM) using real-time PCR, CFX (30 μM) and doxorubicin (30 μM) treated MDA-MB-231 cells).
10 shows Mt-CFX (30 μM) induced mitochondrial DNA mutations (all histogram representations represent mean±SEM (n=3)).
11 shows long range genomic DNA q-PCR (nuclear: 3129 bp, mitochondrial: 3723 bp) (MDA-MB-231 cells were treated with Mt-CFX (30 μM), doxorubicin (DOXO) (30 μM), temozolomide). (TMZ) (1 μM), camptothecin (CPT) (250 nM), cis-platin (CDDP) (3 μM), clorambucil (CLB) (50 μM) and fluorouracil (5-FU) (30 μM), Concentrations selected based on IC 50 , all histogram displays represent mean ± SEM (n = 3).
12 shows the gene expression analysis result of Mt-CFX, (A) shows a heat map showing the relative expression level of DEG (differentially expressed gene), (B) is the KEGG pathway enhancement analysis result of 197 DEGs indicates
13 shows the results of real-time PCR evaluation of a subset of metabolic-related pathway genes showing differential expression in the control group, Mt-CFX, and CFX.
14 shows the results of real-time PCR evaluation of a subset of aldehyde dehydrogenase genes showing differential expression in the control group, Mt-CFX and CFX.
15 shows the results of real-time PCR evaluation of a subset of ROS danage genes showing differential expression in the control group, Mt-CFX and CFX.
16 shows the results of real-time PCR evaluation of a subset of cellular component damage genes showing differential expression in the control group, Mt-CFX, and CFX.
17 shows the fluorescence response of Bo-Mt-CFX by reaction to H 2 O 2 with drug release (H 2 O 2 The fluorescence of Bo-Mt-CFX (5 μM) increased in a time-dependent manner upon treatment with (250 μM), H 2 O 2 Upon treatment, the fluorescence of Bo-Mt-CFX (5 μM) increased in a dose-dependent manner (0 to 1500 μM).
18 shows the results of HPLC analysis of resorufin release.
Figure 19 shows the cell viability of Bo-MT-CFX in various cancer (MDA-MB-231, A549, SW620, PC3 and DU145) and normal (BJ) cell lines (experiment was performed in triplicate, all histograms are shown mean ± SEM (n = 3)).
20 shows mitochondrial-dependent apoptosis induced by Bo-Mt-CFX in MDA-MB-231 cells ((a) Annexin V-positive apoptosis cells in Bo-Mt-CFX-treated cells through flow cytometry analysis. analysis, (b) cytoplasmic and membrane fractions were isolated and analyzed by western blotting).
Figure 21 shows the activation of Bo-Mt-CFX in ROS ((a) various concentrations of compound 10 in the MDA-MB-231 cell line, (b) shows a clear difference in viability when treated with ROS inducers and ROS quenchers ).
Figure 22 relates to the self-amplification effect of Bo-Mt-CFX (10 μM), and shows the fluorescence of Bo-Mt-CFX with or without pretreatment with Mt-CFX (10 μM).
23 shows mitochondrial GSH levels measured by MitoRT upon activation of Bo-Mt-CFX.
Figure 24 shows intracellular co-localization of Bo-Mt-CFX in MDA-MB-231 cells (cells were washed with PBS before recording fluorescence images and Mito-, Lyso- and ER trackers green FM were added. ).
Figure 25 shows the intracellular uptake of Bo-MT-CFX (MDA-MB-231 cells were incubated with 10 μM of Bo-Mt-CFX for 8 hours, the cells were washed with PBS before recording fluorescence images and Mito-tracker green FM added).
Figure 26 shows the in vivo and in vitro imaging results and tumor sedimentation effect of Mt-CFX and Bo-Mt-CFX in the MDA-MB-231 xenograft mouse model. In vivo images of MDA-MB-231 xenograft mice are shown 1 to 48 hours after injection, (b) is various organs (1:liver, 2:tumor) taken 48 hours after intravenous injection of Bo-Mt-CFX , 3:brain, 4:heart, 5:testis, 6:lung, 7:kidney, 8:spleen). (c) and (d) show the tumor volume (c) and body weight (d) of the control group, CFX, Mt-CFX and Bo-Mt-CFX-treated mice, respectively. (e) shows a representative image of the MDA-MB-231 xenograft tumor.
27 shows the weight of xenografted mouse tumors in vivo and the AST and ALT activity levels of mice in control, Mt-CFX, CFX and Bo-Mt-CFX sera (White; control, Purple; CFX, Cyan; Mt). -CFX, Red; Bo-Mt-CFX).
28 shows the results of H&E staining and immunohistochemistry experiments.
29 is a mechanism of Bo-Mt-CFX.

이하, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

종양 재발은 항암 치료의 결과인 핵 DNA 손상으로 인해 야기되는 심각한 문제점 중 하나이다. 현재까지 잠재적 유전자 비독성 치료제는 손에 꼽힐 만큼 적은 수가 보고되고 있다.Tumor recurrence is one of the serious problems caused by nuclear DNA damage as a result of chemotherapy. So far, there are only a handful of potential gene non-toxic therapeutics reported.

이러한 약물 프로토타입을 디자인하기 위해 본 발명의 발명자들은 가장 일반적으로 처방되는 항생제 중 하나인 ciprofloxacin의 미토콘드리아로의 relocalization에 관해 연구한 결과, 암세포의 미토콘드리아에서 ciprofloxacin의 약물 복합체의 농도가 상승하였을 경우 단백질, 미토콘드리아 DNA 및 지질에 대한 산화적 손상이 유도되는 것을 관찰할 수 있었다.In order to design such a drug prototype, the inventors of the present invention studied the relocalization of ciprofloxacin, one of the most commonly prescribed antibiotics, into mitochondria. It could be observed that oxidative damage to mitochondrial DNA and lipids was induced.

임상실험에 사용된 기존의 화학요법에서의 결과와는 다르게, 본 발명에 따른 화합물은 핵 DNA 손상에 비해 미토콘드리아 DNA 손상에 큰 편향을 보이는 것으로 확인되었다. 특히, 이종 이식 마우스 모델에서 암 성장이 명백히 감소되는 것이 확인되었다.Contrary to the results of conventional chemotherapy used in clinical trials, it was confirmed that the compound according to the present invention showed a large bias in mitochondrial DNA damage compared to nuclear DNA damage. In particular, it was confirmed that cancer growth was clearly reduced in the xenograft mouse model.

본 발명의 발명자들은 미토콘드리아 relocalization에 의한 약물의 repurposing이 미토콘드리아와 연관된 산화적 손상과 세포 사멸을 선택적으로 유도하여 핵 DNA 손상을 최소화하고 약물에 의해 유발되는 암 재발이 감소되는데 큰 영향을 미치는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention confirmed that drug repurposing by mitochondrial relocalization selectively induces mitochondrial-related oxidative damage and apoptosis, thereby minimizing nuclear DNA damage and reducing drug-induced cancer recurrence. , the present invention was completed.

본 발명은 현재 항암 치료의 큰 문제점인 강한 유전자 독성에서 기여한 재발 및 전이를 억제할 수 있는 새로운 개념의 항암치료를 위한 변형 항생제 약물에 관한 것이다.The present invention relates to a modified antibiotic drug for anticancer treatment of a new concept that can suppress recurrence and metastasis contributed from strong genotoxicity, which is a major problem of current anticancer treatment.

본 발명에 따른 변형 항생제 항암 약물 화합물은 하기 [화학식 1]로 표시되는 것으로서, 안정성이 높은 항생제를 기본 골격으로 하고, 여기에 미토콘드리아를 선택적으로 표적시킬 수 있도록 설계하여 높은 항암치료 효과를 나타내며 미토콘드리아 표적기가 체내에서 가수분해된 뒤에는 안전한 항생제가 됨으로써 부작용을 최소화한 것을 특징으로 한다.The modified antibiotic anticancer drug compound according to the present invention is represented by the following [Formula 1], has a high stability antibiotic as a basic skeleton, and is designed to selectively target mitochondria therein, thereby exhibiting a high anticancer therapeutic effect and mitochondrial target It is characterized by minimizing side effects by becoming a safe antibiotic after Qi is hydrolyzed in the body.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020006415484-pat00003
Figure 112020006415484-pat00003

상기 [화학식 1]에서, R은 하기 [구조식 1]로 표시된다.In [Formula 1], R is represented by the following [Formula 1].

[구조식 1][Structural Formula 1]

Figure 112020006415484-pat00004
Figure 112020006415484-pat00004

상기 [구조식 1]에서,In the [Structural Formula 1],

D는 안정성이 높은 플루오로퀴놀론계 항생제 골격으로서 플루메퀸 (flumequine), 옥솔린산 (oxolinic acid), 로속사신 (rosoxacin), 시녹사신 (cinoxacin), 날리딕산 (nalidixic acid), 피로미드산 (piromidic acid), 피페미드산(pipemidic acid), 시프로플록사신 (ciprofloxacin), 플레록사신 (fleroxacin), 로메플록사신 (lomefloxacin), 나디플록사신 (nadifloxacin), 노르플록사신 (norfloxacin), 오플록사신 (ofloxacin), 페플록사신 (pefloxacin), 루플록사신 (rufloxacin), 에녹사신 (enoxacin), 발로플록사신 (balofloxacin), 그레파플록사신 (grepafloxacin) 레보플록사신 (levofloxacin), 파주플록사신 (pazufloxacin), 스파르플록사신 (sparfloxacin), 테마플록사신 (temafloxacin), 토수플록사신 (tosufloxacin), 클리나프록사신 (clinafloxacin), 가티플록사신 (gatifloxacin), 목시플록사신 (moxifloxacin), 시타플록사신 (sitafloxacin), 프룰리플록사신 (prulifloxacin), 베시플록사신 (besifloxacin), 제미플록사신 (gemifloxacin), 트로바플록사신 (trovafloxacin), 델라플록사신 (delafloxacin), 다노플록사신 (danofloxacin), 디플록사신 (difloxacin), 엔로플록사신 (enrofloxacin) 이바플록사신 (ibafloxacin), 마보플록사신 (marbofloxacin), 오비플록사신 (orbifloxacin) 및 사라플록사신 (sarafloxacin) 중에 선택되며, 상기 플루오로퀴놀론계 항생제 골격 말단의 하이드록실기가 상기 X와 연결된다.D is a highly stable fluoroquinolone-based antibiotic backbone, flumequine, oxolinic acid, rosoxacin, cinoxacin, nalidixic acid, piromidic acid acid), pipemdic acid, ciprofloxacin, fleroxacin, lomefloxacin, nadifloxacin, norfloxacin, ofloxacin (ofloxacin) , pefloxacin, rufloxacin, enoxacin, balofloxacin, grepafloxacin, levofloxacin, sparfloxacin, pazufloxacin sparfloxacin, temafloxacin, tosufloxacin, clinafloxacin, gatifloxacin, moxifloxacin, sitafloxacin, sitafloxacin Roxacin (prulifloxacin), besifloxacin (besifloxacin), gemifloxacin (gemifloxacin), trovafloxacin (trovafloxacin), delafloxacin (delafloxacin), danofloxacin (danofloxacin), difloxacin (difloxacin) Rofloxacin (enrofloxacin), ibafloxacin (ibafloxacin), marbofloxacin (marbofloxacin), obifloxacin (orbifloxacin) and sarafloxacin (sarafloxacin) is selected from, the hydroxyl group at the end of the skeleton of the fluoroquinolone antibiotic connected to the X.

상기 X는 O, S 및 NR (상기 R은 수소, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나임) 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게는 O 또는 NR일 수 있다.Wherein X is any one selected from O, S and NR (wherein R is any one selected from hydrogen, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and a heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms) and preferably O or NR.

이때, X가 아마이드기(NR)인 경우에는 본 발명에 따른 [화학식 1]의 체내 안정성은 더욱 우수하다.In this case, when X is an amide group (NR), the stability in the body of [Formula 1] according to the present invention is more excellent.

L은 표적기 그룹과의 연결기로서, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기 및 폴리알킬렌글리콜기 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.L is a linking group with the target group, and may be any one selected from an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, and a polyalkylene glycol group.

Q는 N. P, As 및 Sb 등의 15족 원소 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, R1 내지 R3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.Q may be any one selected from Group 15 elements such as N. P, As and Sb, R 1 To R 3 Are the same or different from each other, and each independently an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, 2 to 30 carbon atoms It may be any one selected from an alkenyl group, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and a heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms.

A-는 할로겐, 하드드록실, 카르복실레이트, 설페이트, 설퍼메이트, 설포네이트, 포스페이트, 포스포네이트, 보로네이트 및 (폴리)에틸렌옥시 중에서 선택되는 어느 하나의 음이온이다.A - is any one anion selected from halogen, hydroxyl, carboxylate, sulfate, sulfurmate, sulfonate, phosphate, phosphonate, boronate and (poly)ethyleneoxy.

이와 같은 본 발명에 따른 [화학식 1]에 대해서 일 실시예에 의하여 구체적인 화합물을 예시하면 다음과 같을 수 있으며, 이에 의하여 본 발명에 따른 [화학식 1]의 범위가 제한되는 것은 아니다.As for [Formula 1] according to the present invention, specific compounds may be exemplified by an embodiment as follows, and the scope of [Formula 1] according to the present invention is not limited thereby.

하기 구체적인 일 실시예 화합물은 플루오로퀴놀론계 항생제 중 시프로플록사신 (ciprofloxacin)을 골격으로 한 것이다.A specific example compound below is based on ciprofloxacin among fluoroquinolone antibiotics.

[Ester-Mt-CFX][Ester-Mt-CFX]

Figure 112020006415484-pat00005
Figure 112020006415484-pat00005

[Amide-Mt-CFX][Amide-Mt-CFX]

Figure 112020006415484-pat00006
Figure 112020006415484-pat00006

상기 화합물에서 n은 1 내지 30의 정수이며, A-는 상기 정의와 동일하며 후술하는 실시예에서 n은 6이고 A-는 클로라이드 음이온이며, 상기 [Amide-Mt-CFX]는 체내에서 안정성을 더욱 향상시키기 위하여 결합 부위를 에스테르가 아닌 아마이드기로 변형된 것이다.In the above compound, n is an integer from 1 to 30, A - is the same as the definition above, and in Examples to be described later, n is 6 and A - is a chloride anion, and the [Amide-Mt-CFX] further enhances stability in the body. In order to improve it, the binding site is modified with an amide group rather than an ester group.

또한, 본 발명은 상기 [화학식 1]로 표시되는 변형 항생제 항암 화합물 또는 그 염을 유효성분으로 함유하는 암 질환의 예방 및 치료용 약학 조성물에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a pharmaceutical composition for the prevention and treatment of cancer diseases containing a modified antibiotic anticancer compound represented by the above [Formula 1] or a salt thereof as an active ingredient.

본 발명에 따른 약학 조성물은 다양함 암과 이의 전이암 등의 암 질환을 예방하고 치료하는 데 사용 가능한 바, 이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 암 질환은 유방암, 폐암, 대장암, 전립선암 및 이들의 전이성 암일 수 있다.The pharmaceutical composition according to the present invention can be used for preventing and treating various cancer diseases such as cancer and metastatic cancer thereof, but is not limited thereto, but the cancer diseases include breast cancer, lung cancer, colorectal cancer, prostate cancer and their It may be metastatic cancer.

또한, 본 발명에 따른 약학 조성물은 암 질환의 예방 또는 치료용으로 알려진 다른 약물과 함께 복합 제제의 형태로 투여되거나, 또는 담체, 희석제, 보조제 및 안정화제 등과 같은 기타 성분을 포함할 수도 있다.In addition, the pharmaceutical composition according to the present invention may be administered in the form of a complex formulation together with other drugs known for the prevention or treatment of cancer diseases, or may contain other components such as carriers, diluents, adjuvants and stabilizers.

또한, 본 발명에 따른 조성물의 형태는 투여하고자 하는 모드에 따라서 다양하게 선택될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 정제, 환약, 분말, 캡슐, 겔, 연고, 유체 또는 현탁액 등의 고상, 반고상 또는 액상의 투약 형태일 수 있고, 정확한 투약량의 단독 투여에 적절한 단위 투약 형태로 투여될 수 있으며, 경구 또는 비경구로 투여할 수 있고, 비경구 투여인 경우에는 정맥내 주입, 피하 주입, 근육 주입 등으로 투여할 수 있다.In addition, the form of the composition according to the present invention may be variously selected depending on the mode to be administered, but is not limited thereto, but for example, a solid state such as a tablet, pill, powder, capsule, gel, ointment, fluid or suspension. , semi-solid or liquid dosage form, may be administered in a unit dosage form suitable for single administration of an accurate dosage, may be administered orally or parenterally, and in the case of parenteral administration, intravenous injection, subcutaneous injection, It can be administered by intramuscular injection.

또한, 상기 조성물은 인간 투여를 위한 약학 조성물을 제형화하는데 일반적으로 사용되는 수성-기제 운반제로 정의되는 약학적으로 허용 가능한 담체, 희석제, 보조제, 안정화제를 원하는 제형에 의존하여 포함할 수 있다.The composition may also contain, depending on the desired formulation, pharmaceutically acceptable carriers, diluents, adjuvants, stabilizers, defined as aqueous-based vehicles commonly used in formulating pharmaceutical compositions for human administration.

담체 (carrier)라 함은 세포 또는 조직 내로 화합물의 부가를 용이하게 하는 물질을 의미하고, 예를 들어, 제제시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 탄수화물류 화합물 (예: 락토스, 아밀로스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 셀룰로스, 등), 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 염 용액, 알코올, 아라비아고무, 식물성 기름 (예: 옥수수 기름, 목화 종자유, 두유, 올리브유, 코코넛유), 폴리에틸렌 글리콜, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시 벤조에이트, 프로필히드록시 벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘 및 미네랄 오일 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 희석제(diluent)라 함은 대상 화합물의 생물학적 활성 형태를 안정화시킬 뿐만 아니라, 화합물을 용해시키는 물에서 희석되는 물질로 정의되는 것으로 예를 들어, 희석제로는 증류수, 생리 식염수, 링거액, 포도당 용액, 및 행크스(Hank's) 용액 등일 수 있다. 안정화제는 단백질, 당질, 완충제 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The term "carrier" refers to a substance that facilitates the addition of a compound into a cell or tissue, for example, a carbohydrate compound (eg, lactose, amylose, dextrose, water) that is commonly used in formulations. Cross, sorbitol, mannitol, starch, cellulose, etc.), gum acacia, calcium phosphate, alginate, gelatin, calcium silicate, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, cellulose, water, syrup, salt solution, alcohol, arabic Contains rubber, vegetable oils (e.g. corn oil, cottonseed oil, soy milk, olive oil, coconut oil), polyethylene glycol, methyl cellulose, methyl hydroxy benzoate, propyl hydroxy benzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil. However, the present invention is not limited thereto. A diluent is defined as a substance that not only stabilizes the biologically active form of a compound of interest, but also dissolves the compound in water. Examples of the diluent include distilled water, physiological saline, Ringer's solution, glucose solution, and It may be a Hank's solution or the like. The stabilizing agent may be selected from the group consisting of proteins, carbohydrates, buffers and mixtures thereof. Further, in addition to the above components, lubricants, wetting agents, sweetening agents, flavoring agents, emulsifying agents, suspending agents, preservatives, and the like are further included, but are not limited thereto.

또한, 이러한 담체, 희석제, 보조제 및 안정화제 등과 같은 기타 성분의 유효량은 성분의 용해성, 생물학적 활성 등으로 환산하여 약학적으로 허용 가능한 제형을 획득하는데 유효한 양이다.In addition, the effective amount of other ingredients such as carriers, diluents, adjuvants and stabilizers is an amount effective to obtain a pharmaceutically acceptable formulation in terms of solubility and biological activity of the ingredients.

이하에서는 바람직한 실시예 등을 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. However, these Examples and the like are intended to explain the present invention in more detail, it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not limited thereby.

MtMt -- CFX의CFX's 합성 synthesis

Figure 112020006415484-pat00007
Figure 112020006415484-pat00007

<Scheme : Mt-CFX의 합성><Scheme: Synthesis of Mt-CFX>

시약 및 조건 : (a) PPh3,ACN, reflux (b) Boc2O, cosolvent (water / dioxane=1 / 1), 1.0 N NaOH (c) K2CO3, DMF, 50 ℃ (d) 1N HCl in dioxaneReagents and conditions: (a) PPh 3, ACN, reflux (b) Boc 2 O, cosolvent (water / dioxane=1/1), 1.0 N NaOH (c) K 2 CO 3 , DMF, 50 °C (d) 1N HCl in dioxane

화합물 1 및 2의 합성Synthesis of compounds 1 and 2

종래 문헌에 보고된 방법을 참고하여 화합물 1 (J. Marchant, Nature, 2018, 555, 431), 화합물 2 (C. Lee, H. K. Park, H. Jeong, J. Lim,A. J. Lee, K. Y. Cheon, C. S. Kim, A. P. Thomas, B. Bae, N. D. Kim, S. H. Kim, P. G. Suh, J. H. Ryu, B. H. Kang, J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 4358)를 합성하였다.With reference to methods reported in the prior literature, compound 1 (J. Marchant, Nature, 2018, 555, 431), compound 2 (C. Lee, HK Park, H. Jeong, J. Lim, AJ Lee, KY Cheon, CS Kim, AP Thomas, B. Bae, ND Kim, SH Kim, PG Suh, JH Ryu, BH Kang, J. Am . Chem . Soc . , 2015, 137, 4358) were synthesized.

화합물 3의 합성Synthesis of compound 3

화합물 1 (1 g, 1.975 mmol) 및 화합물 2 (852 mg, 1.975 mmol)를 DMF에 용해시키고 K2CO3 (819 mg, 5.925 mmol)을 용액에 첨가한 후, 반응 혼합물을 밤새 50 ℃로 가열하였다. 감압 하에 용매를 제거한 후, 잔류물을 컬럼 크로마토그래피 (용리액 : DCM/MeOH = 97/3)로 정제하였다. 생성물을 10 mL의 MeOH에 용해시키고 90 mL의 DW를 첨가한 후, 1 g의 NaBF4를 격렬히 교반하면서 첨가하고 1 시간 동안 이온 교환을 수행하였다. 혼합물을 DW/MC로 추출하고 Na2SO4 상에서 건조시킨 다음 감압 하에 증발시켰다. 생성된 화합물을 MeOH에 용해시키고, 정제된 20 mL of Dowex® 1×8 클로라이드 폼 (20 mL의 Dowex® 1X8 클로라이드 폼을 100 mL의 MeOH에 첨가하고 20분 동안 약하게 교반 후 용매를 따라내어 정제)을 첨가 및 약하게 교반하였다. 동일한 절차를 3회 반복하여, 화합물 3을 수득하였다 (1.31 g, 수율 82%).Compound 1 (1 g, 1.975 mmol) and compound 2 (852 mg, 1.975 mmol) were dissolved in DMF and dissolved in K 2 CO 3 (819 mg, 5.925 mmol) was added to the solution and then the reaction mixture was heated to 50 °C overnight. After removal of the solvent under reduced pressure, the residue was purified by column chromatography (eluent: DCM/MeOH = 97/3). The product was dissolved in 10 mL of MeOH and 90 mL of DW was added, then 1 g of NaBF 4 was added with vigorous stirring and ion exchange was performed for 1 hour. The mixture was extracted with DW/MC, dried over Na 2 SO 4 and evaporated under reduced pressure. The resulting compound was dissolved in MeOH, and purified 20 mL of Dowex ® 1×8 chloride foam (purified by adding 20 mL of Dowex ® 1X8 chloride foam to 100 mL of MeOH and stirring gently for 20 minutes, then decanting the solvent) was added and stirred gently. The same procedure was repeated 3 times to obtain compound 3 (1.31 g, yield 82%).

1H NMR (CDCl3, 500MHz) δ 8.50 (s, 1H), 7.82-7.77 (m, 3H), 7.74-7.66 (m, 13H), 7.33 (d, J = 7.2 Hz, 1H), 4.25 (t, J = 6.0 Hz, 2H), 3.65 (t, J = 4.8 Hz, 4H), 3.56-3.50 (m, 1H), 3.39-3.29 (m, 2H), 3.22 (t, J = 4.9 Hz, 4H), 1.74-1.63 (m, 6H), 1.58-1.51 (m, 2H), 1.50 (s, 9H), 1.37 (dd, J = 14.2 and 6.9 Hz, 2H) and 1.11-1.06 (m, 2H) ppm; 1 H NMR (CDCl 3 , 500 MHz) δ 8.50 (s, 1H), 7.82-7.77 (m, 3H), 7.74-7.66 (m, 13H), 7.33 (d, J = 7.2 Hz, 1H), 4.25 (t) , J = 6.0 Hz, 2H), 3.65 (t, J = 4.8 Hz, 4H), 3.56-3.50 (m, 1H), 3.39-3.29 (m, 2H), 3.22 (t, J = 4.9 Hz, 4H) , 1.74-1.63 (m, 6H), 1.58-1.51 (m, 2H), 1.50 (s, 9H), 1.37 (dd, J = 14.2 and 6.9 Hz, 2H) and 1.11-1.06 (m, 2H) ppm;

13C NMR (CDCl3, 125 MHz) 173.0, 165.5, 154.6, 153.2 (d, J = 247.7 Hz), 148.2, 144.4 (d, J = 10.4 Hz), 138.1, 135.1 (d, J = 2.75 Hz), 133.6 (d, J = 10.0 Hz), 130.5 (d, J = 12.7 Hz), 122.9 (d, J = 6.6 Hz), 118.1 (d, J = 85.4 Hz), 112.7 (d, J = 22.9 Hz), 110.0, 105.5 (d, J = 2.8 Hz), 80.1, 64.3, 53.5, 49.9 (d, J = 4.2 Hz), 34.9, 29.5 (d, J = 16.0 Hz), 28.4, 28.0, 25.0, 22.3 (d, J = 50.3 Hz), 22.1 (d, J = 4.3 Hz), 8.2 ppm; 13 C NMR (CDCl 3 , 125 MHz) 173.0, 165.5, 154.6, 153.2 (d, J = 247.7 Hz), 148.2, 144.4 (d, J = 10.4 Hz), 138.1, 135.1 (d, J = 2.75 Hz), 133.6 (d, J = 10.0 Hz), 130.5 (d, J = 12.7 Hz), 122.9 (d, J = 6.6 Hz), 118.1 (d, J = 85.4 Hz), 112.7 (d, J = 22.9 Hz), 110.0, 105.5 (d, J = 2.8 Hz), 80.1, 64.3, 53.5, 49.9 (d, J = 4.2 Hz), 34.9, 29.5 (d, J = 16.0 Hz), 28.4, 28.0, 25.0, 22.3 (d, J = 50.3 Hz), 22.1 (d, J = 4.3 Hz), 8.2 ppm;

ESI-MS (m/z) : [M]+ calcd for C46H52FN3O5P : 776.36; found : 776.35.ESI-MS ( m/z ): [M] + calcd for C 46 H 52 FN 3 O 5 P: 776.36; found : 776.35.

MtMt -- CFX의CFX's 합성 synthesis

화합물 3 (1 g, 1.231 mmol)을 30 mL의 용매 혼합물 (1,4-dioxane/DCM = 4/1)에 용해시키고, 다이옥산 중 4 N HCl 10 mL를 아이스 배스 (ice bath) 조건에서 적가하여 1 N HCl 최종 용액을 제조하고 밤새 교반한 후, 용매를 증발시켜, 연황색 분말의 화합물 Mt-CFX를 수득하였다 (790 mg, 1.11 mmol, 수율 90%). 생물학적 분석을 위해, 플래시 컬럼으로 추가 정제하였다.Compound 3 (1 g, 1.231 mmol) was dissolved in 30 mL of a solvent mixture (1,4-dioxane/DCM = 4/1), and 10 mL of 4 N HCl in dioxane was added dropwise under ice bath conditions. After preparing a 1 N HCl final solution and stirring overnight, the solvent was evaporated to give the compound Mt-CFX as a pale yellow powder (790 mg, 1.11 mmol, yield 90%). For biological analysis, further purification by flash column.

1H NMR (CDCl3, 500 MHz) δ 8.51 (s, 1H), 7.85-7.66 (m, 16H), 7.33 (d, J = 7.1 Hz, 1H), 4.27 (t, J = 5.8 Hz, 2H), 3.73-3.61 (m, 2H), 3.55-3.50 (m, 1H), 3.43-3.37 (m, 4H), 3.23 - 3.19 (m, 4H), 1.75-1.67 (m, 6H), 1.61-1.52 (m, 2H), 1.41-1.34 (m, 2H), 1.15-1.08 (m, 2H) ppm.; 1 H NMR (CDCl 3 , 500 MHz) δ 8.51 (s, 1H), 7.85-7.66 (m, 16H), 7.33 (d, J = 7.1 Hz, 1H), 4.27 (t, J = 5.8 Hz, 2H) , 3.73-3.61 (m, 2H), 3.55-3.50 (m, 1H), 3.43-3.37 (m, 4H), 3.23 - 3.19 (m, 4H), 1.75-1.67 (m, 6H), 1.61-1.52 ( m, 2H), 1.41-1.34 (m, 2H), 1.15-1.08 (m, 2H) ppm.;

13C NMR (DMSO-d6, 125 MHz) 171.8, 164.8, 152.6 (d, J = 246.8 Hz), 148.2, 144.1 (d, J = 10.1), 138.1, 134.9 (d, J = 2.7), 133.6 (d, J = 10.1 Hz), 130.3 (d, J = 12.6 Hz), 121.7 (d, J = 6.8 Hz), 118.6 (d, J = 86.2 Hz), 111.5 (d, J = 22.8 Hz), 109.1, 106.1 (d, J = 2.8 Hz), 63.7, 49.7 (d, J = 4.1 Hz), 44.7, 34.9, 29.2 (d, J = 16.9 Hz), 27.8, 24.5, 21.6 (d, J = 4.3 Hz), 20.1 (d, J = 49.9 Hz), 7.6 ppm; 13 C NMR (DMSO-d 6 , 125 MHz) 171.8, 164.8, 152.6 (d, J = 246.8 Hz), 148.2, 144.1 (d, J = 10.1), 138.1, 134.9 (d, J = 2.7), 133.6 ( d, J = 10.1 Hz), 130.3 (d, J = 12.6 Hz), 121.7 (d, J = 6.8 Hz), 118.6 (d, J = 86.2 Hz), 111.5 (d, J = 22.8 Hz), 109.1, 106.1 (d, J = 2.8 Hz), 63.7, 49.7 (d, J = 4.1 Hz), 44.7, 34.9, 29.2 (d, J = 16.9 Hz), 27.8, 24.5, 21.6 (d, J = 4.3 Hz), 20.1 (d, J = 49.9 Hz), 7.6 ppm;

ESI-MS (m/z) : [M]+ calcd for C41H44FN3O3P : 676.31; found : 676.35.ESI-MS ( m/z ): [M] + calcd for C 41 H 44 FN 3 O 3 P: 676.31; found : 676.35.

Bo-Bo- MtMt -- CFX의CFX's 합성 synthesis

Figure 112020006415484-pat00008
Figure 112020006415484-pat00008

<Scheme : Bo-Mt-CFX의 합성<Scheme: Synthesis of Bo-Mt-CFX

시약 및 조건: (a) TBDMSCl, imidazole; (b) 4, 4-nitrophenyl chloroformate, TEA, DCM; (c) 11, 5, DMF, RT; (d) Amberlyst 15, MeOH, RT; (e) DIAD, 7, PPh3, anhydrous 1,4-dioxane, 10 ℃; (f) 8, 4-nitrophenyl chloroformate, pyridine, anhydrous DCM; (g) Mt-CFX, 9, dry TEA, anhydrous DMF; (h) 1) HCl in EA, 0 ℃; 2) 12, dry TEA, DMF, 0 ℃; (i) Boc2O, N,N'-dimethylethylenediamine, anhydrous DCM, 0 ℃, overnight; (j) 4-nitrophenyl chloroformate, TEA, DMAPReagents and conditions: (a) TBDMSCl, imidazole; (b) 4, 4-nitrophenyl chloroformate, TEA, DCM; (c) 11, 5, DMF, RT; (d) Amberlyst 15, MeOH, RT; (e) DIAD, 7, PPh 3 , anhydrous 1,4-dioxane, 10° C.; (f) 8, 4-nitrophenyl chloroformate, pyridine, anhydrous DCM; (g) Mt-CFX, 9, dry TEA, anhydrous DMF; (h) 1) HCl in EA, 0 °C; 2) 12, dry TEA, DMF, 0 °C; (i) Boc 2 O, N,N'-dimethylethylenediamine, anhydrous DCM, 0 °C, overnight; (j) 4-nitrophenyl chloroformate, TEA, DMAP

화합물 4, 5, 6, 7, 11, 12의 합성Synthesis of compounds 4, 5, 6, 7, 11, 12

종래 문헌에 보고된 방법을 참고하여 화합물 4 내지 화합물 7 (L. Tan,Z. Zhang,D. L. Gao,S. P. Chan,J. F. Luo,Z. C. Tu,Z. M. Zhang,K. Ding,X. M. Ren,X. Y. Lu, Eur. J. Med. Chem., 2019, 166, 318-327), 화합물 11 (M. Shamis, H. N. Lode, D. Shabat, J. Am. Chem . Soc ., 2004, 126, 1726), 화합물 12 (D. M. Kneeland,K. Ariga,V. M. Lynch,C. Y. Huang,E. V. Anslyn, J. Am. Chem. Soc., 1993, 115, 10042)를 합성하였다.With reference to methods reported in the prior literature, compounds 4 to 7 (L. Tan, Z. Zhang, DL Gao, SP Chan, JF Luo, ZC Tu, ZM Zhang, K. Ding, XM Ren, XY Lu, Eur . J. Med . Chem . , 2019, 166, 318-327), compound 11 (M. Shamis, HN Lode, D. Shabat, J. Am. Chem . Soc ., 2004, 126, 1726), compound 12 (DM Kneeland, K. Ariga, VM Lynch, CY Huang, EV Anslyn, J. Am . Chem . Soc . , 1993, 115, 10042) were synthesized.

화합물 8의 합성Synthesis of compound 8

화합물 7 (300 mg, 0.778 mmol), 레조루핀 (167 mg, 0.78 mmol) 및 DIAD (206 mg, 1.02 mmol)를 20 mL의 건조된 다이옥산에 용해시킨 후, 10 mL 건조 다이옥산 옥산 중 PPh3 (267 mg, 1.02 mmol)용액을 적가하고 10 ℃에서 격렬하게 교반하였다. 혼합물을 밤새 교반하여 반응을 완료시킨 후, MC/brine로 추출하였다. 유기상을 Na2SO4 상에서 건조시키고, 여과 및 증발시켰다. 생성된 잔류물을 컬럼 크로마토그래피 (용리액: DCM/아세톤 = 95/5)로 정제하여 적색 점성 화합물 8을 수득하였다.Compound 7 (300 mg, 0.778 mmol), resorufin (167 mg, 0.78 mmol) and DIAD (206 mg, 1.02 mmol) were dissolved in 20 mL of dried dioxane, followed by PPh 3 in 10 mL dry dioxane oxane (267 mg, 1.02 mmol) solution was added dropwise and stirred vigorously at 10 °C. The mixture was stirred overnight to complete the reaction, and then extracted with MC/brine. The organic phase was Na 2 SO 4 dried over, filtered and evaporated. The resulting residue was purified by column chromatography (eluent: DCM/acetone = 95/5) to give a red viscous compound 8.

1H NMR (CDCl3, 500 MHz) δ 7.70 (d, J = 8.9 Hz, 1H), 7.41 (dd, J = 9.8 and 1.1 Hz, 1H), 7.32-7.28 (m, 1H), 7.23-7.18 (m, 1H), 7.04-6.96 (m, 1H), 6.95-6.87 (m, 1H), 6.84-6.80 (m, 1H), 6.32-6.27 (m, 1H), 5.21-5.07 (m, 2H), 4.57-4.49 (m, 2H), 3.56-3.38 (m, 4H), 3.12-3.02 (m, 3H), 2.94-2.87 (m, 3H), 2.36-2.30 (m, 3H), 1.49-1.42 (m, 9H) ppm.; 1 H NMR (CDCl 3 , 500 MHz) δ 7.70 (d, J = 8.9 Hz, 1H), 7.41 (dd, J = 9.8 and 1.1 Hz, 1H), 7.32-7.28 (m, 1H), 7.23-7.18 ( m, 1H), 7.04-6.96 (m, 1H), 6.95-6.87 (m, 1H), 6.84-6.80 (m, 1H), 6.32-6.27 (m, 1H), 5.21-5.07 (m, 2H), 4.57-4.49 (m, 2H), 3.56-3.38 (m, 4H), 3.12-3.02 (m, 3H), 2.94-2.87 (m, 3H), 2.36-2.30 (m, 3H), 1.49-1.42 (m) , 9H) ppm.;

13C NMR (CDCl3, 125 MHz) 186.3, 162.6, 156.3-155.8 (m), 155.7-155.3 (m), 154.8, 154.6, 149.8, 145.6, 145.3-144.8 (m), 136.2 (br), 134.7, 134.1, 131.6, 129.2 (br), 128.9 (br), 128.6, 128.5, 114.2, 106.7, 101.1, 80.0 (m), 66.9-66.2 (m), 60.6-59.8 (m), 47.3, 46.1, 34.6, 30.9, 28.4, 21.0-20.8 (m) ppm; 13 C NMR (CDCl 3 , 125 MHz) 186.3, 162.6, 156.3-155.8 (m), 155.7-155.3 (m), 154.8, 154.6, 149.8, 145.6, 145.3-144.8 (m), 136.2 (br), 134.7, 134.1, 131.6, 129.2 (br), 128.9 (br), 128.6, 128.5, 114.2, 106.7, 101.1, 80.0 (m), 66.9-66.2 (m), 60.6-59.8 (m), 47.3, 46.1, 34.6, 30.9 , 28.4, 21.0-20.8 (m) ppm;

ESI-MS (m/z) : [M+H]+ calcd for C31H36N3O8 : 578.25; found : 578.35.ESI-MS ( m/z ) : [M+H] + calcd for C 31 H 36 N 3 O 8 : 578.25; found : 578.35.

화합물 9의 합성Synthesis of compound 9

50 mL 건조 DCM 중 화합물 8 (250 mg, 0.43 mmol) 및 피리딘 (0.12 mL, 1.08 mmol)의 용액을 냉각시킨 후, 10 mL 건조 DCM 중 4-니트로페닐 클로로포메이트 (175 mg, 0.87 mmol)를 적가한 후 격렬히 교반하였다. TLC로 반응을 모니터링하고 6 시간 후 반응 혼합물을 염수 및 1N HCl water로 세척하였다. 유기층을 Na2SO4 상에서 건조시키고 여과한 후, 용액을 감압하에 증발시키고, 결과물을 컬럼 크로마토그래피로 추가 정제하여 (용리액: DCM/아세톤= 92/8) 화합물 9를 수득하였다.After cooling a solution of compound 8 (250 mg, 0.43 mmol) and pyridine (0.12 mL, 1.08 mmol) in 50 mL dry DCM, 4-nitrophenyl chloroformate (175 mg, 0.87 mmol) in 10 mL dry DCM was added After the dropwise addition, the mixture was stirred vigorously. The reaction was monitored by TLC and after 6 hours the reaction mixture was washed with brine and 1N HCl water. The organic layer was dried over Na 2 SO 4 and filtered, the solution was evaporated under reduced pressure, and the resultant was further purified by column chromatography (eluent: DCM/acetone=92/8) to obtain compound 9.

1H NMR (CDCl3, 500 MHz) δ 8.27 (d, J = 8.9 Hz, 2H), 7.72 (d, J = 9.0 Hz, 1H), 7.42 (dd, J = 9.8 and 1.8 Hz, 1H), 7.40-7.35 (m, 2H), 7.35-7.29 (m, 2H), 7.08-6.99 (m, 1H), 6.98-6.90 (m, 1H), 6.84 (dt, J = 9.8 and 1.9 Hz, 1H), 6.32-6.30 (m, 1H), 5.30-5.07 (m, 4H), 3.66-3.32 (m, 4H), 3.17-3.01 (m, 3H), 2.96-2.84 (m, 3H), 2.40-2.34 (m, 3H), 1.48-1.38 (m, 9H) ppm. 1 H NMR (CDCl 3 , 500 MHz) δ 8.27 (d, J = 8.9 Hz, 2H), 7.72 (d, J = 9.0 Hz, 1H), 7.42 (dd, J = 9.8 and 1.8 Hz, 1H), 7.40 -7.35 (m, 2H), 7.35-7.29 (m, 2H), 7.08-6.99 (m, 1H), 6.98-6.90 (m, 1H), 6.84 (dt, J = 9.8 and 1.9 Hz, 1H), 6.32 -6.30 (m, 1H), 5.30-5.07 (m, 4H), 3.66-3.32 (m, 4H), 3.17-3.01 (m, 3H), 2.96-2.84 (m, 3H), 2.40-2.34 (m, 3H), 1.48-1.38 (m, 9H) ppm.

화합물 10의 합성Synthesis of compound 10

10 mL 건조 DMF 중 화합물 9 (200 mg, 0.27 mmol) 및 TEA (137 mg, 1.35 mmol)의 용액에, 2 mL 건조 DMF 중 Mt-CFX (192 mg, 0.27 mmol)를 적가하고, 밤새 교반하였다. 반응 완료 후 이를 증발시키고, DCM/brine으로 추출, 플래쉬 컬럼 크로마토그래피로 추가 정제하여 (용리액: DCM/MeOH=92/8) 화합물 10을 수득하였다.To a solution of compound 9 (200 mg, 0.27 mmol) and TEA (137 mg, 1.35 mmol) in 10 mL dry DMF, Mt-CFX (192 mg, 0.27 mmol) in 2 mL dry DMF was added dropwise and stirred overnight. After completion of the reaction, it was evaporated, extracted with DCM/brine, and further purified by flash column chromatography (eluent: DCM/MeOH=92/8) to obtain compound 10.

1H NMR (CDCl3, 500 MHz) δ 8.52 (s, 1H), 7.85-7.79 (m, 3H), 7.75-7.66 (m, 14H), 7.43 (dd, J = 9.9 and 2.0 Hz, 1H), 7.36-7.23 (m, 3H), 7.09-7.02 (m, 1H), 7.00-6.92(m, 1H), 6.83 (d, J = 10.1 Hz, 1H), 6.31 (s, 1H), 5.24-5.08 (m, 4H), 4.28 (t, J = 5.8 Hz, 2H), 3.78-3.63 (m, 4H), 3.56-3.47(m, 3H) 3.46-3.34 (m, 4H), 3.28-3.18 (m, 4H), 3.18-3.03 (m, 3H), 2.95-2.88 (m, 3H), 2.39-2.34(m, 3H), 1.73-1.61 (m, 6H), 1.59-1.52 (m, 2H), 1.47-1.39 (m, 9H), 1.37-1.32 (m, 2H), 1.13-1.07 (m, 2H) ppm.; 1 H NMR (CDCl 3 , 500 MHz) δ 8.52 (s, 1H), 7.85-7.79 (m, 3H), 7.75-7.66 (m, 14H), 7.43 (dd, J = 9.9 and 2.0 Hz, 1H), 7.36-7.23 (m, 3H), 7.09-7.02 (m, 1H), 7.00-6.92(m, 1H), 6.83 (d, J = 10.1 Hz, 1H), 6.31 (s, 1H), 5.24-5.08 ( m, 4H), 4.28 (t, J = 5.8 Hz, 2H), 3.78-3.63 (m, 4H), 3.56-3.47 (m, 3H) 3.46-3.34 (m, 4H), 3.28-3.18 (m, 4H) ), 3.18-3.03 (m, 3H), 2.95-2.88 (m, 3H), 2.39-2.34 (m, 3H), 1.73-1.61 (m, 6H), 1.59-1.52 (m, 2H), 1.47-1.39 (m, 9H), 1.37-1.32 (m, 2H), 1.13-1.07 (m, 2H) ppm.;

13C NMR (CDCl3, 125 MHz) 185.6, 172.5, 164.9, 162.1, 155.5-155.1 (m), 155.1-154.7 (m), 154.4, 153.3, 152.6 (d,J = 248.0 Hz), 149.2, 147.8, 145.0, 144.9-144.4, 143.7 (d, J = 10.4 Hz), 137.6, 135.5 (br), 134.6 (d, J = 2.8 Hz), 134.2, 133.4, 133.0 (d, J = 10.0 Hz), 131.1, 130.0 (d, J = 12.5 Hz), 129.0, 128.9, 128.6, 128.0, 122.4 (d, J = 6.6 Hz), 117.7 (d, J = 85.3 Hz), 113.8, 112.1 (d, J = 21.5 Hz), 109.4, 105.9, 105.3 (br), 100.8, 79.4-78.9 (m), 66.1-65.6 (m), 63.8, 62.2-61.8 (br), 49.3, 46.8, 45.6 (br), 43.2 (br), 34.4, 34.2, 30.4, 29.0 (d, J = 16.2 Hz), 27.9, 27.5, 24.5, 21.6 (d, J = 4.0 Hz), 21.4 (d, J = 50.9 Hz), 20.5 and 7.7 ppm.; 13 C NMR (CDCl 3 , 125 MHz) 185.6, 172.5, 164.9, 162.1, 155.5-155.1 (m), 155.1-154.7 (m), 154.4, 153.3, 152.6 (d, J = 248.0 Hz), 149.2, 147.8, 145.0, 144.9-144.4, 143.7 (d, J = 10.4 Hz), 137.6, 135.5 (br), 134.6 (d, J = 2.8 Hz), 134.2, 133.4, 133.0 (d, J = 10.0 Hz), 131.1, 130.0 (d, J = 12.5 Hz), 129.0, 128.9, 128.6, 128.0, 122.4 (d, J = 6.6 Hz), 117.7 (d, J = 85.3 Hz), 113.8, 112.1 (d, J = 21.5 Hz), 109.4 , 105.9, 105.3 (br), 100.8, 79.4-78.9 (m), 66.1-65.6 (m), 63.8, 62.2-61.8 (br), 49.3, 46.8, 45.6 (br), 43.2 (br), 34.4, 34.2 , 30.4, 29.0 (d, J = 16.2 Hz), 27.9, 27.5, 24.5, 21.6 (d, J = 4.0 Hz), 21.4 (d, J = 50.9 Hz), 20.5 and 7.7 ppm.;

ESI-MS (m/z) : [M]+ calcd for C73H77FN6O12P : 1279.53; found : 1279.50.ESI-MS ( m/z ): [M] + calcd for C 73 H 77 FN 6 O 12 P: 1279.53; found : 1279.50.

Bo-Bo- MtMt -- CFX의CFX's 합성 synthesis

화합물 10 (200 mg, 0.156 mmol)을 5 mL의 용매 혼합물 (anhydrous EA/DCM = 5/1)에 용해시키고 0 ℃에서 안정화시켰다. EA 중의 5 mL의 1 N HCl을 적가하고 3시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 감압하에 35 ℃ 미만의 온도에서 증발시키고, 건조 DMF에 재용해시킨 후, 무수 DMF 10 mL에 TEA (0.1 mL)로 용해된 화합물 11 (93 mg, 0.234 mmol)에 적가하였다. TLC로 반응을 모니터링하고, 완료 후 반응 혼합물을 감압하에 증발시켰다. 결과물을 30 mL의 DCM에 용해시키고 30 mL의 염수로 3회 세척하였다. 유기층을 Na2SO4 상에서 건조시키고 여과한 후, 용액을 증발시키고, 플래쉬 컬럼 크로마토그래피로 추가 정제하여 (용리액: DCM/MeOH=92/8~88/12) Bo-Mt-CFX를 합성하였다.Compound 10 (200 mg, 0.156 mmol) was dissolved in 5 mL of a solvent mixture (anhydrous EA/DCM = 5/1) and stabilized at 0 °C. 5 mL of 1 N HCl in EA was added dropwise and stirred for 3 h. The reaction mixture was evaporated under reduced pressure at a temperature below 35° C., redissolved in dry DMF, and then added dropwise to compound 11 (93 mg, 0.234 mmol) dissolved in TEA (0.1 mL) in 10 mL of anhydrous DMF. The reaction was monitored by TLC and after completion the reaction mixture was evaporated under reduced pressure. The resultant was dissolved in 30 mL of DCM and washed 3 times with 30 mL of brine. The organic layer was Na 2 SO 4 After drying and filtration, the solution was evaporated and further purified by flash column chromatography (eluent: DCM/MeOH=92/8~88/12) to synthesize Bo-Mt-CFX.

1H NMR (CDCl3, 500 MHz) δ 8.53 (s, 1H), 7.86-7.69(m, 19H), 7.45-7.23 (m, 6H), 7.08-6.81 (m, 3H), 6.35-6.29 (m, 1H), 5.21-5.00 (m, 6H), 4.28 (t, J = 6.19 Hz, 1H), 3.82-3.75 (m, 2H), 3.75-3.47 (m, 8H), 3.28-3.20 (m, 4H), 3.20-3.02 (m, 3H), 3.02-2.89 (m, 3H), 2.41-2.35 (m, 3H), 1.76-1.65 (m, 6H), 1.58-1.50 (m, 2H), 1.48-1.40 (m, 2H), 1.34 (s, 12H) and 1.13 (br, 2H) ppm.; 1 H NMR (CDCl 3 , 500 MHz) δ 8.53 (s, 1H), 7.86-7.69 (m, 19H), 7.45-7.23 (m, 6H), 7.08-6.81 (m, 3H), 6.35-6.29 (m , 1H), 5.21-5.00 (m, 6H), 4.28 (t, J = 6.19 Hz, 1H), 3.82-3.75 (m, 2H), 3.75-3.47 (m, 8H), 3.28-3.20 (m, 4H) ), 3.20-3.02 (m, 3H), 3.02-2.89 (m, 3H), 2.41-2.35 (m, 3H), 1.76-1.65 (m, 6H), 1.58-1.50 (m, 2H), 1.48-1.40 (m, 2H), 1.34 (s, 12H) and 1.13 (br, 2H) ppm.;

13C NMR (CDCl3, 125 MHz) 186.1, 172.9, 165.6, 162.4, 156.4, 154.8, 154.7, 154.0, 153.7, 153.1 (d, J = 249), 149.7, 148.2, 145.5, 145.2, 144.1 (d, J = 10.8 Hz), 138.0, 136.0, 135.0 (d, J = 2.9 Hz), 134.8, 134.6, 134.0, 133.5 (d, J = 9.9 Hz), 131.5, 130.4 (d, J = 12.8 Hz), 127.0, 126.9, 126.8, 126.6, 123.1 (d, J = 6.6 Hz), 118.2 (d, J = 86.2 Hz), 114.2, 112.7 (d, J = 23.5 Hz), 110.1, 106.5, 105.5, 101.2, 83.7, 79.7, 66.2, 64.3, 62.5, 49.8, 47.0, 46.4, 43.6, 34.7, 29.6, 29.4 (d, J = 15.9 Hz), 27.9, 25.0, 24.8, 22.0, 22.0 (d, J = 50.9 Hz), 21.0, 8.2 ppm.; 13 C NMR (CDCl 3 , 125 MHz) 186.1, 172.9, 165.6, 162.4, 156.4, 154.8, 154.7, 154.0, 153.7, 153.1 (d, J = 249), 149.7, 148.2, 145.5, 145.2, 144.1 (d, J = 10.8 Hz), 138.0, 136.0, 135.0 (d, J = 2.9 Hz), 134.8, 134.6, 134.0, 133.5 (d, J = 9.9 Hz), 131.5, 130.4 (d, J = 12.8 Hz), 127.0, 126.9 , 126.8, 126.6, 123.1 (d, J = 6.6 Hz), 118.2 (d, J = 86.2 Hz), 114.2, 112.7 (d, J = 23.5 Hz), 110.1, 106.5, 105.5, 101.2, 83.7, 79.7, 66.2 , 64.3, 62.5, 49.8, 47.0, 46.4, 43.6, 34.7, 29.6, 29.4 (d, J = 15.9 Hz), 27.9, 25.0, 24.8, 22.0, 22.0 (d, J = 50.9 Hz), 21.0, 8.2 ppm. ;

ESI-MS (m/z) : [M]+ calcd for C82H86BFN6O14P : 1440.61; found : 1440.40.ESI-MS ( m/z ): [M] + calcd for C 82 H 86 BFN 6 O 14 P: 1440.61; found : 1440.40.

실험예Experimental example

재료 방법 및 기기장치Material method and apparatus

무수 조건을 필요로 하는 모든 합성 단계는 아르곤 가스로 플러싱된 화염 건조 플라스크에서 수행되었고, 상업용 무수 용매 (Alfa aesar, Sigma aldrich)를 사용하였다. 모든 시약 및 용매는 Alfa Aesar, Sigma Aldrich, TCI Chemicals에서 구입하여 사용하였다. 분석 박층 크로마토그래피 (Analytical thin-layer chromatography, TLC)는 실리카겔 플레이트 Merck 60 F254상에서 수행하였다. 실리카겔 60 (particle size 0.040-0.063 mm)을 고정상으로 사용하여 컬럼 크로마토그래피 정제를 수행하였다. 실리카겔 60 (입자 크기 0.040-0.063 μm)을 고정상으로 사용하여 컬럼 크로마토그래피 정제를 수행하였다. 1H 및 13C NMR 스펙트럼은 Bruker NMR 기기에서 기록하였다. 화학적 쉬프트(δ)는 ppm으로 기록되며 커플링 상수는 Hz로 표시된다. HPLC 분석은 역상 컬럼 (C18, 5 mm, Waters)이 장착된 YL9101S (YL-Clarity) 기기를 사용하여 수행하였다. HPLC를 위한 아세토니트릴은 J. T. Baker에서 구입하였고, H2O를 탈이온화하고, 0.1 %의 THF를 첨가하였다. 분석에 사용된 용리제는 1.0 mL/분 유속의 물-아세토니트릴 구배 (0-30분; 아세토니트릴 0 내지 100%)였다. UV-vis 검출기(254, 550 nm)가 사용되었다. 형광 및 UV-Vis 흡수 스펙트럼을 각각 Shimadzu RF-5301PC 및 Jasco V-750 분광기로 기록하였다. LC/MS-2020 시리즈 (Shimadzu)를 사용하여 ESI 질량 스펙트럼 분석을 수행하였다. 스펙트럼 및 생물학적 연구에 사용된 DMSO는 Sigma-Aldrich (St. Louis, Mo, USA)에서 구매하여 사용하였다.All synthesis steps requiring anhydrous conditions were performed in flame-dried flasks flushed with argon gas, and a commercial anhydrous solvent (Alfa aesar, Sigma aldrich) was used. All reagents and solvents were purchased from Alfa Aesar, Sigma Aldrich, TCI Chemicals and used. Analytical thin-layer chromatography (TLC) was performed on a silica gel plate Merck 60 F254. Column chromatography purification was performed using silica gel 60 (particle size 0.040-0.063 mm) as a stationary phase. Column chromatography purification was performed using silica gel 60 (particle size 0.040-0.063 μm) as a stationary phase. 1 H and 13 C NMR spectra were recorded on a Bruker NMR instrument. The chemical shift (δ) is reported in ppm and the coupling constant is expressed in Hz. HPLC analysis was performed using a YL9101S (YL-Clarity) instrument equipped with a reversed-phase column (C18, 5 mm, Waters). Acetonitrile for HPLC was purchased from JT Baker, deionized H 2 O, and 0.1% THF was added. The eluent used in the analysis was a water-acetonitrile gradient (0-30 min; 0-100% acetonitrile) at a flow rate of 1.0 mL/min. A UV-vis detector (254, 550 nm) was used. Fluorescence and UV-Vis absorption spectra were recorded with Shimadzu RF-5301PC and Jasco V-750 spectrometers, respectively. ESI mass spectral analysis was performed using LC/MS-2020 series (Shimadzu). DMSO used for spectral and biological studies was purchased from Sigma-Aldrich (St. Louis, Mo, USA).

UvUV // Vis및Vis and 형광 분광법 Fluorescence spectroscopy

Bo-Mt-CFX의 1mM 스톡 용액을 DMSO에서 제조하고 100 mM의 과산화수소 저장 용액을 3차 증류수에서 제조하였다. 4 mL 부피의 석영 큐벳을 실험에 사용하였다. 모든 형광 방출 스펙트럼은 샘플을 슬릿폭 5/5로 550 nm에서 여기시켜 수득하였다. 시간 경과 스펙트럼의 경우, Bo-Mt-CFX (5 μM)를 과산화수소 (250 μM)와 함께 인큐베이션 하고, λmax (583 nm)에서 기록하였다. 농도 의존성 스펙트럼 분석을 위해 Bo-Mt-CFX (5 μM)를 다양한 농도의 과산화수소 (0, 1, 2.5, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 250, 400, 500, 750, 1000 μM)로 처리하였다.A 1 mM stock solution of Bo-Mt-CFX was prepared in DMSO and a 100 mM hydrogen peroxide stock solution was prepared in tertiary distilled water. A quartz cuvette with a volume of 4 mL was used for the experiment. All fluorescence emission spectra were obtained by excitation of the sample at 550 nm with a slit width of 5/5. For time course spectra, Bo-Mt-CFX (5 μM) was incubated with hydrogen peroxide (250 μM), λ max (583 nm). For concentration-dependent spectral analysis, Bo-Mt-CFX (5 μM) was mixed with various concentrations of hydrogen peroxide (0, 1, 2.5, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 250, 400, 500, 750, 1000 μM). treated with

세포주 및 시약Cell lines and reagents

인간 암 MDA-MB-231, A549, SW620, DU145 및 PC3 세포주 및 정상 인간 섬유 아세포 BJ 세포주를 한국 세포주 은행 (서울, 한국)에서 구입하였다. MDA-MB-231, SW620, DU145 및 PC3 세포는 RPMI 1640 배지에서 배양하였고, A549 세포는 Modified Eagle's 배지에서 배양하였으며, BJ 세포는 Dulbecco’s modified Eagle's 배지에서 배양하였다. 모든 배지에는 10% 소 태아혈청 (FBS, Gibco) 및 1% 페니실린/스트렙토 마이신 (Welgene, Daegu, Korea)이 보충되었다.Human cancer MDA-MB-231, A549, SW620, DU145 and PC3 cell lines and normal human fibroblast BJ cell lines were purchased from the Korea Cell Line Bank (Seoul, Korea). MDA-MB-231, SW620, DU145 and PC3 cells were cultured in RPMI 1640 medium, A549 cells were cultured in Modified Eagle's medium, and BJ cells were cultured in Dulbecco's modified Eagle's medium. All media were supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS, Gibco) and 1% penicillin/streptomycin (Welgene, Daegu, Korea).

세포 생존력 분석Cell viability assay

세포를 웰당 4 × 103세포로 96 웰 플레이트에 시딩하고 24시간 이상 부착되게 하였다. 이어서 세포를 대조군으로서 CFX, MT-CFX 또는 1 % DMSO로 처리하여 72시간 동안 인큐베이션 하였다. 프로브 존재하에 제조업체의 지침에 따라 CytoTox96® 비방사능성 세포 독성 분석키트 (Promega, USA)를 사용하여 세포 독성을 측정하였다. 490 nm에서의 흡광도를 SpectraMax Gemini EM 마이크로 플레이트 리더 (Molecular Devices, USA)로 측정하였다. 모든 실험은 3회 수행하였다.Cells were seeded in 96 well plates at 4×10 3 cells per well and allowed to attach for at least 24 hours. Cells were then treated with CFX, MT-CFX or 1% DMSO as controls and incubated for 72 hours. Cytotoxicity was measured in the presence of probes using the CytoTox96 ® Non-Radioactive Cytotoxicity Assay Kit (Promega, USA) according to the manufacturer's instructions. Absorbance at 490 nm was measured with a SpectraMax Gemini EM microplate reader (Molecular Devices, USA). All experiments were performed in triplicate.

미토콘드리아 막 전위 평가Assessing mitochondrial membrane potential

미토콘드리아 막 전위를 평가하기 위해, MDA-MB-231 세포 (1.5 × 106 세포)를 60 mm 디쉬에 시딩하고 10 μM MT-CFX로 0, 6, 12 및 24시간 동안 처리하였다. 인큐베이션 후, 세포를 37 ℃, 5% CO2하에서 15분 동안 2 μM JC-1 (Thermo Fisher Scientific Inc., MA, USA)을 함유하는 2 mL의 PBS 용액으로 염색한 다음 PBS로 세척하였다. 세포의 미토콘드리아 막 전위를 530 nm 및 585 nm 밴드 패스 방출 필터 및 488 nm에서 여기시키고 FACS CaliburTM 유세포 분석기에서 정량하였으며, CELLQUESTTM 소프트웨어 (BD Biosciences)를 사용하여 분석하였다.To evaluate mitochondrial membrane potential, MDA-MB-231 cells (1.5 × 10 6 cells) were seeded in 60 mm dishes and treated with 10 μM MT-CFX for 0, 6, 12 and 24 h. After incubation, cells were stained with 2 mL of PBS solution containing 2 μM JC-1 (Thermo Fisher Scientific Inc., MA, USA) for 15 min at 37° C. under 5% CO 2 , and then washed with PBS. The mitochondrial membrane potential of cells was excited at 530 nm and 585 nm band pass emission filters and 488 nm and FACS Calibur Quantitation was performed on a flow cytometer and analyzed using CELLQUEST software (BD Biosciences).

아넥신annexin V 분석 V analysis

아폽토시스 세포 검출을 위해, Annexin V-FITC Early Apoptosis Detection Kit(BD Bioscience, USA)를 사용하였고, 아폽토시스 세포를 FACSCaliburTM 유세포 분석기에서 정량하고 CELLQUESTTM 소프트웨어를 사용하여 분석하였다.For the detection of apoptotic cells, Annexin V-FITC Early Apoptosis Detection Kit (BD Bioscience, USA) was used, and apoptotic cells were analyzed by FACSCalibur Quantitation on a flow cytometer and CELLQUEST The software was used to analyze.

BrDUBrDU 분석 analyze

세포를 10% FBS를 함유하는 DMEM 중 Lab-Tek 챔버 슬라이드(Merck Inc., NJ, USA)에 시딩하였다. 48시간 후, 배지를 50 mM의 CFX 및 MT-CFX를 함유하는 DMEM으로 변경하였다. 24시간 후, 20 μM의 BrdU를 배지에 첨가하고 세포를 4시간 동안 인큐베이션 하였다. 이어서, 세포를 PBS로 세척하고, 4% PFA에 고정시키고, BrdU 항체와 함께 인큐베이션한 다음(1:100; sc-32323, santacruz, CA, USA), Alexa Fluor-접합 된 당나귀 항-마우스 항체 (Thermo Fisher Scientific Inc., MA, USA)과 1:200으로 희석하였다. 공초점 현미경 이미지는 LSM 700 (Carl Zeiss)을 사용하여 수득하였다.Cells were seeded on Lab-Tek chamber slides (Merck Inc., NJ, USA) in DMEM containing 10% FBS. After 48 hours, the medium was changed to DMEM containing 50 mM CFX and MT-CFX. After 24 hours, 20 μM of BrdU was added to the medium and the cells were incubated for 4 hours. Cells were then washed with PBS, fixed in 4% PFA, incubated with BrdU antibody (1:100; sc-32323, santacruz, CA, USA), followed by Alexa Fluor-conjugated donkey anti-mouse antibody ( Thermo Fisher Scientific Inc., MA, USA) and diluted 1:200. Confocal microscopy images were obtained using an LSM 700 (Carl Zeiss).

ROSROS 및 미토콘드리아 과산화물 분석 and mitochondrial peroxide analysis

미토콘드리아 과산화물을 검출하기 위해, 세포를 유리 바닥 접시에 시딩한 후 24시간 동안 Mt-CFX 처리하였다. 세포를 PBS로 2회 세척한 후, 어두운 곳에서 15분 동안 37 ℃에서 5 μM MitoSOXTM 레드 미토콘드리아 수퍼옥사이드 인디케이터 (Molecular ProbesTM, USA)와 함께 인큐베이션시켰다. ROS를 검출하기 위해, 세포를 유리 바닥 접시에 시딩한 후 24시간 동안 Mt-CFX 처리하였다. 세포를 PBS로 2회 세척 한 다음, 37 ℃에서 30분 동안 10 μM CM-H2DCFDA (Invitrogen)와 함께 인큐베이션 시켰다. 인큐베이션 후, 세포를 PBS로 2회 세척하였다. 공초점 레이저 스캐닝 현미경 LSM 700 (Carl Zeiss MicroImaging, Inc.)을 사용하여 형광 이미지를 수득하였다.To detect mitochondrial peroxide, cells were seeded in glass bottom dishes and then treated with Mt-CFX for 24 hours. After washing the cells twice with PBS, 5 μM MitoSOX TM at 37 °C for 15 min in the dark. Incubated with Red Mitochondrial Superoxide Indicator (Molecular Probes™, USA). To detect ROS, cells were seeded in glass bottom dishes and then treated with Mt-CFX for 24 hours. Cells were washed twice with PBS and then incubated with 10 μM CM-H2DCFDA (Invitrogen) at 37 °C for 30 min. After incubation, cells were washed twice with PBS. Fluorescence images were obtained using a confocal laser scanning microscope LSM 700 (Carl Zeiss MicroImaging, Inc.).

단백질, 지질 및 DNA 산화 손상 분석Analysis of oxidative damage to proteins, lipids and DNA

단백질 카르보닐화는 Protein Carbonyl ELISA Kit (Enzo Life Science)로 측정하고, 지질 과산화는 Lipid Peroxixation MDA Assay Kit (Abcam)로 측정하고, 8-OHdG 레벨은 OxiselectTM Oxidative DNA damage ELISA Kit (CellBioLabs, USA)로 정량하였다. 모든 분석은 제조사의 지시에 따라 수행하였다.Protein carbonylation was measured by Protein Carbonyl ELISA Kit (Enzo Life Science), lipid peroxidation by Lipid Peroxixation MDA Assay Kit (Abcam), and 8-OHdG level by Oxiselect It was quantified with Oxidative DNA damage ELISA Kit (CellBioLabs, USA). All analyzes were performed according to the manufacturer's instructions.

세포 내 intracellular 국소화localization (Subcellular localization) 분석 (Subcellular localization) analysis

세포를 유리 바닥 접시 (SPL, 한국)에 시딩한 후 Mt-CFX 처리하였다. 48시간 후, 세포를 PBS로 3회 세척한 다음, 미토콘드리아, 리소좀 및 ER (Endoplasmic reticulum)을 MitoTrackerTM GreenFM, LysoTracker® GreenDND-26 및 ER-Tracker® Green (BODIPYTMFLGlibenclamide) (Invitrogen, USA)을 사용하여 30분 동안 염색하였다. 인큐베이션 후, 세포를 PBS로 3회 세척하였다. 공초점 레이저 스캐닝 현미경 LSM 700 (Carl Zeiss MicroImaging, Inc.)을 사용하여 형광 이미지를 수득하였다.Cells were seeded on a glass bottom dish (SPL, Korea) and then treated with Mt-CFX. After 48 h, the cells were washed 3 times with PBS, and then mitochondria, lysosomes and ER (Endoplasmic reticulum) were treated with MitoTracker GreenFM, LysoTracker ® GreenDND-26 and ER-Tracker ® Green (BODIPYTMFLGlibenclamide) (Invitrogen, USA) were used for staining for 30 min. After incubation, cells were washed 3 times with PBS. Fluorescence images were obtained using a confocal laser scanning microscope LSM 700 (Carl Zeiss MicroImaging, Inc.).

미토콘드리아 손상 분석Mitochondrial damage analysis

미토콘드리아 게놈 손상을 검출하기 위해, 세포를 48시간 동안 Mt-CFX로 처리하고, 미토콘드리아 분리 키트 (Thermo Fisher Scientific, USA)를 사용하여 게놈 미토콘드리아를 수확하였다.To detect mitochondrial genomic damage, cells were treated with Mt-CFX for 48 h, and genomic mitochondria were harvested using a mitochondrial isolation kit (Thermo Fisher Scientific, USA).

면역 immune 블롯팅blotting 분석 analyze

인산화 카스파제 9 (9508), 카스파제 3 (9662), BCL-2 (sc-65392), BAX (sc-7480) 및 GAPDH (sc-47724), β-액틴 (sc-47724), 시토크롬 c (sc-13156) 및 COX IV (A21347)에 특이적인 항체를 사용하여 면역 블롯 분석을 수행하였다. 이들은 Signaling Technology (Massachusetts, USA), Santa Cruz Biotechnology (Texas, USA) 또는 Invitrogen (Cambridge, UK)에서 구입하였다. 간략하게, 부착된 세포를 빙냉 PBS로 3회 세척하고 긁어 세포 펠렛을 수집하였다. PBS를 제거한 후, 제조자 (Up-State, USA)에 의해 제공된 50 mM 트리스/HCl (pH 7.5), 150 mM NaCl, 0.1% 소듐도데실설페이트 (SDS), 1% 트리톤 X-100, 1% 소듐 데옥시콜레이트, 프로테아제 억제제 혼합물을 함유하는 방사성 면역 침전 분석 (RIPA) 용해 완충제를 세포 펠렛에 첨가하여 단백질 용해물을 수득하였다. BCA 분석을 수행하여 각 세포주의 단백질 농도를 측정한 다음, 각 세포주의 단백질 (30 μg/레인)을 나트륨 도데실 설페이트 폴리아크릴아미드 겔 전기 영동 겔 (SDS-PAGE)에 로딩하여 단백질을 밴드로 분리하였다. 분리된 단백질 밴드를 폴리비닐리덴 디플루오라이드 (PVDF) 막 (Merck Millipore, USA)으로 옮겼다. 막을 4 ℃에서 밤새 항체와 함께 인큐베이션 시켰다. 생성된 막을 트윈-20 (TBS-T), 트리스-버퍼 식염수로 세척한 다음, 항-마우스 겨자무과산화효소(HRP)-접합된 이차 항체 (Santa Cruz Biotechnology; sc-2357) 및 항-래빗 겨자무과산화효소 (HRP)-접합된 이차 항체 (GeneTex, Irvine, USA, GTX213110-01)와 함께 2시간 동안 실온에서 인큐베이션 하였다. 면역 반응성 단백질 밴드를 검출하기 위해, 강화된 화학 발광 시약 (Luminate, Merk Millipore)을 제조사의 지시에 따라 사용하였다.Phosphorylated caspase 9 (9508), caspase 3 (9662), BCL-2 (sc-65392), BAX (sc-7480) and GAPDH (sc-47724), β-actin (sc-47724), cytochrome c ( sc-13156) and antibodies specific for COX IV (A21347) were used for immunoblot analysis. These were purchased from Signaling Technology (Massachusetts, USA), Santa Cruz Biotechnology (Texas, USA) or Invitrogen (Cambridge, UK). Briefly, adherent cells were washed 3 times with ice-cold PBS and scraped to collect the cell pellet. After removal of PBS, 50 mM Tris/HCl (pH 7.5), 150 mM NaCl, 0.1% sodium dodecyl sulfate (SDS), 1% Triton X-100, 1% sodium provided by the manufacturer (Up-State, USA) A radioimmunoprecipitation assay (RIPA) lysis buffer containing deoxycholate, a protease inhibitor mixture was added to the cell pellet to obtain a protein lysate. BCA analysis was performed to measure the protein concentration of each cell line, and then, the protein (30 μg/lane) of each cell line was loaded onto a sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis gel (SDS-PAGE) to separate the protein into bands. did The separated protein band was transferred to a polyvinylidene difluoride (PVDF) membrane (Merck Millipore, USA). Membranes were incubated with the antibody overnight at 4 °C. The resulting membrane was washed with Tween-20 (TBS-T), Tris-buffered saline, followed by anti-mouse mustard radish peroxidase (HRP)-conjugated secondary antibody (Santa Cruz Biotechnology; sc-2357) and anti-rabbit mustard. Peroxidase (HRP)-conjugated secondary antibody (GeneTex, Irvine, USA, GTX213110-01) was incubated for 2 hours at room temperature. To detect immunoreactive protein bands, enriched chemiluminescent reagents (Luminate, Merk Millipore) were used according to the manufacturer's instructions.

세포질 및 미토콘드리아 분획의 분리Separation of cytoplasmic and mitochondrial fractions

세포질 및 미토콘드리아 분획의 분리는 Mitochondria Isolation Kit (Thermo Scientific, USA)를 사용하여 수행하였다. 간략하게, 세포를 차가운 PBS로 세척하고 10 mM 페닐메틸설포닐 플루오라이드 (PMSF)를 함유하는 미토콘드리아 분리 시약 A 버퍼에서 5-사이클 동결-해동에 의해 용해시켰다. 얼음상에서 10분 동안 인큐베이션 후, 미토콘드리아 분리 시약 B 버퍼를 첨가한 후, 용 해물을 미토콘드리아 분리 시약 C 버퍼로 처리하여 반전시킨 후 700 ×g에서 10분 동안 원심분리하였다. 상청액을 새로운 튜브로 옮기고, 4 ℃에서 15분 동안 12000 ×g에서 원심 분리하고, 시토졸 분획으로서 수집하였다. 500 mL의 미토콘드리아 분리 시약 C를 첨가한 후, 펠렛을 5분 동안 12,000 ×g에서 원심 분리하고 미토콘드리아 분획으로서 수집하였다.Separation of cytoplasmic and mitochondrial fractions was performed using the Mitochondria Isolation Kit (Thermo Scientific, USA). Briefly, cells were washed with cold PBS and lysed by 5-cycle freeze-thaw in Mitochondrial Dissociation Reagent A buffer containing 10 mM phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF). After incubation on ice for 10 min, mitochondrial dissociation reagent B buffer was added, and the lysate was treated with mitochondrial dissociation reagent C buffer, inverted, and centrifuged at 700 × g for 10 min. The supernatant was transferred to a new tube, centrifuged at 12000×g for 15 min at 4° C. and collected as the cytosolic fraction. After addition of 500 mL of mitochondrial isolation reagent C, the pellet was centrifuged at 12,000×g for 5 min and collected as the mitochondrial fraction.

미토콘드리아 mitochondria GSHGSH 측정 분석 measurement analysis

미토콘드리아 글루타티온을 검출하기 위한 Mito-RealThiol (MitoRT)은 Baylor College of Medicine의 Jin Wang 박사 실험실에서 구입하였다.Mito-RealThhiol (MitoRT) for the detection of mitochondrial glutathione was purchased from the laboratory of Dr. Jin Wang of Baylor College of Medicine.

RNA extraction and Real-time RNA extraction and real-time PCRPCR analysis analysis

델타-델타-CT 방법으로 유전자 발현을 정량하고, CFX-96 열 사이 클러 및 검출 시스템에서 실시간 PCR을 수행하였다. 각 유전자의 프라이머는 하기 표와 같다.Gene expression was quantified by the delta-delta-CT method, and real-time PCR was performed in a CFX-96 thermal cycler and detection system. Primers of each gene are shown in the table below.

RNA 추출 및 실시간 RNA extraction and real-time PCRPCR 분석 analyze

세포주로부터의 총 RNA는 제조사의 지시에 따라 PureLinkTM 총 RNA 분리 키트 (Invitrogen) 및 TRIzol 시약 (Invitrogen)에 의해 분리되었다. iScriptTM cDNA 합성 키트 (Bio-Rad Laboratories)를 사용하여 cDNA로의 역전사를 수행하였다. 실시간 PCR에 사용된 모든 cDNA는 GAPDH로 정규화되었다. 정량적 실시간 PCR을 iQTMSYBR Green Supermix (Bio-Rad Laboratories)를 사용하여 수행하였다. 델타-델타-CT 방법으로 유전자 발현을 정량하고, CFX-96 열 사이클러 및 검출 시스템에서 실시간 PCR을 수행하였다. 각 유전자에 대한 프라이머는 아래 표에 나타내었다.Total RNA from the cell line was purified using PureLink according to the manufacturer's instructions. It was isolated by Total RNA Isolation Kit (Invitrogen) and TRIzol Reagent (Invitrogen). iScript Reverse transcription into cDNA was performed using a cDNA synthesis kit (Bio-Rad Laboratories). All cDNAs used for real-time PCR were normalized to GAPDH. Quantitative real-time PCR was performed using iQTMSYBR Green Supermix (Bio-Rad Laboratories). Gene expression was quantified by the delta-delta-CT method, and real-time PCR was performed in a CFX-96 thermal cycler and detection system. Primers for each gene are shown in the table below.

GenesGenes 5' sequences5' sequences 3' sequences3' sequences Nu-16sRNANu-16sRNA GGG ATA ACA GCG CAA TCC TAGGG ATA ACA GCG CAA TCC TA CCT GGA TTA CTC CGG TCT GACCT GGA TTA CTC CGG TCT GA Mt-ND1Mt-ND1 ATA CCC CCG ATT CCG CTA CGA CATA CCC CCG ATT CCG CTA CGA C GTT TGA GGG GGA ATG CTG GAG AGTT TGA GGG GGA ATG CTG GAG A ERCC1ERCC1 CTA CGC CGA ATA TGC CAT CTCCTA CGC CGA ATA TGC CAT CTC GTA CGG GAT TGC CCC TCT GGTA CGG GAT TGC CCC TCT G DDB2DDB2 ACC TCC GAG ATT GTA TTA CGC CACC TCC GAG ATT GTA TTA CGC C TCA CAT CTT CTG CTA GGA CCGTCA CAT CTT CTG CTA GGA CCG POLgPOLg GCTGCACGAGCAAATCTTCGGCTGCACGAGCAAATCTTCG GTCCAGGTTGTCCCCGTAGAGTCCAGGTTGTCCCCGTAGA Taq1 controlTaq1 control ACA GTT TAT GTA GCT TAC CTC CACA GTT TAT GTA GCT TAC CTC C TTG CTG CGT GCT TGA TGC TTGTTG CTG CGT GCT TGA TGC TTG Taq1 1216Taq1 1216 AAC TGC TCG CCA GAA CAC TACAAC TGC TCG CCA GAA CAC TAC GGG CTA CAC CTT GAC CTA ACGGG CTA CAC CTT GAC CTA AC nuclear long PCRnuclear long PCR GAG GCA GGA CTC AGG ACA AGGAG GCA GGA CTC AGG ACA AG CTC CTC ACA TGC AGC TAC CACTC CTC ACA TGC AGC TAC CA nuclear short PCRnuclear short PCR GAG GCA GGA CTC AGG ACA AGGAG GCA GGA CTC AGG ACA AG GGA TGC CTC AGG GAC CAGGGA TGC CTC AGG GAC CAG mito long PCRmito long PCR CGC CTC ACA CTC ATT CTC AACGC CTC ACA CTC ATT CTC AA AAT GTA TGG GAT GGC GGA TAAAT GTA TGG GAT GGC GGA TA mito short PCRmito short PCR CGC CTC ACA CTC ATT CTC AACGC CTC ACA CTC ATT CTC AA CAA GGA AGG GGT AGG CTA TGCAA GGA AGG GGT AGG CTA TG

GenesGenes 5' sequences5' sequences 3' sequences3' sequences GTP2GTP2 GTG ATG GCA CTA TGC ACC TACGTG ATG GCA CTA TGC ACC TAC TTC ACG GAT GCA GTT GAC ACCTTC ACG GAT GCA GTT GAC ACC ME1ME1 CTG CTG ACA CGG AAC CCT CCTG CTG ACA CGG AAC CCT C GAT CTC CTG ACT GTT GAA GGA AGGAT CTC CTG ACT GTT GAA GGA AG ALDH2ALDH2 ATG GCA AGC CCT ATG TCA TCTATG GCA AGC CCT ATG TCA TCT CCG TGG TAC TTA TCA GCC CACCG TGG TAC TTA TCA GCC CA PCK2PCK2 GCC ATC ATG CCG TAG CAT CGCC ATC ATG CCG TAG CAT C AGC CTC AGT TCC ATC ACA GATAGC CTC AGT TCC ATC ACA GAT ALDH1B1ALDH1B1 CCC ATT CTG AAC CCA GAC ATCCCC ATT CTG AAC CCA GAC ATC AAT GAC CTC CCC GGT GGT AAAT GAC CTC CCC GGT GGT A SLC25A10SLC25A10 AGG ATG CAG AAC GAC GTG AAGAGG ATG CAG AAC GAC GTG AAG GGT TGC ACC CGA GAA CAG TCGGT TGC ACC CGA GAA CAG TC DDIT4DDIT4 TGA GGA TGA ACA CTT GTG TGCTGA GGA TGA ACA CTT GTG TGC CCA ACT GGC TAG GCA TCA GCCCA ACT GGC TAG GCA TCA GC SESN2SESN2 TCT TAC CTG GTA GGC TCC CACTCT TAC CTG GTA GGC TCC CAC AGC AAC TTG TTG ATC TCG CTGAGC AAC TTG TTG ATC TCG CTG MAP1LC3BMAP1LC3B AAG GCG CTT ACA GCT CAA TGAAG GCG CTT ACA GCT CAA TG CTG GGA GGC ATA GAC CAT GTCTG GGA GGC ATA GAC CAT GT MTHFD2MTHFD2 AGG ACG AAT GTG TTT GGA TCA GAGG ACG AAT GTG TTT GGA TCA G GGA ATG CCA GTT CGC TTG ATT AGGA ATG CCA GTT CGC TTG ATT A NLRP1NLRP1 GCA GTG CTA ATG CCC TGG ATGCA GTG CTA ATG CCC TGG AT GAG CTT GGT AGA GGA GTG AGGGAG CTT GGT AGA GGA GTG AGG CCL2CCL2 CAG CCA GAT GCA ATC AAT GCCCAG CCA GAT GCA ATC AAT GCC TGG AAT CCT GAA CCC ACT TCTTGG AAT CCT GAA CCC ACT TCT CCL8CCL8 TGG AGA GCT ACA CAA GAA TCA CCTGG AGA GCT ACA CAA GAA TCA CC TGG TCC AGA TGC TTC ATG GAATGG TCC AGA TGC TTC ATG GAA TNFSF21TNFSF21 ATT GGC ACA TAC CGC CAT GTTATT GGC ACA TAC CGC CAT GTT GGC TTG TGT TGG TAC AAT GCT CGGC TTG TGT TGG TAC AAT GCT C GADD45AGADD45A GAG AGC AGA AGA CCG AAA GGAGAG AGC AGA AGA CCG AAA GGA CAC AAC ACC ACG TTA TCG GGCAC AAC ACC ACG TTA TCG GG

반-정량적 DNA-Semi-quantitative DNA- PCRPCR 분석 analyze

DNA는 G-spin Total DNA Extraction Kit (INTRON Inc., Seongnam. Korea)로 분리하여 PCR의 주형으로 사용하였다. 인간 GAPDH-특이적 프라이머 (sense; 5'-AACCATGAGAAGTATGACAACAGC-3' 및 antisense; 5'-GAGTCCTTCCACGATACCAAA-3') 및 ND1-특이적 프라이머 (sense; 5'-AATTCTCCGATCCGTCCCTA-3' 및 antisense; 5'-GCTTACTGGTTGTCCTCCGAT-3')로 20-25 사이클 동안 PCR을 수행하였다. PCR 생성물을 아가로스 겔 전기영동을 사용하여 분석하고 GelDoc (BioRad)에서 시각화하였다. 밴드 강도는 농도계에서 측정되었고 Quantity One Software (BioRad)로 정량화되었다. 결과는 ND1 밴드 밀도 대 GAPDH 밴드의 비로 표현되었다.DNA was separated with G-spin Total DNA Extraction Kit (INTRON Inc., Seongnam. Korea) and used as a template for PCR. Human GAPDH-specific primers (sense; 5'-AACCATGAGAAGTATGACAACAGC-3' and antisense; 5'-GAGTCCTTCCACGATACCAAA-3') and ND1-specific primers (sense; 5'-AATTCTCCGATCCGTCCCTA-3' and antisense; 5'-GCTTACTGGTTGTCCTCCGAT -3') and PCR was performed for 20-25 cycles. PCR products were analyzed using agarose gel electrophoresis and visualized in GelDoc (BioRad). Band intensities were measured on a densitometer and quantified with Quantity One Software (BioRad). Results were expressed as the ratio of ND1 band density to GAPDH band.

마이크로 어레이 분석을 위한 RNA RNA for Microarray Analysis 퀄리티quality 체크 Check

RNA 순도 및 완전성은 ND-1000 분광 광도계 (NanoDrop, Wilmington, USA), Agilent 2100 Bioanalyzer (Agilent Technologies, Palo Alto, USA)에 의해 평가되었다.RNA purity and integrity was assessed by ND-1000 spectrophotometer (NanoDrop, Wilmington, USA), Agilent 2100 Bioanalyzer (Agilent Technologies, Palo Alto, USA).

AffymetrixAffymetrix Whole Transcript Expression Array 방법 Whole Transcript Expression Array Method

Affymetrix Whole Transcript Expression array 공정은 제조사의 프로토콜 (GeneChip Whole Transcript PLUS reagent Kit)에 따라 실행되었다. cDNA는 GeneChip WT (Whole Transcript) 증폭 키트를 사용하여 합성되었다. 이어서, 센스 cDNA를 단편화하고 GeneChip WT Terminal labeling kit를 사용하여 TdT (terminal deoxynucleotidyl transferase)로 비오틴-라벨링 하였다. 대략 5.5 μg의 라벨링된 DNA 타겟을 Affymetrix GeneChip Human 2.0 array에 45 ℃에서 16시간 동안 혼성화시켰다. 혼성화된 어레이를 GeneChip Fluidics Station 450에서 세척 및 염색하고 GCS3000 스캐너 (Affymetrix)에서 스캐닝하였다. 신호 값은 Affymetrix® GeneChip Command Console 소프트웨어를 사용하여 계산하였다.The Affymetrix Whole Transcript Expression array process was performed according to the manufacturer's protocol (GeneChip Whole Transcript PLUS reagent Kit). cDNA was synthesized using the GeneChip WT (Whole Transcript) amplification kit. Then, the sense cDNA was fragmented and biotin-labeled with TdT (terminal deoxynucleotidyl transferase) using the GeneChip WT Terminal labeling kit. Approximately 5.5 μg of the labeled DNA target was hybridized to an Affymetrix GeneChip Human 2.0 array at 45° C. for 16 hours. Hybridized arrays were washed and stained on a GeneChip Fluidics Station 450 and scanned on a GCS3000 scanner (Affymetrix). Signal values were calculated using Affymetrix ® GeneChip Command Console software.

마이크로 어레이에 대한 for microarray 로우low 데이터 준비 및 통계 분석 Data preparation and statistical analysis

Affymetrix® Power Tools (APT)에 구현된 robust multi-average (RMA) 방법으로 데이터를 요약 및 정규화하였다. 결과를 유전자 수준 RMA 분석으로 내보내고 차등 발현 유전자 (DEG) 분석을 수행하였다. 발현 데이터의 통계적 유의성은 배수 변화를 결정하였다. DEG 세트의 경우, 유사성의 척도로서 complete linkage 및 Euclidean distance를 사용하여 계층적 군집 분석을 수행하였다. 중요한 프로브 리스트에 대한 유전자 강화 및 기능적 분석(Functional Annotation analysis)은 Gene Ontology (www.geneontology.org/) 및 KEGG (www.genome.jp/kegg/)를 사용하여 수행하였다. 차별적으로 발현된 유전자의 모든 데이터 분석 및 시각화는 R 3.3.3 (www.r-project.org)을 사용하여 수행하였다.Data were summarized and normalized by a robust multi-average (RMA) method implemented in Affymetrix ® Power Tools (APT). Results were exported to gene level RMA analysis and differentially expressed gene (DEG) analysis was performed. Statistical significance of expression data determined fold change. For the DEG set, hierarchical cluster analysis was performed using complete linkage and Euclidean distance as measures of similarity. Gene enrichment and functional annotation analysis for important probe lists were performed using Gene Ontology (www.geneontology.org/) and KEGG (www.genome.jp/kegg/). All data analysis and visualization of differentially expressed genes were performed using R 3.3.3 (www.r-project.org).

동물 연구animal research

5주령의 면역 결핍 누드 마우스 (nu/nu) 마우스 (Orient Bio, Inc.)를 멸균 수 및 식품 (Cat no:1314Fort, ALTROMIN company, Germany)에 임의로 접근할 수 있는 반복 제어 조명 조건 (12 h dark; 12 h light)하의 가압 통풍 케이지에서 유지시켰다. 모든 동물 연구는 고려 대학교 동물 동물 관리위원회의 승인과 한국 동물 보호법에 따라 수행되었다. 50 μL Matrigel® Basement Membrane Matrix (Corning, NY, USA)와 함께 50 μL PBS 중 MDA-MB-231 세포 (1 × 106)를 각 누드 마우스의 측면에 피하 주사하였다. 종양 부피가 100 mm3에 도달하면, 마우스를 3개의 처리 그룹으로 무작위화하였다; vehicle control (DMSO), CFX, and MT-CFX (n = 4 per group). 마우스에 3주 동안 매주 1회 CFX (0.5 μmol/kg/d), MT-CFX (0.5 μmol/kg/d), Bo-MT-CFX (0.5 μmol/kg/d) 또는 비히클 (DMSO)을 I.V (intravain)로 주사하였다. 종양 성장을 주기적으로 모니터링하고, 변형된 ellipsoidal formula를 사용하여 종양 부피 (V)를 계산하였다 (V = 1/2 × length × (width)2), 처리 12주 후, CO2 질식에 의해 동물을 안락사시켰다. 이종 이식편 종양을 절제하고 사진을 찍었다. 각 동물은 사후 검사를 철저히 거쳐 사용된 동물의 수와 고통을 최소화하기 위해 노력하였다.Immunodeficient nude mice (nu/nu) mice (Orient Bio, Inc.) at 5 weeks of age were subjected to repeated controlled lighting conditions (12 h dark) with ad libitum access to sterile water and food (Cat no:1314Fort, ALTROMIN company, Germany). 12 h light) in a pressurized ventilated cage. All animal studies were approved by the Korea University Animal and Animal Care Committee and were conducted in accordance with the Korean Animal Protection Act. MDA-MB-231 cells (1 × 10 6 ) in 50 μL PBS with 50 μL Matrigel ® Basement Membrane Matrix (Corning, NY, USA) were injected subcutaneously into the flank of each nude mouse. When the tumor volume reached 100 mm 3 , mice were randomized into 3 treatment groups; vehicle control (DMSO), CFX, and MT-CFX (n = 4 per group). Mice were IV administered with CFX (0.5 μmol/kg/d), MT-CFX (0.5 μmol/kg/d), Bo-MT-CFX (0.5 μmol/kg/d) or vehicle (DMSO) once weekly for 3 weeks. (intravain). Tumor growth was monitored periodically, and tumor volume (V) was calculated using a modified ellipsoidal formula (V = 1/2 × length × (width) 2 ), 12 weeks after treatment, animals were removed by CO 2 asphyxiation. was euthanized. The xenograft tumor was excised and photographed. Each animal was thoroughly examined post-mortem to minimize the number and suffering of animals used.

인비보in vivo (In (In vivoin vivo ) 및 ) and 엑스비보ex-vibo (ex (ex vivoin vivo ) 형광 ) Neon 이미징imaging

생체 내 및 생체 외에서 Bo-Mt-CFX의 종양 표적 특이성 및 기관 분포를 평가하기 위해, 마우스에 MDA-MB-231 세포를 피하 주사하였다. 종양 성장이 검출 가능한 크기에 도달할 때, 마우스를 48시간 동안 1회 I.V 주사에 의해 Bo-MT-CFX (0.5 μmol/kg/d)로 처리하였다. 48 시간 동안 1회 주사, Bo-Mt-CFX 처리 2일 후, CO2 질식을 통해 동물을 안락사시켰다. 이종 이식편 종양을 절제하고 사진을 찍었다. 대조군 및 주사된 마우스의 종양 및 기관의 생체외 형광 이미지를 Maestro2 기기를 사용하여 기록하고 정량하였다 (여기 및 방출 파장 : 각각 550 및 650 nm). 그 후, 다중 여기 스펙트럼 분석 기능을 사용하여 기기와 함께 제공된 소프트웨어 (Maestro software ver.2.4, CRi, MA, USA)를 사용하여 형광 이미지 및 자동 형광을 디콘볼루션시켰다.To evaluate the tumor target specificity and organ distribution of Bo-Mt-CFX in vivo and ex vivo, mice were subcutaneously injected with MDA-MB-231 cells. When tumor growth reached a detectable size, mice were treated with Bo-MT-CFX (0.5 μmol/kg/d) by one IV injection for 48 hours. Animals were euthanized via CO 2 asphyxiation after one injection for 48 hours, 2 days of Bo-Mt-CFX treatment. The xenograft tumor was excised and photographed. In vitro fluorescence images of tumors and organs of control and injected mice were recorded and quantified using a Maestro2 instrument (excitation and emission wavelengths: 550 and 650 nm, respectively). Then, the fluorescence images and autofluorescence were deconvolved using the software provided with the instrument (Maestro software ver.2.4, CRi, MA, USA) using the multiple excitation spectral analysis function.

간독성hepatotoxicity 분석 analyze

각 마우스의 혈액 샘플을 4 ℃에서 10 분 동안 3,000 rpm에서 원심 분리하여 혈청을 생성하였다. 이어서, 혈청에서 ALT 및 AST의 활성을 제조자의 지침에 따라 AST 및 ALT 활성 분석 키트 (MAK055, MAK052, Sigma Aldrich)를 사용하여 분석하였다.Blood samples from each mouse were centrifuged at 3,000 rpm for 10 minutes at 4°C to generate serum. ALT and AST activity in serum were then analyzed using AST and ALT activity assay kits (MAK055, MAK052, Sigma Aldrich) according to the manufacturer's instructions.

H&E 염색H&E dyeing

조직을 추출하여 냉동 섹션 화합물 (Lieca)에 매립시켰다. Leica cryotome CM3050S를 사용하여 종양 섹션 (5 μm)을 제조하고, 슬라이드에 고정한 후, -70 ℃에서 보관하였다. H&E 염색을 위해, 슬라이드를 재수화시키고 헤마톡실린 길 (Hematoxylin Gill's) 및 0.5 % 에오신 Y (Eosin Y)에 의해 대조 염색하였다. 면역 조직 화학은 표준 프로토콜에 따라 수행되었다.Tissues were extracted and embedded in frozen section compound (Lieca). Tumor sections (5 μm) were prepared using a Leica cryotome CM3050S, fixed on slides, and stored at -70°C. For H&E staining, slides were rehydrated and counterstained with Hematoxylin Gill's and 0.5% Eosin Y. Immunohistochemistry was performed according to standard protocols.

실험예Experimental example 결과 result

(1) 도 1은 MDA-MB-231 세포에서 TPP, CFX 및 MT-CFX의 세포 생존력를 나타낸 결과이며 (모든 데이터는 평균 ± SEM (n = 3)으로 표시), 도 2는 Mt-CFX 처리된 MDA-MB-231 세포에서 변경된 BrdU 패턴을 나타낸 결과이다.(1) Figure 1 is a result showing the cell viability of TPP, CFX and MT-CFX in MDA-MB-231 cells (all data are expressed as mean ± SEM (n = 3)), Figure 2 is Mt-CFX treated Results showing the altered BrdU pattern in MDA-MB-231 cells.

Mt-CFX는 미토콘드리아 막 전위 (MMP)-의존적 방식으로 세포 사멸을 유도한다. CFX의 미토콘드리아 축적을 증가시키기 위해, 트리페닐포스 포늄 그룹 베어링 링커 (triphenylphosphonium group bearing linker)로 약물을 유도체화하고 이 화합물을 Mt-CFX라 명명한다. 이 화합물은 IC50 또는 31 μM 인 MDA-MB-231 세포에서 용량 의존적 방식으로 세포 생존율을 강하게 감소시켰으며, 반면 CFX 또는 표적화 그룹은 수십 배 더 큰 IC50 값을 나타내었다 (도 1). 추가로, BrdU 혼입 분석은 또한 CFX 또는 대조군과 비교하여 Mt-CFX의 존재 하에서 강하게 감소 된 세포 증식을 나타내었다 (도 2).Mt-CFX induces apoptosis in a mitochondrial membrane potential (MMP)-dependent manner. To increase the mitochondrial accumulation of CFX, the drug was derivatized with a triphenylphosphonium group bearing linker and this compound was named Mt-CFX. This compound strongly reduced cell viability in a dose-dependent manner in MDA-MB-231 cells with an IC 50 or 31 μM, whereas the CFX or targeting group exhibited tens of fold greater IC 50 values (Fig. 1). Additionally, BrdU incorporation assay also showed strongly reduced cell proliferation in the presence of Mt-CFX compared to CFX or controls (Fig. 2).

(2) 도 3은 다양한 암 (A549, SW620, PC3 및 DU145) 및 정상 (BJ 및 MCF10A) 세포주에서 MT-CFX의 세포 생존력을 나타낸 것 (모든 실험은 3회 반복 수행, 모든 막대 그래프 표시는 평균 ± SEM (n = 3))이며, 도 4는 다양한 암 (MDA-MB-231, A549, SW620, PC3 및 DU145) 및 정상 (BJ) 세포주의 미토콘드리아 막 전위 (MMP)를 나타낸 것이며 (프로토콜에 따라 세포를 JC-1로 염색하고 BD FACS caliberTM에서 분석), JC-1 형광은 응집체 (적색) 및 단량체 (녹색) 둘 다에서 관찰된다. 도 5는 아폽토시스를 초래하는 Mt-CFX-유도된 미토콘드리아 분열 (mitochondrial disruption)을 나타낸 것으로서, 세포의 MT-CFX (30 μM) 처리 후, 미토콘드리아는 시간-의존적 방식으로 탈분극 MMP로 발견되었다. 그리고 세포를 MT-CFX와 함께 0 시간 내지 24 시간 동안 인큐베이션시켰다. 아넥신 V-양성 아폽토시스 세포를 분석하였다. 세포 생존율은 일반적으로 암세포주 (MDA-MB-231, A549, SW620, DU145 및 PC3)에서 동일한 크기의 것으로 밝혀졌지만, 독성은 정상인 인간 섬유 아세포 세포주 (BJ)에서 적어도 몇 배만큼 감소되었으며, 인간 유선 유방암 세포 (MCF10A)에 대한 독성이 실질적으로 낮음을 확인할 수 있으며, 결론적으로 이들 결과는 Mt-CFX의 활성이 MMP에 비례하여 약물의 미토콘드리아 축적에 크게 의존한다는 것을 입증한다.(2) Figure 3 shows the cell viability of MT-CFX in various cancer (A549, SW620, PC3 and DU145) and normal (BJ and MCF10A) cell lines (all experiments were performed in triplicate, all histograms are the mean ± SEM (n = 3)), and Figure 4 shows the mitochondrial membrane potential (MMP) of various cancer (MDA-MB-231, A549, SW620, PC3 and DU145) and normal (BJ) cell lines (according to the protocol). Cells were stained with JC-1 and analyzed on a BD FACS caliber ), JC-1 fluorescence is observed in both aggregates (red) and monomers (green). 5 shows Mt-CFX-induced mitochondrial disruption leading to apoptosis. After MT-CFX (30 μM) treatment of cells, mitochondria were found to be depolarizing MMPs in a time-dependent manner. The cells were then incubated with MT-CFX for 0 to 24 hours. Annexin V-positive apoptotic cells were analyzed. Cell viability was generally found to be of the same magnitude in cancer cell lines (MDA-MB-231, A549, SW620, DU145 and PC3), whereas toxicity was reduced by at least several fold in normal human fibroblast cell lines (BJ), and human mammary glands. It can be confirmed that the toxicity to breast cancer cells (MCF10A) is substantially low, and in conclusion, these results demonstrate that the activity of Mt-CFX is highly dependent on the mitochondrial accumulation of the drug in proportion to the MMP.

(3) Mt-CFX는 핵 DNA 손상을 최소화하면서 미토콘드리아 ROS 생성을 유도하며, 몇몇 항 박테리아제는 이전에 ROS의 결과로 미토콘드리아 손상을 일으키는 것으로 입증되었으며, 따라서, MDA-MB-231 세포에서 ROS 생성에 대한 Mt-CFX의 영향을 조사하였다.(3) Mt-CFX induces mitochondrial ROS generation with minimal nuclear DNA damage, and several antibacterial agents have previously been demonstrated to cause mitochondrial damage as a result of ROS, thus, ROS generation in MDA-MB-231 cells. The effect of Mt-CFX on

도 6은 MDA-MB-231 세포에서 Mt-CFX에 의해 유도된 미토콘드리아 ROS 생성을 나타낸 것으로서, 과산화수소 (H2O2) 레벨은 Amplex red를 사용하여 Mt-CFX (30 μM)의 처리된 세포로부터 결정하고, 공초점 현미경을 사용하여 MitoSOX로 미토콘드리아-선택적 과산화물 (O2*-) 생산 및 세포 내 ROS 생산을 검출하였다 (모든 막대 그래프 표시는 평균 ± SEM (n = 3)을 나타냄).Figure 6 shows the mitochondrial ROS production induced by Mt-CFX in MDA-MB-231 cells, the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) level from cells treated with Mt-CFX (30 μM) using Amplex red. was determined, and mitochondrial-selective peroxide (O2 *- ) production and intracellular ROS production were detected with MitoSOX using confocal microscopy (all bar graph representations represent mean±SEM (n=3)).

도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 세포 내 Amplex 적색 형광은 Mt-CFX-처리된 세포에서 강하게 증가하여 H2O2 생성의 증가를 나타내고, 미토콘드리아-선택적 과산화물 형광 염료인 Mito-SOX 형광은 미토콘드리아에서 ROS 생산의 큰 증가를 분명히 보여주었으며, 비 선택적 산화 스트레스 지표는 상기 결과를 더욱 확증했다.As can be seen in FIG. 6 , intracellular Amplex red fluorescence strongly increased in Mt-CFX-treated cells, indicating an increase in H 2 O 2 production, and Mito-SOX fluorescence, a mitochondrial-selective peroxide fluorescent dye, in mitochondria. It clearly showed a large increase in ROS production, and the non-selective oxidative stress indicator further corroborated this result.

(4) 다음으로, 도 7은 MDA-MB-231 세포에서 Mt-CFX에 의한 산화 손상 (oxidative damage)을 나타낸 결과이다. Mt-CFX (30 μM) 및 CFX (30 μM)로 48시간 처리한 후 MDA-MB-231 세포에서 산화 손상을 측정하였다. 8-OHdG의 어번던스 (abundance)를 측정하여 산화성 DNA 손상을 평가하였다. 산화성 단백질 손상, 단백질 카르보닐화는 효소 결합 면역 흡착 분석법 (ELISA)을 사용하여 검출되었다. 지질 과산화는 MDA를 측정함으로써 평가하였다. 모든 막대 그래프 표시는 평균 ± SEM (n = 3)을 나타낸다.(4) Next, Figure 7 is a result showing the oxidative damage (oxidative damage) by Mt-CFX in MDA-MB-231 cells. Oxidative damage was measured in MDA-MB-231 cells after 48 hours of treatment with Mt-CFX (30 μM) and CFX (30 μM). Oxidative DNA damage was evaluated by measuring the abundance (abundance) of 8-OHdG. Oxidative protein damage, protein carbonylation, was detected using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Lipid peroxidation was assessed by measuring MDA. All bar graph displays represent mean ± SEM (n = 3).

단백질 산화의 척도로서 말론디알데히드 (MDA) 수준, 지질 과산화의 최종 생성물로서 8-하이드록시-2'-데옥시구아노신 (8-OHdG) 농도, 마커가 없는 단백질 카보닐화의 양이 상당히 증가함을 발견했다. 이는 Mt-CFX가 미토콘드리아 ETC 과정을 방해하여 산화 스트레스 수준을 상당히 향상시킨다는 것을 분명히 제시한다.Significant increases in malondialdehyde (MDA) levels as a measure of protein oxidation, 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine (8-OHdG) concentrations as end products of lipid peroxidation, and marker-free protein carbonylation found This clearly suggests that Mt-CFX significantly enhances oxidative stress levels by interfering with the mitochondrial ETC process.

(8) 세포질 단백질 대사는 ROS 생산이 임상적으로 승인된 약물의 활성을 기본으로 하는 주요 메커니즘과 관련된 독소루비신 (DOXO)과 함께 핵 (GAPDH) 및 미토콘드리아 (ND1) 단백질의 발현 수준을 모니터링하여 조사하였다. 도 8은 핵 GAPDH 및 미토콘드리아 ND1의 게놈 Genomic DNA q-PCR을 나타낸 것이다 (Mt-CFX (30μM), CFX (30μM) 및 독소루비신 (30μM)을 MDA-MB-231 세포에 처리, 모든 막대 그래프 표시는 평균 ± SEM (n = 3)을 나타냄). DOXO는 GAPDH 발현 수준의 감소를 분명히 보여 주었지만, Mt-CFX에 대해서는 덜 두드러졌다. 반대로, DOXO-처리된 세포는 ND1-발현의 약한 감소만을 보여준 반면, Mt-CFX는 미토콘드리아 기능을 분명히 방해하였다 (도 8). 또한, Mt-CFX는 용량 및 시간-의존적 방식으로 ND1/GAPDH 발현 수준을 유의하게 감소시켰으며, 미토콘드리아/핵 발현 수준 비율의 작은 감소가 관찰되었다.(8) Cytoplasmic protein metabolism was investigated by monitoring the expression levels of nuclear (GAPDH) and mitochondrial (ND1) proteins along with doxorubicin (DOXO), the major mechanism by which ROS production is based on the activity of clinically approved drugs. . Figure 8 shows genomic DNA q-PCR of nuclear GAPDH and mitochondrial ND1 (Mt-CFX (30 μM), CFX (30 μM) and doxorubicin (30 μM) were treated in MDA-MB-231 cells, all histograms are mean ± SEM (n = 3)). DOXO clearly showed a decrease in GAPDH expression levels, but less pronounced for Mt-CFX. Conversely, DOXO-treated cells showed only a weak decrease in ND1-expression, whereas Mt-CFX clearly disrupted mitochondrial function ( FIG. 8 ). In addition, Mt-CFX significantly reduced ND1/GAPDH expression levels in a dose- and time-dependent manner, with a small decrease in the mitochondrial/nuclear expression level ratio observed.

(9) 도 9는 DNA 복구 유전자의 발현 수준을 나타낸 것이다 (DDB2, ERCC1은 뉴클레오티드 절제 복구 (NER)에 관여하고 POLg는 미토콘드리아 특이적 염기 절제 복구에 관여, 실시간 PCR을 사용하여 Mt-CFX (30 μM), CFX (30 μM) 및 독소루비신 (30 μM)을 MDA-MB-231 세포에 처리).(9) Figure 9 shows the expression levels of DNA repair genes (DDB2, ERCC1 are involved in nucleotide excision repair (NER), and POLg is involved in mitochondrial-specific base excision repair, Mt-CFX (30) using real-time PCR μM), CFX (30 μM) and doxorubicin (30 μM) to MDA-MB-231 cells).

DNA에 대한 산화적 병변은 핵과 미토콘드리아 둘 다에서 복구 효소 발현, 주로 염기-절제 복구 (BER)를 유도하는 반면, 뉴클레오티드 절단 복구 (NER)는 핵 DNA 복구에도 관여한다. 따라서, rt-PCR을 사용하여 미토콘드리아-선택적 염기 절제 복구 단백질을 코딩하는 POLG의 발현 수준을 조사하였고, Mt-CFX와의 인큐베이션 후에 유의하게 증가된 것으로 밝혀졌다 (도 9). 한편, DOXO는 ERCC1 및 DDB2 둘 다에 대해 NER의 명확한 상향 조절을 유도한 반면, Mt-CFX는 단지 약하거나 현저하게 증가된 발현 수준을 유발하였다. 이러한 조건 하에서, CFX 단독은 임의의 수복 효소의 상향 조절을 유발하기에 충분한 산화적 손상을 유도 할 수 없었다.Oxidative lesions on DNA induce repair enzyme expression in both the nucleus and mitochondria, primarily base-excision repair (BER), whereas nucleotide excision repair (NER) is also involved in nuclear DNA repair. Therefore, the expression level of POLG encoding a mitochondrial-selective base excision repair protein was investigated using rt-PCR and found to be significantly increased after incubation with Mt-CFX ( FIG. 9 ). On the other hand, DOXO induced a clear upregulation of NER for both ERCC1 and DDB2, whereas Mt-CFX induced only weak or significantly increased expression levels. Under these conditions, CFX alone could not induce sufficient oxidative damage to cause upregulation of any repair enzymes.

(10) 도 10은 Mt-CFX (30 μM) 유도 미토콘드리아 DNA 돌연변이을 나타낸 것이며, 모든 막대그래프 표시는 평균 ± SEM (n = 3)을 나타타낸다. TaqI 제한 부위 돌연변이 분석을 사용하여 약물 유발 미토콘드리아 DNA 돌연변이의 정도를 측정하였으며, 제한 효소는 이중 가닥 5'-TCGA-3' DNA 서열을 절단하여 DNA 분해를 유발하는 반면, 제한 효소 내성 부위는 PCR 증폭을 거친다. Mt-CFX-처리된 세포는 TaqI 제한에 대한 저항이 대략 4.5 배 증가한 반면, DOX-처리된 세포의 경우에 상당히 적은 양의 TaqI 저항이 관찰되었다 (도 10).(10) Figure 10 shows Mt-CFX (30 μM) induced mitochondrial DNA mutations, all histogram representations represent mean ± SEM (n = 3). TaqI restriction site mutation assay was used to measure the extent of drug-induced mitochondrial DNA mutations, where restriction enzymes cut double-stranded 5'-TCGA-3' DNA sequences to induce DNA degradation, whereas restriction enzyme-resistant sites were PCR amplified. go through Mt-CFX-treated cells showed an approximately 4.5-fold increase in resistance to TaqI restriction, whereas significantly lower amounts of TaqI resistance were observed for DOX-treated cells ( FIG. 10 ).

(11) 도 11은 Long range genomic DNA q-PCR (핵: 3129 bp, 미토콘드리아: 3723 bp)을 나타낸 것이다 (MDA-MB-231 세포를 Mt-CFX (30 μM), doxorubicin (DOXO) (30 μM), temozolomide (TMZ) (1 μM), camptothecin (CPT) (250 nM), cis-platin (CDDP) (3 μM), clorambucil (CLB) (50 μM) 및 fluorouracil (5-FU) (30 μM)로 처리, IC50을 기준으로 농도를 선택, 모든 막대그래프 표시는 평균 ± SEM (n = 3)을 나타냄).(11) Figure 11 shows long range genomic DNA q-PCR (nucleus: 3129 bp, mitochondrial: 3723 bp) (MDA-MB-231 cells were treated with Mt-CFX (30 μM), doxorubicin (DOXO) (30 μM) ), temozolomide (TMZ) (1 μM), camptothecin (CPT) (250 nM), cis-platin (CDDP) (3 μM), clorambucil (CLB) (50 μM) and fluorouracil (5-FU) (30 μM) treated with , concentration was selected based on IC 50 , all histogram displays represent mean ± SEM (n = 3).

독소루비신 (DOXO), 테모졸로마이드 (TMZ), 캄프토테신 (CPT), 시스-플라틴 (CDDP), 클루람부실 (CLB) 및 플루오로 우라실 (5-FU)을 포함하는 몇 가지 통상적인 화학 요법 약물과 함께 Mt-CFX에 대한 우세한 DNA 변이원성의 위치를 조사하였다. qPCR (각각 핵 및 미토콘드리아 표적에 대해 3129 bp 및 3723 bp)은 종래의 약물이 모두 상당한 양의 핵 DNA 돌연변이를 유도하면서도 미토콘드리아 게놈에 무해하다는 것을 보여주었다. 반면에, Mt-CFX에 대해서는 정반대되는 결과를 발견하여 미토콘드리아 DNA 손상을 유발하는 큰 경향을 보였지만 핵 DNA의 경우에는 그렇지 않았다.Several common chemistries including doxorubicin (DOXO), temozolomide (TMZ), camptothecin (CPT), cis-platin (CDDP), clarambucil (CLB) and fluorouracil (5-FU) The location of the predominant DNA mutagenicity for Mt-CFX with therapeutic drugs was investigated. qPCR (3129 bp and 3723 bp for nuclear and mitochondrial targets, respectively) showed that both conventional drugs induce significant amounts of nuclear DNA mutations while being harmless to the mitochondrial genome. On the other hand, the opposite results were found for Mt-CFX, showing a large tendency to induce mitochondrial DNA damage, but not for nuclear DNA.

이는 Mt-CFX가 미토콘드리아 구획에서 현저하게 증가된 수준의 ROS 생성을 유도하고, 주로 미토콘드리아로 이어지지만 핵 DNA 손상은 아니라는 것을 분명히 의미한다.This clearly means that Mt-CFX induces significantly increased levels of ROS production in the mitochondrial compartment, leading mainly to mitochondria but not nuclear DNA damage.

(12) 도 12는 Mt-CFX의 유전자 발현 분석 결과를 나타낸 것으로서, (A)는 DEG (차이로 발현된 유전자)의 상대적 발현 수준을 나타내는 히트 맵을 나타내고, (B)는 197 DEGs의 KEGG 경로 강화 분석 결과를 나타낸다.(12) Figure 12 shows the results of gene expression analysis of Mt-CFX, (A) is a heat map showing the relative expression level of DEG (differentially expressed gene), (B) is the KEGG pathway of 197 DEGs Reinforcement analysis results are shown.

Mt-CFX에 의해 영향을 받는 세포 과정의 확인은 마이크로 DNA 어레이 분석에 의해 수행되었다. 197 개의 유전자를 포함하는 DNA 배열은 단백질 발현에 대한 Mt-CFX 보충의 유의한 효과를 분명히 보여준다 (도 12).Identification of cellular processes affected by Mt-CFX was performed by micro DNA array analysis. A DNA sequence comprising 197 genes clearly shows a significant effect of Mt-CFX supplementation on protein expression (Fig. 12).

가장 주목할 만한 것은, apoptosis, ferroptosis, necroptosis와 같이 프로그램된 세포 사멸과 관련된 몇 가지 경로는 물론 아미노산, 지방산 및 피루베이트의 생합성 및 대사가 크게 변경된다는 점이다.Most notably, several pathways involved in programmed cell death, such as apoptosis, ferroptosis, and necroptosis, as well as the biosynthesis and metabolism of amino acids, fatty acids and pyruvate are significantly altered.

(13) 도 13은 대조군, Mt-CFX 및 CFX에서 차등 발현을 나타내는 대사 관련 경로 유전자의 서브셋 (subset)의 실시간 PCR 평가 결과를 나타낸 것이고, 도 14는 대조군, Mt-CFX 및 CFX에서 차등 발현을 나타내는 알데히드 탈수소 효소 유전자의 서브셋(subset)의 실시간 PCR 평가 결과를 나타낸 것이며, 도 15는 대조군, Mt-CFX 및 CFX에서 차등 발현을 나타내는 ROS danage 유전자의 서브셋 (subset)의 실시간 PCR 평가 결과를 나타낸 것이고, 도 16은 대조군, Mt-CFX 및 CFX에서 차등 발현을 나타내는 세포 구성요소 손상 유전자의 서브셋 (subset)의 실시간 PCR 평가 결과를 나타낸 것이다.(13) Figure 13 shows the results of real-time PCR evaluation of a subset of metabolic-related pathway genes showing differential expression in the control group, Mt-CFX and CFX, and Figure 14 shows the differential expression in the control group, Mt-CFX and CFX. It shows the real-time PCR evaluation result of a subset of the aldehyde dehydrogenase gene shown, and FIG. 15 shows the real-time PCR evaluation result of a subset of the ROS danage gene showing differential expression in the control group, Mt-CFX and CFX. , Figure 16 shows the results of real-time PCR evaluation of a subset of cellular component damage genes showing differential expression in the control group, Mt-CFX and CFX.

유전자 발현 수준의 선택된 예는 RT-qPCR을 사용하여 하기 도 13 내지 도 16과 같이 분석하였으며, 세포 대사는 Mt-CFX에 의해 강하게 영향을 받아, 트랜스아미나제, 피루베이트 합성 및 엽산 대사 경로 (GPT2, ME1 및 MTHFD2)의 발현 증가를 입증했다. 또한, Mt-CFX의 존재 하에 여러 ROS-유도된 세포 반응이 상향 조절됨을 발견했다. 단백질 카보닐화가 증가한 결과, 2 가지 미토콘드리아 알데히드 탈수소 효소 (ALDH2 및 ALDH1B1)는 이러한 형태의 ROS 손상을 완화시키기 위해 유의하게 과발현되었다. DNA 절제 복구를 자극하고 세포주기 정지를 유도하는데 관여하는 단백질을 코딩하는 GADD45A는 약 12배 정도 과발현되었다. 또한, NLRP1의 대략 20 배 과다 발현은 손상된 세포 구조의 존재 및 NLRP1 염증의 유도를 시사한다. mTORC1 억제 및 자가 포식 활성화에 관여하는 DDIT4 SESN2 는 각각 약 40배, 약 23배 과발현되어, 손상된 세포 성분의 분해에 대한 필요성을 명확하게 나타내며, MAP1LC3B 과발현은 손상된 미토콘드리아의 분해를 나타내었다 미토파지 및 페로프토시스로 이어질 수 있다.Selected examples of gene expression levels were analyzed as shown in FIGS. 13 to 16 below using RT-qPCR, and cell metabolism was strongly influenced by Mt-CFX, transaminase, pyruvate synthesis, and folate metabolic pathway (GPT2 , ME1 and MTHFD2) demonstrated increased expression. We also found that several ROS-induced cellular responses were upregulated in the presence of Mt-CFX. As a result of increased protein carbonylation, two mitochondrial aldehyde dehydrogenases (ALDH2 and ALDH1B1) were significantly overexpressed to ameliorate this form of ROS damage. GADD45A, encoding a protein involved in stimulating DNA excision repair and inducing cell cycle arrest, was approximately 12-fold overexpressed. In addition, approximately 20-fold overexpression of NLRP1 suggests the presence of damaged cellular structures and induction of NLRP1 inflammation. DDIT4 involved in mTORC1 inhibition and autophagy activation and SESN2 are about 40-fold and about 23-fold overexpressed, respectively, clearly indicating the need for degradation of damaged cellular components, MAP1LC3B Overexpression has shown degradation of damaged mitochondria and can lead to mitophagy and feroptosis.

(14) 하기 도 29는 Bo-Mt-CFX의 메커니즘으로서, Mt-CFX를 통합한 소분자 치료 약물 전달 시스템 (DDS)을 합성하고, 이를 Bo-Mt-CFX로 명명한다. 이러한 유형의 소분자 DDS 시스템은 생체 내에서 약물 작용의 정확한 시공간 분석을 가능하게 하며, 여기에서 페닐보로네이트는 암 조직에서 증가 된 ROS 생성을 고려하여 DDS 트리거로서 선택된다. 도 29의 합성 메커니즘 반응식에서 확인할 수 있는 바와 같이, 과산화물-촉발 약물 방출은 약물 및 형광단 (레조루핀)의 방출뿐만 아니라 친핵성 공격을 받기 쉬운 퀴논메티드의 3 당량을 유도한다.(14) The following FIG. 29 shows the mechanism of Bo-Mt-CFX, which synthesizes a small molecule therapeutic drug delivery system (DDS) incorporating Mt-CFX, which is named Bo-Mt-CFX. This type of small molecule DDS system enables accurate spatiotemporal analysis of drug action in vivo, where phenylboronate is selected as a DDS trigger in view of increased ROS production in cancer tissues. As can be seen in the synthesis mechanism scheme of Figure 29, the peroxide-triggered drug release induces the release of drug and fluorophore (resorufin) as well as 3 equivalents of quinonemethide susceptible to nucleophilic attack.

(15) 도 17은 약물 방출과 함께 H2O2에 대한 반응에 의한 Bo-Mt-CFX의 형광 반응을 나타낸 것이며 (H2O2 (250μM) 처리시 Bo-Mt-CFX (5 μM)의 형광은 시간 의존적으로 증가, H2O2 처리시 Bo-Mt-CFX (5 μM)의 형광은 용량 의존적으로 증가함(0 내지 1500 μM)), 도 18은 레조루핀 방출의 HPLC 분석 결과를 나타낸 것이다. Bo-Mt-CFX에서 레조루핀 형광단의 과산화물-촉발 약물 방출은 580 nm를 중심으로 한 특징적인 형광 밴드를 관찰함으로써 용액에서 검증되었으며, 약 6000초의 반감기를 가진 명확한 시간 의존적 반응은 H2O2 50 당량의 존재 하에서 관찰된다 (도 17).(15) FIG. 17 shows the fluorescence response of Bo-Mt-CFX by reaction to H 2 O 2 with drug release (H 2 O 2 The fluorescence of Bo-Mt-CFX (5 μM) increased in a time-dependent manner upon treatment with (250 μM), H 2 O 2 Upon treatment, the fluorescence of Bo-Mt-CFX (5 μM) increased in a dose-dependent manner (0 to 1500 μM). FIG. 18 shows the HPLC analysis of resorufin release. The peroxide-triggered drug release of the resorufin fluorophore in Bo-Mt-CFX was validated in solution by observing a characteristic fluorescence band centered at 580 nm, and a clear time-dependent reaction with a half-life of about 6000 s was observed in H 2 O 2 observed in the presence of 50 equivalents (Fig. 17).

또한, 유사하게 농도-의존적 효과가 또한 관찰되었고 (도 17), 시간-의존적 HPLC 분석에 의해 입증된 바와 같이, 형광원이 레조루핀인 것으로 확인되었다 (도 18).In addition, similarly a concentration-dependent effect was also observed ( FIG. 17 ) and confirmed that the fluorescence source was resorufin ( FIG. 18 ), as evidenced by time-dependent HPLC analysis.

(16) 도 19는 다양한 암 (MDA-MB-231, A549, SW620, PC3 및 DU145) 및 정상 (BJ) 세포주에서 Bo-MT-CFX의 세포 생존력을 나타낸 것이며 (실험은 3회 수행, 모든 막대그래프 표시는 평균 ± SEM (n = 3)을 나타냄), 도 20은 MDA-MB-231 세포에서 Bo-Mt-CFX에 의해 유도된 미토콘드리아 의존성 아폽토시스를 나타낸 것이다 ((a) Bo-Mt-CFX 처리된 세포에서 아넥신 V-양성 아폽토시스 세포를 유세포 분석을 통해 분석, (b) 세포질 및 막 분획을 분리하고 웨스턴 블롯팅으로 분석).(16) Figure 19 shows the cell viability of Bo-MT-CFX in various cancer (MDA-MB-231, A549, SW620, PC3 and DU145) and normal (BJ) cell lines (experiment performed in triplicate, all bars) Graph display shows mean±SEM (n=3)), FIG. 20 shows mitochondrial-dependent apoptosis induced by Bo-Mt-CFX in MDA-MB-231 cells ((a) Bo-Mt-CFX treatment Annexin V-positive apoptotic cells from the old cells were analyzed by flow cytometry, (b) cytoplasmic and membrane fractions were isolated and analyzed by Western blotting).

DDS 시스템이 암 선택성에 미치는 영향을 확인한 결과, Bo-Mt-CFX는 BJ 세포에 비해 암 세포에 대해 높은 수준의 선택성을 유지하는 것으로 확인되었다. 여기서 주목할만 점은 Bo-Mt-CFX가 Mt-CFX보다 더 높은 세포 독성을 갖는다는 것이다. 다른 암 세포 (A549, SW620, DU145, PC3)에 대해 세포 생존력 분석을 수행한 결과, 생존력의 약간의 차이가 있지만, 일반적으로 다양한 암 세포에 효과적이었다 (도 19)As a result of confirming the effect of the DDS system on cancer selectivity, it was confirmed that Bo-Mt-CFX maintained a high level of selectivity for cancer cells compared to BJ cells. Noteworthy here is that Bo-Mt-CFX has higher cytotoxicity than Mt-CFX. Cell viability assay was performed on different cancer cells (A549, SW620, DU145, PC3), and although there was a slight difference in viability, it was generally effective against various cancer cells (Fig. 19).

또한, AnnexinV/PI 세포 유세포 분석법을 사용하여 Bo-Mt-CFX로 처리한 세포의 세포 자멸사 세포 사멸 유도를 확인한 결과, MDA-MB-231 세포에 Bo-Mt-CFX를 첨가하면 카스파제 경로의 활성화가 명확하게 나타났으며, 시토크롬 c의 용량 의존적 세포질 재배치가 나타났다 (도 20).In addition, as a result of confirming the induction of apoptosis and apoptosis in cells treated with Bo-Mt-CFX using AnnexinV/PI cell flow cytometry, the addition of Bo-Mt-CFX to MDA-MB-231 cells activates the caspase pathway. was clearly shown, and a dose-dependent cytoplasmic rearrangement of cytochrome c was observed (FIG. 20).

(17) 도 21은 ROS에서 Bo-Mt-CFX 활성화를 나타낸 것으로서, (a) 다양한 농도의 화합물 10을 MDA-MB-231 세포주에 처리한 것이고, (b) ROS 유도제 및 ROS 소광제 처리시 생존력의 명백한 차이를 나타낸다.(17) Figure 21 shows the activation of Bo-Mt-CFX in ROS, (a) treated with various concentrations of compound 10 in the MDA-MB-231 cell line, (b) viability upon treatment with ROS inducers and ROS quenchers shows a clear difference in

세포 내 ROS 함량에 대한 Bo-Mt-CFX의 활성의 의존성을 확인한 결과, 세포 내 ROS의 활성화제 및 소광제인 리포폴리사카라이드 (LPS) 또는 N-아세틸시스테인 (NAC)의 첨가는 각각 세포 생존율의 감소 및 증가를 가져왔으며 (도 21), ROS-트리거 약물 방출의 중요성은 자가 삽입된 트리거 (화합물 10)가 없는 프로브를 사용하여 추가 확인하였으며, 이는 세포 생존력에 크게 감소된 효과를 나타내는 것이다.As a result of confirming the dependence of the activity of Bo-Mt-CFX on the intracellular ROS content, the addition of lipopolysaccharide (LPS) or N-acetylcysteine (NAC), which are activators and quenchers of intracellular ROS, respectively, decreased the cell viability. decreased and increased ( FIG. 21 ), and the importance of ROS-triggered drug release was further confirmed using probes without self-inserted trigger (Compound 10), indicating a greatly reduced effect on cell viability.

(18) 도 22는 Bo-Mt-CFX (10 μM)의 자체 증폭 효과에 관한 것으로, Mt-CFX (10 μM)의 전처리 유무에 따른 Bo-Mt-CFX 형광을 나타낸다. ROS에 대한 세포 반응은 GSH/GSSG 산화 환원 균형의 이동에 의해 완화되는 반면, 퀴논메타하이드는 이전에 공유 GSH 컨쥬게이션에 의해 해독되는 것으로 확인되었다. 따라서, 미토콘드리아 내 GSH 수준이 Bo-Mt-CFX와의 배양에 어떻게 반응하는지 조사한 결과, 미토콘드리아 선택적 형광 GSH 센서를 사용하여, 미토콘드리아의 총 GSH 수준이 Mt-CFX가 보충된 세포보다 Bo-Mt-CFX가 장착된 세포에서 더 많이 고갈되는 것으로 확인되었다 (도 22). 이를 통하여 Bo-Mt-CFX의 활성화시 퀴논메트라이드 생성의 결과일 수 있고, GSH 수준의 이러한 큰 고갈은 또한 Mt-CFX에 비해 DDS의 세포 생존력의 더 강한 감소를 뒷받침하는 것이다.(18) FIG. 22 relates to the self-amplification effect of Bo-Mt-CFX (10 μM), and shows Bo-Mt-CFX fluorescence with or without pretreatment with Mt-CFX (10 μM). The cellular response to ROS is moderated by shifting the GSH/GSSG redox balance, whereas quinonemethhydrides have previously been shown to be detoxified by covalent GSH conjugation. Therefore, as a result of examining how intra-mitochondrial GSH levels respond to incubation with Bo-Mt-CFX, using a mitochondrial-selective fluorescent GSH sensor, total mitochondrial GSH levels were higher than that of cells supplemented with Mt-CFX. It was confirmed that the mounted cells were more depleted ( FIG. 22 ). This could be the result of quinonemethide production upon activation of Bo-Mt-CFX, and this large depletion of GSH levels also supports a stronger reduction in cell viability of DDS compared to Mt-CFX.

(19) 도 23은 Bo-Mt-CFX의 활성화시 MitoRT로 측정된 미토콘드리아 GSH 레벨을 나타낸 것이다. Bo-Mt-CFX의 약물 활성화는 세포 내 ROS 생성에 의존하여 결과적으로 일어나기 때문에, 프로브는 자기 증폭 효과를 나타낸다. 약 8시간의 지연 시간 후, Bo-Mt-CFX (10 μM)와 함께 배양된 MDA-MB-231 세포의 경우, 시그모이드 시간-의존적 형광 강화가 관찰된다. Bo-Mt-CFX (10 μM)에 Mt-CFX (10 μM)의 첨가는 지연 시간을 단축시켰고 단지 2시간 후에 형광의 극적인 증가가 관찰되었다 (도 23).(19) Figure 23 shows the mitochondrial GSH level measured by MitoRT upon activation of Bo-Mt-CFX. Since drug activation of Bo-Mt-CFX is consequently dependent on intracellular ROS generation, the probe exhibits a self-amplifying effect. After a delay time of about 8 hours, a sigmoid time-dependent fluorescence enhancement is observed for MDA-MB-231 cells incubated with Bo-Mt-CFX (10 μM). Addition of Mt-CFX (10 μM) to Bo-Mt-CFX (10 μM) shortened the delay time and a dramatic increase in fluorescence was observed after only 2 hours ( FIG. 23 ).

(20) 도 24는 MDA-MB-231 세포에서 Bo-Mt-CFX의 세포 내 공동-국소화를 나타낸 것이며 (형광 이미지를 기록하기 전에 세포를 PBS로 세척하고 Mito-, Lyso- 및 ER trackers green FM을 첨가함), 도 25는 Bo-MT-CFX의 세포 내 흡수를 나타낸 것이다 (MDA-MB-231 세포를 8시간 동안 10 μM의 Bo-Mt-CFX와 함께 인큐베이션, 형광 이미지를 기록하기 전에 세포를 PBS로 세척하고 Mito-tracker green FM을 첨가함). Bo-Mt-CFX에서 형광단의 방출은 미토콘드리아에서 발생하는 것으로 확인되었으며 (도 24), DDS 시스템에서 Mt-CFX의 세포 내 운명이 유지됨을 나타내며 미토콘드리아 국소화는 최소 8시간 동안 유지되었다 (도 25). 이러한 결과는 약물의 활성화를 위하여 Mt-CFX를 Bo-Mt-CFX에 통합하는 것이 시각화를 가능하게 하면서 약물이 방출된 후에 약물의 작용 방식을 변경시키지 않는다는 것을 분명히 제시하는 것이다.(20) Figure 24 shows intracellular co-localization of Bo-Mt-CFX in MDA-MB-231 cells (cells were washed with PBS before recording fluorescence images and Mito-, Lyso- and ER trackers green FM was added), Figure 25 shows the intracellular uptake of Bo-MT-CFX (MDA-MB-231 cells were incubated with 10 μM of Bo-Mt-CFX for 8 hours, cells before recording fluorescence images). was washed with PBS and Mito-tracker green FM was added). The release of fluorophores from Bo-Mt-CFX was confirmed to occur in mitochondria (Fig. 24), indicating that the intracellular fate of Mt-CFX was maintained in the DDS system and mitochondrial localization was maintained for at least 8 h (Fig. 25). . These results clearly suggest that the incorporation of Mt-CFX into Bo-Mt-CFX for drug activation does not change the mode of action of the drug after its release while allowing visualization.

(21) 도 26은 MDA-MB-231 이종 이식편 마우스 모델에서 Mt-CFX 및 Bo-Mt-CFX의 생체 내 및 생체외 이미징 결과 및 종양 침강 효과를 나타낸 것으로서, (a)는 Bo-Mt-CFX를 꼬리 정맥 주사하고 1시간 내지 48시간 후 MDA-MB-231 이종 이식편 마우스의 생체 내 이미지를 나타내고, (b)는 Bo-Mt-CFX의 정맥 주사 48시간 후 촬영된 다양한 기관의 생체 외 이미지를 나타낸다. (c)와 (d)는 각각 대조군, CFX, Mt-CFX 및 Bo-Mt-CFX 처리된 마우스의 종양 부피 (c) 및 체중 (d)을 나타낸다. (e)는 MDA-MB-231 이종 이식편 종양의 대표적인 이미지를 나타낸 것이다.(21) Figure 26 shows the in vivo and in vitro imaging results and tumor sedimentation effect of Mt-CFX and Bo-Mt-CFX in the MDA-MB-231 xenograft mouse model, (a) is Bo-Mt-CFX shows in vivo images of MDA-MB-231 xenograft mice 1 to 48 hours after tail vein injection, and (b) shows ex vivo images of various organs taken 48 hours after intravenous injection of Bo-Mt-CFX. indicates. (c) and (d) show the tumor volume (c) and body weight (d) of the control group, CFX, Mt-CFX and Bo-Mt-CFX-treated mice, respectively. (e) shows a representative image of the MDA-MB-231 xenograft tumor.

MDA-MB-231 종양 이종 이식편 보유 마우스에서 Mt-CFX 및 Bo-Mt-CFX의 생체 내 활성을 조사한 결과, Bo-Mt-CFX를 마우스의 꼬리 정맥에 투여하고, 생체 내 형광이 종양 부위에서 유래한 것으로 확인되고, 국소화는 약 48 시간 이상 지속되었다 (도 26 (a)). 이러한 선택성은 Bo-Mt-CFX 처리 48 시간 후에 안락사된 마우스로부터 수득된 기관에서 생체 외에서도 추가로 확인되었다. 거의 모든 형광이 종양 부위에 국한된 반면, 다른 기관, 특히 심장 및 망상 내피계는 영향을 받지 않은 채로 남아 있다 (도 26 (b)).As a result of examining the in vivo activity of Mt-CFX and Bo-Mt-CFX in MDA-MB-231 tumor xenograft-bearing mice, Bo-Mt-CFX was administered to the tail vein of the mouse, and the in vivo fluorescence was derived from the tumor site. was confirmed, and the localization lasted more than about 48 hours (Fig. 26 (a)). This selectivity was further confirmed ex vivo in organs obtained from euthanized mice 48 h after Bo-Mt-CFX treatment. While almost all fluorescence was localized to the tumor site, other organs, particularly the heart and the reticuloendothelial system, remained unaffected (Fig. 26(b)).

(22) 도 27은 생체 내 이종 이식 마우스 종양의 중량과, 대조군, Mt-CFX, CFX 및 Bo-Mt-CFX 혈청에서 마우스의 AST 및 ALT 활성 레벨을 나타낸 것이다 (White; control, Purple; CFX, Cyan; Mt-CFX, Red; Bo-Mt-CFX).(22) Figure 27 shows the weight of xenografted mouse tumors in vivo and AST and ALT activity levels of mice in control, Mt-CFX, CFX and Bo-Mt-CFX sera (White; control, Purple; CFX, Cyan; Mt-CFX, Red; Bo-Mt-CFX).

5 주차 이후부터 Bo-Mt-CFX 및 Mt-CFX 처리된 마우스에서 현저하게 감소된 종양 성장 결과를 확인할 수 있고, 대조군의 종양이 1000 ㎣에 도달한 12 주째에 실험을 종료하였다. 생체 내 실험 결과는 절제된 종양 중량에서 명확하게 확인된다 (도 26 c, d, e). 실험 종료 시점에서의 간 기능 시험은 비 대조군 시료에서 ALT 수준이 다소 상승하였으나 모든 마우스의 전체 AST 및 ALT 비율이 정상 범위 내에 있음을 확인할 수 있다 (도 27).After 5 weeks, the results of significantly reduced tumor growth in the mice treated with Bo-Mt-CFX and Mt-CFX were confirmed, and the experiment was terminated at 12 weeks when the tumors of the control group reached 1000 mm 3 . The in vivo experimental results are clearly confirmed in the resected tumor weights (Fig. 26 c, d, e). The liver function test at the end of the experiment showed that the ALT level was slightly increased in the non-control sample, but it was confirmed that the total AST and ALT ratios of all mice were within the normal range ( FIG. 27 ).

(23) 도 28은 H&E 염색 및 면역 조직 화학 실험 결과를 나타낸 것이다. H&E 염색으로 종양 제거 효과를 추가로 확인하였으며, Mt-CFX 및 Bo-Mt-CFX 처리의 경우 청색 핵의 명확한 감소 및 절단된 카스파제 3 수준의 증가가 있었다. Mt-CFX 및 Bo-Mt-CFX 처리시 세포 증식이 명백히 감소됨을 확인할 수 있다 (도 28).(23) Figure 28 shows the results of H&E staining and immunohistochemistry experiments. The tumor removal effect was further confirmed by H&E staining, and in the case of Mt-CFX and Bo-Mt-CFX treatment, there was a clear decrease in blue nuclei and an increase in the level of cleaved caspase 3. It can be seen that the cell proliferation is clearly reduced upon treatment with Mt-CFX and Bo-Mt-CFX ( FIG. 28 ).

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 미토콘드리아 표적화된 화학 요법 약물로서 Mt-CFX를 제시하고, Mt-CFX 및 이에 상응하는 소분자 DDS Bo-Mt-CFX는 다른 큰 양이온 함유 형광단, 약물 및 DDS에 대해 이전에 입증된 바와 같이 암 세포에 대한 우수한 고유 선택성을 나타낸다.As discussed above, in the present invention, Mt-CFX is presented as a mitochondrial targeted chemotherapeutic drug, and Mt-CFX and the corresponding small molecule DDS Bo-Mt-CFX are used for other large cation-containing fluorophores, drugs and DDS. As demonstrated previously, it exhibits excellent intrinsic selectivity for cancer cells.

Mt-CFX 및 Bo-Mt-CFX는 미토콘드리아 ETC를 방해하여 ROS의 수준을 현저하게 향상시켜 단백질 카보닐화, 지질 과산화 및 산화 DNA 손상을 유발하고 시험관 내에서 Bo-Mt-CFX에 대한 효과가 향상되었다.Mt-CFX and Bo-Mt-CFX interfered with mitochondrial ETC, significantly enhancing the level of ROS, leading to protein carbonylation, lipid peroxidation and oxidative DNA damage, and enhanced effects on Bo-Mt-CFX in vitro. .

중요하게도, Mt-CFX는 DOX, TMZ, CPT, CDDP, CLB 및 5-FU와 비교하여 핵 DNA 손상의 급격한 감소를 일으켰다. 특히, Mt-CFX 및 Bo-Mt-CFX 치료는 암 성장률을 현저히 감소시키고, Bo-Mt-CFX에서 감소된 미토콘드리아 GSH 수준이 시험관 내에서 약물 효능을 유의하게 증가시킴을 확인할 수 있었다.Importantly, Mt-CFX caused a sharp reduction in nuclear DNA damage compared with DOX, TMZ, CPT, CDDP, CLB and 5-FU. In particular, it was confirmed that Mt-CFX and Bo-Mt-CFX treatment significantly reduced cancer growth rate, and decreased mitochondrial GSH levels in Bo-Mt-CFX significantly increased drug efficacy in vitro.

여러 종류의 항생제가 미토콘드리아 손상을 유발하는 것으로 나타났으며, 이는 미토콘드리아의 내생 혈관 가설에 의해 부합하는 것이며, 시프로플록사신은 미토콘드리아에 가장 두드러진 효과 중 하나를 보여 주었으며, 이는 이러한 종류의 항생제에 대한 독성 부작용의 주요 원인 중 하나로 여겨진다. 플루오로퀴놀론 약물 안전성 문제에 대한 최근의 관심에도 불구하고, 이러한 종류의 약물은 임상에서 가장 일반적으로 처방되는 약물 중 하나로 남아 있다. Mt-CFX는 약물-유발된 암 재발의 비율을 낮출 뿐만 아니라 전반적으로 현재 사용 중인 화학 요법제보다 심각한 부작용을 덜 유발할 수 있음을 확인하였다.Several classes of antibiotics have been shown to cause mitochondrial damage, which is consistent with the mitochondrial endogenous vascular hypothesis, and ciprofloxacin has shown one of the most prominent mitochondrial effects, suggesting that the toxic side effects of these classes of antibiotics are likely to be high. considered to be one of the main causes. Despite recent attention to fluoroquinolone drug safety issues, this class of drugs remains one of the most commonly prescribed drugs in the clinic. It has been found that Mt-CFX not only lowers the rate of drug-induced cancer recurrence, but overall it can cause fewer serious side effects than current chemotherapeutic agents.

따라서, 본 발명을 통하여 약물에 의해서 유도된 nDNA 병변을 예방함으로써 암 재발을 극복하기 위하여 미토콘드리아 DNA를 표적화하는 것이 소분자 암 약물 연구 개발에서 중요한 방향임을 확인하였다.Therefore, it was confirmed through the present invention that targeting mitochondrial DNA in order to overcome cancer recurrence by preventing drug-induced nDNA lesions is an important direction in the research and development of small molecule cancer drugs.

Claims (9)

하기 [화학식 1]로 표시되는 변형 항생제 항암 화합물:
[화학식 1]
Figure 112022003117695-pat00009

상기 [화학식 1]에서, R은 하기 [구조식 1]로 표시되고,
[구조식 1]
Figure 112022003117695-pat00010

상기 [구조식 1]에서,
D는 플루오로퀴놀론계 항생제로서 X와 연결되고,
X는 O, S 및 NR4 중에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 R4는 수소, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이고,
L은 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기 및 폴리알킬렌글리콜기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
Q는 N. P, As 및 Sb 중에서 선택되는 어느 하나이고,
R1 내지 R3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
A-는 할로겐, 하드드록실, 카르복실레이트, 설페이트, 설퍼메이트, 설포네이트, 포스페이트, 포스포네이트, 보로네이트 및 (폴리)에틸렌옥시 중에서 선택되는 어느 하나의 음이온이다.
A modified antibiotic anticancer compound represented by the following [Formula 1]:
[Formula 1]
Figure 112022003117695-pat00009

In the [Formula 1], R is represented by the following [Structural Formula 1],
[Structural Formula 1]
Figure 112022003117695-pat00010

In the [Structural Formula 1],
D is a fluoroquinolone antibiotic and is linked to X,
X is any one selected from O, S and NR 4 , wherein R 4 is any one selected from hydrogen, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and a heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms, and ,
L is any one selected from an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, and a polyalkylene glycol group,
Q is any one selected from N. P, As and Sb,
R 1 to R 3 are the same or different from each other, and each independently selected from an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and a heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms is one,
A - is any one anion selected from halogen, hydroxyl, carboxylate, sulfate, sulfurmate, sulfonate, phosphate, phosphonate, boronate and (poly)ethyleneoxy.
제1항에 있어서,
상기 D는 플루오로퀴놀론계 항생제로서, 플루메퀸 (flumequine), 옥솔린산 (oxolinic acid), 로속사신 (rosoxacin), 시녹사신 (cinoxacin), 날리딕산 (nalidixic acid), 피로미드산 (piromidic acid), 피페미드산(pipemidic acid), 시프로플록사신 (ciprofloxacin), 플레록사신 (fleroxacin), 로메플록사신 (lomefloxacin), 나디플록사신 (nadifloxacin), 노르플록사신 (norfloxacin), 오플록사신 (ofloxacin), 페플록사신 (pefloxacin), 루플록사신 (rufloxacin), 에녹사신 (enoxacin), 발로플록사신 (balofloxacin), 그레파플록사신 (grepafloxacin) 레보플록사신 (levofloxacin), 파주플록사신 (pazufloxacin), 스파르플록사신 (sparfloxacin), 테마플록사신 (temafloxacin), 토수플록사신 (tosufloxacin), 클리나프록사신 (clinafloxacin), 가티플록사신 (gatifloxacin), 목시플록사신 (moxifloxacin), 시타플록사신 (sitafloxacin), 프룰리플록사신 (prulifloxacin), 베시플록사신 (besifloxacin), 제미플록사신 (gemifloxacin), 트로바플록사신 (trovafloxacin), 델라플록사신 (delafloxacin), 다노플록사신 (danofloxacin), 디플록사신 (difloxacin), 엔로플록사신 (enrofloxacin) 이바플록사신 (ibafloxacin), 마보플록사신 (marbofloxacin), 오비플록사신 (orbifloxacin) 및 사라플록사신 (sarafloxacin) 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 변형 항생제 항암 화합물.
According to claim 1,
D is a fluoroquinolone-based antibiotic, flumequine, oxolinic acid, rosoxacin, cinoxacin, nalidixic acid, piromidic acid) , pipemdic acid, ciprofloxacin, fleroxacin, lomefloxacin, nadifloxacin, norfloxacin, ofloxacin, pefloxacin pefloxacin, rufloxacin, enoxacin, balofloxacin, grepafloxacin, levofloxacin, pazufloxacin, sparfloxacin sparfloxacin, temafloxacin, tosufloxacin, clinafloxacin, gatifloxacin, moxifloxacin, sitafloxacin, sitafloxacin (prulifloxacin), besifloxacin, gemifloxacin, trovafloxacin, delafloxacin, danofloxacin, difloxacin (difloxacin) A modified antibiotic anticancer compound, characterized in that it is any one selected from enrofloxacin, ibafloxacin, marbofloxacin, orbifloxacin and sarafloxacin.
제1항에 있어서,
상기 [구조식 1]은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 변형 항생제 항암 화합물:
Figure 112020006415484-pat00011

Figure 112020006415484-pat00012

상기 화합물에서, A-의 정의는 제1항에서의 정의와 동일하고, n은 1 내지 30의 정수이다.
According to claim 1,
The [Structural Formula 1] is a modified antibiotic anticancer compound, characterized in that any one selected from the following compounds:
Figure 112020006415484-pat00011

Figure 112020006415484-pat00012

In the above compound, the definition of A is the same as the definition in claim 1, and n is an integer of 1 to 30.
제1항에 있어서,
상기 [화학식 1]은 암세포의 미토콘드리아를 선택적 표적으로 하는 것을 특징으로 하는 변형 항생제 항암 화합물.
The method of claim 1,
The [Formula 1] is a modified antibiotic anticancer compound characterized in that it selectively targets the mitochondria of cancer cells.
제1항에 있어서,
상기 [화학식 1]은 암세포의 미토콘드리아 전자전달계 (ETC) 기능을 억제하고, 미토콘드리아 DNA 합성을 억제하는 것을 특징으로 하는 변형 항생제 항암 화합물.
The method of claim 1,
The [Formula 1] is a modified antibiotic anticancer compound, characterized in that it inhibits the mitochondrial electron transport system (ETC) function of cancer cells, and inhibits mitochondrial DNA synthesis.
제1항에 따른 [화학식 1]로 표시되는 변형 항생제 항암 화합물 또는 그 염을 유효성분으로 함유하는 암 질환의 예방 및 치료용 약학 조성물.A pharmaceutical composition for the prevention and treatment of cancer diseases containing the modified antibiotic anticancer compound or a salt thereof as an active ingredient according to [Formula 1] according to claim 1. 제6항에 있어서,
상기 약학 조성물은 암세포의 미토콘드리아를 선택적 표적으로 하는 것을 특징으로 하는 암 질환의 예방 및 치료용 약학 조성물.
7. The method of claim 6,
The pharmaceutical composition is a pharmaceutical composition for the prevention and treatment of cancer diseases, characterized in that selectively targeting the mitochondria of cancer cells.
제6항에 있어서,
상기 약학 조성물은 암세포의 미토콘드리아 전자전달계 (ETC) 기능을 억제하고, 미토콘드리아 DNA 합성을 억제하는 것을 특징으로 하는 암 질환의 예방 및 치료용 약학 조성물.
7. The method of claim 6,
The pharmaceutical composition inhibits the mitochondrial electron transport system (ETC) function of cancer cells, and a pharmaceutical composition for the prevention and treatment of cancer diseases, characterized in that it inhibits mitochondrial DNA synthesis.
제6항에 있어서,
상기 암 질환은 유방암, 폐암, 대장암, 전립선암 및 이들의 전이성 암 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 암 질환의 예방 및 치료용 약학 조성물.
7. The method of claim 6,
The cancer disease is a pharmaceutical composition for the prevention and treatment of cancer diseases, characterized in that any one selected from breast cancer, lung cancer, colorectal cancer, prostate cancer and metastatic cancer thereof.
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Citations (3)

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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008094203A2 (en) 2006-08-03 2008-08-07 Microbiotix, Inc. Polar ester prodrugs of heterocyclic hybrid antibacterial compounds and salts thereof
WO2019113210A1 (en) 2017-12-05 2019-06-13 Anthos Partners, Lp Phosphonium-based ionic drug conjugates
CN109134516A (en) 2018-08-27 2019-01-04 苏州大学 A kind of dimer prodrug and a kind of light regulation Nano medication and application with tumor microenvironment response

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