KR102667904B1 - Gadolinium-based compound, mri contrast agent comprising the same - Google Patents

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KR102667904B1 KR1020220089798A KR20220089798A KR102667904B1 KR 102667904 B1 KR102667904 B1 KR 102667904B1 KR 1020220089798 A KR1020220089798 A KR 1020220089798A KR 20220089798 A KR20220089798 A KR 20220089798A KR 102667904 B1 KR102667904 B1 KR 102667904B1
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엠디 캄룰 이슬람
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경북대학교 산학협력단
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Abstract

가돌리늄계 화합물, 이를 포함하는 MRI 조영제가 개시된다. 상기 가돌리늄계 화합물은 카페산이 결합된 DO3A계 화합물일 수 있다. 상기 MRI 조영제는 상기 화합물을 포함할 수 있다.A gadolinium-based compound and an MRI contrast agent containing the same are disclosed. The gadolinium-based compound may be a DO3A-based compound to which caffeic acid is bound. The MRI contrast agent may include the compound.

Description

가돌리늄계 화합물, 이를 포함하는 MRI 조영제{GADOLINIUM-BASED COMPOUND, MRI CONTRAST AGENT COMPRISING THE SAME}Gadolinium-based compound, MRI contrast agent containing the same {GADOLINIUM-BASED COMPOUND, MRI CONTRAST AGENT COMPRISING THE SAME}

본 발명은 가돌리늄계 화합물, 이를 포함하는 MRI 조영제에 관한 것이다.The present invention relates to a gadolinium-based compound and an MRI contrast agent containing the same.

오늘날 인구의 고령화로 인하여 퇴행성 뇌질환 환자가 증가하고 있으며, 이에 따라, 해당 질병에 대한 조기 발견의 필요성이 대두되고 있다. 퇴행성 뇌질환으로는 파킨슨병, 혈관성 치매, 알츠하이머병 등이 있고, 해당 질환의 발생 원인 중 하나로 아밀로이드 베타 중합체(oligomeric Aβ)의 과다 축적으로 인한 신경 독성이 고려되고 있다.Today, due to the aging of the population, the number of patients with degenerative brain diseases is increasing, and accordingly, the need for early detection of the diseases is emerging. Degenerative brain diseases include Parkinson's disease, vascular dementia, and Alzheimer's disease, and neurotoxicity due to excessive accumulation of amyloid beta polymer (oligomeric Aβ) is considered one of the causes of the disease.

아밀로이드 베타(Aβ)는 알츠하이머 환자의 뇌에서 발견되는 아밀로이드 플라크의 주성분으로, 알츠하이머 병에 결정적으로 관여하는 36~43개의 아미노산 펩타이드를 의미한다. 상기 펩타이드는 아밀로이드 전구체 단백질(APP)으로부터 유도된다.Amyloid beta (Aβ) is the main component of amyloid plaques found in the brains of Alzheimer's patients, and refers to a 36 to 43 amino acid peptide that is critically involved in Alzheimer's disease. The peptide is derived from amyloid precursor protein (APP).

상기 아밀로이드 베타 분자는 응집되어 여러 형태로 존재할 수 있는 가용성 중합체를 형성할 수 있는데, 형성된 아밀로이드 베타 중합체(oligomeric Aβ)는 신경 세포에 독성이 있어, 뇌에 과다 축적되면서 알츠하이머 병의 발병에 직접적으로 관여하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 아밀로이드 베타 중합체의 농도 변화를 감지하는 것은 퇴행성 뇌질환의 조기 진단을 가능하게 할 것으로 예상하였다.The amyloid beta molecule can aggregate to form a soluble polymer that can exist in various forms. The formed amyloid beta polymer (oligomeric Aβ) is toxic to nerve cells and accumulates excessively in the brain, directly contributing to the development of Alzheimer's disease. It is known to do so. Therefore, it was expected that detecting changes in the concentration of amyloid beta polymer would enable early diagnosis of degenerative brain diseases.

한편, 자기공명영상(Magnetic Resonance Image, 이하, MRI)은 체내 조직간 수소 원자의 분포가 다르고 자기장 안에서 수소 원자가 이완되는 현상을 이용하여 신체의 해부학적, 생리학적, 생화학적 정보 영상을 얻는 방법이다. MRI 는 CT 나 PET 과는 다르게 인체에 유해한 방사선을 사용하지 않고, 강한 자기장 하에서 자기장의 기울기 및 라디오파를 사용하여 신체 내부의 이미지를 생성하므로 비침습적이고 해상도가 높으며 연부 조직 검사에 뛰어나다.Meanwhile, Magnetic Resonance Image (MRI) is a method of obtaining images of anatomical, physiological, and biochemical information of the body by using the phenomenon of hydrogen atoms being relaxed in a magnetic field due to differences in the distribution of hydrogen atoms between tissues in the body. . Unlike CT or PET, MRI does not use radiation harmful to the human body, but uses magnetic field gradients and radio waves under a strong magnetic field to create images inside the body, so it is non-invasive, has high resolution, and is excellent for soft tissue examination.

이러한 MRI 장비를 좀 더 정밀하게 활용하기 위해서, 조영제(contrast agent)를 대상체에 주입하여 MRI 영상을 얻는다. MRI 이미지 상에서의 조직들 사이의 대조도(contast)는, 조직 내의 물분자 핵스핀이 평형상태로 돌아가는 이완(relaxation) 작용이 조직별로 다르기 때문에 생기는 현상이다. 조영제는 상자성을 띄거나 초상자성을 띄는 물질을 이용하여 상기 이완 작용에 영향을 끼쳐 조직간의 이완도 차이를 벌리고 MRI 신호의 변화를 유발하여 조직 간의 대조를 보다 선명하게 하는 역할을 한다.In order to utilize such MRI equipment more precisely, a contrast agent is injected into the object to obtain an MRI image. The contrast between tissues on an MRI image is a phenomenon that occurs because the relaxation of the nuclear spins of water molecules within the tissue to return to an equilibrium state is different for each tissue. The contrast agent uses a paramagnetic or superparamagnetic material to affect the relaxation effect, widening the difference in relaxation between tissues and causing changes in MRI signals to make the contrast between tissues clearer.

현재 임상적으로 가장 일반적으로 사용되고 있는 조영제는 가돌리늄(Gd) 킬레이트에 기반을 둔 조영제이다. 현재는 Gd-DTPA (Magnevist®), Gd-DOTA (Dotaram®), Gd(DTPA-BMA) (Omniscan®), Gd(DO3A-HP) (ProHance®), Gd(BOPTA) (MultiHance®) 등이 사용되고 있다. 그러나, 상용화되어 있는 조영제의 대부분이 세포 외공간(extracellular fluide, ECF)으로 분포되는 비특이적 조영제이다. 특이적 조영제로는 특별하게 간 특이적 조영제가 사용되고 있을 따름이다. 최근의 연구는 특정 표적성을 가지거나 생리적 활성 (pH 변화, 효소 활성) 에 의해 신호 증강을 나타낼 수 있는 조영제의 개발이 추진되고 있으나, 현재까지는, 특정 표적성을 가지는 MRI 조영제, 특히, 퇴행성 뇌질환에 대한 특이적 MRI 조영제에 대해 충분한 결과가 얻어지지 못하고 있다.Currently, the most commonly used contrast agent clinically is a contrast agent based on gadolinium (Gd) chelate. Currently, Gd-DTPA (Magnevist®), Gd-DOTA (Dotaram®), Gd(DTPA-BMA) (Omniscan®), Gd(DO3A-HP) (ProHance®), Gd(BOPTA) (MultiHance®), etc. It is being used. However, most of the commercially available contrast agents are non-specific contrast agents that are distributed into the extracellular space (extracellular fluid, ECF). As a specific contrast agent, a special contrast agent is used. Recent research is promoting the development of contrast agents that have specific targeting or can show signal enhancement due to physiological activity (pH change, enzyme activity), but to date, MRI contrast agents with specific targeting, especially for degenerative brain Sufficient results have not been obtained for disease-specific MRI contrast agents.

본 발명의 일 목적은 아밀로이드 베타 중합체에 특이적으로 결합하는 화합물을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a compound that specifically binds to amyloid beta polymer.

본 발명의 다른 목적은 상기 화합물을 포함하는 MRI 조영제를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an MRI contrast agent containing the above compound.

일 측면에서 본 발명은 하기 화학식 (1)을 가지는, 화합물을 제공한다.In one aspect, the present invention provides a compound having the formula (1):

(1) (One)

여기서,here,

L은 *-(CH2)x-A1-(CH2)y-A2-(CH2)z-*이고,L is *-(CH 2 ) x -A 1 -(CH 2 ) y -A 2 -(CH 2 ) z -*,

x,y 및 z는 0 내지 5의 임의의 정수로 각각 독립적으로 선택되고,x, y and z are each independently selected as random integers from 0 to 5,

A1 및 A2는 단일 결합, *-COO-*, *-CO-*, *-NH-*, *-CH2-*, *-CONH-* 및 *-O-* 를 포함하는 군에서 각각 독립적으로 선택된 하나 이상의 구조이고,A 1 and A 2 are single bonds, in the group containing *-COO-*, *-CO-*, *-NH-*, *-CH 2 -*, *-CONH-* and *-O-* Each is one or more independently selected structures,

X는 하기 화학식 (2)를 가지는 구조이고:X is a structure having the following formula (2):

(2) (2)

*은 결합 자리이다.* is the binding site.

일 실시예에 있어서, 상기 A2는 *-NH-*일 수 있다.In one embodiment, A 2 may be *-NH-*.

일 실시예에 있어서, 상기 A1은 *-CONH-* 일 수 있다.In one embodiment, A 1 may be *-CONH-*.

일 실시예에 있어서, 상기 x는 1 일 수 있다.In one embodiment, x may be 1.

일 실시예에 있어서, 상기 y는 2 일 수 있다.In one embodiment, y may be 2.

일 실시예에 있어서, 상기 z는 0 일 수 있다.In one embodiment, z may be 0.

일 실시예에 있어서, 상기 화합물은 하기 화학식 (3)을 가질 수 있다.In one embodiment, the compound may have the following formula (3).

(3) (3)

일 실시예에 있어서, 상기 가돌리늄(Gd)이 하나 이상의 물 분자와 배위할 수 있다.In one embodiment, the gadolinium (Gd) may coordinate with one or more water molecules.

일 실시예에 있어서, 상기 화합물은, 포유동물의 아밀로이드 베타 중합체 (oligomeric Aβ)에 특이적으로 결합할 수 있다.In one embodiment, the compound can specifically bind to mammalian amyloid beta polymer (oligomeric Aβ).

일 실시예에 있어서, 상기 화합물은, 물에서 8.5 내지 8.9 s-1의 자기이완율(relaxivity)을 가질 수 있다.In one embodiment, the compound may have a relaxation rate of 8.5 to 8.9 s -1 in water.

일 실시예에 있어서, 상기 화합물은, 정맥 주사를 통해 주입되는 경우 뇌-혈관 장벽(Blood-Brain-Barrier; BBB)을 통과할 수 있다.In one embodiment, the compound can pass through the blood-brain-barrier (BBB) when injected intravenously.

다른 측면에서 본 발명은 상기 화합물을 포함하는 MRI 조영제를 제공한다.In another aspect, the present invention provides an MRI contrast agent containing the above compound.

일 실시예에 있어서, 상기 MRI 조영제는 퇴행성 뇌질환의 진단에 사용될 수 있다.In one embodiment, the MRI contrast agent can be used for diagnosis of degenerative brain disease.

일 실시예에 있어서, 상기 MRI 조영제는 알츠하이머(Alzheimer) 병의 진단에 사용될 수 있다.In one embodiment, the MRI contrast agent can be used to diagnose Alzheimer's disease.

본 발명의 실시예에 따른 화합물은 아밀로이드 베타 중합체에 특이적으로 결합할 수 있다.Compounds according to embodiments of the present invention can specifically bind to amyloid beta polymer.

본 발명의 실시예에 따른 MRI 조영제는 알츠하이머를 포함하는 퇴행성 뇌질환의 진단에 사용될 수 있다.The MRI contrast agent according to an embodiment of the present invention can be used in the diagnosis of degenerative brain diseases including Alzheimer's.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 실험예에 따른 실험 결과를 나타낸 도면이다.Figures 1 to 7 are diagrams showing experimental results according to experimental examples of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Since the present invention can be subject to various changes and can have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. While describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components. In the attached drawings, the dimensions of the structures are enlarged from the actual size for clarity of the present invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, or a combination thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features or numbers. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of steps, operations, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present application. No.

본 발명의 실시예에 따른 화합물은 하기 화학식 (1)을 가질 수 있다.Compounds according to embodiments of the present invention may have the following formula (1).

(1) (One)

상기 화학식 (1)에서 가돌리늄 이온 (Gd3+)는 상기 화학식 (1)의 카르복실레이트 (carboxylate; COO-) 기와 배위하여 착화합물을 형성할 수 있다.In the formula (1), the gadolinium ion (Gd 3+ ) may form a complex by coordinating with the carboxylate (COO - ) group of the formula (1).

상기 화학식 (1)에서 L은 *-(CH2)x-A1-(CH2)y-A2-(CH2)z-*일 수 있고, x,y 및 z는 0 내지 5의 임의의 정수로 각각 독립적으로 선택될 수 있고, A1 및 A2는 단일 결합, *-COO-*, *-CO-*, *-NH-*, *-CH2-*, *-CONH-* 및 *-O-* 를 포함하는 군에서 각각 독립적으로 선택된 하나 이상의 구조일 수 있다. *은 결합 자리이다.In the formula (1), L may be *-(CH 2 ) x -A 1 -(CH 2 ) y -A 2 -(CH 2 ) z -*, and x, y and z are any of 0 to 5. can be each independently selected as an integer, and A 1 and A 2 are a single bond, *-COO-*, *-CO-*, *-NH-*, *-CH 2 -*, *-CONH-* and *-O-*. * is the binding site.

상기 L은 상기 화합물의 고리형 구조 내 질소와 상기 X를 연결하는 링커(linker)일 수 있다. 상기 A1 및 A2는 상기 링커가 상기 화합물의 고리형 구조 내 질소와 상기 X를 연결하는 방법 또는 그 방법에 의해 결정되는 작용기를 결정할 수 있다. 상기 x,y 및 z는 상기 링커 내 상기 A1 및 A2를 연결하는 사슬의 길이를 결정할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 A2는 *-NH-*일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 A1은 *-CONH-* 일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 x는 1 일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 y는 2 일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 z는 0 일 수 있다.The L may be a linker connecting the nitrogen and the X in the cyclic structure of the compound. The A 1 and A 2 may determine the functional group determined by the method or the method by which the linker connects the nitrogen and the X in the ring-shaped structure of the compound. The x, y and z may determine the length of the chain connecting A 1 and A 2 in the linker. In one embodiment, A 2 may be *-NH-*. In one embodiment, A 1 may be *-CONH-*. In one embodiment, x may be 1. In one embodiment, y may be 2. In one embodiment, z may be 0.

본 발명의 실시예에 따른 화합물은 실질적으로 상기 화학식 (1)의 구조를 가지는 한, 당업자에게 허용 가능한 결합 또는 결합의 제거를 본 발명의 범위에서 배제하지 않는다. 일례로, 일 실시예에 있어서, 상기 화합물에서 상기 가돌리늄(Gd)이 하나 이상의 물 분자와 배위할 수 있다.As long as the compound according to the embodiment of the present invention substantially has the structure of Formula (1), bonding or removal of bonding acceptable to those skilled in the art is not excluded from the scope of the present invention. For example, in one embodiment, the gadolinium (Gd) in the compound may coordinate with one or more water molecules.

상기 화학식 (1)에서 X는 하기 화학식 (2)를 가지는 구조일 수 있다.In the above formula (1), X may have a structure having the following formula (2).

(2) (2)

*은 결합 자리이다.* is the binding site.

일 실시예에 있어서, 상기 화합물은 하기 화학식 (3)을 가질 수 있다.In one embodiment, the compound may have the following formula (3).

(3) (3)

일 실시예에 있어서, 상기 화합물은, 포유동물의 아밀로이드 베타 중합체 (oligomeric Aβ)에 특이적으로 결합할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 화합물은, 물에서 8.5 내지 8.9 s-1의 자기이완율(relaxivity)을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 화합물은, 정맥 주사를 통해 주입되는 경우 뇌-혈관 장벽(Blood-Brain-Barrier; BBB)을 통과할 수 있다.In one embodiment, the compound can specifically bind to mammalian amyloid beta polymer (oligomeric Aβ). In one embodiment, the compound may have a relaxation rate of 8.5 to 8.9 s -1 in water. In one embodiment, the compound can pass through the blood-brain-barrier (BBB) when injected intravenously.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 화합물은 아밀로이드 베타 중합체에 특이적으로 결합할 수 있다.As discussed above, the compound according to the embodiment of the present invention can specifically bind to amyloid beta polymer.

본 발명의 실시예에 따른 MRI 조영제는 상기 화합물을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 MRI 조영제는 퇴행성 뇌질환의 진단에 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 MRI 조영제는 알츠하이머(Alzheimer) 병의 진단에 사용될 수 있다.An MRI contrast agent according to an embodiment of the present invention may include the above compound. In one embodiment, the MRI contrast agent can be used for diagnosis of degenerative brain disease. In one embodiment, the MRI contrast agent can be used to diagnose Alzheimer's disease.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 MRI 조영제는 알츠하이머를 포함하는 퇴행성 뇌질환의 진단에 사용될 수 있다.As discussed above, the MRI contrast agent according to an embodiment of the present invention can be used in the diagnosis of degenerative brain diseases including Alzheimer's.

이하 본 발명의 실시예에 대해 상술한다. 다만, 하기에 기재된 실시예는 본 발명의 일부 실시 형태에 불과한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the examples described below are only some embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

<Gd-DO3A-Caf 의 합성><Synthesis of Gd-DO3A-Caf>

단계적으로 합성하여 Gd-DO3A-Caf 화합물을 제조하였다.Gd-DO3A-Caf compound was prepared by stepwise synthesis.

1) tri-tert-butyl 2,2',2''-(10-(2-((2-(3-(3,4-dihydroxyphenyl)acrylamido)ethyl)amino)-2-oxoethyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-triyl)(E)-triacetate, 1 의 합성1) tri-tert-butyl 2,2',2''-(10-(2-((2-(3-(3,4-dihydroxyphenyl)acrylamido)ethyl)amino)-2-oxoethyl)-1, Synthesis of 4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-triyl)(E)-triacetate, 1

Caffeic acid (0.2 g, 1.11 mmol), N,N-diisopropylethylamine (0.28 mL, 2.22 mmol), HOBt (Hydroxybenzotriazole, 0.25 g, 1.50 mmol)을 DMF (Dimethylformamide, 10mL) 에 녹여 30분 동안 교반하였다. HBTU((2-(1H-benzotriazol-1-yl)-1,1,3,3-tetramethyluronium hexafluorophosphate, (0.84 g, 2.22 mmol) 와 DO3A-NH2 (0.68 g, 1.11 mmol) 을 상기 혼합물에 첨가하여 상온에서 20시간 더 교반하였다. 10 % NaHCO3를 첨가하여 반응을 중지시키고 EA (Ethyl acetate, 3 x 50 mL) 를 이용하여 추출하였다. 얻어진 유기층은 brine solution 으로 워시 후에 Na2SO4를 첨가하여 남은 수분을 제거하고 진공 하에서 건조하여 oily 한 생성물을 얻었다. 수득률: 74%Caffeic acid (0.2 g, 1.11 mmol), N,N-diisopropylethylamine (0.28 mL, 2.22 mmol), and HOBt (Hydroxybenzotriazole, 0.25 g, 1.50 mmol) were dissolved in DMF (Dimethylformamide, 10mL) and stirred for 30 minutes. HBTU ((2-(1H-benzotriazol-1-yl)-1,1,3,3-tetramethyluronium hexafluorophosphate, (0.84 g, 2.22 mmol) and DO3A-NH 2 (0.68 g, 1.11 mmol) were added to the mixture. The reaction was stopped by adding 10% NaHCO 3 and the obtained organic layer was washed with brine solution and Na 2 SO 4 was added. The remaining moisture was removed and dried under vacuum to obtain an oily product, yield: 74%.

2) (E)-2,2',2''-(10-(2-((2-(3-(3,4-dihydroxyphenyl)acrylamido)ethyl)amino)-2-oxoethyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-triyl)triacetic acid L 의 합성2) (E)-2,2',2''-(10-(2-((2-(3-(3,4-dihydroxyphenyl)acrylamido)ethyl)amino)-2-oxoethyl)-1,4 Synthesis of ,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-triyl)triacetic acid L

1 (0.9 g, 1.16 mmol)을 ice-bath 하에서 TFA 와 CH2Cl2 의 혼합용액에 녹여 상온에서 clear solution 이 될 때까지 교반하며 TLC 로 반응물의 반응 여부를 확인하였다. 반응이 충분히 진행된 이후에 용매를 제거하고 ethyl ether를 첨가하여 침전물을 얻었다. 침전물을 필터하고 ethyl ether 로 여러 번 씻어낸 후에 진공 건조하여 옅은 황백색의 고형물을 얻었다. 수득률: 88% 1 (0.9 g, 1.16 mmol) was dissolved in a mixed solution of TFA and CH 2 Cl 2 under an ice-bath, stirred at room temperature until a clear solution was formed, and the reaction of the reactant was confirmed by TLC. After the reaction had sufficiently progressed, the solvent was removed and ethyl ether was added to obtain a precipitate. The precipitate was filtered, washed several times with ethyl ether, and dried under vacuum to obtain a pale yellow-white solid. Yield: 88%

3) GdL 의 합성3) Synthesis of GdL

L (0.5 g, 0.82 mmol) 을 DI water (10 mL) 에 녹여 1M NaOH 용액을 첨가하며 pH 7 이 되도록 하였다. DI water (5 mL) 에 녹인 GdCl3·6H2O (0.30 g, 0.82 mmol) 을 위 용액에 천천히 첨가 후 상온에서 하루 동안 교반하였다. 교반 하는 동안 pH 는 7-7.3 으로 유지시켜 주었다. 필터하여 반응혼합물을 얻고 HPLC를 이용하여 추가 정제를 시행하였다. 수득률: 38%L (0.5 g, 0.82 mmol) was dissolved in DI water (10 mL) and 1M NaOH solution was added to adjust pH to 7. GdCl 3 ·6H 2 O (0.30 g, 0.82 mmol) dissolved in DI water (5 mL) was slowly added to the above solution and stirred at room temperature for one day. The pH was maintained at 7-7.3 while stirring. The reaction mixture was obtained by filtering and further purified using HPLC. Yield: 38%

<Gd-DO3A-Caf 의 ESI-MS 분석 결과><ESI-MS analysis results of Gd-DO3A-Caf>

Gd-DO3A-Caf을 ESI-MS를 통해 분석하였다. 도 1은 그 결과를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 상기 Gd-DO3A-Caf에 대하여 예측된 피크(776.47 m/z)에 대응하는 피크(776.07 m/z)가 나타남을 확인할 수 있다.Gd-DO3A-Caf was analyzed through ESI-MS. Figure 1 is a diagram showing the results. Referring to Figure 1, it can be seen that a peak (776.07 m/z) corresponding to the peak (776.47 m/z) predicted for Gd-DO3A-Caf appears.

<Gd-DO3A-Caf 의 HR-ESI-MS 및 <HR-ESI-MS of Gd-DO3A-Caf and 1One H NMR 분석 결과>H NMR analysis results>

Gd-DO3A-Caf을 HR-ESI-MS를 통해 분석하였다. 도 2은 그 결과를 나타낸 도면이다. 도 2을 참조하면, 상기 Gd-DO3A-Caf에 대하여 예측된 피크(609.2884 m/z, 631.2704 m/z)에 대응하는 피크(609.2885 m/z, 631.2702 m/z)가 나타남을 확인할 수 있다. 또한, Gd-DO3A-Caf을 1H NMR를 통해 분석하였고, 하기와 같은 결과가 도출되었다.Gd-DO3A-Caf was analyzed through HR-ESI-MS. Figure 2 is a diagram showing the results. Referring to Figure 2, it can be seen that peaks (609.2885 m/z, 631.2702 m/z) corresponding to the peaks (609.2884 m/z, 631.2704 m/z) predicted for Gd-DO3A-Caf appear. In addition, Gd-DO3A-Caf was analyzed through 1 H NMR, and the following results were obtained.

<Gd-DO3A-Caf 의 HR-MS 및 순도 분석 결과><HR-MS and purity analysis results of Gd-DO3A-Caf>

Gd-DO3A-Caf을 HR-MS를 통해 분석하였다. 도 3은 그 결과를 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 상기 Gd-DO3A-Caf에 대하여 예측된 피크(764.1890 m/z)에 대응하는 피크(765.1894 m/z)가 나타남을 확인할 수 있다.Gd-DO3A-Caf was analyzed through HR-MS. Figure 3 is a diagram showing the results. Referring to Figure 3, it can be seen that a peak (765.1894 m/z) corresponding to the peak (764.1890 m/z) predicted for Gd-DO3A-Caf appears.

HPLC를 이용하여 Gd-DO3A-Caf의 순도를 분석하였다. 도 4는 그 결과를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, Gd-DO3A-Caf은 95.1 %의 순도를 가짐을 확인할 수 있다.The purity of Gd-DO3A-Caf was analyzed using HPLC. Figure 4 is a diagram showing the results. Referring to Figure 4, it can be seen that Gd-DO3A-Caf has a purity of 95.1%.

<Gd-DO3A-Caf 성능 평가 방법 및 결과><Gd-DO3A-Caf performance evaluation method and results>

1) 자기이완율(Relaxivity) 측정1) Measurement of relaxation rate

합성된 Gd-DO3A-Caf을 증류수에 0.0625, 0.125, 0.25, 0.5, 1 mM의 농도로 각각 희석한 후 팬텀을 제작하였다. 상용조영제인 Gd-DO3A-BT와 측정값을 비교하였다. 3T MRI에서 이완시간 (Relaxation time, T 1 , T 2 )을 측정하였다. 선형 회귀 분석을 통하여 합성한 GdL의 자기이완율 (r 1 , r 2 ) 결과를 표 1에 정리하였다. water 및 PBS에 대하여 GdLr 1 , r 2 가 Gd-DO3A-BT보다 더 높게 측정 되었다. 해당 자기이완율은 임상에서 사용되기에 충분한 값으로써 합성한 GdL은 MRI 조영제로 활용할 수 있다.The synthesized Gd-DO3A-Caf was diluted in distilled water to concentrations of 0.0625, 0.125, 0.25, 0.5, and 1 mM, respectively, and then a phantom was produced. Measured values were compared with Gd-DO3A-BT, a commercial contrast agent. Relaxation time ( T 1 , T 2 ) was measured in 3T MRI. The self-relaxation rate ( r 1 , r 2 ) results of GdL synthesized through linear regression analysis are summarized in Table 1. For water and PBS, r 1 and r 2 of GdL were measured to be higher than those of Gd-DO3A-BT. The self-relaxation rate is sufficient for clinical use, and the synthesized GdL can be used as an MRI contrast agent.

CompoundCompound WaterWater PBSPBS r 1 mM-1s-1 r 1mM -1 s -1 r 2 mM-1s-1 r 2mM -1 s -1 r 1 mM-1s-1 r 1mM -1 s -1 r 2 mM-1s-1 r 2mM -1 s -1 GdLGdL 8.41±0.078.41±0.07 12.2±0.0512.2±0.05 5.09±0.045.09±0.04 8.61±0.058.61±0.05 Gd-DO3A-BTGd-DO3A-BT 4.52±0.074.52±0.07 5.29±0.085.29±0.08 4.27±0.054.27±0.05 5.50±0.075.50±0.07

2) 안정성 (Stability) 측정2) Stability measurement

2-1) 역학적 안정성 (kinetic stability)2-1) Kinetic stability

- 가돌리늄이 배위된 복합체가 인체에 들어갔을 때 가돌리늄 이온이 인체에 있는 아연, 칼슘과 같은 이온들과 금속교환(Transmetalation)이 일어나며 자유 Gd로 해리되어 나올 수 있다. 해리된 Gd 이온은 체내에서 독성을 일으키므로 GdL 의 역학적 안정성은 매우 중요하다. - When a gadolinium-coordinated complex enters the human body, gadolinium ions undergo metal exchange with ions such as zinc and calcium in the human body, and may dissociate into free Gd. Since dissociated Gd ions cause toxicity in the body, the mechanical stability of GdL is very important.

합성한 2.5 mM GdL 을 PBS 용액으로, ZnCl2 250 mM 농도, PBS 용액으로 제작하였고 비교군으로 상용조영제인 Gd-DO3A-BT 를 이용하였다. 3T MRI에서 이완률 (Relaxation rates, R 2 )을 4일 동안 측정하였다. 도 5은 그 결과를 나타낸 도면이다. 이완률의 변화량 (R2 p(t)/R2 p(0))이 1에서 일정하게 유지되면 안정하다고 볼 수 있다. 도 5을 참조하면, GdL 이 Gd-DO3A-BT 와 함께 일정하게 유지되는 것을 통해 안정하다는 것을 확인하였다.The synthesized 2.5mM GdL was prepared in a PBS solution, ZnCl 2 at a concentration of 250mM, and a PBS solution were prepared, and a commercial contrast agent, Gd-DO3A-BT, was used as a comparison group. Relaxation rates ( R 2 ) were measured in 3T MRI for 4 days. Figure 5 is a diagram showing the results. If the change in relaxation rate (R 2 p (t)/R 2 p (0)) remains constant at 1, it can be considered stable. Referring to Figure 5, it was confirmed that GdL was stable by remaining constant along with Gd-DO3A-BT.

2-2) pH 안정성 (pH stability)2-2) pH stability

합성한 GdL 이 다양한 pH에서도 안정성을 유지하는지 확인하였다. 1 mM GdL을 여러 pH buffer (1, 4, 7, 10)에 녹여서 펜텀을 제작하였다. 3T MRI에서 이완률 (Relaxation rate, R 2 )를 3일 동안 측정하였다. 도 6은 그 결과를 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 이완률이 일정하게 유지되는 것을 통해 pH 변화해도 안정한 것을 확인하였다. It was confirmed that the synthesized GdL maintained stability at various pH. A phantom was prepared by dissolving 1mM GdL in various pH buffers (1, 4, 7, 10). Relaxation rate ( R 2 ) was measured on 3T MRI for 3 days. Figure 6 is a diagram showing the results. Referring to FIG. 6, it was confirmed that the relaxation rate was maintained constant, indicating that it was stable even when pH changed.

3-1) 아밀로이드 베타 중합체 표적성 확인을 위한 팬텀 실험 방법3-1) Phantom experiment method to confirm amyloid beta polymer targeting

① 1 mM 농도의 아밀로이드 베타 1 mg 에 HFIP 221.5 uL를 넣은 뒤 쉐이커를 이용하여 상온에서 1시간 동안 사전 응집 (Preaggregation) 을 제거하였다.① 221.5 uL of HFIP was added to 1 mg of amyloid beta at a concentration of 1 mM, and preaggregation was removed using a shaker for 1 hour at room temperature.

② 공기 중에서 건조 시킨 후, DMSO 221.5 uL을 넣어 1 mM 농도로 만들고 믹서와 초음파기를 이용하여 현탁액이 되도록 한 후 PBS (1X, pH 7.4) 878.5 uL 을 넣어 0.2 mM 농도로 만든다.② After drying in the air, add 221.5 uL of DMSO to make a 1mM concentration. Use a mixer and sonicator to make a suspension, then add 878.5 uL of PBS (1X, pH 7.4) to make a 0.2mM concentration.

③ 쉐이커를 이용하여 37 ℃ 에서 4일 동안 배양한 후 생성된 아밀로이드 베타 중합체를 200 uL 씩 분주하고, PBS 에 2 mM 농도로 녹인 GdL과 상용조영제인 Gadovist®를 20 uL 씩 첨가한 후, 쉐이커를 이용하여 37 ℃ 에서 24시간 동안 배양하였다.③ After culturing at 37°C for 4 days using a shaker, dispense 200 uL of the resulting amyloid beta polymer, add 20 uL of GdL dissolved in PBS at a concentration of 2 mM and Gadovist ® , a commercial contrast agent, and then shaker. and cultured at 37°C for 24 hours.

④ 배양이 완료된 24시간 후에 원심 분리하여 상층액을 제거한 뒤 PBS를 사용하여 아밀로이드 베타 중합체를 씻어낸 후 펠렛 (Pellet) 에 PBS : DMSO = 9 : 1 용액을 200 uL 넣어 팬텀 시료를 제작하였다.④ 24 hours after the culture was completed, centrifugation was performed to remove the supernatant, washed off the amyloid beta polymer using PBS, and 200 uL of a solution of PBS:DMSO = 9:1 was added to the pellet to prepare a phantom sample.

3-2) GdL 의 구조 및 아밀로이드 베타 중합체 표적 효과 실험 결과3-2) GdL structure and amyloid beta polymer targeting effect experiment results

9.4T MR 장비에서 아밀로이드 베타 중합체 표적능 평가 실험을 진행하였다. 도 7의 (b)는 그 결과를 나타낸 도면이다.An experiment to evaluate amyloid beta polymer targeting ability was conducted on a 9.4T MR equipment. Figure 7(b) is a diagram showing the results.

3가지 그룹으로 나누어서 확인하였다. 아밀로이드 베타 중합체만 배양한 그룹과 상용조영제를 처리한 그룹에서는 비슷한 조영 효과를 보이지만 합성한 화합물이 처리된 그룹에서는 보다 높은 조영 효과를 보였다. 이를 통해 합성한 화합물이 아밀로이드 베타 표적 효과를 가지고 있다고 평가할 수 있고 R1 relaxation rate 실험을 통해 그 차이를 확인하였다.It was confirmed by dividing it into three groups. The group cultured with only amyloid beta polymer and the group treated with commercial contrast agents showed similar contrast effects, but the group treated with synthetic compounds showed higher contrast effects. Through this, it was possible to evaluate that the synthesized compound had an amyloid beta targeting effect, and the difference was confirmed through an R1 relaxation rate experiment.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, those skilled in the art can make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following patent claims. You will understand that it is possible.

Claims (12)

하기 화학식 (1)을 가지는,
화합물:
(1)
여기서,
L은 *-(CH2)x-A1-(CH2)y-A2-(CH2)z-*이고,
x,y 및 z는 0 내지 5의 임의의 정수로 각각 독립적으로 선택되고,
A1 및 A2는 단일 결합, *-COO-*, *-CO-*, *-NH-*, *-CH2-*, *-CONH-* 및 *-O-* 를 포함하는 군에서 각각 독립적으로 선택된 하나 이상의 구조이고,
X는 하기 화학식 (2)를 가지는 구조이고:
(2)
*은 결합 자리이다.
Having the following formula (1),
compound:
(One)
here,
L is *-(CH 2 ) x -A 1 -(CH 2 ) y -A 2 -(CH 2 ) z -*,
x, y and z are each independently selected as random integers from 0 to 5,
A 1 and A 2 are single bonds, in the group containing *-COO-*, *-CO-*, *-NH-*, *-CH 2 -*, *-CONH-* and *-O-* Each is one or more independently selected structures,
X is a structure having the following formula (2):
(2)
* is the binding site.
제1항에 있어서,
상기 A2는 *-NH-*인,
화합물.
According to paragraph 1,
The A 2 is *-NH-*,
compound.
제2항에 있어서,
상기 A1은 *-CONH-* 인,
화합물.
According to paragraph 2,
The A 1 is *-CONH-*,
compound.
제3항에 있어서,
상기 x는 1이고,
상기 y는 2이고,
상기 z는 0인,
화합물.
According to paragraph 3,
where x is 1,
The y is 2,
where z is 0,
compound.
제1항에 있어서,
하기 화학식 (3)을 가지는,
(3)
화합물.
According to paragraph 1,
Having the following formula (3),
(3)
compound.
제1항에 있어서,
상기 가돌리늄(Gd)이 하나 이상의 물 분자와 배위하는,
화합물.
According to paragraph 1,
The gadolinium (Gd) coordinates with one or more water molecules,
compound.
제1항에 있어서,
상기 화합물은, 포유동물의 아밀로이드 베타 중합체 (oligomeric Aβ)에 특이적으로 결합하는,
화합물.
According to paragraph 1,
The compound specifically binds to mammalian amyloid beta polymer (oligomeric Aβ),
compound.
제1항에 있어서,
상기 화합물은, 물에서 8.5 내지 8.9 s-1의 자기이완율(relaxivity)을 가지는,
화합물.
According to paragraph 1,
The compound has a relaxation rate of 8.5 to 8.9 s -1 in water,
compound.
제1항에 있어서,
상기 화합물은, 정맥 주사를 통해 주입되는 경우 뇌-혈관 장벽(Blood-Brain-Barrier; BBB)을 통과하는,
화합물.
According to paragraph 1,
The compound crosses the blood-brain-barrier (BBB) when injected intravenously.
compound.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는,
MRI 조영제.
Comprising a compound according to any one of claims 1 to 9,
MRI contrast agent.
제10항에 있어서,
상기 MRI 조영제는 퇴행성 뇌질환의 진단에 사용되는,
MRI 조영제.
According to clause 10,
The MRI contrast agent is used for diagnosis of degenerative brain diseases,
MRI contrast agent.
제11항에 있어서,
상기 MRI 조영제는 알츠하이머(Alzheimer) 병의 진단에 사용되는,
MRI 조영제.
According to clause 11,
The MRI contrast agent is used in the diagnosis of Alzheimer's disease,
MRI contrast agent.
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