KR20030075017A - Angiogenesis inhibitor comprising arsenic trioxide - Google Patents

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KR20030075017A
KR20030075017A KR1020020014092A KR20020014092A KR20030075017A KR 20030075017 A KR20030075017 A KR 20030075017A KR 1020020014092 A KR1020020014092 A KR 1020020014092A KR 20020014092 A KR20020014092 A KR 20020014092A KR 20030075017 A KR20030075017 A KR 20030075017A
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arsenic trioxide
angiogenesis
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bfgf
treatment
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이창훈
홍석일
박인철
이수재
유두현
박명진
이형찬
우상혁
박영란
김은희
이재영
서강문
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한국원자력연구소
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    • A61K33/00Medicinal preparations containing inorganic active ingredients
    • A61K33/24Heavy metals; Compounds thereof
    • A61K33/36Arsenic; Compounds thereof

Abstract

PURPOSE: An angiogenesis inhibitor containing arsenic trioxide having an inhibiting effect on proliferation, movement, immersion and vasculogenesis of endothelial cells in vitro is provided. The angiogenesis inhibitor is widely used for treatment of diseases that give rise to angiogenesis. CONSTITUTION: An angiogenesis inhibitor contains arsenic trioxide having an anti-angiogenic activity as an effective ingredient. Therefore, it can be used in treatment of diseases that give rise to angiogenesis, such as diabetics, a solid tumor, arthritis, psoriasis, pyogenic granuloma, renovascular glaucoma, etc. The arsenic trioxide is administered at a dosage of about 5 to 50mg/kg, prior to or during radiation therapy.

Description

삼산화비소를 포함하는 혈관신생억제제{Angiogenesis inhibitor comprising arsenic trioxide}Angiogenesis inhibitor comprising arsenic trioxide

본 발명은 삼산화비소의 새로운 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 삼산화비소를 유효성분으로 포함하는 새로운 혈관신생억제제에 관한 것이다.The present invention relates to a new use of arsenic trioxide, and more particularly, to a novel angiogenesis inhibitor comprising arsenic trioxide as an active ingredient.

혈관신생이란 기존의 혈관이 자극에 의해 발아가 일어나서 새로운 혈관을 형성하는 다단계의 과정을 일컫는다. 이 과정은 배아 발달, 황체 형성, 그리고 상처 치료 등 정상적인 생리적 상황 이외에서는 거의 일어나지 않는다. 그러나 종양의 발달과 전이, 혈관종, 건선, 당뇨병, 그리고 관절염 등의 많은 질병에서는 신생혈관의 병적인 성장 현상이 전형적으로 일어난다. 이러한 질병들은 혈관신생성 질병으로 분류된다.Angiogenesis refers to a multi-step process in which existing blood vessels germinate by stimulation to form new blood vessels. This process rarely occurs outside normal physiological conditions such as embryonic development, corpus luteum formation, and wound healing. However, pathological growth of neovascularization typically occurs in many diseases, including tumor development and metastasis, hemangiomas, psoriasis, diabetes, and arthritis. These diseases are classified as angiogenic diseases.

혈관신생성 질병의 과도한 혈관신생은 비정상적인 세포팽창에 비례하여 증가된 영양적 요구가 필요함을 의미한다. 이러한 비정상적 혈관신생은 항혈관신생 인자들에 의해 억제될 수 있다. 안지오스타틴(Angiostatin), 엔도스타틴(endostatin), 트롬보스폰딘(thrombospondin) 등은 모두 단백질의 단편들로서 현재까지 알려진 대표적인 혈관신생 억제인자들이다. 그러나 이러한 단백질 유래의 혈관신생 억제인자들은 혹시 있을지 모르는 숙주 면역 반응의 가능성과 의약적인 대량생산, 그리고 장기간 투여에 따른 치료비 부담의 문제를 안고 있다. 이러한 맥락에서 혈관신생 억제 효과가 탁월한 저분자 물질의 개발이 절실하다고 할 수 있다.Excessive angiogenesis of angiogenic diseases implies an increased need for nutrition in proportion to abnormal cell expansion. Such abnormal angiogenesis may be inhibited by antiangiogenic factors. Angiostatin, endostatin, thrombospondin, etc. are all representative fragments of proteins and are known representative angiogenesis inhibitors to date. However, these protein-derived angiogenesis inhibitors present a potential host immune response, pharmaceutical mass production, and the cost of treatment for long-term administration. In this context, the development of low molecular weight materials with excellent angiogenesis inhibitory effects is urgent.

전통적인 동양의학에서는 비소화합물을 암, 건선, 그리고 관절염 등의 치료제로 사용하여왔다. 삼산화비소는 중국에서 전통적인 암치료제로 개발되었으며 급성 백혈병 치료에 탁월한 효과가 있는 것으로 보고되었다. 실험관 내(In vitro)실험에서 삼산화비소가 Bcl-2 단백질의 발현을 감소시키고 캐스패이지(caspase)의 활성화에 의해 유도되는 세포사멸(apoptosis)을 급성백혈병 유발세포 뿐만 아니라 다른 형태의 백혈병 유발세포에서도 유도하는 것으로 밝혀졌다. 세포사멸의 유발과 더불어 삼산화비소는 쥐에 심어진 고형암 내에서 항종양혈관 작용을 하는 것으로 보고되었으며, 백혈병 유발성 세포주인 HEL에서 강력한 혈관내피성장 인자인 VEGF(vascular endothelial growth factor)의 생산을 억제함으로써 실험관내(in vitro)실험에서 혈관내피세포의 맥관형성을 통한 분화를 억제한다고 보고되어 있지만, 삼산화비소가 항혈관신생 활성을 갖는다는 사실은 아직까지 보고된 바가 없다.Traditional oriental medicine has used arsenic compounds to treat cancer, psoriasis, and arthritis. Arsenic trioxide has been developed as a traditional cancer treatment in China and has been reported to have an excellent effect on the treatment of acute leukemia. In vitro experiments showed that arsenic trioxide reduced the expression of Bcl-2 protein and induced apoptosis induced by the activation of caspase in acute leukemia-inducing cells as well as other types of leukemia-inducing cells. It was found to induce. In addition to inducing apoptosis, arsenic trioxide has been reported to have antitumor vascular effects in solid tumors planted in rats. In vitro experiments have been reported to inhibit angiogenic differentiation of vascular endothelial cells, but the fact that arsenic trioxide has antiangiogenic activity has not been reported yet.

즉, 삼산화비소가 맥관을 만드는 기전을 차단한다는 것은 보고된 바 있지만, 혈관신생작용 전체, 즉, 내피세포의 증식과 이동, 침윤, 맥관형성 그리고 생체 내에서 전체적으로 억제할 수 있다는 것은 밝혀진 바가 없다.In other words, it has been reported that arsenic trioxide blocks the mechanism for making vasculature, but it has not been found that it can inhibit the entire angiogenesis, that is, the proliferation and migration of endothelial cells, invasion, angiogenesis and in vivo.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명자들은 삼산화비소의 새로운 항혈관신생 용도를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present inventors aim to provide a new anti-angiogenic use of arsenic trioxide.

도 1은 삼산화비소에 의한 BCE 세포들의 증식 저해를 나타내는 그래프이고,1 is a graph showing the inhibition of proliferation of BCE cells by arsenic trioxide,

도 2는 BCE 세포들의 FACS 분석 결과를 나타내는 그래프이고,2 is a graph showing the results of FACS analysis of BCE cells,

도 3a은 삼산화비소가 BCE 세포들의 이동에 미치는 영향을 나타낸 그래프이고,Figure 3a is a graph showing the effect of arsenic trioxide on the movement of BCE cells,

도 3b는 이동한 BCE 세포들의 100배 확대 사진이고,3b is a 100-fold magnification of migrated BCE cells,

도 4는 삼산화비소가 BCE 세포들의 침윤에 미치는 영향을 나타낸 그래프이고,4 is a graph showing the effect of arsenic trioxide on the infiltration of BCE cells,

도 5는 삼산화비소가 BCE 세포들의 MMP-2 분비에 미치는 영향을 나타내는 도면이고,5 is a diagram showing the effect of arsenic trioxide on MMP-2 secretion of BCE cells,

도 6은 삼산화비소가 ECV304 세포의 3차원 피브린 겔에서 배양시 형성하는 맥관형성에 미치는 영향을 나타낸 사진이고,6 is a photograph showing the effect of arsenic trioxide on angiogenesis formed in culture on three-dimensional fibrin gel of ECV304 cells,

도 7은 삼산화비소에 의한 랫트 각막 상의 혈관신생 저해를 나타내는 도면이다.7 shows inhibition of angiogenesis on rat cornea by arsenic trioxide.

본 발명은, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 삼산화비소를 유효성분으로 포함하는 혈관신생억제제를 제공한다.The present invention, in order to achieve the above object, provides an angiogenesis inhibitor comprising arsenic trioxide as an active ingredient.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명자들은 최초로 삼산화비소가 항혈관신생 활성을 갖는다는 사실을 본 실험에서in vitroin vivo혈관신생 측정 기법들을 이용하여 밝혀서 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors first found that arsenic trioxide has antiangiogenic activity in this experiment using in vitro and in vivo angiogenesis measurement techniques to complete the present invention.

비소화합물은 최근 삼산화비소가 급성 백혈병의 임상 치료에 성공적으로 사용됨으로써 새롭게 주목받고 있는 약물로서, 전통적인 동양의학에서 비소화합물은 암 이외에 건선, 관절염 등의 질병의 치료에 쓰여져 왔다.Arsenic compounds are recently attracting new attention due to the successful use of arsenic trioxide in the clinical treatment of acute leukemia. In traditional oriental medicine, arsenic compounds have been used to treat diseases such as psoriasis and arthritis in addition to cancer.

최근의 연구보고들은 삼산화비소의 항혈관신생 작용을 시사하고 있으나 직접적으로 확실히 밝혀진 바는 없다. 본 연구에서 발명자들은 삼산화비소가in vitroin vivo에서 혈관신생을 강력히 억제한다는 것을 직접적으로 밝혔다.Recent studies suggest anti-angiogenic effects of arsenic trioxide but have not been directly identified. In this study, the inventors directly revealed that arsenic trioxide strongly inhibited angiogenesis in vitro and in vivo .

즉,In vitro혈관신생 측정 방법들을 사용하여 발명자들은 삼산화비소가 bFGF에 의해 유도되는 혈관내피세포의 성장, 이동, 침윤, 그리고 맥관형성과 같은 혈관신생에 필요한 다단계 과정을 효과적으로 억제한다는 것을 밝혔으며, 삼산화비소는 또한 쥐 각막 마이크로포켓 분석(rat corneal micropocket assay) 방법을 이용한in vivo실험에서도 항혈관신생 억제 효과를 나타냄을 알 수 있었다.In other words, using in vitro angiogenic assays, the inventors found that arsenic trioxide effectively inhibits the multi-step processes required for angiogenesis such as bFGF-induced growth, migration, invasion, and angiogenesis. Arsenic trioxide also showed anti-angiogenic effects in in vivo experiments using rat corneal micropocket assay.

본 연구에서 발명자들은in vitro와in vivo에서 삼산화비소의 항혈관신생 작용을 조사하였다.In vitro연구에서 삼산화비소는 혈관신생을 유발하는 섬유아세포 성장인자(basic fibroblast growth factor, bFGF)에 의해 유도되는 모세혈관내피세포 (bovine capillary endothelial (BCE) cells)의 성장 (IC50= 336.4 nM), 이동 (IC50= 199.1 nM), 그리고 침윤 (IC50= 199.1 nM)을 저해하였으며, 불멸화된혈관내피세포 (ECV304)의 맥관형성을 임상적으로 도달할 수 있는 농도인 2 μM 농도에서 현저히 저해하였다. 삼산화비소는 또한 0.5 μM 농도에서 성장인자에 의해 유도되는 세포주기를 G2/M 단계에 머물도록 유도하였으며, 2 μM 농도에서 모세혈관내피세포에 의한 MMP-2(matrix metalloproteinase-2)의 분비를 억제하였다.In vivo에서 삼산화비소를 50 mg/kg 농도로 랫트에 경구투여 하였을 때 각막 마이크로포켓 분석에서 성장인자에 의한 신생혈관 형성을 현저히 저해하였다.In this study, we investigated the antiangiogenic effects of arsenic trioxide in vitr o and in vivo . In vitro studies show that arsenic trioxide is the growth of bovine capillary endothelial (BCE) cells induced by basic fibroblast growth factor (bFGF) (IC 50 = 336.4 nM). , Migration (IC 50 = 199.1 nM), and invasion (IC 50 = 199.1 nM) were inhibited and markedly inhibited at a concentration of 2 μM that was clinically attainable for angiogenesis of immortalized endothelial cells (ECV304). It was. Arsenic trioxide also induced the growth factor-induced cell cycle to stay in G2 / M phase at 0.5 μM concentration and inhibited the release of matrix metalloproteinase-2 (MMP-2) by capillary endothelial cells at 2 μM concentration. It was. In vivo oral administration of arsenic trioxide to rats at a concentration of 50 mg / kg significantly inhibited neovascularization by growth factors in corneal micropocket analysis.

이러한 결과로부터, 삼산화비소가 부작용 없이 혈관신생 억제제로 유효하게 이용될 수 있다는 것을 확인하였다.From these results, it was confirmed that arsenic trioxide can be effectively used as an angiogenesis inhibitor without side effects.

본 발명의 삼산화비소를 의약으로 사용할 경우 약제학적 제제 및 그 투여 방법에 있어서는 각종 공지의 방법을 적용할 수 있다.When the arsenic trioxide of the present invention is used as a medicament, various known methods can be applied to the pharmaceutical preparation and its administration method.

즉, 본 발명의 삼산화비소를 비경구, 경구 등으로 투여할 수 있으며, 주사제, 산제, 과립제, 정제 등을 비롯하여 약제학적 제제에 적합한 어떠한 제형으로도 할 수 있다. 삼산화비소를 방사선 치료 증진제의 약제학적 조성물로 제제화할 경우, 유효 성분에 악영향을 미치지 않는 한, 필요에 따라 의약에 사용되는 각종 보조제, 예컨대 담체나 기타 첨가제, 예컨대 안정제, 완화제, 유화제 등을 사용할 수 있다.That is, the arsenic trioxide of the present invention can be administered parenterally, orally, and can be in any dosage form suitable for pharmaceutical preparations, including injections, powders, granules, tablets, and the like. When arsenic trioxide is formulated into a pharmaceutical composition of a radiotherapy enhancer, various auxiliaries used in medicine, such as carriers or other additives such as stabilizers, emollients, emulsifiers, etc., may be used if necessary, so long as they do not adversely affect the active ingredient. have.

약제학적 제형에 있어서, 삼산화비소의 함유량은 제형에 따라 광범위하게 변할 수 있으며, 통상적인 방법에 따른다.In pharmaceutical formulations, the content of arsenic trioxide can vary widely depending on the formulation and is in accordance with conventional methods.

또한 삼산화비소의 투여량 및 투여 방법은, 환자의 상태와 암세포의 양에 따라서 다양화될 수 있지만 방사선 치료전 또는 치료 중 하루 5 내지 50 mg/kg이 적당하다.In addition, the dosage and method of administration of arsenic trioxide may vary according to the condition of the patient and the amount of cancer cells, but 5 to 50 mg / kg per day before or during radiation treatment is appropriate.

이와 같은in vitroin vivo연구를 통해 볼 때 삼산화비소는 임상적으로 사용 가능한 상황에서 강력한 항혈관신생 활성을 나타내었으며 향후 혈관신생성 질병의 치료에 효과적으로 쓰일 수 있을 것으로 기대된다.Based on these in vitro and in vivo studies, arsenic trioxide showed potent antiangiogenic activity in clinically viable conditions and is expected to be effectively used for the treatment of angiogenic diseases.

이하, 하기하는 실험예를 통하여 삼산화비소의 혈관신생억제 작용을 더욱 상세히 밝힌다.Hereinafter, the angiogenesis inhibitory effect of arsenic trioxide will be revealed in more detail through the following experimental example.

실험예Experimental Example

사용한 실험동물, 실험 재료 및 실험 방법은 하기하는 바와 같다.Experimental animals used, experimental materials and experimental methods are as follows.

1) 실험동물1) Experimental Animal

몸무게가 200 g 정도인 수컷 스프라그-돌리(Sprague-Dawley) 랫트를 각막 마이크로포켓 분석(corneal micropocket assay)에 사용하였다.Male Sprague-Dawley rats weighing about 200 g were used for corneal micropocket assay.

2) 시약2) reagents

삼산화비소 (Sigma, St. Louis, MO)를 50 mM 농도로 1 N NaOH에 녹여 냉장 보관하여 사용하였다. 이용액은 엔도톡신(endotoxin)이 없으며 Limulus Amebocyte Lysate (LAL) 테스트 키트(Bio-Whittaker, Walkersyille, MD) 배지에 첨가되는 NaOH의 최고 농도가 내피세포의 성장에 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다.Arsenic trioxide (Sigma, St. Louis, Mo.) was dissolved in 1 N NaOH at a concentration of 50 mM and used by refrigeration. The solution was free of endotoxin and it was confirmed that the highest concentration of NaOH added to the Limulus Amebocyte Lysate (LAL) test kit (Bio-Whittaker, Walkersyille, MD) medium did not affect endothelial cell growth.

3) 세포배양3) Cell culture

모세혈관내피세포(bovine capillary endothelial(BCE) cell)는 10%의 송아지 혈청(calf serum, CS)이 포함된 DMEM 배지에 항생제와 3 ng/ml 농도의 성장인자 (basic fibroblast growth factor (bFGF); R & D Systems, Menneapolis, MN)를 첨가하여 배양하였다.Bovine capillary endothelial (BCE) cells include 10% calf serum (CS) in DMEM medium containing antibiotics and 3 ng / ml growth factor (basic fibroblast growth factor (bFGF); R & D Systems, Menneapolis, MN) was added to incubate.

본 실험에서 사용된 BCE 세포는 전형적인 내피세포의 모양인 자갈모양의 형태를 나타내었으며 내피세포에 특이적인 표지인 factor VIII 항원에 대한 면역 형광 염색에서 양성 반응을 나타내며, 탈아세틸화된 저농도 지질단백질(diaceylated low density lipoprotein)을 섭취할 수 있으며in vitro에서 맥관을 형성하였다. 모세혈관내피세포는 37℃에서 10%의 CO2조건으로 배양하였다. 세포들은 10-15 계대수에서 사용하였다.The BCE cells used in this experiment showed pebble-shaped morphology, typical endothelial cells, and showed positive response in immunofluorescence staining for factor VIII antigen, a marker specific for endothelial cells, and deacetylated low-lipoprotein ( Diaceylated low density lipoproteins were ingested and vasculature was formed in vitro . Capillary endothelial cells were incubated at 37 ° C. under 10% CO 2 . Cells were used at 10-15 passages.

불멸화된 사람 내피세포인 ECV304 새포주는 M199 배지에 10%의 소태아 혈청 (fetal bovine serum, FBS)을 첨가하여 사용하였으며 3차원 피브린 겔(fibrin gel) 배양에서의 맥관형성 분석에 사용하였다.Immortalized human endothelial cells, ECV304, were added with 10% fetal bovine serum (FBS) to M199 medium and used for angiogenesis analysis in three-dimensional fibrin gel culture.

4) 통계 분석4) Statistical Analysis

모든 결과는 평균 ± 표준편차로 나타내었다. 데이터의 통계적 평가는 Student'st-test, Non-parametric, two-tailed pairedt-test를in vitro데이터에 적용하였고 Mann-Whitney test를in vivo데이터에 적용하였다.All results are expressed as mean ± standard deviation. For statistical evaluation of the data, Student's t- test, Non-parametric and two-tailed paired t- test were applied to in vitro data and Mann-Whitney test to in vivo data.

상기와 같은 실험 재료로 다음과 같은 효과를 측정하였다.The following effects were measured with the experimental materials as described above.

실험예 1Experimental Example 1

삼산화비소에 의한 내피세포 증식의 억제Inhibition of Endothelial Cell Proliferation by Arsenic Trioxide

삼산화비소가 BCE 세포들의 성장을 저해하는지 조사하기 위해, 삼산화비소를 0.01 내지 10 μM 농도로 전처리하고, 3 ng/ml의 bFGF를 가한 것, 그리고 가하지 않은 것을 상기한 것과 같은 방법으로 72시간동안 배양하여, BCE 세포들의 증식을측정하였다.To investigate whether arsenic trioxide inhibits the growth of BCE cells, arsenic trioxide was pretreated at a concentration of 0.01 to 10 μM, incubated for 72 hours in the same manner as described above with and without addition of 3 ng / ml of bFGF. The proliferation of BCE cells was measured.

내피세포의 증식 측정은 Cao 등의 방법을 사용하였다. BCE 세포는 10% CS와 3 ng/ml의 재조합 인간 bFGF가 첨가된 DMEM 배지에서 배양하였다. 젤라틴이 코팅된 플레이트에 배양된 세포들을 0.05% 트립신 용액을 처리하여 떼어낸 후 10%의 CS가 첨가된 DMEM 배지에 현탁시켰다. 약 12,500 세포들을 역시 젤라틴이 코팅된 24-웰 플레이트에 옮긴 후 37℃, 10% CO2조건에서 24시간 동안 배양하였다. 배양 후 배지를 제거하고 5% CS가 첨가된 새로운 DMEM 배지 0.25 ml로 교체한 후 여러 농도의 삼산화비소 용액을 각 웰에 첨가하였다. 약 1시간 동안 배양한 후, 동일 배지에 3 ng/ml bFGF가 첨가된 배지 0.25 ml을 첨가하여 최종적으로 0.5 ml이 되게 조정한 후 72시간 동안 배양하였다. 배양된 세포들은 트립신으로 처리하여 떼어낸 후 헤모사이토미터로 세포의 개수를 계수 하였다. 그 결과는 평균 ± 표준편차 값으로 나타내었다.Proliferation of endothelial cells was measured by Cao et al. BCE cells were cultured in DMEM medium with 10% CS and 3 ng / ml recombinant human bFGF. Cells cultured on gelatin coated plates were detached by treatment with 0.05% trypsin solution and suspended in DMEM medium with 10% CS. About 12,500 cells were also transferred to gelatin-coated 24-well plates and incubated for 24 hours at 37 ° C., 10% CO 2 . After incubation, the medium was removed and replaced with 0.25 ml of fresh DMEM medium with 5% CS added, and then various concentrations of arsenic trioxide solution were added to each well. After incubation for about 1 hour, 0.25 ml of medium to which 3 ng / ml bFGF was added was added to the same medium, and finally adjusted to 0.5 ml, followed by incubation for 72 hours. The cultured cells were treated with trypsin, separated and counted with a hemocytometer. The results are expressed as mean ± standard deviation value.

데이터는 bFGF를 첨가하지 않고 배양한 대조군 세포 수를 100으로 하여 퍼센트로 환산하여 나타내었다. 이 실험을 3배수로 3회 반복하여 실행하였다. *, 0.01<P<0.05, **, 0.001<P<0.01, ***, P<0.001The data is expressed in terms of percentage of 100 control cells cultured without adding bFGF. This experiment was repeated three times in triplicate. *, 0.01 <P <0.05, **, 0.001 <P <0.01, ***, P <0.001

도 1에 나타낸 바와 같이 삼산화비소는 bFGF에 의해 유도되는 BCE 세포의 성장을 농도 의존적으로 현저히 저해하였다 (IC50= 336.4 nM). 또한 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 삼산화비소는 bFGF가 없는 상태에서의 BCE 세포들의 성장도 역시 저해하였으나 매우 높은 농도에서 IC50값을 형성하였다 (IC50= 578.2 nM).As shown in Figure 1, arsenic trioxide significantly inhibited the growth of bCE cells induced by bFGF concentration-dependently (IC 50 = 336.4 nM). As can be seen in Figure 1, arsenic trioxide also inhibited the growth of BCE cells in the absence of bFGF, but formed an IC 50 value at a very high concentration (IC 50 = 578.2 nM).

이러한 결과로부터 발명자들은 삼산화비소가 bFGF에 의해서 유도되는 세포성장에 특이적으로 저해 효과를 나타낸다고 판단하였다. 증식억제 효과 측정시 삼산화비소 2 μM 농도까지에서는 세포 탈착, 원형화, 그리고 염색체의 절단 등 전형적인 세포사멸(apoptosis)에 관계된 세포 형태를 나타내지 않은 것으로 세포성장 억제가 세포사멸에 의한 것이 아님을 알 수 있었다. BCE 세포의 현저한 세포사멸은 5 μM 이상에서 관찰되었다.From these results, the inventors determined that arsenic trioxide had a specific inhibitory effect on cell growth induced by bFGF. When measuring the effect of suppression of proliferation, the concentration of arsenic trioxide up to 2 μM showed no typical cell morphology related to apoptosis such as cell detachment, circularization, and chromosome cleavage, indicating that cell growth inhibition was not caused by apoptosis. there was. Significant apoptosis of BCE cells was observed above 5 μM.

실험예 2Experimental Example 2

삼산화비소가 내피세포의 세포주기 진행에 미치는 영향Effect of Arsenic Trioxide on Cell Cycle Progression of Endothelial Cells

삼산화비소에 의한 내피세포의 성장억제에 관련된 기작을 조사하기 위해 FACS 분석으로 삼산화비소가 bFGF에 의해 유도되는 세포주기 진행에 미치는 영향을 조사하였다.To investigate the mechanism related to the growth inhibition of endothelial cells by arsenic trioxide, FACS analysis was performed to investigate the effect of arsenic trioxide on cell cycle progression induced by bFGF.

DNA의 양을 측정하기 위하여 BCE 세포들을 60mm 배양 접시에 bFGF (3 ng/ml)가 첨가되거나 또는 첨가되지 않은 완전 배지에서 0.5 μM 농도의 삼산화 비소를 첨가하거나 혹은 첨가하지 않고 24시간동안 배양한 후 트립신 처리하여 세포들을 떼어내어 PBS에 현탁시켰다. 세포들을 CycleTestTM Plus (Becton Dickinson, San Jose, CA) 키트를 이용하여 요오드화 프로피듐로 염색한 후 FACStar flow cytometer (Becton Dickinson)를 이용하여 DNA량을 측정하였다.To determine the amount of DNA, BCE cells were incubated for 24 hours in a 60 mm culture dish with or without bFGF (3 ng / ml) or with 0.5 μM arsenic trioxide in a complete medium. Trypsinized cells were detached and suspended in PBS. Cells were stained with propidium iodide using the CycleTestTM Plus (Becton Dickinson, San Jose, Calif.) Kit, and the DNA amount was measured using a FACStar flow cytometer (Becton Dickinson).

도 2의 (a)와 같이 bFGF (3 ng/ml)의 처리는 BCE 세포들을 G0/G1 단계에서 S 단계로의 진입을 촉진하였다. 반면 도 2의 (b)에서와 같이, 삼산화비소의 처리 (0.5 μM)는 bFGF에 자극 받은 세포들을 G2/M 단계에 묶어두었다. 이러한 결과는삼산화비소가 성장인자에 자극 받은 내피세포의 세포주기 진행을 G2/M 단계에서 저해함으로써 궁극적으로 세포성장을 저해하는 것으로 생각할 수 있다.Treatment of bFGF (3 ng / ml) as shown in Figure 2 (a) facilitated the entry of BCE cells from the G0 / G1 stage to the S stage. On the other hand, as shown in (b) of Figure 2, the treatment of arsenic trioxide (0.5 μM) bound the bFGF-stimulated cells in the G2 / M phase. These results can be thought that arsenic trioxide ultimately inhibits cell growth by inhibiting cell cycle progression of endothelial cells stimulated by growth factors at the G2 / M stage.

실험예 3Experimental Example 3

삼산화비소가 내피세포의 이동, 침윤, 그리고 MMP-2 분비에 미치는 영향Effect of Arsenic Trioxide on Endothelial Cell Migration, Invasion, and MMP-2 Secretion

기저막을 통한 내피세포의 이동과 침윤은 새로운 혈관을 형성하는데 중추적인 과정이다.Endothelial cell migration and infiltration through the basement membrane is a pivotal process for the formation of new blood vessels.

(1) 내피세포의 이동 측정(1) Measurement of endothelial cell migration

먼저,in vitro에서 모세혈관 내피세포의 이동에 미치는 삼산화비소의 효과를 측정하기 위해 상처-이동(wound-migration) 분석을 행하였다. BCE 세포들을 젤라틴이 코팅된 12-웰 플레이트에서 배양한 후 200-1000 ㎕ 마이크로 피펫 팁으로 긁어 상처를 내고 혈청이 첨가되지 않은 배지로 수세하여 떨어진 세포들을 제거하였다. 각각의 웰에 bFGF (10 ng/ml)가 첨가되거나 혹은 첨가되지 않은 혈청이 없는 배지로 교체한 후 삼산화비소를 농도별로 첨가하였다. 플레이트를 밤샘 배양한 후 PBS로 두 번 수세하고 Diff-Quick(International Reagents co., Japan) 용액으로 세포를 염색하여 말린 후 현미경 상에서 1 cm 길이의 상처 난 끝 부분에서 안쪽으로 이동한 세포들을 계수하여 측정하였다.First, wound-migration analysis was performed to determine the effect of arsenic trioxide on the migration of capillary endothelial cells in vitro . BCE cells were incubated in a gelatin-coated 12-well plate and scraped off with a 200-1000 μl micropipette tip to remove wounds and washed with medium without serum to remove fallen cells. Each well was replaced with medium without serum with or without bFGF (10 ng / ml) followed by the addition of arsenic trioxide by concentration. The plate was incubated overnight, washed twice with PBS, stained with Diff-Quick (International Reagents co., Japan) solution, dried, and counted inwardly at 1 cm long wound end on a microscope. Measured.

삼산화비소를 처리하지 않은 웰의 세포이동은 양성 (10 ng/ml bFGF 처리) 혹은 음성 (bFGF 처리 안함) 대조군으로 사용하였다. 데이터는 3회의 독립된 실험에서 산출된 값을 대조구의 값을 100으로 하여 평균 ± 표준 편차로 나타내었다. 여기서 IC50는 50%의 저해에 필요한 농도를 말한다.Cell migration of wells not treated with arsenic trioxide was used as a positive (10 ng / ml bFGF treated) or negative (bFGF not treated) control. The data were expressed as mean ± standard deviation, with the values calculated from three independent experiments with control values of 100. IC 50 here refers to the concentration required for 50% inhibition.

도 3a과 같이 삼산화비소는 bFGF에 의한 BCE 세포의 이동을 농도 의존적으로 현저히 저해하였다 (IC50= 236.6 nM). 또한 상처 난 부위로 이동한 BCE 세포들의 100배 확대 사진을 도 3b에 나타내었다.As shown in Figure 3a arsenic trioxide significantly inhibited the migration of BCE cells by bFGF (IC 50 = 236.6 nM). In addition, a 100-fold magnification of BCE cells migrated to the wounded region is shown in FIG.

(2) 내피세포의 침윤 측정(2) Invasion of endothelial cells

내피세포의 이동과 병행하는 또 다른 혈관신생 과정이 침윤이다. 마트리겔(Matrigel)이 코팅된 보이든 챔버(Boyden chamber)를 이용하여, 삼산화비소가 bFGF에 의해 유도되는 내피세포의 침윤에 미치는 영향을 다음과 같이 조사하였다.Another angiogenic process in parallel with the migration of endothelial cells is infiltration. Using the Matrigel-coated Boyden chamber, the effect of arsenic trioxide on the infiltration of endothelial cells induced by bFGF was investigated as follows.

즉, 침윤 측정은 변형된 보이든 챔버(Boyden chamer)를 사용하여 행하였는데, 미리 코팅된 필터(직경 6.5 mm, 8 ㎛ 포어-사이즈, Matrigel 100 ㎍/cm2)를 250 ㎕의 배지로 재수화시키고 1 × 105세포들을 200 ㎕의 배지에 현탁시키고 삼산화비소가 첨가되거나 혹은 첨가되지 않은 상태로 배양하였다. 아래쪽 챔버는 1 ml의 0.1% 소혈청 알부민이 첨가된 혈청이 없는 DMEM에다 10 ng/ml의 bFGF를 화학유인물질(chemoattractant)로서 첨가하거나 또는 첨가하지 않은 상태로 채워 배양하였다. 37℃, 10% CO2조건에서 6시간 동안 배양한 후 위쪽 챔버의 아래쪽 막 부분을 Diff-Quick 용액으로 염색한 후 건조하고 현미경 상에서 무작위로 5 필드를 선정하여 침윤된 세포 수를 측정하였다.That is, the infiltration measurement was performed using a modified Boyden chamer, where the precoated filter (6.5 mm diameter, 8 μm pore-size, Matrigel 100 μg / cm 2 ) was rehydrated with 250 μl of medium. 1 × 10 5 cells were suspended in 200 μl of medium and cultured with or without arsenic trioxide. The lower chamber was incubated with or without addition of 10 ng / ml of bFGF as a chemoattractant to DMEM without serum with 1 ml of 0.1% bovine serum albumin. After 6 hours of incubation at 37 ° C. and 10% CO 2 , the lower membrane portion of the upper chamber was stained with Diff-Quick solution, dried, and randomly selected 5 fields on the microscope to measure the number of infiltrated cells.

삼산화비소를 처리하지 않은 세포들을 양성 (bFGF 10 ng/ml 처리) 또는 음성 (배지) 대조구로 사용하였다. 데이터는 3회의 독립된 실험에서 산출된 값을 대조구의 값을 100으로 하여 평균 ± 표준 편차로 나타내었다.Cells not treated with arsenic trioxide were used as positive (bFGF 10 ng / ml treatment) or negative (medium) controls. The data were expressed as mean ± standard deviation, with the values calculated from three independent experiments with control values of 100.

도 4에 나타낸 바와 같이 BCE 세포에 bFGF 처리는 현저한 침윤의 증가를 야기하였다. 반면 삼산화비소의 처리는 농도의존적으로 이러한 현상을 저해하였다 (IC50=199.1 nM).As shown in FIG. 4, bFGF treatment in BCE cells resulted in a significant increase in infiltration. Treatment with arsenic trioxide inhibited this phenomenon in a concentration-dependent manner (IC 50 = 199.1 nM).

(3) MMP-2 분비 측정(3) MMP-2 secretion measurement

침윤의 필수적인 요소는 세포 외 기질 (extracellular matrix, ECM) 성분들의 분해에 의한 세포의 침투이다. 여러 가지 농도의 삼산화비소를 첨가하여 그리고 첨가하지 않고 혈청 없이 키운 BCE 세포들의 배양액을 다음과 같이, 젤라틴 자이모그램으로 분석하였다.An essential element of infiltration is the infiltration of cells by the degradation of extracellular matrix (ECM) components. Cultures of BCE cells grown without serum with and without various concentrations of arsenic trioxide were analyzed by gelatin zymogram as follows.

즉, 삼산화비소를 처리하거나 혹은 처리하지 않고 배양된 BCE 세포들의 젤라틴 분해 효소 활성을 측정하기 위해 다음과 같이 SDS-PAGE를 실행하였다. 배양액은 18시간 동안 세포에 처리하여 얻고, 이러한 20 ㎕의 배양액을 비-변성(non-denaturing) 로딩 버퍼에 섞어 0.1%의 젤라틴을 기질로 함유하고 있는 10% SDS-PAGE를 하였다. 겔은 2.5% Triton X-100 용액으로 실온에서 1시간 동안 수세하여 SDS를 제거하고 전개 버퍼(50 mM Tris, 150 mM NaCl, 100 mM CaCl2, 및 0.01% NaN3, pH 7.5)로 실온에서 30분간 수세한 후 37℃ 진탕 수욕에서 밤샘 반응 시켰다. 반응이 끝난 겔은 0.5% 쿠마시에 블루(coomassie brilliant blue)가 첨가된 탈색 용액 (10% 2-프로판올, 10% 아세트산)으로 염색한 후 다시 탈색용액으로 탈색하여 클리어 존(clear zone)을 확인하였다.That is, SDS-PAGE was performed as follows to measure the gelatinase activity of BCE cells cultured with or without arsenic trioxide. Cultures were obtained by treating cells for 18 hours, and these 20 μl of the cultures were mixed in a non-denaturing loading buffer and subjected to 10% SDS-PAGE containing 0.1% gelatin as a substrate. The gel was washed with 2.5% Triton X-100 solution for 1 hour at room temperature to remove SDS and 30 with room temperature buffer (50 mM Tris, 150 mM NaCl, 100 mM CaCl 2 , and 0.01% NaN 3 , pH 7.5). After washing with water, the reaction was carried out overnight at 37 ℃ shaking water bath. After the reaction, the gel was dyed with a decolorizing solution (10% 2-propanol, 10% acetic acid) added with 0.5% coomassie brilliant blue, and then decolorized with a decolorizing solution to confirm the clear zone. It was.

그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, BCE 세포들은 항상 MMP-2를 분비하였으며 삼산화비소의 처리는 MMP-2의 분비를 2 ㎛ 농도에서 억제하였다. 2 μM의 삼산화비소를 자이모그램 반응 버퍼에 첨가하였을 때 MMP-2의 활성에는 영향이 없는 것으로 미루어 삼산화비소는 MMP-2 자체에 직접적인 저해 효과를 나타내지는 않는 것으로 판단되었다.The results are shown in FIG. As can be seen from FIG. 5, BCE cells always secreted MMP-2 and treatment with arsenic trioxide inhibited the secretion of MMP-2 at a concentration of 2 μm. When 2 μM of arsenic trioxide was added to the Zymogram reaction buffer, it was determined that arsenic trioxide had no direct inhibitory effect on MMP-2 itself.

실험예 4Experimental Example 4

삼산화비소가 내피세포의 분화에 미치는 영향Effect of Arsenic Trioxide on the Differentiation of Endothelial Cells

혈관신생의 완성은 혈관내피세포들이 서로 연결되어 관구조를 형성하는 것이다. 이에 대한 삼산화비소의 효과를 조사하기 위해 ECV304 세포를 3차원 피브린 겔에 배양하여 다음과 같이 맥관형성을 조사하였다.Angiogenesis is the completion of vascular endothelial cells connected to each other to form a tubular structure. In order to investigate the effect of arsenic trioxide, ECV304 cells were cultured in a three-dimensional fibrin gel to investigate angiogenesis as follows.

먼저, 피브린 겔은 상기에서 기재된 바와 같이 준비하였다. 즉, 2.5 mg/ml의 피브리노겐 (Calbiochem, San Diego, CA)을 M-199 배지에 녹이고 배양된 ECV304 세포들이 최종농도 1 × 105cells/ml이 되게 현탁한 뒤 트롬빈(0.5 unit/ml, Sigma)을 첨가하여 48-웰 플레이트에 500 ㎕씩 분주한 후 겔을 굳혔다. 겔이 형성된 후 bFGF (10 ng/ml)가 첨가되거나 혹은 첨가되지 않은 500 ㎕의 배지에 여러 농도의 삼산화비소를 첨가하여 48시간 내지 96시간 동안 배양한 후 맥관 형성을 현미경 상에서 관찰하였다.First, fibrin gels were prepared as described above. That is, 2.5 mg / ml of fibrinogen (Calbiochem, San Diego, CA) was dissolved in M-199 medium, and the cultured ECV304 cells were suspended to a final concentration of 1 × 10 5 cells / ml, followed by thrombin (0.5 unit / ml, Sigma). ) Was added to the 48-well plate in 500 [mu] l aliquot and the gel was hardened. After the gel was formed, various concentrations of arsenic trioxide were added to 500 μl of medium with or without bFGF (10 ng / ml), followed by incubation for 48 to 96 hours, followed by vascular formation.

도 6의 (A)는 bFGF 자극이 없는 대조군에서, (B)는 10 ng/ml bFGF가 첨가된 군에서의 맥관형성을 나타낸다. 맥관형성의 모양은 위상차 현미경으로 관찰하고 사진촬영하였다. (C)와 (D)는 각각 0.1과 1 μM의 삼산화비소 처리시의 맥관형성의저해 양상을 보여준다. 이 실험은 3회 반복하였으며 사진촬영 배수는 40배이다.Figure 6 (A) in the control group without bFGF stimulation, (B) shows angiogenesis in the group to which 10 ng / ml bFGF was added. The appearance of angiogenesis was observed with a phase contrast microscope and photographed. (C) and (D) show the inhibition of angiogenesis when treated with 0.1 and 1 μM arsenic trioxide, respectively. This experiment was repeated three times and the photographing fold was 40 times.

(B)와 같이, bFGF (10 ng/ml)가 첨가되면 ECV 세포들은 대조구에 비해 서로 연결되어 관을 형성하여 복잡한 그물망 구조를 형성하였다. 반면, (D)와 같이, 삼산화비소의 첨가는 1 μM 농도에서 현저히 맥관형성을 저해하였다. 이러한 결과는 삼산화비소가 내피세포의 3차원 배양시 일어나는 분화를 억제함을 시사한다.As shown in (B), when bFGF (10 ng / ml) was added, ECV cells were connected to each other to form a tube to form a complex network structure compared to the control. On the other hand, as shown in (D), the addition of arsenic trioxide significantly inhibited angiogenesis at 1 μM concentration. These results suggest that arsenic trioxide inhibits the differentiation that occurs in three-dimensional culture of endothelial cells.

실험예 5Experimental Example 5

삼산화비소에 의한in vivo혈관신생 억제Inhibition of angiogenesis in vivo by arsenic trioxide

발명자들은 삼산화비소가 실제적으로in vivo에서 항혈관신생 작용을 하는지 조사하였다. 측정은, 하기하는 바와 같이, 50 mg/kg/day로 삼산화비소를 7일간 랫트에 경구투여 했을 때 50 ng의 bFGF에 의해 각막에 유도되는 혈관신생이 억제되는지를 검토함으로써 실험하였다.The inventors investigated whether arsenic trioxide actually has antiangiogenic activity in vivo . The measurement was conducted by examining whether or not angiogenesis induced by cornea was inhibited by 50 ng of bFGF when arsenic trioxide was orally administered to rats at 50 mg / kg / day for 7 days as described below.

즉, 랫트 각막 마이크로포켓 분석은 상기에서 실시한 내용을 약간 수정하여 시행하였다. 간단히 언급하면, 수컷 스프라그-돌리(Sprague-Dawley)를 케타민(ketamine)으로 마취시키고 백내장 나이프(cataract knife)를 사용하여 윤부(limbus)에서 1-1.5 mm 떨어진 위치의 각막에 주머니를 만들었다. 펠렛은 2 ㎍의 bFGF와 300 ㎍의 슈크랄페이트(sucralfate, Sigma)가 첨가된 30 ㎕의 식염수에 섞은 후 현탁하여 30 ㎕의 12% 폴리(2-히드록시에틸 메타크릴레이트, Sigma) 에탄올 용액과 혼합하였다. 이 혼합액을 테플론 테이프에 3 ㎕씩 점적하여 말려서 최종적으로 약 50 ng의 bFGF가 첨가된 17개의 펠렛를 만들었다. 만들어진 펠렛을 마취된 랫트의 각막 주머니에 넣고 에리트로마이신(erythromycin)이 첨가된 연고를발라 봉합하였다.In other words, rat corneal micropocket analysis was performed with a slight modification. Briefly, male Sprague-Dawley was anesthetized with ketamine and a cataract knife was used to make a pocket in the cornea 1-1.5 mm away from the limbus. The pellet was mixed with 30 μl saline added with 2 μg bFGF and 300 μg sucralate (Sigma) and suspended and 30 μl of 12% poly (2-hydroxyethyl methacrylate, Sigma) ethanol solution. Mixed with. This mixture was dipped in 3 μl of Teflon tape and dried to make 17 pellets to which finally about 50 ng of bFGF was added. The resulting pellets were placed in the corneal sac of anesthetized rats and sutured with ointment added with erythromycin.

동물들은 매일 50 mg/kg 농도의 삼산화비소 분말을 경구투여하였으며 대조군은 물만 투여하였다. 각막의 혈관신생은 7일 후 최종 평가하였다. 망막에 신생된 혈관 부위는 윤부(limbus)로부터의 혈관길이(L)와 시간의 수(C)로 계산하였으며, C/12 ×3.1416[r2-(r-L)2]의 식으로 계산하였다. 이 때, r은 랫트 각막의 측정된 직경을 의미하는 것으로서, r = 5 mm였다.Animals were orally administered arsenic trioxide powder at a concentration of 50 mg / kg daily, and the control group was given water only. Angiogenesis of the cornea was evaluated after 7 days. The area of blood vessels born in the retina was calculated by the length of blood vessels (L) and the number of hours (C) from the limbus, and was calculated by the formula C / 12 × 3.1416 [r2- (r-L) 2]. At this time, r means the measured diameter of the rat cornea, r = 5 mm.

도 7의 (A)는 삼산화비소를 투여하지 않은 대조군의 랫트 각막으로서, 광범위한 모세혈관의 네트워크가 각막으로부터 bFGF 함유 펠렛으로 뻗어나가 있는 것을 관찰할 수 있다. (B)는 매일 50 mg/kg의 삼산화비소를 경구 투여한 각막의 모습으로서, 미약한 혈관의 생성만이 관찰되어서, bFGF에 의해 유도되는 각막의 혈관신생이 현저히 줄어듦을 확인하였다.Figure 7 (A) is a rat cornea of the control group not administered arsenic trioxide, it can be observed that a broad network of capillaries extending from the cornea to the bFGF-containing pellets. (B) is a cornea administered orally with 50 mg / kg of arsenic trioxide daily. Only the formation of weak blood vessels was observed, indicating that the angiogenesis of the cornea induced by bFGF was significantly reduced.

혈관의 길이, 혈관의 둘레, 그리고 혈관의 면적을 입체 현미경으로 관찰한 결과를 각각 (C), (D), 및 (E)에 나타내었다. 혈관의 길이(C)와 혈관신생의 범위(D)가 16개의 대조구 각막에 비해 역시 16개의 각막에서 60% 이상 혈관신생이 줄어듦을 확인할 수 있었고(P = 0.0049, Mann-Whitney test), 삼산화비소가 처리된 랫트는 전체적인 혈관신생 면적이 약 90% 정도 저해됨을 알 수 있었다(E)(P = 0.0071).The lengths of the vessels, the perimeter of the vessels, and the area of the vessels are shown in (C), (D), and (E), respectively. The length of blood vessels (C) and the extent of neovascularization (D) were also reduced by 60% or more in 16 corneas compared to 16 control corneas (P = 0.0049, Mann-Whitney test). Treated rats were found to inhibit the overall angiogenesis area by about 90% (E) (P = 0.0071).

실험은, 대조구와 시료 각각 8마리 랫트의 16개의 각막을 대상으로 실험하였다. *, 0.01<P<0.05, **, 0.001<P<0.01.The experiment was conducted on 16 corneas of 8 rats each of the control and the sample. *, 0.01 <P <0.05, **, 0.001 <P <0.01.

또한, 각막 혈관의 농도 역시 삼산화비소를 처리한 군에서 현저히 낮았다.삼산화비소를 처리한 랫트는 실험 기간 내에 체중 감소나 비정상적인 행동을 보이지 않았으므로 실험에 사용한 삼산화비소의 농도가 스프라그-돌리(Spraugue-Darwley) 랫트에 그다지 독성을 나타내지 않는 것으로 판단된다.In addition, corneal blood vessel concentration was also significantly lower in the arsenic trioxide treated group. Rats treated with arsenic trioxide did not show any weight loss or abnormal behavior within the experimental period, so the concentration of arsenic trioxide used in the experiment was higher than that of Spraugue. -Darwley) Rats are not considered to be very toxic.

결과result

이상의 실험에서 밝혀진 바와 같이, 본 발명은 삼산화비소가in vtroin vivo에서 혈관신생을 강력히 억제한다는 용도를 명확히 밝혔으며,In vitro혈관신생 측정 방법들을 사용하여 삼산화비소가 bFGF에 의해 유도되는 혈관내피세포의 성장, 이동, 침윤, 그리고 맥관형성과 같은 혈관신생에 필요한 다단계 과정을 효과적으로 억제함을 명확히 밝혔다. 삼산화비소는 또한 쥐 각막 마이크로포켓 분석(rat cornial micropocket assay) 방법을 이용한 in vivo실험에서도 항혈관신생 억제 효과를 나타냄을 알 수 있었다.As is clear from the above experiments, the present invention clearly clarifies the use of arsenic trioxide to strongly inhibit angiogenesis both in vtro and in vivo , and by using in vitro angiogenesis measurement methods, arsenic trioxide is induced by bFGF. It has been clarified that it effectively inhibits the multistage processes required for angiogenesis such as cell growth, migration, infiltration, and angiogenesis. Arsenic trioxide also showed anti-angiogenic effects in in vivo experiments using rat cornial micropocket assay.

혈관 신생의 가장 중요한 단계중의 하나는 내피세포의 성장이다. 본 발명은 낮은 농도의 삼산화비소 처리가 강력한 혈관신생인자 중 하나인 bFGF에 의해 유도되는 BCE 세포들의 성장을 강력히 억제함을 발견하였다(IC50= 336.4). 삼산화비소는 일반적으로 2 μM 농도까지는 세포독성이 없는 것으로 알려져 있으므로, 삼산화비소에 의한 항혈관신생 효과는 내피세포의 세포사멸이나 괴사에 의한 것이 아님을 알 수 있었다.One of the most important stages of angiogenesis is the growth of endothelial cells. The present invention found that low concentrations of arsenic trioxide treatment strongly inhibited the growth of BCE cells induced by bFGF, one of the potent angiogenesis factors (IC 50 = 336.4). Since arsenic trioxide is generally known to be non-cytotoxic up to a concentration of 2 μM, the antiangiogenic effect of arsenic trioxide was not due to apoptosis or necrosis of endothelial cells.

본 발명에서는 삼산화비소가 bFGF에 의해 유도되는 BCE 세포들의 세포주기 진행을 G2/M 단계에서 정체시킴을 알 수 있었다. 그러나 bFGF에 의한 유도가 없는 상태에서는 삼산화비소에 의한 G2/M 단계 정체가 매우 낮았는데 이러한 결과는 삼산화비소가 성장인자 즉, bFGF에 의해 유도되는 세포주기 진행만을 G2/M 단계에서 정체시킨다는 것을 의미한다.In the present invention, it can be seen that arsenic trioxide stagnates cell cycle progression of BCE cells induced by bFGF at the G2 / M stage. However, in the absence of bFGF-induced arsenic trioxide, the G2 / M phase was very low, indicating that arsenic trioxide only stagnated the growth factor, i.e., cell cycle progression induced by bFGF, in the G2 / M phase. do.

내피세포의 이동과 국부적인 침윤은 새로운 혈관을 생성하는데 중요한 단계이다. 내피세포의 이동과 ECM 상에서의 세포들간의 상호 연결에 의한 분화는 혈관신생을 완성하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 삼산화비소가 bFGF에 의해 유도되는 BCE 세포들의 이동과 침윤을 억제하였으며 3차원 피브린 겔 상에서 ECV304 세포들의 맥관형성을 저해하였다. 삼산화비소의 이러한 저해 효과는in vivo의 쥐 각막 마이크로포켓 분석 상에서도 확인되었다. 이러한 모든 데이터들은 삼산화비소가 강력한 항혈관신생 효과가 있음을 시사하고 있다.Endothelial cell migration and local infiltration are important steps in the creation of new blood vessels. Endothelial migration and differentiation between cells on the ECM are important factors in completing angiogenesis. In this study, arsenic trioxide inhibited the migration and invasion of bFGF-induced BCE cells and inhibited angiogenesis of ECV304 cells on three-dimensional fibrin gels. This inhibitory effect of arsenic trioxide was also confirmed on in vivo mouse corneal micropocket analysis. All these data suggest that arsenic trioxide has a strong antiangiogenic effect.

MMPs(Matrix metalloproteinases)는 세포 외로 분비되는 엔도펩티다아제(endopetidases)를 총칭한다. 이러한 MMP들은 확실히 혈관신생 과정에 작용한다. 여러 MMP들 중 MMP-2는 기저막을 분해하여 내피세포의 침윤을 촉진하여 혈관신생을 이루도록 하는 데 중요한 역할을 한다. 더구나 내피세포의 맥관형성은 MMP-2의 활성에 의존적이라는 보고가 있다. 젤라틴 자이모그램 분석 방법을 이용하여 조사해 본 결과 BCE 세포들은 MMP-2를 구성적으로 분비하였으며, 삼산화비소의 처리는 MMP-2 분비를 억제하였다. 이 결과는 삼산화비소가 bFGF에 의한 내피세포의 침윤과 맥관형성을 억제하는 것이 어느 정도는 MMP-2 분비의 억제에서 비롯됨을 암시한다.Matrix metalloproteinases (MMPs) collectively refer to endopeptidases secreted extracellularly. These MMPs certainly act on the angiogenesis process. Among many MMPs, MMP-2 plays an important role in decomposing the basement membrane to promote endothelial invasion to achieve angiogenesis. Furthermore, endothelial angiogenesis has been reported to be dependent on the activity of MMP-2. Using the gelatin zymogram analysis, BCE cells secreted MMP-2 constitutively and treatment with arsenic trioxide inhibited MMP-2 secretion. These results suggest that arsenic trioxide inhibits bFGF-induced endothelial cell invasion and angiogenesis to some extent from inhibition of MMP-2 secretion.

독성실험Toxicity Test

삼산화비소를 50 mg/kg/day로 7일간 경구 투여한 랫트에서 전혀 독성을 나타내지 않았다. 비록 삼산화비소의 약물학적 독성은 좀더 연구되어야 하겠지만 이것은 삼산화비소가 높은 치료적 지표를 갖는다고 볼 수 있다.Rats administered orally with arsenic trioxide at 50 mg / kg / day for 7 days showed no toxicity at all. Although the pharmacological toxicity of arsenic trioxide needs to be further studied, it can be said that arsenic trioxide has high therapeutic index.

본 발명에 의하면, 삼산화비소는in vitro에서 내피세포의 증식, 이동, 침윤 그리고 맥관형성을 저해하고in vivo랫트 혈관신생 모델에서도 저해 효과를 나타내므로 항혈관신생 인자로 작용할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 삼산화비소는 혈관신생이 원인이 되는 질환의 치료에 널리 사용될 수 있을 것이다.According to the present invention, arsenic trioxide has been found to inhibit the proliferation, migration, invasion and angiogenesis of endothelial cells in vitro and to act as an antiangiogenic factor because of its inhibitory effect in an in vivo rat angiogenesis model. Thus, arsenic trioxide may be widely used for the treatment of diseases caused by angiogenesis.

Claims (1)

삼산화비소를 유효성분으로 포함하는 혈관신생억제제.Angiogenesis inhibitor comprising arsenic trioxide as an active ingredient.
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