KR20060015505A

KR20060015505A - 올리고뉴클레오타이드 전구약물

Info

Publication number: KR20060015505A
Application number: KR1020057019399A
Authority: KR
Inventors: 홍 쟈오; 리처드 비. 그린월드
Original assignee: 엔존 파마슈티컬즈, 인코포레이티드
Priority date: 2003-04-13
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2006-02-17
Also published as: JP5209204B2; RU2394041C2; AU2004230927B2; EP1620450A2; CA2520550A1; WO2004092191A3; CN101273051A; JP2007524608A; US7595304B2; US20090318538A1; CN101273051B; WO2004092191A2; FI20051017A; MXPA05011022A; EP1620450A4; US20040235773A1; US8168605B2; AU2004230927A1; AU2004230927B9; SG170618A1

Abstract

뉴클레오타이드류 및/또는 올리고뉴클레오타이드류를 함유하는 중합체 컨쥬게이트류가 개시되어 있다.

Description

올리고뉴클레오타이드 전구약물{POLYMERIC OLIGONUCLEOTIDE PRODRUGS}

본 발명은, 치료제로서 유용한 중합체(polymeric) 올리고뉴클레오타이드 전구약물에 관한 것이다. 또한, 이러한 전구약물을 이용하는 조성물 및 제조방법도 제공된다.

대부분의 질병 상태를 포함하는 다세포 유기체의 대부분의 생체상태가 단백질에 의해 영향을 받는 것은 잘 알려져 있다. 직접 또는 그들의 효소나 기타 기능을 통해 작용하는 이러한 단백질은, 동물이나 사람의 많은 질병에 큰 비율로 기여해서 기능을 조절한다. 질병상태에 대해서 고전적인 치료술은 이러한 단백질과의 상호작용시 일반적으로 그들의 질병유발 또는 질병의 효력증강 작용을 완화하기 위한 노력에 초점을 맞추고 있다. 더욱 새로운 치료학적 접근에 있어서, 이러한 단백질의 실제 생산의 조절이 요망된다. 단백질의 생산을 방해함으로써, 최소의 부작용으로 최대의 치료효과가 얻어질 수도 있다. 따라서, 이러한 치료적 접근의 일반적인 목적은, 바람직하지 않은 단백질의 형성을 초래하게 되는 유전자발현을 방해하거나 그 밖에 해당 유전자발현을 조절하는 것이다.

구체적인 유전자 발현을 억제하는 하나의 방법은, 올리고뉴클레오타이드, 특 히 특정의 표적 메신저 RNA(mRNA) 서열에 상보적인 올리고뉴클레오타이드를 이용하는 것이다. 일반적으로, 유전자 전사의 생성물(예를 들면, mRNA)에 상보적인 핵산 서열은, "안티센스"(antisense)라 칭하고, 상기 전사와 동일한 서열을 지니거나 상기 전사로서 생성되는 핵산 서열을 "센스"(sense)라 칭한다. 이 점에 대해서는, 예를 들면, 1992년 크룩(Crooke)에 의한 논문 "Annu . Rev. Pharmacol . Toxicol., 32: 329-376"을 참조하면 된다. 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 유전자의 전부 또는 일부에 하이브리다이징하도록 선택됨으로써, 유전자의 발현을 조절할 수 있게 된다. 전사인자는 전사의 조절 동안 2본쇄(이중 가닥) DNA와 상호작용한다. 올리고뉴클레오타이드는, 그들의 작용을 조절하기 위한 전사 인자의 경쟁적 억제제로서 기능할 수 있다. 최근의 몇몇 논문에는, 이러한 상호작용을 개재하고 있다(예를 들면, 1990년 바이링스카 에이.(Bielinska, A.) 등에 의한 "Science, 250: 997-1000"; 및 1990년 우 에이치(Wu, H.) 등에 의한 "Gene 89: 203-209" 등 참조).

분자적인 전략은, 원치않는 유전자 발현을 하향 조절(down-regulation)하도록 개발중이다. 최근, 변성 올리고뉴클레오타이드 화합물의 사용이 바이러스 감염, 염증성 및 유전적 장애 및 심각한 암과 같은 질병에 대한 치료의 촉망받는 방법으로 발전되고 있다. 안티센스 DNA는 먼저 자연적으로 일어나는 핵산에 대항해서 상보성 올리고데옥시뉴클레오타이드를 알킬화하는 것으로서 여겨지고 있다(벨리코바 등(Belikova, et al.)에 의한 1967년의 논문 "Tetrahedron Lett. 37:3557-3562"). 자멕닉(Zamecnik)과 스테펜슨(Stephenson)은 최초로 치료 목적으로 합성 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 사용하는 것을 제안한바 있다(Zamecnik & Stephenson, 1978, Proc . Natl . Acad . Sci . U.S.A., 75:285-289; Zamecnik & Stephenson, 1978, Proc . Natl. Acad . Sci . U.S.A., 75:280-284). 이들은, 로우스 사코마 바이러스(Rous sarcoma virus)의 RNA에 상보적인 올리고뉴클레오타이드 13-량체(13-mer)의 사용이 세포배양시 상기 바이러스의 증식을 억제하는 것으로 보고한바 있다. 그 이후로, 수많은 다른 연구에서, 예를 들면, 소포성 구내염 바이러스(vesicular stomatitis viruses)(Leonetti et al., 1988, Gene, 72:323), 단순포진 바이러스(Smith et al., 1987, Proc . Natl. Acad . Sci . U.S.A. 83:2787) 및 인플루엔자 바이러스(Seroa; et al., 1987, Nucleic Acids Res. 15:9909) 등의 바이러스 증식에 대한 안티센스 올리고뉴클레오타이드 억제의 시험관내(in vitro) 효율을 나타내는 것을 발표해왔다.

올리고뉴클레오타이드류는, 그중에서도 진단적 시험, 연구 시약, 예를 들면, PCR 수법 및 기타 실험실적 절차에 있어서의 프라이머에 이용하는 것도 발견되었다. 올리고뉴클레오타이드는, 소망의 용도에 적합하도록 맞춤된 성질을 지니도록 맞춤합성(custom synthesize)될 수 있다. 이와 같이 해서 수많은 화학적 변성(수식)이 올리고머 화합물에 도입되어, 연구 시약으로서 그리고 치료 실체로서 진단학에 있어서의 그들의 유용성을 증대시키고 있다.

올리고뉴클레오타이드, 특히 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 치료제로서 촉망받는 것으로 알고 있지만, 뉴클레아제에 매우 민감해서, 표적 세포에 들어가기 전후에 신속하게 분해되어 비변성 안티센스 올리고뉴클레오타이드가 생체내(in vivo) 시스템에 사용하는 데 부적합하게 되어 버린다. 분해에 책임을 져야하는 효소가 대부분 조직에서 발견되기 때문에, 올리고뉴클레오타이드에 대한 변성은 화합물을 안정화시켜 이 문제를 해결하도록 시도되고 있다. 가장 광범위하게 시험된 변성은, 올리고뉴클레오타이드 화합물의 골격부분에 대해서 행해진 것이었다. 일반적으로 1990년 울맨(Uhlmann)과 페이맨(Peymann)에 의한 논문 "Chemical Reviews 90, pp. 545-561"을 참고하면 되고, 이 인용문헌은 참고로 본 명세서에 병합되어 있다. 시험이 행해진 많은 상이한 골격 중에서, 오직 포스포로티오에이트만이 상당한 안티센스 활성을 보였다. 이것은, 예를 들면, 1993년 패드마프리야(Padmapriya)와 아그라왈(Agrawal)에 의한 논문 "Bioorg . & Med . Chem . Lett. 3, 761"을 참조하면 된다. 상기 골격에의 황원자의 도입은 효소분해율을 나타내지만, 동시에 독성도 증가한다. 황원자를 첨가하는 또 다른 결점은, 골격을 비키랄성(achiral)으로부터 키랄성으로 변화시켜 2ⁿ개의 부분입체 이성질체로 되는 점이다. 이것은, 또 다른 부작용을 유발할 수도 있다. 상기 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 또 다른 결점은, 이들이 주로 친유성 세포막을 통과하는 그의 능력을 억제하는 포스페이트기상의 음하전을 운반할 수도 있다는 점이다. 보다 긴 화합물이 세포밖에 남을수록, 더욱 분해되어 표적에 도달하는 화합물의 활성이 저감되게 된다. 이 안티센스 화합물의 또 다른 결점은, 올리고뉴클레오타이드가 2차 및 고차 용액 구조를 형성하는 경향이 있는 점이다. 일단 이들 구조가 형성되면, 이들은 결합용의 각종 효소, 단백질, RNA 및 DNA의 표적으로 된다. 이 결과, 비특 이적 부작용 및 mRNA에 대한 활성 화합물량의 감소로 이어진다. 올리고뉴클레오타이드 요법을 향상시키기 위한 다른 시도는 연결 부분과 폴리에틸렌글리콜을 추가하는 것을 포함한다. 예를 들면, 카와구치 등(Kawaguchi, et al.)의 "Stability, Specific Binding Activity, and Plasma Concentration in Mice of an Oligodeoxynucleotide Modified at 5'-Terminal with Poly(ethylene glycol)"(Biol . Pharm . Bull., 18(3) 474-476 (1995)) 및 미국특허공보 제 4,904,582호를 참조하면 된다. 이들 두 예에 있어서, 변성은, 분해에 대항해서 올리고뉴클레오타이드를 안정화시키고 세포투과성을 증대시키기 위한 노력으로 자연에서 영구적인 연결 부분을 사용하는 것을 포함한다. 하지만, 이들 노력은 모두 소정의 효과를 제공하는 데는 실패하고 있다.

상기 방법의 결점으로 인해, 독성을 감소시키고 올리고뉴클레오타이드 화합물의 mRNA에 대한 결합 친화도를 증대시킬 뿐만 아니라 뉴클레아제 분해에 대한 내성 및 안정성를 향상시킬 필요가 있다. 현재의 올리고뉴클레오타이드 요법은 값비싸다. 이것은 주로 분해 문제에 기인한다. 따라서, 분해에 대항해서 안티센스 올리고뉴클레오타이드 화합물을 보호하고, 고차 구조의 형성을 방지하고, 동시에 표적에 대해서 충분한 양의 활성 안티센스 올리고뉴클레오타이드 화합물을 전달할 실질적인 필요성이 있다. 본 발명은 이러한 개량을 제공한다.

본 발명의 일측면에 있어서, 하기 식(I)의 올리고뉴클레오타이드 전구약물이 제공된다:

(식 중,

R₁ 및 R₂는 독립적으로 H 또는 중합체 잔기이고;

L₁ 및 L₄는 독립적으로 유리가능한 연결부분으로부터 선택되고;

L₂ 및 L₃은 독립적으로 스페이싱 기(spacing groups)로부터 선택되고;

X₁은 뉴클레오타이드 잔기 또는 올리고뉴클레오타이드 잔기이고;

m, n, o 및 p는 독립적으로 0 또는 양의 정수이고, 단, (o + n) 또는 (p + m) ≥2임).

본 발명의 다른 측면은, 2개의 올리고뉴클레오타이드가 제공된 중합체 전달체계에 연결되도록 R₁ 및/또는 R₂가 본 명세서에 설명한 바와 같은 알파와 오메가 말단 연결기를 모두 포함하는 중합체 잔기인 경우 형성되는 2작용성 화합물을 포함한다. 본 실시형태의 예로서는, 그들의 각각의 3'-, 5'- 말단기를 통해 중합체 계에 결합되는 올리고뉴클레오타이드, 예를 들면, 3'-비스 올리고뉴클레오타이드 컨쥬게이트 또는 5'-비스 올리고뉴클레오타이드 컨쥬게이트, 또는 제 1올리고뉴클레오타이드를 제 2올리고뉴클레오타이드의 3'-말단을 통해서 5'-말단으로 연결함으로써 형성되는 컨쥬게이트를 들 수 있다. 이러한 중합체 컨쥬게이트의 예로서는, 이하의 식(i), (ii), (iii) 및 (iv)를 예시할 수 있다:

및

(식 중, 상기 모든 변수는 전술한 바와 같음).

본 발명의 목적을 위해서, 용어 "잔기"란, 전구약물 캐리어가 부착되는 치환반응이 일어난 후 잔존하는 생물학적으로 활성인 화합물의 부분, 예를 들면, 올리고뉴클레오타이드, 특히 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 의미한다.

또, 본 발명의 목적을 위해서, 용어 "중합체 잔기" 또는 "PEG 잔기"란, 각각 변성 올리고뉴클레오타이드화합물과의 반응이 진행된 후 잔존하는 중합체 또는 PEG의 부분을 의미하는 것으로 이해하면 된다.

본 발명의 목적을 위해서, 용어 "알킬"이란 직쇄, 분지, 치환, 예를 들면, 할로-, 알콕시-, 니트로-, C₁ _-12알킬류, C₃ _-8사이클로알킬류 또는 치환 사이클로알킬류 등을 포함하는 것으로 이해하면 된다.

본 발명의 목적을 위해서, 용어 "치환"이란, 작용기 또는 화합물 내에 함유된 1개 이상의 원자를 1개 이상의 다른 원자에 부가 또는 교체하는 것을 포함하는 것으로 이해하면 된다.

본 발명의 목적을 위해서, 치환 알킬류로서는, 카르복시알킬류, 아미노알킬류, 디알킬아미노류, 하이드록시알킬류 및 메르캅토알킬류를 들 수 있고; 치환 알케닐류로서는, 카르복시알케닐류, 아미노알케닐류, 디알케닐아미노류, 하이드록시알케닐류 및 메르캅토알케닐류를 들 수 있고; 치환 알키닐류로서는, 카르복시알키닐류, 아미노알키닐류, 디알키닐아미노류, 하이드록시알키닐류 및 메르캅토알키닐류를 들 수 있고; 치환 사이클로알킬류로서는 4-클로로사이클로헥실 등의 부분(moieties)을 들 수 있고; 아릴류로서는, 나프틸 등의 부분을 들 수 있고; 치환 아릴류로서는, 3-브로모-페닐 등의 부분을 들 수 있고; 아랄킬류로서는 톨루일 등의 부분을 들 수 있고; 헤테로알킬류로서는, 에틸티오펜 등의 부분을 들 수 있고; 치환 헤테로알킬류로서는 3-메톡시-티오펜 등의 부분을 들 수 있고; 알콕시로서는 메톡시 등의 부분을 들 수 있고; 페녹시로서는 3-니트로페녹시 등을 들 수 있다. "할로-"는 플루오로, 클로로, 아이오도 및 브로모를 포함하는 것으로 이해하면 된다.

본 발명의 목적을 위해서, 용어 "충분량" 또는 "유효량"이란, 당업자라면 이해할 수 있는 치료 효과를 달성하는 양을 의미하는 것이다.

본 발명의 몇몇 주된 이점은, 안정성 및 뉴클레아제 분해에 대한 내성증가와, 용해성 증가, 세포 투과성 증가 및 독성 감소를 나타내는 신규의 중합체 올리고뉴클레오타이드 전구약물을 포함한다.

본 발명의 화합물의 또 다른 이점은, 각종 중합체 전구약물이 변성된 올리고뉴클레오타이드 화합물에 해리가능하게 부착되어 있는 점이다. 이 이점은, 당업자가 중합체잔기와 전구약물의 가수분해속도에 영향을 미칠 수 있는 부착된 올리고뉴클레오타이드 간에 각종 부분을 포함하도록 조정될 수 있는 약물 컨쥬게이트를 설계가능하게 해준다. 따라서, 당업자는, 전구약물의 가수분해속도의 조정을 가능하게 하는 치환체를 포함시키는 능력을 지니게 된다.

암 또는 악성 종양을 치료하는 방법에서와 같은 상기 화합물 및 본 명세서에 기재된 컨쥬게이트를 제조해서 이용하는 방법도 제공된다. 또한, 본 발명의 중합체 올리고뉴클레오타이드 전구약물은 기타 다른 적당한 항암제와 함께(동시에 및/또는 순차로) 투여되는 것도 고려가능하다.

발명의 상세한 설명

따라서, 본 발명은, 진단 및 분석 시약으로서, 시험관내 및 생체내의 양쪽에서의 연구 및 조사 수단으로서 및 치료제로서의 용도를 포함하는 많은 실용적 용도를 지닌 유용한 중합체 연결 올리고뉴클레오타이드 전구약물을 제공한다. 본 발명의 범위를 더욱 완전히 이해할 수 있도록 하기 위해서, 이하의 용어를 정의한다. 당업자라면, 용어 "핵산" 또는 "뉴클레오타이드"는 특별한 언급이 없는 한 단일 가닥(1본쇄) 혹은 이중 가닥의 데옥시리보핵산(DNA), 리보핵산(RNA), 및 그들의 어떠한 화학적 변성물에도 적용되는 것을 이해할 수 있을 것이다. "올리고뉴클레오타이드"는, 일반적으로, 비교적 짧은 폴리뉴클레오타이드, 예를 들면, 그 크기가 약 2 내지 200개의 뉴클레오타이드 또는 더욱 바람직하게는 약 10 내지 30개의 뉴클레오타이드 범위의 길이이다. 본 발명에 의한 올리고뉴클레오타이드는, 일반적으로 합성 핵산이며, 기타 특별한 언급이 없는 한 단일 가닥이다. 또, 본 명세서에서는 "폴리뉴클레오타이드" 및 "폴리핵산"이란 용어를 동의어로 이용할 경우도 있다.

본 발명의 올리고뉴클레오타이드로의 변성은, 필요에 따라, 예를 들면, 선택된 뉴클레오타이드를, 올리고뉴클레오타이드의 소망의 중합체에의 공유결합을 제공하는 작용기 또는 부분에 첨가하거나 치환, 및/또는 추가의 하전, 분극성, 수소결합, 정전상호작용 및 기능성을 편입시키는 작용 부분을 올리고뉴클레오타이드에 첨가 또는 치환하는 것을 포함한다. 이러한 변성으로서는, 2'-위 당 변성, 5-위 피리미딘 변성, 8-위 퓨린 변성, 고리 밖 아민류의 변성, 4-티오우리딘의 치환, 5-브로모 또는 5-아이오도우라실의 치환, 골격 변성, 메틸화, 이소베이시스(isobases) 이소시티딘, 이소구아니딘 등의 염기쌍 조합 및 유사물의 조합 등을 들 수 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다. 올리고뉴클레오타이드 변성은, 캡핑 등의 3'- 및 5'-변성을 포함하는 것도 가능하다.

본 명세서에서 이용되는 바와 같은 용어 "안티센스"란, 유전자 생성물을 부호화하거나 제어 서열을 부호화하는 특정의 DNA 또는 RNA 서열에 상보적인 뉴클레오타이드 서열을 의미한다. 용어 "안티센스 가닥"은, 참고로 "센스" 가닥에 상보적인 핵산 서열에 이용된다. 세포대사의 통상의 작용에 있어서, DNA 분자의 센스 가닥은, 폴리펩타이드 및/또는 다른 유전자 생성물을 부호화하는 가닥이다. 상기 센스 가닥은, 메신저 RNA(mRNA) 전사(안티센스 가닥)의 합성을 위한 주형으로서 기능하고, 이어서, 소정의 부호화된 유전자 생성물의 합성으로 향한다. 안티센스 핵산 분자는, 역배향시 목적으로 하는 유전자(유전자들)를 상보가닥의 합성을 허용하는 바이러스 프로모터에 결찰하는 것에 의한 합성을 포함하는 공지의 어떠한 방법으로 생성해도 된다. 일단 세포에 도입되면, 이 전사 가닥은, 세포에 의해 생성된 천연 서열과 결합되어 이중 가닥체(duplexes)를 형성한다. 이들 이중 가닥체는 이어서 그 이상의 전사 또는 유전암호해독을 차단한다. 이와 같이 해서, 상호 표현형(phenotype)이 생성될 수도 있다. "네가티브" 또는 (-)란 표시는, 당업계에 공지되어 있는 바와 같이 안티센스 가닥을 칭하는 것이고, "포지티브" 또는 (+)는 센스 가닥을 칭하는 것이다.

예를 들면, 세포 또는 세포들에서 mRNA 전사의 발현을 하향 조절하고자 한다면, 안티센스 올리고뉴클레오타이드가 세포에 도입된다. 안티센스 올리고뉴클레오타이드가 일단 세포에 도입되면, 해당 안티센스 올리고뉴클레오타이드는, 왓슨-크릭 결합(Watson-Crick binding)을 통해서 대응하는 mRNA 서열에 하이브리다이즈되어 헤테로 이중 가닥체를 형성한다. 이 이중 가닥체가 일단 형성되면, 결합된 mRNA의 서열에 의해 코딩된 단백질의 유전암호해독이 억제된다. 따라서, 안티센스 올리고뉴클레오타이드는, 당업계에서 일반적으로 태그나 라벨에 연결될 뿐만 아니라, 연구와 치료의 두 목적을 위해 특정 세포생성물 또는 유전자 조절 요소의 발현의 정확한 하향 조절을 제공하는 데 이용되는 프로브, 예를 들면, 하이브리다이제이션 프로브로서 이용된다.

본 발명의 목적을 위해서, 단일 또는 복수의 사용은, 기준으로 되는 항목 또는 대상의 수치를 한정하는 것을 의미하는 것은 아니다. 따라서, 세포, 중합체 또는 약물을 칭하는 데 있어 하나(단일)의 이용이란, 오직 하나의 세포가 처리되고, 오직 하나의 분자가 제조되거나 이용되고, 및/또는 오직 하나의 약물이 이용되는 것을 의미하는 것은 아니고, 또한, 복수의 이용이란 정확히 표현하지 않는 한, 단일의 기준 항목에의 적용을 배제하는 것은 아니다.

본 발명의 목적을 위해서, 용어 "잔기"란, 반응 후에 잔류해서, 전구약물 캐리어부가 예를 들면, 입수가능한 수산기 또는 아미노기의 변형에 의해 예를 들면, 각각 에스테르기 또는 아미노기를 형성함으로써 부착되어 있는 올리고뉴클레오타이드 등과 같은 생물학적으로 활성인 화합물의 부분을 의미한다.

A. 올리고뉴클레오타이드류의 설명

본 발명의 특징의 하나는, 향상된 뉴클레오타이드 또는 올리고뉴클레오타이드 중합체 컨쥬게이트류를 제공하는 능력이다. 본 명세서에 기재된 중합체 수송 시스템(transport systems)은, 단일 종의 올리고뉴클레오타이드로 한정되지 않고, 대신에, 광범위하게 다양한 이러한 부분과 작용하도록 설계되어, 상기 중합체 수송시스템이 뉴클레오타이드의 1개 이상의 3'- 또는 5'- 말단, 통상 PO₄ 또는SO₄기에 부착될 수 있는 것으로 이해하면 된다. 본 명세서에서 뉴클레오타이드 서열은, 종래의 명명법을 이용해서 기재되어 있는 바, 상기 서열은, 5'-말단으로부터 3'-말단(5'- →3'-)으로 가는 왼쪽에서부터 오른쪽으로 읽는다.

X₁ _-3은 동일 또는 상이한 뉴클레오타이드 또는 올리고뉴클레오타이드 잔기를 나타내고, 이들은, 본 발명의 목적을 위해서, 올리고데옥시뉴클레오타이드 잔기를 포함한다. 더욱 바람직하게는, X₁ _-3은 독립적으로 안티센스 올리고뉴클레오타이드 잔기 또는 안티센스 올리고데옥시뉴클레오타이드 잔기로부터 선택된다.

단독으로 또는 올리고뉴클레오타이드(10 내지 1,000개의 뉴클레오타이드)의 일부로서 이용될 수 있는 잠재적인 뉴클레오타이드로서는, 이하의 구조식:

[식 중,

M은 O 또는 S이고;

B₁및 B₂는 독립적으로 이하에 표시한 것 및 당업자에게 공지된 것을 포함해서, A(아데닌), G(구아닌), C(시토신), T(티민), U(우라실) 및 변성 염기로 이루어진 군으로부터 선택되고;

R₁₀₀ 및 R₁₀₁은 독립적으로 H 및 OR'(여기서, R'는 H, C₁ _-6 알킬, 치환 알킬, 니트로, 할로, 아릴 등)로 이루어진 군으로부터 선택됨]을 들 수 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 방법에서 이용가능한 몇몇 올리고뉴클레오타이드 및 올리고데옥시뉴클레오타이드로서는, 이하의 것을 들 수 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다:

천연 포스포로디에스테르 골격 또는 포스포로티오에이트 골격 또는 기타 다른 변성 골격 유사물을 지닌 올리고뉴클레오타이드류 및 올리고데옥시뉴클레오타이드류;

LNA(Locked Nucleic Acid);

PNA(nucleic acid with peptide backbone);

트리사이클로-DNA;

데코이 ODN(이중 가닥 올리고뉴클레오타이드: double stranded oligonucleotide);

RNA(촉매 RNA 서열);

리보자임류;

스피겔머류(spiegelmers)(L-입체형태의 올리고뉴클레오타이드류);

CpG 올리고머류 등, 예를 들면, 문헌 "타이즈 2002, 올리고뉴클레오타이드 앤드 펩타이드 테크놀로지 칸퍼런시스"(Tides 2002, Oligonucleotide and Peptide Technology Conferences)(May 6-8, 2002, Las Vegas, NV) 및

"올리고뉴클레오타이드 앤드 펩타이드 테크놀로지즈"(Oligonucleotide & Peptide Technologies)(18th & 19th November 2003, Hamburg, Germany)에 기재된 것들을 들 수 있고, 이들 문헌은 참고로 본 명세서에 병합된다.

본 발명에 의한 올리고뉴클레오타이드는, 필요에 따라, 하기 표 1에 표시한 것을 포함하는 소정의 적절한 공지의 뉴클레오타이드 유사물 및 유도체를 포함해도 된다.

대표적인 뉴클레오타이드 유사물 및 유도체
4-아세틸시티딘	5-메톡시아미노메틸-2-티오우리딘
5-(카르복시하이드록시메틸)우리딘	베타, D-만노실퀘우오신
2'-O-메틸시티딘	5-메톡시카르보닐메틸-2-티오우리딘
5-카르복시메틸아미노메틸-2-티오우리딘	5-메톡시카르보닐메틸우리딘
5-카르복시메틸아미노메틸우리딘	5-메톡시우리딘
디하이드로우리딘	2-메틸티오-N6-이소펜테닐아데노신
2'-O-메틸슈도우리딘	N-((9-베타-D-리보푸라노실-2-메틸티오퓨린- 6-일)카바모일)트레오닌
D-갈락토실퀘우오신	N-((9-베타-D-리보푸라노실퓨린-6-일)N- 메틸카바모일)트레오닌
2'-O-메틸구아노신	우리딘-5-옥시아세트산-메틸에스테르
이노신	우리딘-5-옥시아세트산
N6-이소펜테닐아데노신	와이부톡소신
1-메틸아데노신	슈도우리딘
1-메틸슈도우리딘	퀘우오신
1-메틸구아노신	2-티오시티딘
1-메틸이노신	5-메틸-2-티오우리딘
2,2-디메틸구아노신	2-티오우리딘
2-메틸아데노신	4-티오우리딘
2-메틸구아노신	5-메틸우리딘
3-메틸시티딘	N-((9-베타-D-리보푸라노실퓨린-6-일)- 카바모일)트레오닌
5-메틸시티딘	2'-O-메틸-5-메틸우리딘
N6-메틸아데노신	2'-O-메틸우리딘
7-메틸구아노신	와이부토신
5-메틸아미노메틸우리딘	3-(3-아미노-3-카르복시-프로필)우리딘

바람직하게는, 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 종양 세포의 항암 치료에 대한 내성에 영향을 미치는 단백질을 하향 조절하는 것이다. 예를 들면, 단백질 BCL-2는 미토콘트리아로부터 사이토크롬-C 및 아포프토시스(apoptosis) 개시 인자의 방출을 억제하므로 아포프토시스의 발생을 방지한다. 따라서, BCL-2의 레벨이 높은 암세포는, 화학요법 또는 방사선 치료의 양쪽에 대해 매우 내성을 지닌다. 본 명세서에 참고로 병합된 미국특허공보 제 6,414,134호에는, 예를 들면, 전립선 암세포, 골수종세포 및 기타 종양 세포를 포함하는 다수의 종양 세포에 있어서 항암치료에 대한 내성과 관련된 단백질 Bcl-2를 하향 조절하는 안티센스 올리고뉴클레오타이드가 개시되어 있다. 상기 미국특허공보에 의하면, bcl-2 유전자는, 세포분열을 가속화시키는 것에 의한 것보다 오히려 종양 세포 생존율을 연장시킴으로써 주로 암의 발병기전에 기여하는 것으로 여겨진다. 또, 미국특허공보 제 6,414,134호에는, 일반적으로 bcl-2 mRNA에 상보적이고, 또한, TACCGCGTGC GACCCTC(서열번호 5)를 지닌 핵산분자를 포함하는 17 내지 35개의 염기 길이의 안티센스 올리고뉴클레오타이드에 대해서 기재되어 있다. 이들은 바람직하게는 적어도 1개의 포스포로티오에이트 연결을 포함한다.

암의 치료를 위해 안티센스 올리고뉴클레오타이드에 의한 하향 조절용의 표적으로서 각종 회사에서 상정하고 있는 기타 공지의 세포 단백질이 하기 표 2에 요약되어 있다.

안티센스제	표적 단백질
어피니탁(Affinitak) (ISIS 3521)	PKC-알파
ISIS 112989 (OGX 011)	분비 단백질 클러스터린(Clusterin)
ISIS 23722	서비빈(Survivin)
AP 12009	TGF-베타2
GEM 231	단백질 키나제 A
GEM 240	MDM2
IGF-1R/AS ODN	인슐린유사 성장인자
MG98	DNA 메틸트랜스페라제
LErafAON	C-raf-1
Ki-67 안티센스 올리고뉴클레오타이드	Ki-67
GTI-2040	리보뉴클레오타이드 리덕타제
ISIS 2503	H-ras
AP11014	TGF-베타1

bcl-2 발현과 같은 암세포생존에 관련된 단백질의 발현의 하향 조절에 이용하는 데 적합한 안티센스 올리고뉴클레오타이드류로서는, 약 2 내지 200개의 뉴클레오타이드 코돈; 더욱 바람직하게는 10 내지 40개의 코돈; 가장 바람직하게는 약 17 내지 20개의 코돈인 올리고뉴클레오타이드를 들 수 있다. 상기 올리고뉴클레오타이드류는, 바람직하게는, 유전암호해독개시 자리, 공여자 스플라이싱 자리, 또는 수송 혹은 분해 자리 등의 bcl-2의 프레(pre)-mRNA를 따른 전략적 자리에 대해 상보적인 이들 올리고뉴클레오타이드류로부터 선택된다.

이러한 전략적 자리에서의 유전암호해독의 차단은, 작용성 bcl-2 유전자 생성물의 형성을 방지한다. 하지만, 세포 증식을 억제하는 bcl-2 프레-mRNA 또는 mRNA에 대해 상보적인 또는 실제적으로 상보적인 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 안티코드 올리고머의 소정의 조합 또는 보조조합이 본 발명에 이용하는 데 적합한 것으로 이해해야만 한다. 예를 들면, bcl-2 RNA의 접촉성 또는 비접촉성 신장의 서열부분에 상보적인 올리고데옥시뉴클레오타이드는 세포 증식을 억제할 경우도 있으므로, 본 발명의 방법에 이용하기에 적합할 것이다.

bcl-2 발현을 하향 조절하는 데 적합한 올리고뉴클레오타이드도 bcl-2 mRNA를 따른 전략적 또는 기타 자리에 인접하는 서열부분에 상보적인 또는 실제적으로 상보적인 올리고뉴클레오타이드를 포함한다. 상기 인접 서열 부분은, 바람직하게는 bcl-2 mRNA를 따라 이전에 알고 있던 자리의 상류 또는 하류의 약 2 내지 약 100개의 염기의 범위에 있다. 이들 자리는, 바람직하게는 길이가 코돈 약 5 내지 약 20개이다. 또한, 다른 유전자로부터 프레 mRNA 또는 mRNA 코딩 가닥용의 올리고뉴클레오타이드의 상동성을 최소화하기 위해, 올리고뉴클레오타이드는, 다른 유전자의 프레 mRNA 또는 mRNA에서 통상 발견되지 않는 프레 mRNA 또는 mRNA의 서열부분에 상보적인 것도 바람직하다.

bcl-2를 하향 조절하기 위한 다수의 바람직한 안티센스 또는 상보적인 올리고뉴클레오타이드가 하기 표 3에 표시되어 있다.

유전암호해독개시 안티센스 (TI-AS)	3' . . . CCCTTCCTACCGCGTGCGAC . . . 5'(서열번호 6)
bcl-2	5' . . . CTTTTCCTCTGGGAAGGATGGCGCACGCTGGGAGA . . . 3'(서열번호 7)
스플라이스 공여체 안티센스 (SD-AS)	3' . . . CCTCCGACCCATCCACGTAG . . . 5'(서열번호 8)
bcl-2	5' . . . ACGGGGTAC . . . GGAGGCTGGGTAGGTGCATCTGGT . . . 3'(서열번호 9)
스필라이스 수용체 안티센스 (SA-AS)	3' . . . GTTGACGTCCTACGGAAACA . . . 5' (서열번호 10)
bcl-2	5' . . . CCCCCAACTGCAGGATGCCTTTGTGGAACTGTACGG . . . 3'(서열번호 11)

안티센스 올리고뉴클레오타이드는, 다소의 치환 뉴클레오타이드를 구성하는 것을 이용하거나, 및/또는 상기 표 3에 표시된 것에 대해서 3' 또는 5' 방향 중의 어느 한 방향으로 bcl-2mRNA사슬을 따라 더욱 연장되는 것을 이용할 수 있는 것으로 이해할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 전구약물에 이용되는 안티센스 올리고뉴클레오타이드는, 게나센스(Genasense)[a/k/a 오블리머센 소듐(oblimersen sodium), 겐타사(Genta Inc.) 제품, 버클리 하이츠(Berkeley Heights), 뉴저지(NJ)]와 동일 또는 대략 유사한 뉴클레오타이드서열을 지닌다. 게나센스는, 18-량체 포스포로티오에이트 안티센스 올리고뉴클레오타이드인 TCTCCCAGCGTGCGCCAT(서열번호 1)이며, 이것은 인간 bcl-2 mRNA(인간 bcl-2 mRNA는 공지되어 있고, 예를 들면, 참고로 본 명세서에 병합되어 있는 미국특허공보 제 6,414,134에 서열번호 19로서 기재되어 있음)의 개시 서열의 최초의 6개의 코돈에 상보적이다. 미국의 FDA(Food and Drug Administration)는 2000년 8월에 게나센스 희귀의약품 상태를 부여하고, 암의 치료에서 게나센스의 신약허가신청(NDA: new drug application)을 받아들였다. NDA는 이전에 화학요법을 받아들이지 않았던 진행 흑색종을 지닌 환자의 치료에 다카바진과 조합한 게나센스의 투여를 제안하고 있다. 또한, FDA는 상기 신청에 대해서 우선 조사상태를 인정하여 2001년 6월 8일에 또는 그 전에 대행결정을 목표로 한바 있다. 이 점에 대해서는, 초기의 임상적 시험시 전립선 암의 치료와 병행해서 게나센스의 활성을 확인하고 있는 참고로 본 명세서에 병합되어 있는 2001년 치(Chi) 등에 의한 논문 "Chi et al., 2001, Clinical Cancer Research Vol. 7, 3920-3927"을 참조하길 바란다. 본 발명의 전구약물은 천연의(무변성) 18-량체에 대해서 승인된 것과 같은 유용성을 지닌다.

게나센스는, Bcl-2 단백질의 생산을 하향 조절해서 치료에 대한 종양세포의 감도를 향상시켜, 긍극적으로는 세포사망을 유발하는 것으로 나타나 있다. 항암제와 조합한 게나센스에 의한 몇몇 암치료의 희망적인 결과에 대해 많은 연구가 보고되어 있다. 흑색병을 지닌 환자에게 다카바진과 조합한 게나센스의 I/II상 시험은 유망한 활성을 보이고 있고, III상 멀티센터 시험이 진행중에 있다. 또, 호르몬-난치성 전립선암 환자에게 미톡산트론(mitoxantrone)과 조합해서 이용되는 게나센스는, 희망적인 결과를 제시하고 있다. 이점에 대해서는, 김 등에 의한 상기와 마찬가지 문헌(Kim et al., 2001, Id)을 참조바란다.

중합체에 대한 게나센스 등의 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 컨쥬게이션은, 본 발명의 바람직한 일시형태를 예시한다.

또 다른 실시형태에 있어서, 추가의 적합한 안티센스 올리고뉴클레오타이드로서는, 실시예에서 발견되는 것뿐만 아니라 하기의 것도 포함된다:

T-C-T-C-C-C-A-G-C-G-T-G-C-G-C-C-A-T; (화합물 13 -서열번호 1)

T-C-T-C-C-C-A-G-C-A-T-G-T-G-C-C-A-T; (화합물 36 -서열번호 2)

A-T-C-C-T-A-A-G-C-G-T-G-C-G-C-C-T-T; (화합물 37 -서열번호 3) 및

T-C-T-C-C-C-A-G-X-G-T-G-X-G-C-C-A-T;(화합물 38 -서열번호 4).

B. 식(I)

본 발명의 바람직한 일실시형태에 있어서, 하기 식(I):

(식 중,

R₁ 및 R₂는 독립적으로 H 또는 중합체 잔기로부터 선택되고;

L₁ 및 L₄는 독립적으로 유리가능한 연결 부분으로부터 선택되고;

L₂ 및 L₃은 독립적으로 스페이싱 기로부터 선택되고;

m, n, o 및 p는 독립적으로 0 또는 양의 정수이고, 단, (o + n) 또는 (p + m) ≥2임)의 올리고뉴클레오타이드 전구약물이 제공된다.

본 발명의 중합체 수송 시스템은 R₁ 및 R₂의 적어도 한쪽에 일부 의거하며, 상기 R₁ 및 R₂는 필요에 따라 A로서 표기한 캐핑기(capping group)를 지닌 중합체잔기인 것이 바람직하다. 적절한 캐핑기로서는, 예를 들면, OH, NH₂, SH, CO₂H, C_1-6알킬류, 하기 식:

(식 중, X₂ 및 X₃은 X₁ 과 동일한 기 또는 다른 뉴클레오타이드 또는 올리고뉴클레오타이드 잔기임)과 같은 올리고뉴클레오타이드-함유 기를 들 수 있다.

바람직한 캐핑기(II) 및 (III)는 하기 표시된 식(i), (ii), (iii) 및 (iv)의 조성물을 형성가능하다:

및

.

(식 중, 모든 변수는 전술한 바와 마찬가지임).

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 있어서, L₄는 하기 식으로부터 선택되는 유리가능한 연결부분이다:

및

(식 중,

Y₁ _-25는 독립적으로 O, S 또는 NR₉로 이루어진 군으로부터 선택되고;

R₆ _-7, R₉ _-13, R₁₆ _-25 및 R₂₇ _-41은 독립적으로 수소, C₁ _-6알킬류, C₃ _-12 분지된 알킬류, C₃ _-8사이클로알킬류, C₁ _-6치환 알킬류, C₃ _-8치환 사이클로알킬류, 아릴류, 치환 아릴류, 아랄킬류, C₁ _-6 헤테로알킬류, 치환 C₁ _-6헤테로알킬류, C₁ _-6알콕시, 페녹시 및 C₁ _-6헤테로알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되고;

Ar은 다치환 방향족 탄화수소 또는 다치환 복소환기(heterocyclic group)를 형성하는 부분이고;

L₅ _-12는 독립적으로 2작용성 스페이서이고;

Z는 표적 세포로 능동적으로 수송되는 부분, 소수성 부분, 2작용성 연결부분 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;

c, h, k, l, r, s, v, w, v', w' c' 및 h'는 독립적으로 양의 정수로부터 선택되고;

a, e, g, j, t, z, a', z', e' 및 g'는 독립적으로 0 또는 양의 정수이고;

b, d, f, i, u, q, b', d' 및 f'는 독립적으로 0 또는 1임).

다른 바람직한 실시형태에 있어서, L₁은 하기 식으로부터 선택되는 유리가능한 연결부분이다:

및

.

(식 중,

Y_1' _-Y_25'는 독립적으로 O, S 또는 NR₉로 이루어진 군으로부터 선택되고;

R_6' _-7', R_9' _-13', R_16' _-25'및 R_27' _-41'는 독립적으로 수소, C₁ _-6알킬류, C₃ _-12 분지 알킬류, C₃ _-8사이클로알킬류, C₁ _-6치환 알킬류, C₃ _-8치환 사이클로알킬류, 아릴류, 치환 아릴류, 아랄킬류, C₁ _-6 헤테로알킬류, 치환 C₁ _-6헤테로알킬류, C₁ _-6알콕시, 페녹시 및 C₁ _-6헤테로알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되고;

L_5' _-12'는 독립적으로 2작용성 스페이서임).

본 발명의 몇몇 바람직한 실시형태에 있어서, L₅ _-12는 독립적으로 이하의 구조식:

및

으로부터 선택된 2작용성 스페이서이고, L_5' _-12'는 이하의 구조식:

(식 중,

R₅₅-R₅₉ 및 R_55' _-59'는 독립적으로 수소, C₁ _-6알킬류, C₃ _-12 분지 알킬류, C₃ _-8사이클로알킬류, C₁ _-6치환 알킬류, C₃ _-8치환 사이클로알킬류, 아릴류, 치환 아릴류, 아랄킬류, C₁ _-6헤테로알킬류, 치환 C₁ _-6헤테로알킬류, C₁ _-6알콕시, 페녹시 및 C₁ _-6헤테로알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되고;

R₆₀ 및 R_60'는 수소, C₁ _-6알킬류, C₃ _-12 분지 알킬류, C₃ _-8사이클로알킬류, C₁ _-6치환 알킬류, C₃ _-8 치환 사이클로알킬류, 아릴류, 치환 아릴류, 아랄킬류, C₁ _-6 헤테로알킬류, 치환 C₁ _-6헤테로알킬류, C₁ _-6알콕시, 페녹시, C₁ _-6헤테로알콕시, NO₂, 할로알킬 및 할로겐으로 이루어진 군으로부터 선택되고;

s' 및 t'는 각각 양의 정수임)으로부터 선택된 2작용성 스페이서이다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 있어서, L₂ 및 L₃은 독립적으로 탄소수 약 1 내지 약 60개, 헤테로원자수 약 1 내지 약 10개를 지닌 스페이싱 기이다. 바람직하게는, L₂ 및 L₃은 독립적으로 탄소수 약 2 내지 약 10개, 헤테로원자수 약 1 내지 약 6개를 지닌 스페이싱 기이다. 보다 바람직하게는, L₃은 구조식으로부터 선택되고:

및

,

가장 바람직하게는, L₂는 하기 구조식:

및

(식 중,

Q 및 Q'는 독립적으로 O, S 또는 NH로부터 선택되고;

R₅₀ _-53및 R_50' _-53'는 독립적으로 수소, C₁ _-6알킬류, C₃ _-12 분지 알킬류, C₃ _-8사이클로알킬류, C₁ _-6치환 알킬류, C₃ _-8치환 사이클로알킬류, 아릴류, 치환 아릴류, 아랄킬류, C₁ _-6헤테로알킬류, 치환 C₁ _-6헤테로알킬류, C₁ _-6알콕시, 페녹시 및 C₁ _-6헤테로알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되고;

R₅₄ 및 R_54'는 독립적으로 수소, C₁ _-6알킬류, C₃ _-12 분지 알킬류, C₃ _-8사이클로알킬류, C₁ _-6치환 알킬류, C₃ _-8치환 사이클로알킬류, 아릴류, 치환 아릴류, 아랄킬류, C₁ _-6 헤테로알킬류, 치환 C₁ _-6헤테로알킬류, C₁ _-6알콕시, 페녹시, C₁ _-6헤테로알콕시, NO₂, 할로알킬 및 할로겐으로 이루어진 군으로부터 선택되고;

q' 및 r'는 각각 양의 정수임)으로부터 선택된다.

본 발명의 식들을 구성하는 다른 변수들에 대해서는, 다음의 것이 바람직하다:

Y₁ _-25및 Y_1' _-25'는 독립적으로 O, S 또는 NR₉로 이루어진 군으로부터 선택되고;

R₆ _-7, R₉ _-13, R₁₆ _-25, R₂₇ _-41, 및 R_6' _-7', R_9' _-13' R_16' _-25' 및 R_27' _-41'는 독립적으로 수소, C_1-6알킬류, C₃ _-8사이클로알킬류, 아릴류, 아랄킬류 및 C₁ _-6 헤테로알킬류로 이루어진 군으로부터 선택되고;

c, h, k, l, r, s, v, w, v', w', c' 및 h'는 1이고;

a, e, g, j, t, z, a', z', e' 및 g'는 독립적으로 0 또는 1이고;

b, d, f, i, u, q, b', d'및 f'는 독립적으로 0 또는 1임).

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에서는, 하기 식(v):

(식 중,

L₂는 스페이싱 기이고;

X₁은 뉴클레오타이드 또는 올리고뉴클레오타이드 잔기이고;

u'는 양의 정수임)의 화합물이 제공된다.

T는 이미 공개된 PCT 공개공보번호 WO02/065988 및 WO02/066066에 개시된 화합물로부터 바람직하게 선택된 분지 중합체이고, 상기 각 공보에 개시된 내용은 본 출원에 참고로 병합된다. 이들 일반식에는, 이하의 것이 바람직하다:

및

(식 중,

D'는 하기 구조중 어느 하나이고:

및

R₆₁은 해당 R₆₁이 양쪽 말단 상에 치환체를 지니는 것으로 표시된 경우 중합체가 2작용성일 수 있음을 이해할 수 있으므로, R₁에 대해서 정의한 것과 마찬가지의 중합체 잔기이고; 기타 모든 변수는 상기 설명한 바와 마찬가지임).

예시를 위해, 식(v)의 예로서는 하기 구조식:

(식 중, 모든 변수는 상기 설명한 바와 마찬가지임)을 들 수 있으나, 이것으로 한정되는 것은 아니다.

식(v)의 다른 측면은, 중합체 잔기(R₆₁)가 적어도 4개의 올리고뉴클레오타이드가 배달되도록 알파 및 오메가 말단 결합기를 모두 포함할 경우 형성되는 2작용성 화합물을 포함한다. 이러한 중합체 컨쥬게이트의 예는, 이하의 식(vi) 및 (vii):

(vi)

(vii)

(식 중, 모든 변수는 상기 설명한 바와 마찬가지임)으로서 예시할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에서, L₂ 및 L₃은 독립적으로 탄소원자수 약 1 내지 약 60, 헤테로원자수 약 1 내지 약 10개를 지닌 스페이싱 기이다. 바람직하게는, L₂ 및 L₃은 독립적으로 탄소원자수 약 2 내지 10, 헤테로원자수 약 1 내지 약 6개를 지닌 스페이싱 기이다. 가장 바람직하게는, L₃은 이하의 구조식:

및

으로부터 선택된다.

가장 바람직하게는, L₂는 이하의 구조식:

및

(식 중,

Q 및 Q'는 독립적으로 O, S 또는 NH로부터 선택되고;

q' 및 r'는 각각 양의 정수임)으로부터 선택된다.

본 발명의 식들을 구성하는 기타 변수에 대해서는, 다음과 같은 것이 바람직하다:

Y₁ _-25및 Y_1' _-25'는 독립적으로 O, S 및 NR₉로 이루어진 군으로부터 선택되고;

R₆ _-7, R₉ _-13, R₁₆ _-25, R₂₇ _-41, 및 R_6' _-7', R_9' _-13', R_16' _-25'및 R_27' _-41'는 독립적으로 수소, C_1-6알킬류, C₃ _-8사이클로알킬류, 아릴류, 아랄킬류 및 C₁ _-6 헤테로알킬류로 이루어진 군으로부터 선택되고;

c, h, k, l, r, s, v, w, v', w', c' 및 h'는 1이고;

a, e, g, j, t, z, a', z', e' 및 g'는 독립적으로 0 또는 1이고;

b, d, f, i, u, q, b', d' 및 f'는 독립적으로 0 또는 1이다.

C. Ar 부분(MOIETY)의 설명

본 발명의 소정의 측면에 있어서, Ar 부분은 식(I)에 포함되는 경우 다치환 방향족 탄화수소 또는 다치환 복소환기를 형성하는 부분임을 알 수 있다. 중요한 특징은, Ar 부분이 천연에서 방향성이라는 점이다. 일반적으로, 방향성이기 위해서는, 파이(pi)전자가 고리식 분자의 평면의 상하 양쪽의 "구름(cloud)" 내에 공유되어 있어야 한다. 또, 파이 전자의 수는, 획켈의 법칙(4n+2)을 충족시켜야 한다. 당업자라면, 무수히 많은 부분이 식(I)의 부분의 방향족 요건을 충족시키는 것을 실현할 수 있으므로, 이들은 본원에서 사용하기에 적합하다.

몇몇 특히 바람직한 방향기로서는, 다음의 구조를 들 수 있다:

(식 중, R₆₂ _-67은 독립적으로 R₆을 정의하는 동일한 기로부터 선택됨).

기타 바람직한 방향족 탄화수소로서는, 이하의 구조:

(식 중, E 및 E'는 독립적으로 CR₆₈ 또는NR₆₉이고; J는 O, S 또는 NR₇₀(여기서, R_68-70은 각각 R₆을 정의한 것과 동일한 기 또는 시아노기, 니트로기, 카르복실기, 아실기, 치환 아실기 또는 카르복시알킬기로부터 선택됨)를 들 수 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다. 5원 및 6원 고리의 이성질체도 상정가능하며, 또한 벤조- 및 디벤조계 및 그들의 관련된 동종의 것도 상정가능하다. 또한, 당업자라면, 방향 고리가 획켈의 법칙을 준수하는 한 필요에 따라 O, S, NR₉ 등의 헤테로-원자로 치환되어 있어도 되는 것은 이해할 수 있을 것이다. 또, 방향족 또는 복소환 구조는, 필요에 따라, 할로겐원자(할로겐원자들) 및/또는 곁사슬로 치환되어 있어도 되며, 이들 용어는 당 기술분야에서는 통상 이해가능한 것임은 물론이다.

D. 폴리알킬렌 옥사이드류

식(I)을 참조하면, R₁ 및 R₂는 폴리알킬렌 옥사이드 등의 중합체 부분임을 알 수 있다. 이러한 중합체의 적절한 예로서는, 실질적으로 비항원성인 폴리에틸렌 글리콜류를 들 수 있다. 또한, 미국특허공보 제 5,643,575호, 제 5,919,455호 및 제 6,113,906호에 개시되어 있는 폴리프로필렌 글리콜류도 이용가능하다. 본 발명의 방법에 유용한 기타의 PEG류는, 쉬어워터 폴리머스사(Shearwater Polymers, Inc.)의 카탈로그 "폴리에틸렌 글리콜 및 유도체 2001"(polyethylene Glycol and Derivatives 2001)에 기재되어 있다. 이들 각 특허공보는 참고로 본 명세서에 병합되어 있다. R₁및 R₂는 예를 들면, - O-(CH₂CH₂O)_x등의PEG유도체가 바람직하다. 이 측면에서, R₁ _-2는 독립적으로 이하의 구조식으로부터 선택된다:

(식 중,

n'는 중량평균분자량이 적어도 약 2,000 Da 내지 136,000 Da이 되도록 선택되는 중합도이고;

R₄₈은 수소, C₁ _-6알킬류, C₃ _-12 분지 알킬류, C₃ _-8 사이클로알킬류, C₁ _-6치환 알킬류, C₃ _-8치환 사이클로알킬류, 아릴류, 치환 아릴류, 아랄킬류, C₁ _-6 헤테로알킬류, 치환 C₁ _-6헤테로알킬류, C_1-6알콕시, 페녹시 및 C₁ _-6헤테로알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되고;

J는 메틸 등의 캡핑기(capping group) 또는 2작용성 중합체를 제공할 수 있는 상보연결기임).

PAO류 및 PEG류는 실질적으로 중량평균분자량을 변경할 수 있으나, 바람직하게는, R₁ 및 R₂는 독립적으로 본 발명의 대부분의 측면에 있어서 약 2,000 Da 내지 약 136,000 Da의 중량평균분자량을 지닌다. R₁ 및 R₂는, 보다 바람직하게는 독립적으로 약 3,000 Da 내지 약 100,000 Da, 가장 바람직하게는 약 5,000 Da 내지 약 40,000 Da의 중량평균분자량을 지닌다.

본 명세서에 포함되는 중합체 물질은, 바람직하게는 실온에서 수용성이다. 이러한 중합체로서는, 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 또는 폴리프로필렌 글리콜류 등의 폴리알킬렌 옥사이드 호모중합체, 폴리옥시에틸렌화 폴리올류, 그들의 공중합체 및 그들의 블록 공중합체(단 블록 공중합체의 수용성은 유지됨)를 들 수 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다.

E. 올리고뉴클레오타이드 중합체 컨쥬게이트의 합성

일반적으로 전구약물은,

a) 하기 식:

R ₂ - L ₄ - 이탈기

의 화합물과 하기 식:

H- L ₃ - X ₁

의 화합물을 하기 식:

R ₂ - L ₄ - L ₃ - X ₁

(식 중,

R₂는 중합체 잔기이고;

L₄는 유리가능한 연결 부분이고;

L₃은 스페이싱 기이고;

X₁은 뉴클레오타이드 또는 올리고뉴클레오타이드 잔기임)의 전구약물을 형성하는 데 충분한 조건하에 반응시키는 단계에 의해 제조된다.

본 발명의 이 측면 내에서는, 이미 부착된 유리가능한 연결기를 함유하는 활성화 중합체를 이용하는 것이 바람직하다. 적당한 조합으로서는, 이미 공개된 미국특허 제 6,624,142호, 제 6,303,569호, 제 5,965,119호, 제 6,566,506호, 제 5,965,119호, 제 6,303,569호, 제 6,624,142호 및 제 6,180,095호에 기재된 유리가능한 PEG계 수송계를 들 수 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니며, 이들 미국특허 문헌의 내용은 참고로 본 명세서에 병합된다.

구체적인 예로서는 이하의 구조식;

을 들 수 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니며, 중합체 부분의 분자량은 당업자의 필요에 따라 변화시켜도 되는 것은 물론이다.

이어서, 상기에 나타낸 중합체 유리가능한 연결부는, 컨쥬게이트를 형성할 수 있는 충분한 조건하에 변성 올리고머와 반응된다.

상기 설명한 뉴클레오타이드 또는 올리고뉴클레오타이드의 어느 것도, 포스포르아미다이트 방법 등의 통상의 수법을 이용해서 5'- 또는 3'- 말단 포스페이트 또는 포스포로티오에이트의 하나에 대해 기능적으로 작용하여 해당 말단의 포스페이트상에 소망의 알킬-아미노 또는 기타 기를 부착시킬 수 있다. 예를 들면, 블록화 (Fmoc) 아미노 알킬을 부착하고, 얻어진 화합물을 산화, 탈보호 및 정제한다.

구체적인 올리고뉴클레오타이드 중합체 컨쥬게이트 또는 전구약물의 합성은, 실시예에 기재되어 있다. 또는 전구약물은, 이하의 3단계에 의해 제조할 수 있다:

1) 활성화 PEG 중합체와 보호된 2작용성 유리가능한 연결기를 적당한 결합조건하에 반응시켜 제 1중간체를 형성하는 단계;

2) 상기 단계 1)의 중간체를 NHS에스테르 등의 적당한 활성기에 의해 탈보호 및 활성화하는 단계; 및

3) 상기 단계 2)의 활성화된 중간체와 변성 올리고뉴클레오타이드를 PBS 완충계중에서 반응시켜 소망의 올리고뉴클레오타이드 중합체 전구약물을 얻는 단계.

활성화 중합체로서는, 예를 들면, 상기 2001 쉬어워터 카탈로그에 기재되어 있는 비스-숙신이미딜 카보네이트 활성화 PEG(SC-PEG), 비스-티아졸리딘-2-티온 활성화 PEG(T-PEG), N-하이드록시프탈아미딜 카보네이트 활성화 PEG(BSC-PEG)(공개된 USSN 09/823,296 참조, 이 공보의 개시된 내용은 참고로 본 명세서에 병합되어 있음), 숙신이미딜 숙시네이트 활성화 PEG(SS-PEG) 및 모노-활성화 PEG류 등을 들 수 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다.

보호된 2작용성 유리가능한 연결기에 대한 활성화 PEG 중합체의 컨쥬게이션은, 결합제의 존재하에 수행될 수 있다. 적절한 결합제로서는, 1,3-디이소프로필카르보디이미드(DIPC), 소정의 적합한 디알킬 카르보디이미드, 2-할로-1-알킬-피리디늄 할라이드류(무카이야마 시약(Mukaiyama reagents)), 1-(3-디메틸아미노프로필)-3-에틸카르보디이미드(EDC), 프로판 포스폰산 환식 무수물(PPACA) 및 페닐 디클로로포스페이트류 등의 예를 들면, 시그마-알드리치화학사 등의 제조사로부터 입수가능하거나, 또는 공지의 방법을 이용해서 합성되는 것들을 들 수 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다.

바람직하게는, 상기 치환체들은 테트라하이드로퓨란(THF), 아세토니트릴 (CH₃CN), 염화메틸렌(DCM), 클로로포름(CHCl₃), 디메틸 포름아마이드(DMF) 또는 그들의 혼합물 등의 불활성 용매 중, 0℃에서 약 22℃(실온)까지의 온도에서 반응된다.

변성 올리고뉴클레오타이드의 PEG-유리가능한 연결기로의 컨쥬게이션은, 약 7.4 내지 8.5의 pH범위의 PBS 완충계 중에서 수행될 수 있다. 이 분야의 당업자라면, 본 명세서에 개시된 전구약물의 합성이 각 실시예에 기재된 것과 같은 용매, 온도, 결합제 등의 통상의 실험실 조건을 이용하는 것도 포함하는 것으로 이해할 것이다.

본 명세서에 기재된 합성기술로부터 얻어지는 바람직한 화합물의 일부는, 선택된 합성에 관계없이, 이하의 구조를 포함한다:

[식 중,

는 올리고뉴클레오타이드 및 말단 포스페이트 변성 지점을 나타내고;

mPEG는 CH₃-O-(CH₂-CH₂-O)_X-(식 중, x는 약 10 내지 약 2300에서 선택된 양의 정수임]이다.

본 발명의 보다 바람직한 화합물로서는, 다음의 구조식을 들 수 있다:

.

G. 치료 방법

본 발명의 다른 측면은, 포유류에 있어서의 각종 의학적 조건에 대한 치료 방법을 제공한다. 이 방법은, 이러한 치료를 필요로 하는 포유류에게 본 발명에 기재된 바와 같이 제조된 올리고뉴클레오타이드 전구약물을 유효량 투여하는 것이다. 조성물은, 무엇보다도, 포유류에 있어서의 신생물성 질환(neoplastic disease)의 치료, 종양 부담(tumor burden)의 감소, 종양의 전이 방지 및 종양/신생물 증식, 간 질환, HIV 등의 바이러스질환의 재발방지에 유용하다. 본 발명의 전구약물은 어떠한 징조에 대해서도 이용가능하며, 예를 들면, 암 치료 등에 천연 올리고뉴클레오타이드 또는 안티센스 올리고뉴클레오타이드류가 이용되고 있다. 간단히 예를 들면, 본 발명의 전구약물은, 다발골수종, 만성 림프성 백혈병, 작지 않은 세포 폐암, 작은 세포 폐암, 전립선암 및 기타 언급하기에는 너무나 많은 종양 또는 암의 치료에 이용될 것으로 예상된다.

전구약물의 투여량은, 치료조건에 포함된 친분자(parent molecule)에 의존하게 될 것이다. 일반적으로, 치료방법에 이용되는 전구약물의 양이란, 포유류에 있어서 소망의 치료결과를 효과적으로 달성하는 양이다. 각종 전구약물 화합물의 투여량은, 당연히, 친화합물(parent compound), 생체 내 가수분해속도, 중합체의 분자량 등에 의존할 것이다. 상기한 바와 같은 범위는 예시일뿐, 당업자라면 임상 경험과 치료 지시에 의거해서 최적의 투여량을 결정할 것이다. 실제의 투여량은, 과도한 실험 없이도 당업자에게는 명백할 것이다.

본 발명의 전구약물은, 포유류에 대한 투약을 위해 1개 이상의 적합한 약학적 조성물에 포함될 수 있다. 상기 약학적 조성물은, 당 기술분야에서 충분히 공지된 방법에 따라 제조된 용액, 현탁액, 알약, 캡슐 등의 형태이어도 된다. 또, 이러한 조성물의 투여는, 당업자의 필요에 따라 경구 및/또는 비경구적 경로에 의해 행해도 되는 것은 물론이다. 상기 조성물의 용액 및/또는 현탁액은, 당해 기술분야에 공지된 방법, 예를 들면, 정맥내 주사, 근육내 주사, 피하주사 등에 의한 주입 또는 침윤용의 캐리어담체로서 활용해도 된다.

이러한 투여는, 흡입 및/또는 콧속 경로에 의한 것뿐만 아니라, 신체 공간 또는 공동 내로의 주입에 의한 것이어도 된다. 하지만, 본 발명의 바람직한 측면에 있어서, 전구약물은 필요에 따라 포유류에게 비경구적으로 투여된다.

또한, 본 발명의 전구약물은, 다른 공지의 항암제와 조합해서(예를 들면, 동시에 및/또는 순차로) 투여하는 것도 상정가능하다. 적절한 항암제로서는, 간단히 예를 들면, 상품명 파클리탁셀(Paclitaxel)(Bristol Myers Squibb); 캄프토사(Camptosar^®)(Irinotecan; Pfizer.); 글리벡(Gleevec^®)(Imatiinib Mesylate; Novartis); 리투산(Rituxan^®)(Rituximab; Genentech/ IDEC); 플루다라(Fludara^®)(Fludarabine; Berlex Labs); 사이토산(Cytoxan^®)(cyclophosphamide; Bristol Myers Squibb); 탁소테레(Taxotere^®)(Docetaxel; Aventis Pharmaceuticals); 마일로타그(Mylotarg^®)(Gemtuzumab ozogamicin; Wyeth-Ayerst); 사이토신 아라비노사이드 및/또는 덱사메타손 등을 들 수 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다.

도 1은 화합물 3 및 5 의 PEG화(PEGylated) 올리고뉴클레오타이드류의 제조방법을 개략적으로 표시한 도면

도 2는 화합물 7 및 9 의 PEG화 올리고뉴클레오타이드류의 제조방법을 개략적으로 표시한 도면

도 3은 화합물 11 , 12 (서열번호(SEQ ID NO:) 1) 및 14 (서열번호 1)의 PEG화 올리고뉴클레오타이드류의 제조방법을 개략적으로 표시한 도면

도 4는 화합물 16 (서열번호 1)의 PEG화 올리고뉴클레오타이드류의 제조방법을 개략적으로 표시한 도면

도 5는 AS1(서열번호 2), AS2(서열번호 3) 및 AS3(서열번호 4)으로부터 화 합물 17 (서열번호 2), 18 (서열번호 3) 및 19 (서열번호 4)의 PEG화 올리고뉴클레오타이드류의 제조방법을 개략적으로 표시한 도면

도 6은 화합물 21 (서열번호 1) 및 22 (서열번호 2)의 PEG화 올리고뉴클레오타이드류의 제조방법을 개략적으로 표시한 도면.

도 7은 화합물 24 (서열번호 1) 및 26 (서열번호 1)의 PEG화 올리고뉴클레오타이드류의 제조방법을 개략적으로 표시한 도면.

도 8은 AS1(서열번호 2), AS2(서열번호 3) 및 AS3(서열번호 4)으로부터 화합물 28 (서열번호 1), 29 (서열번호 2), 30 (서열번호 3) 및 31 (서열번호 4)의 PEG화 올리고뉴클레오타이드류의 제조방법을 개략적으로 표시한 도면

도 9는 화합물 33 (서열번호 1) 및 35 (서열번호 1)의 PEG화 올리고뉴클레오타이드류의 제조방법을 개략적으로 표시한 도면

도 10은 PC3 세포증식에 대한 화합물 14 및 화합물 28 의 억제효과를 표시한 도면임. 0.4 x 10⁴ 개의 세포를 96-웰 플레이트에 접종하고, Opti-MEM중 화합물 14 또는 화합물 28 (400 nM)과 리포펙틴(15㎍/㎖)과의 복합물로 처리한 후, 이어서 상기 복합물이 없이 완전한 배지 중에서 처리한다. 매일 세포 생존능을 구하고, 570㎚에서 흡광도를 측정하였다. 데이터는 평균 ± 표준 편차, 즉, n=4로서 제공된다. 곡선은 다음과 같다:

대조군은 ◆과 점선 곡선으로 표시하고;

400nM의 화합물 28 은 □와 실선으로 표시하고;

400nM의 화합물 14 는 ▲와 일점 쇄선으로 표시하고;

200nM의 화합물 28 은

와 쇄선으로 표시하고;

200nM의 화합물 14 는 ■와 점선으로 표시함.

도 11A는 형광성 2',7'-디클로로플루오레세인(DCF)에 대한 세포투과성 2',7'-디하이드로디클로로플루오레세인 디아세테이트의 산화를 검출함으로써 화합물 14 및 화합물 28 올리고뉴클레오타이드에 의한 ROS생산(유속 세포분석으로부터)의 요약을 제공하는 도면. PC3세포는, 전술한 바와 같이 24시간 동안 올리고뉴클레오타이드(400 nM)/리포펙틴(Lipofectin)(15㎍/㎖) 복합물로 처리하고 3일 후 분석하였다. 평균 형광성 채널에서의 배수(fold) 증가는, 미처리 세포에 대해서 표준화되었다. 실험은 3회 반복해서 행하고, 데이터는 평균 ± 표준편차(n = 3)로서 나타내었다.

도 11B는, 하이드로에티디움(HE)의 에티디움(E)으로의 산화를 검출하고 이어서 이 에티디움이 유속세포분석법에 의해 검출가능한 형광체를 지닌 DNA에 순차 개재됨으로써, 화합물 14 및 화합물 28 올리고뉴클레오타이드에 의한 ROS 생산(유속 세포분석으로부터)의 요약을 제공하는 도면. PC3 세포는, 전술한 바와 같이 24시간 동안 올리고뉴클레오타이드(400 nM)/리포펙틴(Lipofectin)(15㎍/㎖) 복합물로 처리하고 3일 후 분석하였다. 평균 형광성 채널에서의 배수 증가는, 미처리 세포에 대해서 표준화되었다. 실험은 3회 반복해서 행하고, 데이터는 평균 ± 표준편차(n = 3)로서 나타내었다.

도 12는 리포펙틴의 존재하에 화합물 14 에 의해 bcl-2 단백질 발현의 억제를 확인하는 웨스턴 블롯(Western Blot) 결과를 표시한 도면. PC3 세포는, 리포펙틴의 존재(+Lipo) 및 부재(-Lipo)하에 Opti-MEM 중에서 24시간, 이어서 완전한 배지 중에서 더욱 67시간 화합물 14 올리고뉴클레오타이드(200, 400 및 800 nM)로 처리하였다. 단백질 시료(단백질 30-40 ㎍/lane)를, 튜블린을 대조군 단백질종으로서 이용해서, "머티어리얼 앤드 메쏘즈"(Material and Methods)에 기재된 바와 같은 웨스턴 블롯팅(Western blotting)에 의해 분석하였다. 도면 중, "C"는 대조군을 나타낸다.

이하의 실시예들은, 본 발명의 이해를 돕기 위한 것인 뿐 본 발명의 유효 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 이하의 실시예에 인용된 밑줄친 굵은 숫자는 도면에 표시한 것에 대응한다. 각 도면에 있어서 당 부분 및 인산 골격은 다음과 같이 표시된다:

또는 단순히

.

mPEG 표기는

로 표시하는 것으로 이해할 필요가 있다.

일반적 절차.

PEG 연결기와 올리고뉴클레오타이드류 간의 컨쥬게이션 반응은 모두 실온에 서 PBS 완충계 중에서 수행되었다. 유기용매에 의한 추출은, 일반적으로 미반응 올리고뉴클레오타이드류를 제거하고, 또한, 미반응된 과잉의 PEG 연결기로부터 PEG-올리고 컨쥬게이트를 음이온교환 크로마토그래피 분리하여 순수한 생성물을 얻었다.

HPLC 법.

반응혼합물과, 중간체 및 최종생성물의 순도는, 다파장 UV검파기를 구비한 조르박스(ZORBAX^®) 300SB C-8 역상 컬럼(150 x 4.6 ㎜) 또는 페노메넥스 쥬피터(Phenomenex Jupiter^®) 300A C18 역상 컬럼(150 x 4.6 ㎜)을 이용하는 벡크만 콜터시스템 골드 HPLC 기기(a Beckman Coulter System Gold^®HPLC instrument)에 의해서, 4 mM TBACl을 지닌 50 mM TEAA완충액 중의 25 내지 35 % 아세토니트릴 및 0.5 % 트리플루오로아세트산 (TFA)중의 30 내지 90% 구배의 아세토니트릴을 1㎖/분의 유량으로 이용해서 모니터하였다. 음이온 교환 크로마토그래피는, 워터스사(Waters)로부터의 AP-엠프티 유리 컬럼 내에 충진된 어플라이드 바이오사이템즈사(Applied Biosystems)로부터의 포로스 50HQ 강음이온 교환수지 또는 아머샴 바이오사이언스사(Amersham Biosciences)로부터의 DEAE 세파로스 패스트 플로우 약음이온 교환 수지(DEAE Sepharose fast flow weak anion exchange resin)를 이용해서 바이오시스템즈사로부터의 바이오-캐드 700E 퍼퓨젼 크로마토그래피 워크스테이션(Bio-Cad 700E Perfusion Chromatography Workstation)상에서 진행하였다. 또, 탈염 은, 아머샴 바이오사이언스사로부터의 HiPrep 26/10 또는 PD-10 탈염 컬럼을 이용해서 수행하였다.

실시예 1

화합물 3 . PBS 완충액(10 ㎖, pH 7.4)중의 화합물 1 (440 ㎎, 0.036 mmol) 및 화합물 2 (5 ㎎, 3.6 μmol)의 용액을 실온에서 12시간 교반하였다. 이 반응액을 메틸렌 클로라이드(DCM, 3 x 10 ㎖)로 추출하고, 혼합된 유기층을 건조(MgSO₄), 여과 및 감압하 용매증발시켰다. 잔류물을 재증류수(1.5 ㎖/100 ㎎)에 용해시키고, HQ/10 포로스 강음이온교환컬럼(10 ㎜ x 60 ㎜, 고형상(固形床: bed) 체적 ~6 ㎖)에 걸었다. 미반응 PEG 연결기는 물(3 ~ 4 컬럼 체적)로 용출시키고, 이어서 생성물을 0.2 M NH₄HCO₃ 용액(~ 2 컬럼 체적)으로 용출시켰다. 순수한 생성물을 함유하는 분획을 고이게 하여 동결건조시켜 순수한 화합물 3 (19 ㎎, 1.44 mmol, 40 %)을 얻었다.

실시예 2 내지 6

화합물 5 , 7 , 9 , 11 및 12 는 상기 화합물 3 과 마찬가지 방식으로 제조 및 정제하여 30 % 내지 50 %의 수율로 얻었다.

실시예 7

화합물 14 . PBS 완충액(5 ㎖, pH 7.4)중의 화합물 13 (10 ㎎, 1.7 μmol)의 용액에 화합물 10 (175 ㎎, 85 μmol)을 5등분해서 첨가하고 실온에서 12시간 교반 하였다. 반응액을 DCM(3 x 10 ㎖) 및 식염수(10 ㎖)로 추출하고, 혼합된 유기층을 건조(MgSO₄), 여과 및 감압하 용매증류시켰다. 얻어진 잔류물을 재증류수(1.5 ㎖)에 용해시키고, pH 7.4의 20 mM 트리스-HCl완충액으로 미리 평형을 유지시킨 DEAE 패스트 플로 약음이온교환컬럼(10 ㎜ x 60 ㎜, 고형상 체적 ~ 6 ㎖)에 걸었다. 미반응 PEG 연결기를 물(3 내지 4 컬럼 체적)로 용출시키고, 이어서 얻어진 생성물을 pH 7.4의 20 mM 트리스-HCl완충액 중 1 M NaCl 0 내지 100% 구배로 10분간 용출시키고, 이어서 100% 1M NaCl로 유속 3 ㎖/min에서 10분간 용출시켰다. 순수한 생성물을 함유하는 분획을 고이게 해서 0.2 M NH₄HCO₃ 용액(~ 2 컬럼 체적)으로 PD-10 탈염 컬럼에서 탈염시키고 얻어진 용액을 동결건조시켜 순수한 화합물 14 (25 ㎎, 0.95 μmol, 57 %)를 얻었다.

실시예 8

화합물 16 은 화합물 14와 마찬가지 방식으로 제조 및 정제하여 60%수율로 얻었다.

실시예 9

화합물 17 . 인산 완충액(2 ㎖, pH 7.8) 중의 AS1(5 ㎎, 0.85 pH 7.4mol)용액에, 5등분한 화합물 10 (175 ㎎, 0.085 mmol)을 2시간 동안 첨가하고, 얻어진 용액을 실온에서 더욱 2시간 동안 교반하였다. 이 반응액을 DCM (3 x 6 ㎖) 및 식염수(brine)(5 ㎖)로 추출하고, 혼합된 유기층을 건조(MgSO₄), 여과 및 감압하 용매증류시켰다. 얻어진 잔류물을 재증류수(5 ㎖)에 용해시키고, pH 7.4의 20 mM 트리 스-HCl완충액으로 미리 평형을 유지시킨 DEAE 패스트 플로 약음이온교환컬럼(10 ㎜ x 60 ㎜, 고형상 체적 ~ 6 ㎖)에 걸었다. 미반응 PEG 연결기를 물(3 내지 4 컬럼 체적)로 용출시키고, 이어서 얻어진 생성물을 pH 7.4의 20 mM 트리스-HCl완충액 중 1 M NaCl 0 내지 100% 구배로 10분간 용출시키고, 이어서 100% 1M NaCl에 의해서 유속 3㎖/min으로 10분간 용출시켰다. 순수한 생성물을 함유하는 분획을 고이게 해서 PD-10 탈염 컬럼에서 탈염시키고 얻어진 용액을 동결건조시켜 순수한 화합물 17 (15 ㎎, 0.57 μmol, 67 %)을 얻었다.

실시예 10 내지 11

화합물 18 및 19 는, AS1 대신에 AS2 및 AS3을 이용해서 화합물 17 과 마찬가지 방식으로 제조 및 정제하여 최종 생성물을 67%의 수율로 얻었다.

실시예 12 내지 15

화합물 21 은, 화합물 12 대신에 화합물 20 을 이용해서 상기 화합물 14 와 마찬가지로 방식으로 제조 및 정제하여 90%의 수율로 얻었다.

화합물 22 는, 화합물 12 대신에 화합물 20 을 이용해서 상기 화합물 14 와 마찬가지로 방식으로 제조 및 정제하여 65%의 수율로 얻었다.

화합물 24 는 화합물 12 대신에 화합물 23 을 이용하고, 탈염에는 0.2 M NH₄HCO₃ 용액 대신에 물(~ 2 컬럼 체적)을 이용해서 생성물을 용출시키는 이외에는 화합물 14 와 마찬가지 방식으로 제조 및 정제를 실시하였다. 최종 생성물의 수율은 30%였다.

화합물 26 은 화합물 23 대신에 화합물 25 를 이용해서 화합물 24 와 마찬가지 방식으로 제조 및 정제하였다. 수율은 30%였다.

실시예 16

화합물 28 . 인산 완충액(5 ㎖, pH 8.5) 중의 화합물 13 (10 ㎎, 1.7 μmol)의 용액에, 10등분한 화합물 27 (180 ㎎, 0.084 mmol)을 가하고, 얻어진 용액을 실온에서 4일간 교반하였다. 이 반응액을 DCM(3 x 10 ㎖) 및 식염수(10 ㎖)로 추출하고, 혼합된 유기층을 건조(MgSO₄), 여과 및 감압하 용매증류시켰다. 얻어진 잔류물을 재증류수(1.5 ㎖)에 용해시키고, pH 7.4의 20 mM 트리스-HCl완충액으로 미리 평형을 유지시킨 DEAE 패스트 플로 약음이온교환컬럼(10 ㎜ x 60 ㎜, 고형상 체적 ~ 6 ㎖)에 걸었다. 미반응 PEG 연결기를 물(3 내지 4 컬럼 체적)로 용출시키고, 이어서 얻어진 생성물을 pH 7.4의 20 mM 트리스-HCl완충액 중 1 M NaCl 0 내지 100% 구배로 10분간 용출시키고, 이어서 100% 1M NaCl에 의해 유속 3㎖/min으로 10분간 용출시켰다. 순수한 생성물을 함유하는 분획을 고이게 해서 PD-10 탈염 컬럼에서 탈염시키고, 얻어진 용액을 동결건조시켜 순수한 화합물 28 (15 ㎎, 0.57 mmol, 67 %)을 얻었다. 생성물의 순도는 HPLC에 의해 구하였다.

실시예 17 내지 21

화합물 29 , 30 및 31 은, 화합물 13 대신에 각각 AS1, AS2 및 AS3을 이용한 이외에는, 화합물 28 과 마찬가지 방법으로 제조하고 정제하였다. 각각의 최종 생성물의 수율은 65%였다.

화합물 33 은 화합물 12 대신에 화합물 32 를 이용한 이외에는, 화합물 14 와 마찬가지 방법으로 제조하고 정제한바, 그 수율은 76%였다.

화합물 35 는 화합물 10 대신에 활성화 PEG 34 를 이용한 이외에는 화합물 14 와 마찬가지 방법으로 제조하고 정제하였다. 최종 수율은 30%였다.

생물학적 데이터

PEG-올리고 컨쥬게이트의 일부 시험관내 물성을 하기 표 4에 요약한다.

PEG-올리고 컨쥬게이트의 시험관내 물성

화합물	t ₁ _/2 ( 완충액 )	t ₁ _/2 ( 랫트 혈장)	t ₁ _/2 ( PE I)	t ₁ _/2 ( PE II)	t ₁ _/2 (뉴클레아제 P1 )
3	>>24 h	0.7 h	< 5 min	>24 h	< 5 min
7	>> 24 h	0.5 h	< 5 min	>24 h	< 5 min
5	>>24 h	0.5 h	< 5 min	>24 h	< 5 min
9	>> 24 h	3.7 h	< 5 min	36	0.3h
11	>>24 h	2.3 h	< 5 min	63	0.3h
12	>> 24 h	10.6 h	< 5 min	1.7	< 5 min
14	>>24 h	14.7 h	< 5 min	38.9	0.3h
16	>> 24 h	13.8 h	< 5 min	42.7	0.3h
21	>>24 h	6.5h	>24h	>24 h	<5 min
24	>>24 h	11.h	18.7h	36.8h	<5 min
28	>>24 h	>48h	>24h	>48 h	<5 min
33	>> 24 h	>48h	>24h	>48 h	<5 min
35	>> 24 h	4.1h	5.6 h	>48h	<5 min

PEI = 포스포디에스테라제 I,5'-엑소뉴클레아제, 37℃, pH 8.8의 TEAA 완충액 중에서 행한 카이네틱스(kinetics); PEII = 포스포디에스테라제 II, 3'-엑소뉴클레아제, 37℃, pH 6.5의 TEAA 완충액 중에서 행한 카이네틱스; 뉴클레아제 P1 = 엔도뉴클레아제, 37℃, pH 5.3의 TEAA 완충액 중에서 행한 카이네틱스; 모든 효소에 대해서 1단위(unit)는 올리고뉴클레오타이드 1 μmol을 방출한다.

ICR 생쥐(Mice) 중에서의 PEG-올리고 컨쥬게이트의 약물동태학( pharmacokinetic )

일반적 절차.

1) 축산(Animal Husbandry): 사육(breeder)박스 속에 우리(cage) 1개당 6마리씩 생쥐를 수용하였다. 우리의 크기는 "실험실동물자원연구소의 실험실동물의 보호 및 이용에 대한 안내"(Guide for the Care and Use of Laboratory Animals of the Institute of Laboratory Animal Resource)(National Research Council)에 따른 치수로 하였다.

2) 식이: 생쥐를 수돗물에 접근시키고 시판중인 실험실 먹이를 임의로 공급하였다.

3) 화합물 제법: 화합물 13 을 식염수 4.0㎖중에 용해시키고, 화합물 14 를 식염수 4.1㎖중에 용해시켰다.

4) 투여 부위: 화합물 13 및 14 를 꼬리정맥을 통해서 1회 주입량(1일)으로 투여하였다.

실험 설계

60마리의 생쥐에 대해, 이하의 표 5에 표시한 설계에 따라 할당해서 주입 및 사육하였다.

군	Tx	N	주입량 (㎎/㎏)	주입량* (㎎/㎏)	Inj	사육시점(h)										체적 (㎕)
1	14	3	120	4	iv	0.03										1000
2	14	3	120	4	iv		0.25									1000
3	14	3	120	4	iv			0.5								1000
4	14	3	120	4	iv				1							1000
5	14	3	120	4	iv					3						1000
6	14	3	120	4	iv						6					1000
7	14	3	120	4	iv							24				1000
8	14	3	120	4	iv								48			1000
9	14	3	120	4	iv									72		1000
10	14	3	120	4	iv										96	1000

11	13	3	4	4	iv	0.03										1000
12	13	3	4	4	iv		0.25									1000
13	13	3	4	4	iv			0.5								1000
14	13	3	4	4	iv				1							1000
15	13	3	4	4	iv					3						1000
16	13	3	4	4	iv						6					1000
17	13	3	4	4	iv							24				1000
18	13	3	4	4	iv								48			1000
19	13	3	4	4	iv									72		1000
20	13	3	4	4	iv										96	1000

*올리고 당량

3마리의 미처리 생쥐에 대해, 미처리 대조군의 혈장 수집을 위해서 EDTA 함유 튜브 내에 심장 침술을 통해 채혈하였다.

상기 생쥐에는, 천연의 화합물 13 및 14 를 생쥐 1마리당 100 ㎕ 정맥내 주사하였다. 0.09% 아버틴(Avertin)으로 진정시킨 후, 생쥐에 대해 심장 침술에 의해 ~1000㎕ 최종적으로 채혈하였다. EDTA를 함유하는 작은 병에 상기 혈액을 회수하였다. 혈장 회수 후 혈액을 원심분리하여, 드라이 아이스 상에서 -80℃에서 즉시 동결시켰다.

임상적 조사:

시험품을 주입하고 나서 치료에 대한 사망률 및 반응 징후에 대해서 하루에 한번씩 육안으로 조사하였다. 소정의 사망징후 및 임상 징후를 기록하였다. 체중은 단지 주입일 전에 측정하였다.

화합물 28 및 33 에 대한 약물통태학 연구를 마찬가지 형태로 행하였다.

실험 결과

약물동태학 결과를 하기 표 6에 요약한다.

PEG-올리고 컨쥬게이트의 생체내 성질

화합물	Cmax (㎎/㎖)	혈장 반감기(hr)	AUC (hr·㎍/㎖)
13	14.9	0.19	4.1
14	54.8	0.66	51.8
28	491.2	1.05	730.6
33	556.7	0.25	191.0

실시예 22 내지 25

안티센스 PEG 컨쥬게이트의 시험관내 활성의 확인

Bcl-2 단백질은 전립선 암세포 중에서 상당한 항아포프톡틱활성(anti-apoptotic activity)을 지니는 것으로 알려져 있다. 세포사망에 의해 전립선 암세포 중의 bcl-2 단백질의 하향 조절이 확인되었고, bcl-2 안티센스 PEG 컨쥬게이트에 의한 세포사망의 유도를 이용해서, 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 성공적인 세포내 전달을 확인하였다.

실시예 22 내지 25의 재료 및 방법

피시험 화합물은 하기 표 6에 표시되어 있다.

화합물	설명
14	5' G 방향족 유리가능
28	5'- 영구성
33	5' G-->A 방향족 유리가능
24	24k-mPEG-BCN3-5' 지방족 유리가능
35	20k-mPEG-RNL9 5' 유리가능(랫트 중의 중간체 t₁ _/2 )

이들은 상기에 기재한 바와 같이 제조하였다.

세포 배양

마이코플라즈마가 없는 PC3 세포를 "아메리칸 타입 컬춰 컬렉션"(American Type Culture Collection"(Rockville, MD)으로부터 얻어, 1% 비본질적인 아미노산류, 1% 피루베이트, 25 mM HEPES(N-2-하이드록시에틸피페라진-N'-2-에탄설폰산) 완충액, 100 U/㎖ 페니실린 G 나트륨 및 100 ㎍/㎖ 스트렙토마이신 설페이트가 보충된 10% (v/v) 가열 불활성화된(56℃) FBS를 함유하는 10% 소태아 혈청(fetal bovine serum)("FBS")이 첨가된 로스웰 파크 메모리얼 인스티튜트 배지(Roswell Park Memorial Institute media)("RPMI")(Invitrogen, Grand Island, NY)에서 증식시켰다. 원료 배지는 습윤 5% CO₂ 배양기 속에서 37℃에서 유지하였다.

시약

FBS 및 리포펙틴(양이온성 지질 N-[1-(2,3-디올레일옥시)프로필]-n,n,n-트리메틸암모늄 클로라이드의 리포솜 제제)을 인비트로겐사(Invitrogen)(Grand Island, NY)로부터 구입하였다. 항-bcl-2 단일클론성 항체는 다코사(Dako)(Carpinteria, CA)로부터 구입하였다. 또, 항-α-튜블린 단일클론성 항체 및 3-(4,5-디메틸티아졸-2-일)-2,5-디페닐테트라졸리움 브로마이드("MTT")는 시그마-알드리치사(Sigma-Aldrich)(St. Louis, MO)로부터 구입하였다. 포스포로티오에이트 올리고뉴클레오타이드는 표준 절차를 통해 합성 및 정제하였다.

올리고뉴클레오타이드 트랜스펙션( transfection)

웰당 25 x 104개의 세포의 밀도로 6-웰 플레이트에 실험일 전에 세포를 접종하여, 실험일에 60 내지 70% 융합성으로 되도록 하였다. 제조사의 지시에 따라 FBS 및 항생제의 부재하에 모든 트랜스펙션을 Opti-MEM 배지 중에서 행하였다. Opti-MEM 배지 100㎕중에 적정량의 시약을 희석해서 리포펙틴 및 올리고뉴클레오타이드의 최종농도를 얻었다. 얻어진 용액을 서서히 혼합하고 실온에서 30분간 예비배양해서 복합물을 형성가능하게 하였다. 다음에, Opti-MEM 800㎕를 첨가하여, 상기 용액을 혼합하고, Opti-MEM으로 예비 세정을 실시한 세포 상에 발랐다. Opti-MEM중의 올리고뉴클레오타이드/리포펙틴 복합물에 대한 배양시간은 24시간이었고, 그 후, 10% FBS를 함유하는 완전 배지에서 배양하였다. 세포 용해 및 단백질 단리 전의 전체 배양시간은 통상 37℃에서 72시간이었다.

웨스턴블롯 (Western Blot) 분석

올리고뉴클레오타이드-지질 복합물로 처리한 세포를 PBS중에서 세정하고 나서, 용해 완충액[50 mM 트리스-HC1 pH 7.4, 1% NP-40, 0.25% 나트륨 데옥시쵸콜레이트, 150 mM NaC1, 1 mM EGTA, 50 ㎍/㎖ 페파블록(Pefabloc) SC, 15 ㎍/㎖ 아프로티닌, 로이펩틴, 키모스타틴, 펩스타틴 A, 1 mM Na3VO4, 1 mM NaF] 중, 4℃에서 1시간 추출하였다. 세포 부스러기(debris)를 14,000g의 원심분리에 의해 4℃에서 20레인(rain)동안 제거하였다. 단백질 농도는, 바이오 라드 단백질 분석장치(Bio-Rad protein assay system)(Bio-Rad Laboratories, Richmond, CA)를 이용해서 측정하였다. 단백질 25-40 ㎍을 함유하는 세포 추출물을 소정량 SDS-PAGE에 의해 용해시키고 나서, 하이본드 ECL 필터페이퍼(Hybond ECL filter paper)(Amersham, Arlington Heights, IL)로 옮기고, 이 필터를 0.5% 트윈(Tween)-20을 함유하는 PBS중의 5% BSA에서 실온에서 1 내지 2시간 배양하였다. 이어서, 상기 필터는, 0.5% 트윈-20을 함유하는 PBS중 5% BSA속의 항 bcl-2 항체의 1:500희석액으로 4℃에서 하룻밤 탐침하였다. 0.5% 트윈-20을 함유하는 PBS중에서 세정 후, 필터를 과산화효소-컨쥬게이티드 2차 항체(peroxidase-conjugated secondary antibody)(Amersham)의 1:3,000 희석액을 지닌 0.5% 트윈을 함유하는 PBS중 5% 밀크 속에서 실온에서 1시간 동안 배양하였다. 세정(3 x 10 분)후, 제조사의 지시에 따라 ECL(electrochem-iluminescense)을 수행하였다.

세포증식 속도의 결정

PEG 컨쥬게이트의 세포 생존능(cellular viability)에 대한 효과를 MTT 측정법(assay)에 의해 결정하였다. 간단히, 15-20 x 10⁴ 개의 세포를 6-웰 플레이트(6-well plates)에 접종하고 하룻밤 부착시켰다. 이어서, 상기 세포들을 리포펙틴에 복합된 적절한 농도의 올리고뉴클레오타이드로 37℃에서 24시간 처리한 후, 10% PBS를 함유하는 완전 배지(100㎕) 중에서 배양하였다. 세포 생존능을 매일 측정하였다. 각 웰에 PBS중의 5 ㎎/㎖ MTT 10㎕를 첨가하고 나서, 37℃에서 4시간 배양하였다. 이어서, 각 웰에 0.04M HCl중의 10% SDS 100㎕를 첨가하고 나서 37℃에서 하룻밤 배양하여 포르마잔 결정을 용해시켰다. 벤치마크 플러스 마이크로플레이트 스펙트로포토메터(Benchmark plus Microplate spectrophotometer)(Bio Rad, Hercules, CA)에 의해 570㎚에서 흡광도를 구하였다. 실험은, 6회 반복해서 행하였고, 그 데이터는 평균 +/-표준편차(S.D.)로서 나타내었다.

세포내 ROS 레벨의 정량

2',7'-디클로로디하이드로플루오레세인 디아세테이트(H₂DCF-DA) 및 디하이드로에티디움(HE)을 이용해서 반응성 산소종("ROS") 및 과산화물 레벨을 구하였다. 상기 두 염료는 비형광성이고, 자유로이 세포속으로 확산할 수 있다. HE가 에티디움(E)으로 산화되는 경우, 세포 DNA속으로 들어가 형광을 낸다. H₂DCF-DA의 산화에 의해, 역시 형광을 발하는 2',7'-디클로로플루오레세인(DCF)이 얻어지고, 이들은, 유속 세포분석법에 의해 검출될 수 있다. 세포들은, 트립신처리법(trypsinization)에 의해 수확하고, PBS로 세정하고 나서, 37℃에서 2시간 동안 페놀 레드 프리 DMEM(phenol red-free DMEM)중의 50 μM H₂DCF-DA 또는 50 μM HE로 염색하였다. DCF 및 E의 평균 형광 채널수는, 각각 FL-1 및 FL-2에 있어서 유속 세포분석법에 의해 분석하였다. 각 시료로부터 최소 10,000개의 세포가 얻어졌고, 그 데이터는, 셀퀘스트 소프트웨어(CELLQuest software)(Becton Dickinson사 제품)를 이용해서 분석하였다. 히스토그램은 대수눈금(logarithmic scale) 상에 플롯되었다.

실시예 22

Bcl -2 단백질 발현의 억제

bcl-2 발현에 대해 표적화된 3종의 PEG 올리고뉴클레오타이드(화합물 14 , 28 및 33 )를 PC3 세포 내에 세포이입(transfect)하고, 그들의 bcl-2 단백질 발현억제능력을 웨스턴 블롯팅에 의해 평가하였다.

리포펙틴의 효과

초기에, 화합물 14 에 의해 유래된 PC3 세포중의 bcl-2 단백질 발현 억제도를 리포펙틴의 유무에 의해 구하였다. PC3 세포를, 리포펙틴의 유무에 따라 화합물 14 (200, 400 및 800 nM)로 Opti-MEM중에서 24시간, 이어서, 완전 배지 중에서 67시간 동안 처리하였다. 단백질 시료(단백질 30-40 ㎍ /lane)를, 튜블린을 대조군의 단백질종으로서 이용해서 상기 "머티어리얼 앤드 메쏘즈"에 기재된 바와 같은 웨스턴 블롯팅에 의해 분석하였다. 레이저주사 농도계측기에 의해 억제 대 대조군의 미처리 세포의 %를 구하였다. 웨스턴 블롯 결과는 도 12에 표시되어 있다.

α-튜블린 및 PKC-α의 발현은 변화되지 않았고, 리포펙틴이 화합물 14의 PC-3세포에의 침투를 얻는 데 도움을 주는 것으로 확인되었고, 또한, bcl-2 단백질 발현만이 화합물 14에 의해 하향 조절되는 것으로 확인되었다.

더욱 연구한 결과, 화합물 14 및 28 은 400mM에서 가장 활성인 것으로 입증되었다. PC3 세포를, 화합물 14 400mM, 화합물 28 800mM, 화합물 23 1000mM와 리포펙틴과의 복합물로 Opti-MEM 중 24 시간 동안, 이어서 완전 배지에서 67시간 동안 처리하였다. 단백질 시료(단백질 30-40 ㎍/lane)를, 튜블린을 대조군의 단백질종으로 이용해서 상기 머티어리얼 앤드 메쏘즈에 기재된 바와 같은 웨스턴 블롯팅에 의해 분석하였다. 레이저주사 농도계측기에 의해 억제 대 대조군의 미처리 세포의 %를 구하였다.

화합물 14 는 86% 하향 조절을 나타내었고, 화합물 28 은 78% 하향 조절을 나타내었다.

실시예 23

PEG 올리고뉴클레오타이드에 의한 bcl -2 단백질 발현의 투여량 의존성 분석

bcl-2 단백질 발현에 대한 화합물 14 및 28 에 대한 억제효과를 더욱 확인하기 위해서, Opti-MEM 중에서 리포펙틴에 복합된 포지티브한 대조군으로서, 화합물 14 , 화합물 28 및 화합물 13 의 농도(25, 50, 100, 200 및 400 nM)를 증가시키면서 PC3 세포를 24시간 처리한 후 완전 배지에서 더욱 67시간 처리하였다. 단백질 시료(단백질 30-40 ㎍/lane)를 상기 머티어리얼 앤드 메쏘즈에 기재된 바와 같은 웨스턴 블롯팅에 의해 분석하였다.

bcl-2 단백질 발현의 농도의존성 억제는, 대조군에 대한 화합물 14 및 28 의 웨스턴 블롯에 의해 관찰되었다. 약 1 내지 2%의 억제가 50 nM에서 관찰되었고, 400nM의 농도에서 99% 및 75%까지 증가되었다. 화합물 24 에 대해서는, 실제로 50nM에서 억제는 관찰되지 않았지만, 400nM의 농도에서 77%까지 억제가 증가되었다. 화합물 13 에 의한 트랜스펙션은 포지티브한 대조군으로서 이용되었다. α-튜블린의 발현은, 어떠한 올리고뉴클레오타이드에 의해서도 억제되지 않았다.

상기 실험은, 대조군으로서의 화합물 24 에 의해 반복하였다. Opti-MEM 중에서 리포펙틴에 복합되는 화합물 35 및 화합물 24 의 농도(25, 50, 100, 200 및 400 nM)를 증가시키면서 PC3 세포를 24시간 처리한 후 완전 배지에서 더욱 67시간 처리하였다. 단백질 시료(단백질 30-40 ㎍/lane)를, 대조 단백질종으로서 α-튜블린을 이용해서 상기 머티어리얼 앤드 메쏘즈에 기재된 바와 같은 웨스턴 블롯팅에 의해 분석하였다. 레이저주사 농도계측기에 의해 억제 대 대조군의 미처리 세포의 %를 구하였다.

실시예 24

PC3 세포증식에 대한 PEG 올리고뉴클레오타이드의 효과

화합물 14 및 화합물 28 의 PC3 전립선 암세포의 시험관내 증식에 대한 효과도 시험하였다. PC3 세포는 올리고뉴클레오타이드/리포펙틴 복합물로 처리하였다. 도 10에 표시한 바와 같이, 400 nM 및 200 nM의 안티센스 올리고뉴클레오타이드 화합물 14 의 트랜스펙션은 세포증식을 강하게 억제하는 한편, 화합물 28 만이 증식률(proliferation rate)에 대해서 약하게 영향을 미쳤다.

실시예 25

PC3 세포 중의 반응성 산소종의 생산에 대한 PEG 올리고뉴클레오타이드의 효과

PC3 세포 중의 반응성 산소종 또는 ROS의 생산은 2가지 방법에 의해 유속 세포분석적으로 평가하였다. 첫번째는, 하이드로에티디움(HE)의 에티디움(E)으로의 산화에 의거한 것으로, 상기 에티디움은 이어서 유속세포분석법에 의해 검출가능한 형광체를 지닌 DNA에 개입된다. 두번째 방법은, 세포 투과성 2',7'-디하이드로디클로로플루오레세인 디아세테이트의 형광성 2',7'-디클로로플루오레세인(DCF)으로의 산화를 이용하였다. PC3 세포에 있어서, Opti-MEM 중 화합물 14 /리포펙틴 (400 nM/15 ㎍/㎖) 복합체에 의한 24시간 처리에 의해 3일후 ROS를 생성하여 E(1.9-배 증가 대 대조군의 미처리 세포)형광체 및 DCF(2-배 증가 대 대조군의 미처리 세포) 형광체의 모두에 의해 유속 세포분석법에 의해 평가하였다. 도 11에 요약된 데이터에 의해 확인한바, 화합물 28 은 ROS 생산 대 대조군의 미처리 세포에 있어서 어떠한 증가도 일으키지 않았다. 또한, ROS의 생산은, 세포 증식률에 매우 밀접하게 관련되어 있고, 즉, 세포는 화합물 14 400 nM로 처리한 후 증식을 멈추어, 이 올리고뉴클레오타이드도 ROS(DCF 및 HE)의 생산의 증가를 일으킨다.

<110> ENZON PHARMACEUTICALS, INC. <120> POLYMERIC OLIGONUCLEOTIDE PRODRUGS <130> 5FPI-09-03 <150> US60/462070 <151> 2003-04-13 <160> 11 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic oligonucleotide <220> <221> misc_feature <222> (1)..(18) <223> phosphorothioate backbone <400> 1 tctcccagcg tgcgccat 18 <210> 2 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic oligonucleotide <220> <221> misc_feature <222> (1)..(18) <223> phosphorothioate backbone <400> 2 tctcccagcg tgtgccat 18 <210> 3 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic oligonucleotide <220> <221> misc_feature <222> (1)..(18) <223> phosphorothioate backbone <400> 3 atcctaagcg tgcgcctt 18 <210> 4 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic oligonucleotide <220> <221> misc_feature <222> (1)..(18) <223> phosphorothioate backbone <220> <221> modified_base <222> (9) <223> 5-Me-dC <220> <221> modified_base <222> (13) <223> 5-Me-dC <400> 4 tctcccagng tgngccat 18 <210> 5 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic oligonucleotide <400> 5 taccgcgtgc gaccctc 17 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic oligonucleotide <400> 6 cagcgtgcgc catccttccc 20 <210> 7 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic oligonucleotide <400> 7 cttttcctct gggaaggatg gcgcacgctg ggaga 35 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic oligonucleotide <400> 8 gatgcaccta cccagcctcc 20 <210> 9 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic oligonucleotide <400> 9 acggggtacg gaggctgggt aggtgcatct ggt 33 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic oligonucleotide <400> 10 acaaaggcat cctgcagttg 20 <210> 11 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: Synthetic oligonucleotide <400> 11 cccccaactg caggatgcct ttgtggaact gtacgg 36

Claims

하기 식(I)의 올리고뉴클레오타이드 전구약물:

(식 중,

R₁ 및 R₂는 독립적으로 H 또는 중합체 잔기이고;

L₁ 및 L₄는 독립적으로 유리가능한 결합 부분(releasable linking moieties)으로부터 선택되고;

L₂ 및 L₃은 독립적으로 스페이싱 기(spacing groups)로부터 선택되고;

X₁은 뉴클레오타이드 또는 올리고뉴클레오타이드 잔기이고;

m, n, o 및 p는 독립적으로 0 또는 양의 정수이고, 단 (o + n) 또는 (p + m) ≥2임).
제 1항에 있어서, 상기 뉴클레오타이드는, 하기 구조식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전구약물:

[식 중,

M은 O 또는 S이고;

B₁및 B₂는 독립적으로 A(아데닌), G(구아닌), C(시토신), T(티민), U(우라실) 및 변성 염기로 이루어진 군으로부터 선택되고;

R₁₀₀ 및 R₁₀₁은 독립적으로 H 및 OR'(식 중, R'는 H, C₁ _-6 알킬, 치환 알킬류, 니트로, 할로 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택됨)로 이루어진 군으로부터 선택됨].
제 1항에 있어서, 상기 올리고뉴클레오타이드는 약 10 내지 약 1000개의 뉴클레오타이드를 함유하는 것을 특징으로 하는 전구약물.
제 1항에 있어서, M은 S인 것을 특징으로 하는 전구약물.
제 1항에 있어서, 상기 올리고뉴클레오타이드는 포스포르티오에이트 올리고뉴클레오타이드인 것을 특징으로 하는 전구약물.
제 1항에 있어서, 상기 올리고뉴클레오타이드 잔기는 안티센스 올리고뉴클레오타이드 잔기 또는 올리고데옥시뉴클레오타이드 잔기인 것을 특징으로 하는 전구약물.
제 6항에 있어서, 상기 안티센스 올리고뉴클레오타이드 잔기 또는 올리고데옥시뉴클레오타이드 잔기는, 포스포로디에스테르 골격 또는 포스포로티오에이트 골격을 지닌 올리고뉴클레오타이드류 및 올리고데옥시뉴클레오타이드류, LNA(Locked Nucleic Acid), PNA(nucleic acid with peptide backbone), 트리사이클로-DNA, 데코이 ODN(이중 가닥 올리고뉴클레오타이드: double stranded oligonucleotide), RNAi, 리보자임류, 스피겔머류(spiegelmers) 및 CpG 올리고머류로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 전구약물.
제 6항에 있어서, 상기 안티센스 올리고뉴클레오타이드는, 서열번호 1, 서열번호 2, 서열번호 3 및 서열번호 4로 이루어진 군으로부터 선택되고, 서열번호 4의 X는 호환성 뉴클레오타이드인 것을 특징으로 하는 전구약물.
제 1항에 있어서, R₁ 및 R₂ 중의 적어도 한 쪽은, OH, NH₂, SH, CO₂H, C₁ _-6알킬류,
및
(식 중, X₂ 및 X₃는 독립적으로 뉴클레오타이드 또는 올리고뉴클레오타이드 잔기로부터 선택됨)로 이루어진 군으로부터 선택된, 캡핑기 A를 지니는 중합체 잔기인 것을 특징으로 하는 전구약물.
제 9항에 있어서, 이하의 구조식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전구약물:

및

.
제 1항에 있어서, 상기 L₄는 이하의 구조식으로 이루어진 군으로부터 선택되 는 것을 특징으로 하는 전구약물:

및

(식 중,

Y₁ _-25는 독립적으로 O, S 및 NR₉로 이루어진 군으로부터 선택되고;

R₆ _-7, R₉ _-13, R₁₆ _-25 및 R₂₇ _-41은 독립적으로 수소, C₁ _-6알킬류, C₃ _-12 분지 알킬류, C_3-8사이클로알킬류, C₁ _-6치환 알킬류, C₃ _-8치환 사이클로알킬류, 아릴류, 치환 아릴류, 아랄킬류, C₁ _-6 헤테로알킬류, 치환 C₁ _-6헤테로알킬류, C₁ _-6알콕시, 페녹시 및 C₁ _-6헤테로알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되고;

Ar은 다치환 방향족 탄화수소 또는 다치환 복소환기를 형성하는 부분이고;

L₅ _-12는 독립적으로 2작용성 스페이서로부터 선택되고;

Z는 표적 세포로 능동적으로 수송되는 부분, 소수성 부분, 2작용성 연결부분 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;

c, h, k, l, r, s, v, w, v', w', c' 및 h'는 독립적으로 양의 정수이고;

a, e, g, j, t, z, a', z', e' 및 g'는 독립적으로 0 또는 양의 정수이고;

b, d, f, i, u, q, b', d' 및 f'는 독립적으로 0 또는 1임).
제 1항에 있어서, 상기 L₁은 이하의 구조식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전구약물:

및

(식 중,

Y_1' _-Y_25'는 독립적으로 O, S 또는 NR₉로 이루어진 군으로부터 선택되고;

R_6' _-7', R_9' _-13', R_16' _-25' 및 R_27' _-41'는 독립적으로 수소, C₁ _-6알킬류, C₃ _-12 분지 알킬류, C₃ _-8사이클로알킬류, C₁ _-6치환 알킬류, C₃ _-8치환 사이클로알킬류, 아릴류, 치환 아릴류, 아랄킬류, C₁ _-6 헤테로알킬류, 치환 C₁ _-6헤테로알킬류, C₁ _-6알콕시, 페녹시 및 C₁ _-6헤테로알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되고;

L_5' _-12'는 독립적으로 2작용성 스페이서로부터 선택됨).
제 1항에 있어서, 상기 R₁ _-2는 각각 폴리알킬렌 옥사이드류인 것을 특징으로 하는 전구약물.
제 1항에 있어서, 상기 R₁ _-2는 각각 폴리에틸렌 글리콜류인 것을 특징으로 하는 전구약물.
제 1항에 있어서, 상기 R₁ _-2는 독립적으로 이하의 구조식으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 전구약물:

(식 중,

n'는 중합도이고;

R₄₈은 수소, C₁ _-6알킬류, C₃ _-12 분지 알킬류, C₃ _-8사이클로알킬류, C₁ _-6치환 알킬류, C₃ _-8치환 사이클로알킬류, 아릴류, 치환 아릴류, 아랄킬류, C₁ _-6 헤테로알킬류, 치환 C₁ _- ₆헤테로알킬류, C₁ _-6알콕시, 페녹시 및 C₁ _-6헤테로알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되고;

J는 캡핑기(capping group)임).
제 1항에 있어서, 상기 R₁ _-2는 독립적으로

-O-( CH ₂ CH ₂ O ) _x -

(식 중, x는 중량평균분자량이 적어도 약 2,000 Da 내지 약 136,000 Da을 지니도록 선택된 양의 정수임)인 것을 특징으로 하는 전구약물.
제 1항에 있어서, 상기 R₁ _-2는 독립적으로 중량평균분자량이 약 3,000 Da 내지 약 100,000 Da인 것을 특징으로 하는 전구약물.
제 1항에 있어서, 상기 R₁ _-2는 독립적으로 중량평균분자량이 약 5,000 Da 내지 약 40,000 Da인 것을 특징으로 하는 전구약물.
제 8항에 있어서, 상기 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 오블리머센(oblimersen)(서열번호 1)인 것을 특징으로 하는 전구약물.
하기 식의 올리고뉴클레오타이드 전구약물:

[식 중,

L₂는 스페이싱 기이고;

X₁은 뉴클레오타이드 또는 올리고뉴클레오타이드 잔기이고;

u'는 양의 정수이며;

T는 하기 구조식:

(식 중,

D'는 이하의 구조식:

으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종임)으로 이루어진 군으로부터 선택되고;

R₆₁은 중합체 잔기임].
이하의 구조식으로 이루어진 군으로부터 선택된 제 1항의 화합물:

(이들은 모두 서열번호 1의 올리고뉴클레오타이드를 포함함).
하기 식:

R ₂ - L ₄ - 이탈기

의 화합물과 하기 식:

H- L ₃ - X ₁

의 화합물을, 충분한 조건하에 반응시켜 하기 식:

R ₂ - L ₄ - L ₃ - X ₁

(식 중,

R₂는 중합체 잔기이고;

L₄는 유리가능한 결합 부분이며;

L₃은 스페이싱 기이고;

X₁은 뉴클레오타이드 또는 올리고뉴클레오타이드 잔기임)의 전구약물을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전구약물의 제조방법.
치료가 필요한 포유류에게 제 1항의 화합물을 유효량 투여하는 것을 특징으로 하는 포유류의 치료방법.
제 23항에 있어서, 상기 포유류는 암의 치료를 받고 있는 중인 것을 특징으로 하는 포유류의 치료방법.
제 23항에 있어서, X₁은 안티센스(antisense) 올리고뉴클레오타이드인 것을 특징으로 하는 포유류의 치료방법.
제 23항에 있어서, 상기 포유류는 상기 올리고뉴클레오타이드 전구약물의 동시 또는 순차 투여가 수행되는 2차 항암제(a second anticancer agent)에 의한 치료도 받는 것을 특징으로 하는 포유류의 치료방법.