KR20100069204A - 암에 대한 방사선 치료 증진용 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 육산화사비소 As₄O₆를 활성성분으로서 포함하는 암에 대한 방사선 치료 증진용 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 방사선 치료 증진용 조성물은 방사선 치료 효율을 증진시킴으로써 고선량의 방사선을 조사하는 것으로 인해 발생되는 부작용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 종래 비소 화합물 유도체 중에서도 특히 안전성이 입증된 육산화사비소를 원료로 함으로써 종래 방사선 민감제로서 알려진 삼산화비소나 탁솔, 시스플라틴, 플루오로우라실, 또는 류프롤리드(Leuprolide) 등에서 발생되던 각종 부작용의 문제를 해결할 수 있다.

육산화사비소, 방사선, 감작제, 암치료

Description

암에 대한 방사선 치료 증진용 조성물{A composition for enhancing the radiotherapy of cancer}

본 발명은 방사선 치료 증진용 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 비소 화합물을 활성성분으로서 포함하는 암에 대한 방사선 치료 증진용 조성물에 관한 것이다.

현재 암 환자 중 국내 35 %, 미국의 경우 50 % 정도가 방사선 치료를 받고 있으며, 국내에서도 방사선 치료를 받는 암 환자의 비중이 꾸준히 증가하고 있고, 암치료에 있어 방사선 치료의 중요성 또한 증가하고 있다.

이와 같이 방사선 치료는 현재 다양한 종류의 암에 필수적인 치료방법으로 알려져 있으나 암세포의 방사선 저항성, 저산소증 세포의 존재는 종래 암 방사선치료에서 국부적 실패를 일으키는 중요한 인자이다(Int. J. Radiation oncology Biol. Phys., 1988, 14, 831-833). 또한, 이러한 방사선 항암 치료의 실패에 따라 방사선량을 증가시킨 고선량 방사선 조사 치료 시 인체정상조직의 파괴 등 방사선 치료의 부작용이 나타나는 문제점이 대두되었다.

따라서, 방사선 치료시 그 효율성을 증대시킬 수 있는 방사선 치료 증진제 및 방사선 증감성 화합물에 관한 연구들이 계속 진행되고 있다(Oncogene, 2004, 23, 1599-1607; Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., 2006, 64(5), 1466-1474; Clin, Cancer Res, 2007, 13(16), 4891-4899). 현재까지 보고된 방사선 치료 증진제는 주로 항암제로 알려진 탁솔(Taxol), 시스플라틴(cisplatin), 플루오로우라실(Fluorouracil: 5-Fu), 류프롤리드(Leuprolide) 등이 유방암, 자궁암, 위암, 난소암, 폐암, 전립선암, 대장암 등 여러 고형암등에서 방사선 치료 증진제로서 연구되었으며, 이러한 화합물 투여와 방사선 치료를 병행하였을 때 방사선의 치료 효율이 증진된다는 것이 입증되었다(Oncology Rep. 2006 16: 1085-1091; Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2006, 1, 64(5), 1466-1474; Clin Cancer Res. 2005, 1, 11(19), 7047-7052; Int J Radiat Biol. 2007, 83(1), 41-47).

그러나, 위에서 언급한 항암제들은 다양한 암세포 조직에서 방사선 치료 증진 효과를 나타내지 못할 뿐 아니라 항암제 부작용 또한 큰 것으로 나타나고 있어 실제 적용에 있어 문제가 있다.

또한, 전통적인 중국의학에서 항암제로서 사용된 삼산화비소(As₂O₃) 는 장기간의 임상 실험에서 급성 전골수 백혈병(Acute premylocytic leukemia:APL)을 포함한 다양한 백혈병의 치료에 효과적인 것으로 알려져 왔을 뿐만 아니라, 방사선과의 병용 처리에 의한 방사선 민감도 증진작용에 대해 보고되었다(한국특허공개 2003-005819).

그러나, 삼산화비소는 가장 간편하고 부작용이 적은 투여방법인 경구투여 시, 심각한 위장 독성을 유도하는 것으로 보고되었다(Z.X. Shen et al., Use of arsenic trioxide (As₂O₃) in the treatment of acute promyelocytic leukemia (APL): II. Clinical efficacy and pharmacokinetics in relapsed patients. Blood 89 (1997) 3354-60). 따라서, 부작용이 적으면서 효과적인 새로운 방사선 치료 증진제의 개발이 요구되고 있다.

한편, 또 다른 비소 화합물인 육산화사비소(Tetras, As₄O₆; 2,4,6,8,9,10-헥산옥사-1,3,5,7-테트라아르사트리시클로[3.3.1.1^3,7]데칸)는 삼산화비소와는 물리화학적 특성에 있어서 명백히 차이가 있는 화합물로서, 삼산화비소는 무한의 이차원 쉬트 구조를 갖지만, 육산화사비소는 아다만틸 구조를 갖는다(K.A. Becker et al., The polymorphic modification of arsenic trioxide. Prog. Inorg. Chem. 4 (1962) 1-72).

이러한 육산화사비소는 부작용이 극히 적으면서 자궁암, 폐암, 상악동암, 신장암, 방광암 등의 다양한 암에 강력한 항암 효과가 있는 것으로 알려져 있으나(한국특허공개 1999-0084594), 아직까지 상기 육산화사비소가 방사선 치료 증진제로서 효과를 갖는지 여부에 대해서 전혀 발표된 바가 없다.

이에 본 발명자들은 암에 대한 방사선 치료를 증진시키는 효과를 가지면서도 부작용 없이 방사선 치료와 함께 사용될 수 있는 방사선 치료 증진제를 개발하기 위해 연구한 결과, 비소화합물의 일종인 육산화사비소 화합물이 암에 대한 방사선 치료 증진 효과를 갖는다는 것을 최초로 확인하여, 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 암에 대한 방사선 치료를 증진시키는 효과가 있는 육산화사비소 화합물을 포함하는 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 육산화사비소를 활성성분으로서 포함하는 암에 대한 방사선 치료 증진용 조성물을 제공한다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 독성이나 부작용이 적으면서 종래 삼산화비소가 갖는경구 투여 시 위장관 독성이 거의 없는 방사선 치료 증진제를 개발하기 위한 연구과정에서, 종래 독성이 매우 낮은 것으로 알려진 비소화합물인 육산화사비소가 놀랍게도 암에 대한 방사선 치료를 증진시키는 효과가 있다는 것을 최초로 발견하게 되었다.

따라서, 본 발명은 육산화사비소를 활성성분으로서 포함하는 암에 대한 방사선 치료 증진용 조성물을 제공한다.

상기 방사선 치료 증진용 조성물에 포함되는 육산화사비소는 당해 기술분야에 널리 공지되어 있는 방법(한국특허공개 1999-0084594)에 따라 당업자가 직접 제 조할 수도 있다.

암에 대한 방사선 치료 시 상기 방사선 치료 증진용 조성물을 이용할 수 있는 암은 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면 자궁암, 폐암, 유방암, 비강인두편평 세포암, 뇌종양, 식도암, 간암, 신장암, 상악동암, 방광암, 전립선암, 흑색종 등의 방사선 치료에 사용할 수 있는 모든 암에 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 조성물이 암에 대한 방사선 치료 증진 효과가 있다는 것은 하기 실험예에서 입증하였다. 구체적으로는, 설치류의 섬유육종을 갖는 마우스 모델에 방사선만을 단독으로 조사할 경우에 비해 방사선 조사와 함께 육산화사비소를 투여할 경우 섬유육종의 크기 증가가 현저히 감소하였다.

또한, 인간의 인두편평세포암을 갖는 마우스 모델에 육산화사비소를 정상세포에 부작용을 주지 않는 소량으로 단독 투여할 경우에는 암세포의 크기가 대조군에 비해 거의 감소하지 않았으나, 이러한 소량의 투여와 함께 방사선 치료를 병행한 경우에는 방사선을 단독으로 처리한 경우에 비해 현저히 우수한 종양 크기 감소효과를 나타내었다.

따라서, 방사선 치료 시 육산화사비소를 정상조직을 손상시키지 않는 양으로 투여함으로써, 동일한 암 치료효과를 나타내기 위해서 필요한 방사선량을 현저히 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 정상세포에 부작용을 현저히 경감시키는 이상적인 항암 효과를 나타낸다고 할 수 있다. 즉, 육산화사비소를 방사선 민감제로서 투여할 경우, 방사선 요법의 문제점인 방사선에 의한 정상세포에 대한 부작용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 암세포가 방사선에 대한 내성을 나타낼 경우 방사선량을 증 가시키지 않으면서 방사선의 항암 효과를 증대시킨다고 할 수 있다.

본 발명에 따른 방사선 치료 증진용 조성물은 방사선 치료와 동시에 투여할 수도 있으며, 방사선 치료 및 본 발명에 따른 방사선 치료 증진용 조성물의 효과가 서로 상호작용을 갖는 범위 내이기만 하면, 방사선 치료 증진용 조성물의 투여 전 또는 후에 방사선 치료와 시간적 격차를 두고 수행할 수도 있다.

본 발명에 따른 방사선 치료 증진용 조성물은 당해 기술분야에 공지되어 있는 통상적인 약제학적 제형으로 제제화될 수 있다. 상기 약제학적 제형으로는 경구투여제제, 주사제, 좌제, 경피투여제제, 및 경비투여제제를 포함하지만, 이에 한정되지 않는 임의의 제형으로 제제화되어 투여될 수도 있다.

육산화사비소의 경구 투여시 독성이 매우 낮기 때문에(M.J. Park et al., Tetraarsenic oxide, a novel orally administrable angiogenesis inhibitor. Int. J. Oncol. 22, 2003, 1271-6), 본 발명에 따른 치료 증진용 조성물은 부작용에 대한 우려 없이 경구 투여를 할 수 있어 바람직하다. 따라서, 본 발명에 따른 방사선 치료 증진용 조성물은 바람직하게는 액제, 현탁제, 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 환제, 또는 엑스제와 같은 경구 투여용 제형으로 제제화될 수 있다.

상기 각각의 제형으로 제제화 시, 각각의 제형의 제조에 필요한 약제학적으로 허용 가능한 담체 또는 첨가제를 부가하여 제조할 수 있다. 대표적으로 경구 투여용 제형으로 제제화 시 상기 담체로서 희석제, 활택제, 결합제, 붕해제, 감미제, 안정제, 및 방부제 중에서 1 종 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 첨가제로는 향료, 비타민류, 및 항산화제 중에서 1 종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

상기 담체 및 첨가제는 약제학적으로 허용 가능한 것은 모두 가능하며, 구체적으로 희석제로는 유당, 옥수수 전분, 대두유, 미정질 셀룰로오스, 또는 만니톨, 활택제로는 스테아린산 마그네슘 또는 탈크, 결합제로는 폴리비닐피롤리돈 또는 히드록시프로필셀룰로오스가 바람직하다. 또한, 붕해제로는 카르복시메틸셀룰로오스 칼슘, 전분글리콜산나트륨, 폴라크릴린칼륨, 또는 크로스포비돈, 감미제로는 백당, 과당, 솔비톨, 또는 아스파탐, 안정제로는 카르복시메틸셀룰로오스나트륨, 베타-사이클로덱스트린, 백납, 또는 잔탄검, 방부제로는 파라옥시안식향산메틸, 파라옥시안식향산프로필, 또는 솔빈산칼륨이 바람직하다.

또한, 상기 성분 이외에도 공지의 첨가제로서 미각을 돋구기 위하여, 매실향, 레몬향, 파인애플향, 허브향 등의 천연향료, 천연과즙, 클로로필린, 플라보노이드 등의 천연색소, 과당, 벌꿀, 당알코올, 설탕과 같은 감미성분, 또는 구연산, 구연산 나트륨과 같은 산미제를 혼합하여 사용할 수도 있다.

이러한 제제화에 필요한 기술 및 약제학적으로 적절한 담체, 첨가제 등에 관해서는 당해 제제학 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있으며, 이와 관련하여 Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995)를 참조할 수 있다.

상기 육산화사비소를 유효성분으로 포함하는 방사선 치료 증진용 조성물은 암에 대한 방사선 치료 증진 효과를 얻기 위하여, 방사선과 동시 또는 병용 투여이며 이때 육산화사비소의 투여량이 0.1~10 mg/kg/일 되도록 임의로 일회 내지 수회 나누어서 투여할 수 있고, 이때 방사선 전체 조사량은 1 내지 100Gy의 선량으로서 단일 조사 또는 분획 조사 모두를 포함할 수 있다.

상기 육산화사비소의 투여시기는 암의 종류, 암의 진행 정도, 투여 경로, 성별, 나이, 체중 등에 따라 적절히 증감될 수 있는데, 방사선의 치료 전, 혹은 치료 후, 그리고 매일 정량을 규칙적으로 투여 함과, 혹은 집중적으로 많은 량을 단기간에 투여 하는 방식 모두가 포함된다.

방사선 치료는 통상적으로 다른 것들 중에서, 방사선 코발트-60 원료, 선형 가속기, 프로톤, 뉴트론, 또는 하드론 빔 원료로부터 발생한 외부 빔 방사선으로 투여된다. 방사선 조사는 0 내지 7일의 기간 동안 시작해서 이후에 육산화사비소가 투여된다. 바람직하게는, 상기 방사선 조사는 0.5 내지 24일의 기간 동안 시작해서 이후에 육산화사비소가 투여된다. 동시 방사선 치료는 1 내지 100Gy의 선량으로 환자의 누적 외부 조사(cumulative external irradiation)를 포함한다. 상기 조사 선량의 바람직한 범위는 1 내지 60Gy이다. 외부조사선량은 1 내지 60 분할 선량, 바람직하게는 5 내지 30 분할 선량으로 투여된다. 바람직하게는, 분할 선량은 1 내지 26주의 기간 동안 투여될 수 있다.

본 발명에 따라, "분할 선량"이란 용어는 분할 선량의 전체 활성은 1회의 선량을 투여함으로써 얻을 수 있는 누적 외부 조사까지 증가 또는 필수적으로 증가한다는 것을 의미하는 것으로 이해된다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 육산화사비소를 활성성분으로서 포함하는 암에 대한 방사선 치료 증진용 조성물은 방사선의 치료와 병용하여 방사선 치료효과를 증진시키는데 사용될 수 있다. 따라서, 방사선에 대한 내성이 있는 암에 대해서도 방사선 치료 효율을 증진시킬 수 있다.

또한, 이러한 방사선 치료 증진 작용에 의해 방사선 치료의 선량을 낮추면서도 치료 효율적인 측면에 있어서는 고 선량의 방사선을 처리할 때 얻을 수 있는 우수한 항암 효과를 얻을 수가 있으므로, 방사선 치료 시 고선량의 방사선을 조사하는 것으로 인해 발생되는 부작용을 줄일 수 있는 장점이 있다.

뿐만 아니라, 종래 비소 화합물 유도체 중에서도 특히 안전성이 입증된 육산화사비소를 원료로 함으로써 종래 방사선 증진제로서 사용되었던 삼산화비소나 탁솔, 시스플라틴, 플루오로우라실, 또는 류프롤리드(Leuprolide) 등에서 발생되던 각종 부작용의 문제를 해결할 수 있다.

이하, 본 발명의 육산화사비소의 약리학적 작용에 대해 하기 실험예를 통해 더욱 상세하게 설명한다.

<실험예>

A. 실험동물 및 종양모델제조

마우스 및 종양 세포주를 다음과 같이 구입하고, 종양 모델을 제조하였다.

체중 20-25 g의 6-8 주령의 Balb/c 및 Balb/c nu/nu 자성 마우스를 Orient bio(태준, 한국)로부터 얻었고, WEHI164 종양 세포주(Meth-A 유도 섬유육종에서 유래) 및 FaDu 종양 세포주(인간 비강인두 편평세포암에서 유래)를 KCCB(서울, 한국) 으로부터 구입하였다. MEM 50 ㎕ 중의 WEHI164 세포(5 x 10⁵) 또는 FaDu 세포(1 x 10⁶)를 Balb/c 또는 Balb/c nu/nu의 마우스 뒷다리에 피하 접종하고, 종양 성장을 관찰하였다. 모든 동물에 대한 공정 및 처리를 인제대 의과대학의 동물 윤리 위원회가 승인한 지침에 따라 수행하였다.

B. 육산화사비소(As₄O₆) 샘플 용액의 제조

Genew Science(서울, 한국)로부터 입수한 육산화사비소를 증류수에 넣고 계속해서 교반하여 용해한 것을 4℃에서 스탁(stock) 용액으로서 저장하였다. 그 스탁 용액을 인산완충용액으로 최종 농도가 0.5 mg/ml의 농도가 되도록 희석하였다.

급성 비소독성을 최소화하기 위해 덱스트로오스를 최종 농도 5%가 되도록 부가하였다(F.X. Reichl,H. Kreppel, L. Szinicz, B. Fichtl, and W. Forth, Reduction of arsenic trioxide toxicity in mice by repeated treatment with glucose. Arch Toxicol Suppl 14 (1991) 225-7).

C. Meth-A 종양을 갖는 Balb/c 마우스에 대한 방사선 조사 및 육산화사비소 처리

육산화사비소가 국소 방사선 조사와 함께 처리 시 종양을 감소시키는데 있어 방사선 민감제로서 작용할 수 있는지를 알아보기 위해 다음과 같이 처리하였다.

방사선 조사는 cobalt-60 unit (Theratron 780; AECL, Kanata, Ontarino, Canada)를 사용하여, Meth-A 종양을 갖는 Balb/c 마우스의 뒷다리 국소 종양 부위 에 방사선을 1회 조사하고, 1시간 후 육산화사비소 8mg/kg을 복강 내 1회 투여하거나(삼각형) 혹은 투여하지 않았다(사각형).

종양의 크기는 1 주에 2 내지 3회 캘리퍼스를 이용하여 종양의 크기 변화를 측정하였으며, 종양 부피는 공식 a x b x h/2(a= 최소 길이, b= 최장 길이, h= 높이)를 이용하여 계산하였다. 각각의 값을 6 마리의 마우스로부터 얻었으며, 평균± s.d.로 나타내었다(* p< 0.05 ). 그 결과를 도 1에 나타내었다.

도 1의 결과에 따르면, 방사선을 1회 단독으로 조사한 경우에(사각형) 비해, 방사선 조사와 함께 육산화사비소를 병용 투여하였을 때(삼각형) 종양의 성장이 현저히 억제되었다.

D. 인간 비강인두 편평세포암을 갖는 Balb/c 마우스에 대한 방사선 조사 및 육산화사비소 처리

육산화사비소가 국소 방사선 조사와 함께 처리 시 종양을 감소시키는데 있어 상승적인 작용을 나타내는지 알아보기 위해 다음과 같이 처리하였다.

뒷다리에 인간 비강인두 편평세포암을 갖는 Balb/c nu/nu 마우스를 4개의 그룹으로 나누고, 대조군에는 덱스트로오스 5% 수용액을 투여하고(열린 원), 다른 3 개의 약물 투여군에는 방사선을 1회 단독 처리(사각형), 육산화사비소(8mg/kg)를 1회 단독 복강 투여(닫힌 원), 그리고 방사선 처리 및 육산화사비소 투여의 조합(삼각형)을 각각 수행하였다.

종양의 부피를 1 주에 2 내지 3 회 측정하였다. 캘리퍼스를 이용하여 종양의 크기를 측정하였으며, 종양 부피를 공식 a x b x h/2(a= 최소 길이, b= 최장 길이, h= 높이)를 이용하여 계산하였다. 각각의 값을 6 마리의 마우스로부터 얻었으며, 평균± s.d.로 나타내었다. 그 결과를 도 2에 나타내었다.

별도로 상기 도 2의 실험방법과 동일하게 하되, 방사선 조사를 매주 4회 4주 동안 12Gy로 분할 조사하는 것만을 달리하여 실험하였다. 각각의 값을 6 마리의 마우스로부터 얻었으며, 평균± s.d.로 나타내었다. 그 결과를 도 3에 나타내었다.

도 2 및 3의 결과에 따르면, 육산화사비소를 단독으로 처리한 경우는 대조군과 거의 차이가 없어 종양 성장 억제에 있어 효과가 거의 없는 농도인 것으로 나타났다. 그러나, 방사선 조사와 조합할 경우에는 방사선 단독 조사에 비해 종양의 성장을 현저히 저하시켜 정상상태 수준으로 치료효과를 보여 주었다. 따라서, 육산화사비소는 방사선 조사와 조합 시 종양의 성장 억제에 있어서 상승작용을 나타낸다고 할 수 있으며, 따라서 방사선 민감제로서 효과가 탁월한 것으로 나타났다. 뿐만 아니라, 도 3과 같이 방사선을 단일 투여할 경우에도 육산화사비소가 방사선 민감제로서 탁월한 효과를 나타냈으므로, 방사선 조사 프로토콜에 의존하지 않고 방사선의 항암 효과를 증진시킨다고 할 수 있다.

또한, 육산화사비소가 종양성장을 거의 억제하지 못하는 농도에서 이러한 상승작용을 나타내는 것으로 보아, 육산화사비소는 독성이 없는 매운 낮은 농도에서 방사선 치료의 효능을 증가시킨다고 할 수 있다.

따라서, 육산화사비소는 방사선에 대해 내성을 나타내거나 방사선에 민감도가 떨어지는 암에 대한 방사선 요법에 있어서 부작용을 최소화하면서 암 치료가 가 능하였다.

도 1은 뒷다리에 Meth-A 종양을 갖는 Balb/c 마우스의 국소 종양 부위에 방사선 조사를 육산화사비소 복강 투여와 함께 또는 단독으로 수행하면서 종양의 부피 변화를 측정한 그래프이다.

도 2는 비강인두 편평세포암을 갖는 Balb/c nu/nu 마우스를 4개의 그룹으로 나누고 국소 종양 부위에 대한 방사선 조사 및 육산화사비소 복강 투여를 각각 단독으로 수행하거나 조합하여 투여하면서 종양의 부피 변화를 측정한 그래프이다.

도 3은 도 2의 실험방법과 동일하게 하되 방사선 조사를 분할 조사하는 것만을 달리하여 실험하면서, 종양의 부피 변화를 측정한 그래프이다.

<도면의 주요 기호에 대한 설명>

○: 대조군

●: 육산화사비소 투여 단독

■, □: 방사선 조사 단독

▼, ▽: 방사선 조사 및 육산화사비소 투여의 조합

Claims (4)

1. 육산화사비소 As₄O₆를 활성성분으로서 포함하는 암에 대한 방사선 치료 증진용 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,

   방사선 조사 전이나 후에 투여되는 것을 특징으로 하는 조성물.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   경구 투여용 제형으로 제제화된 것을 특징으로 하는 조성물.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 경구 투여용 제형은 액제, 현탁제, 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 환제, 또는 엑스제인 것을 특징으로 하는 조성물.

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