KR20110025168A - Pharmaceutical composition - Google Patents

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KR20110025168A
KR20110025168A KR1020107024775A KR20107024775A KR20110025168A KR 20110025168 A KR20110025168 A KR 20110025168A KR 1020107024775 A KR1020107024775 A KR 1020107024775A KR 20107024775 A KR20107024775 A KR 20107024775A KR 20110025168 A KR20110025168 A KR 20110025168A
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Abstract

인간을 포함하는 온혈 동물의 피루브산 탈수소효소(PDH) 복합체의 변화된 미토콘드리아 에너지 대사를 통한 것과 같이, 적어도 하나의 효소 및/또는 효소 복합체 또는 그 서브유닛의 구조, 발현 및/또는 활성의 조절 또는 교란의 약학적으로 허용가능한 조절자 및 그 사용방법은 적어도 하나의 리포산 유도체의 유효량 및 그 적어도 하나의 약학적으로 허용가능한 담체를 포함하여 상기 복합체의 인산화 상태에 영향을 준다. PDH 키나아제 활성을 증가시키고/증가시키거나 PDH 인산가수분해효소 활성을 감소시킴으로써, 상기 조절자는 상기 PDH 복합체의 E1 α 서브유닛의 활성의 억제를 통한 해독 혐기성 해당 독성 대사물질이 생성하는 것을 방지하여, 미토콘드리아 산화적 인산화 활성을 증가시킨다. 상기 PDH 복합체의 E2 서브유닛의 작용을 상기 조절자가 억제하는 다른 작용으로 인하여 종양 세포와 같은 과다증식으로 특징되는 세포들이 아세틸-CoA 및 NADH를 생성할 수 없기 때문에, 상기 미토콘드리아 막 극성화는 상실되어 세포 사멸을 촉진하게 된다.Control or disruption of the structure, expression and / or activity of at least one enzyme and / or enzyme complex or subunits thereof, such as through altered mitochondrial energy metabolism of pyruvate dehydrogenase (PDH) complexes in warm-blooded animals, including humans Pharmaceutically acceptable modulators and methods of use thereof affect the phosphorylation state of the complex, including an effective amount of at least one lipoic acid derivative and at least one pharmaceutically acceptable carrier. By increasing PDH kinase activity and / or decreasing PDH phosphatase activity, the modulator prevents the production of detoxified anaerobic glycolytic toxic metabolites through inhibition of the activity of the El subunit of the PDH complex, Increases mitochondrial oxidative phosphorylation activity. The mitochondrial membrane polarization is lost because cells characterized by hyperproliferation such as tumor cells cannot produce acetyl-CoA and NADH due to other actions by the modulator that inhibit the action of the E2 subunit of the PDH complex. It promotes cell death.

Description

약학적 조성물{PHARMACEUTICAL COMPOSITION}Pharmaceutical composition {PHARMACEUTICAL COMPOSITION}

본 발명은 치료 및 진단 조성물에 관한 것으로서, 더 상세하게는 암세포를 포함하는 과다증식으로 특징되는 세포로의 선택적 섭취를 보이며, 효소들의 구조, 발현 및/또는 활성의 조절 또는 교란(perturbation)을 조절하여, 이로 인하여 이 세포들의 검출 및 치료 또는 파괴를 용이하게 하는 약학적 조성물 및 그 사용 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는, 이러한 작용제는 대부분의 암과 연관된 변형된 피루브산 탈수소효소(PDH) 복합체와 같은 국소부위들(locales)에서 관찰된 변형된 미토콘드리아 에너지 대사의 활성 또는 조절을 표적하고 교란한다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to therapeutic and diagnostic compositions, more particularly showing selective uptake into cells characterized by hyperproliferation, including cancer cells, and regulating the modulation or perturbation of the structure, expression and / or activity of enzymes Thus, the present invention relates to a pharmaceutical composition and a method of using the same, which facilitates the detection and treatment or destruction of these cells. More specifically, these agents target and disrupt the activity or regulation of modified mitochondrial energy metabolism observed in locales such as the modified pyruvate dehydrogenase (PDH) complex associated with most cancers.

미토콘드리아는 진핵세포에서 에너지 생성 및 세포 생명-및-사멸 과정에 대한 주요 조절 센터이다. 나머지 세포와의 다양한 통신 매커니즘이 존재하는 반면에, 가역적인 인산화는 미토콘드리아 기능 조절의 중요한 수단이다.(Pagliarini D.J. 및 Dixon J.E. (2006). 미토콘드리아 조절: reversible phosphorylation takes center stage? TRENDS in Biochem . Sci. 31:26-34, passim, 본 명세서에 참고로 포함됨) 보고된 미토콘드리아 키나아제, 인산가수분해효소 및 인단백질의 수가 꾸준히 증가하는 것은 인산화는 미토콘드리아 공정의 조절에 있어서 공통적인 주제로 부상할 것 같다는 것을 시사한다. 미토콘드리아 효소 구조, 기능 및 활성 조절에 연관된 병리학적 또는 유전적 변화는 질병의 치료에 기여하며, 질병 치료를 위한 중요한 표적일 수 있다.Mitochondria are the major regulatory centers for energy production and cellular life-and-kill processes in eukaryotic cells. While a variety of communication mechanisms and the remaining cells are present, the reversible phosphorylation is an important means of regulating mitochondrial function (Pagliarini DJ and Dixon JE (2006) Mitochondrial regulation:..? Reversible phosphorylation takes center stage TRENDS in Biochem . Sci . 31: 26-34, passim , incorporated herein by reference) The steady increase in the number of reported mitochondrial kinases, phosphatase and phosphoproteins suggests that phosphorylation may emerge as a common topic in the regulation of mitochondrial processes. Suggest. Pathological or genetic changes associated with the regulation of mitochondrial enzyme structure, function and activity contribute to the treatment of the disease and may be important targets for the treatment of the disease.

다양한 세포 기능의 수렴점 및 조절자로서 미토콘드리아의 역할과 조화하여, 미토콘드리아는 세포 ATP의 90%를 초과하는 생성을 포함하여, 세포자살, 반응성 산소종(ROS)의 생성 및 수많은 대사 공정에서 중요한 역할을 수행한다. 또한, 세포가 성장하고 분열함에 따라, 새로운 미토콘드리아가 만들어져야 하는데, 이 공정 자체는 핵 및 미토콘드리아 DNA 전사 및 번역의 철저한 조정을 필요로 한다. 최종적으로, 세포 에너지 요구가 변화함에 따라, 미토콘드리아는 이들의 ATP 생산을 조정하여 이에 신속히 반응하여야 한다. 따라서, 미토콘드리아는 세포 기능과의 복잡한 통신 시스템을 필요로 한다. 도 1에서 명백한 바와 같이, 미토콘드리아로 들어가고 미토콘드리아에서 나오는 신호 분자들은 이온, 가스, 대사물질, 호르몬, 전사 인자 및 단백질을 포함한다. 따라서, 세포 신호의 수용, 통합 및 전달에 대한 센터로서 미토콘드리아에 대한 인식은 제약 설계 및 시험에서 중요한 진전이다.In combination with mitochondria's role as a convergence point and regulator of various cellular functions, mitochondria play an important role in apoptosis, generation of reactive oxygen species (ROS), and numerous metabolic processes, including production of more than 90% of cellular ATP. Do this. In addition, as cells grow and divide, new mitochondria must be made, which itself requires thorough coordination of nuclear and mitochondrial DNA transcription and translation. Finally, as cell energy demands change, mitochondria must respond to this by modulating their ATP production. Thus, mitochondria require complex communication systems with cellular functions. As is apparent from FIG. 1, signal molecules entering and exiting the mitochondria include ions, gases, metabolites, hormones, transcription factors and proteins. Thus, recognition of mitochondria as a center for the reception, integration and transmission of cellular signals is an important advance in pharmaceutical design and testing.

미토콘드리아 조절에 있어서 신호전달의 기본은 가역적인 인산화이다. 그러나, 단백질 키나아제 이벤트(event)의 최초 실연이 1954 년에 보고되고, 핵심적인 미토콘드리아 기능은 가역적인 인산화에 의하여 조절될 수 있다는 사실이 거의 40 년 전에 발견된 반면에, 미토콘드리아 인산화 이벤트들을 보고한 것은 드문 실정이다. 이는 1980 년대와 1990 년대에 원형질막을 횡단하고 세포기질을 거쳐 핵으로 이어지는 수많은 신호 전달 인산화 캐스케이드들을 인식하고도 그러하다. 그러한 지식의 부족은 부분적으로는 미토콘드리아 단백질 기제의 대부분이 2 개의 지질 이중층 뒤에 있어서, 이로 인하여 미토콘드리아 단백질들이 세포기질 신호전달 캐스케이드들이 닿지 않게 된다는 사실에 기인한 것이라고 할 수 있다. 어느 경우에나, 미토콘드리아는 질병 관리에 핵심적인 방식으로 가역적인 인산화에 의하여 신호전달을 조절한다고는 널리 받아들여지지는 않는다. 그럼에도, 표 1에서 보는 바와 같이, 2006 년까지 모든 미토콘드리아 구획들(compartmens)(예컨대, 원형질-대면 외부 표면을 포함하는 기질, 내막, 막간 공간 및 외막)에서 60 개를 초과하는 단백질들이 다양한 범주의 미토콘드리아 기능에 관련된 인단백질들인 것으로 확인되었다. 또한, 점증하는 자료에 따르면 미토콘드리아 표적의 가역적인 인산화의 중요성 및 이를 표적하는 조성물의 암 치료 개선을 위한 용도를 입증하고 있다.The basis of signaling in mitochondrial regulation is reversible phosphorylation. However, while the first demonstration of protein kinase events was reported in 1954, and it was discovered almost 40 years ago that key mitochondrial functions could be regulated by reversible phosphorylation, reporting mitochondrial phosphorylation events It is rare. This is true even in the 1980s and 1990s, with the recognition of numerous signal transduction phosphorylation cascades that cross the plasma membrane, and then through the cell substrate to the nucleus. This lack of knowledge is partly due to the fact that most of the mitochondrial protein base is behind two lipid bilayers, which prevents the mitochondrial proteins from reaching the cell substrate signaling cascades. In either case, mitochondria are not widely accepted to modulate signaling by reversible phosphorylation in a manner critical to disease management. Nevertheless, as shown in Table 1, by 2006, more than 60 proteins in all mitochondrial compartments (eg, substrates, inner membranes, interstitial spaces, and outer membranes including the plasma-faced outer surfaces) were found in various categories. It has been identified as phosphoproteins involved in mitochondrial function. Increasing data also demonstrate the importance of reversible phosphorylation of mitochondrial targets and the use of compositions targeting them to improve cancer treatment.

번호number 단백질protein 위치location P 부위P site 원천source 기능function 참고문헌references 1One PDC E1αPDC E1α MM SerSer 다양함Various 아세틸-CoA 형성Acetyl-CoA Formation [11][11] 22 PDC E1βPDC E1β MM TyrTyr 인간 정자Human sperm 아세틸-CoA 형성Acetyl-CoA Formation [8][8] 33 PDC E3PDC E3 MM TyrTyr 인간 정자Human sperm PDC의 조절Regulation of PDC [8][8] 44 PDK 동형 2b PDK isomorphism 2 b MM Ser/ThrSer / Thr 생쥐mouse TCATCA [27][27] 55 아코니타아제Aconitase MM ?? 소/감자Cattle / Potato TCATCA [22][22] 66 NAD-이소시트르산 탈수소효소NAD-isocitrate dehydrogenase MM ?? 소/감자Cattle / Potato TCATCA [22][22] 77 NAD-말산 탈수소효소NAD-malic acid dehydrogenase MM ?? 감자potato TCATCA [22][22] 88 NAD-말릭 효소NAD-Malic Enzyme MM ?? 감자potato TCATCA [22][22] 99 숙시닐-CoA-리가아제 α 서브유닛Succinyl-CoA-ligase α subunit MM ?? 생쥐/감자Mice / Potatoes TCATCA [22,47][22,47] 1010 숙시닐-CoA-리가아제 β 서브유닛Succinyl-CoA-ligase β subunit MM ?? 생쥐/감자Mice / Potatoes TCATCA [22,47][22,47] 1111 포름산 탈수소효소Formic acid dehydrogenase MM Ser/ThrSer / Thr 감자potato TCATCA [22,23][22,23] 1212 아코니타아제Aconitase MM TyrTyr 기니피그 시냅토솜Guinea pig synaptosome TCATCA [8][8] 1313 BCKADBCKAD MM SerSer 다양함Various AA 대사AA Ambassador [31][31] 1414 BCDAD 키나아제b BCDAD kinase b MM SerSer 생쥐mouse AA 대사AA Ambassador [54][54] 1515 HSP22HSP22 MM SerSer 옥수수corn 샤페론(Chaperone)Chaperone [39][39] 1616 HSP 90HSP 90 MM ?? 감자potato 샤페론Chaperon [22][22] 1717 샤페로닌 60Chaperonin 60 MM ?? 감자potato 샤페론Chaperon [22][22] 1818 mthSD75mthSD75 MM TyrTyr 생쥐 간암 세포Mouse liver cancer cells 샤페론Chaperon [29][29] 1919 TRAP-1c TRAP-1 c MM TyrTyr 인간 정자Human sperm 샤페론Chaperon [8][8] 2020 CYP2E1c CYP2E1 c M/IM?M / IM? SerSer COSCOS 해독작용Detoxification [43][43] 2121 CYP2B1c CYP2B1 c M/IM?M / IM? SerSer COSCOS 해독작용Detoxification [18][18] 2222 GSTA 4-4GSTA 4-4 MM Ser/ThrSer / Thr COSCOS 해독작용Detoxification [44][44] 2323 DBPDBP MM ?? 효모leaven mRNA 턴오버mRNA turnover [38][38] 2424 MnSODMnSOD MM ?? 감자potato 산화스트레스 방어Oxidative stress defense [22][22] 2525 EF-TuEF-Tu MM Thr?Thr? 토끼 심장Rabbit heart 단백질 합성Protein synthesis [32][32] 2626 크레아틴 키나아제Creatine Kinase MM ?? small 인산크레아틴의 합성Synthesis of phosphate creatine [45][45] 2727 MTERFb MTERF b MM ?? 생쥐mouse 전사 결정Warrior Decision [42][42] 2828 Abf2pAbf2p MM Ser/Thr?Ser / Thr? 효모leaven mtDNA 유지mtDNA maintenance [26][26] 2929 MtTBPb MtTBP b MM ?? 효모leaven mtDNA 유지mtDNA maintenance [50][50] 3030 NDKNDK M/IMSM / IMS Ser/HisSer / His 완두pea 뉴클레오시드 삼인산염 균형Nucleoside triphosphate balance [49][49] 3131 StARStAR IMSIMS SerSer COS-1COS-1 스테로이드 호르몬 합성Steroid hormone synthesis [19][19] 3232 Axmitoc Axmito c M?M? TyrTyr 생쥐mouse PLA의 조절?Regulation of PLA? [53][53] 3333 SSATb SSAT b M?M? Ser?Ser? 생쥐mouse 스페르미딘의 아세틸화Acetylation of spermidine [21][21] 3434 SabSab OMOM SerSer 생쥐 심장 근세포Mouse Cardiac Myocytes SH3 영역=결합 단백질SH3 region = binding protein [28][28] 3535 CPT-1CPT-1 OMOM SerSer 생쥐mouse β-OXβ-OX [35][35] 3636 MtGATc MtGAT c OMOM Ser/Thr?Ser / Thr? 생쥐mouse 글리세로지질 생합성Glycerolipid Biosynthesis [41][41] 3737 BADc BAD c OMOM SerSer FLS.12 세포들FLS.12 cells 세포자살Apoptosis [30][30] 3838 BCL-2BCL-2 OMOM SerSer 주르카트(Jurkat)Jurkat 세포자살Apoptosis [17,52][17,52] 3939 Bcl-XL Bcl-X L OMOM ThrThr U-937 세포U-937 cells 세포자살Apoptosis [36][36] 4040 CREBCREB M/IMM / IM Ser?Ser? 생쥐mouse mtDNA 전사?mtDNA Warrior? [24][24] 4141 VDACVDAC OMOM TyrTyr 기니피그 시냅토솜Guinea pig synaptosome 수송transport [8,45][8,45] 4242 Cl: ESSSCl: ESSS IMIM SerSer small OXPHOSOXPHOS [25][25] 4343 Cl: 10 kDaCl: 10 kDa IMIM SerSer small OXPHOSOXPHOS [25][25] 4444 Cl 42 kDa (2 부위)Cl 42 kDa (2 sites) IMIM Ser & ThrSer & Thr small OXPHOSOXPHOS [45,55][45,55] 4545 CIII 중심 ICIII Center I IMIM TyrTyr 인간 정자Human sperm OXPHOSOXPHOS [8][8] 4646 CIII 중심 IICIII Center II IMIM ?? small OXPHOSOXPHOS [45][45] 4747 CIV ICIV I IMIM TyrTyr small OXPHOSOXPHOS [37][37] 4848 CIV IICIV II IMIM TyrTyr 파골세포Osteoclast OXPHOSOXPHOS [40][40] 4949 CIV IIIb CIV III b IMIM Ser/Thr?Ser / Thr? small OXPHOSOXPHOS [34][34] 5050 CIV IVCIV IV IMIM ?? 생쥐mouse OXPHOSOXPHOS [46][46] 5151 CIV Vbb CIV Vb b IMIM Ser/Thr?Ser / Thr? small OXPHOSOXPHOS [34][34] 5252 CV αCV α IMIM ?? 소/감자Cattle / Potato OXPHOSOXPHOS [22][22] 5353 CV βCV β IMIM ThrThr 인간 sk 무스(mus)/소Human sk mousse OXPHOSOXPHOS [33][33] 5454 CV aCV a IMIM ?? 감자potato OXPHOSOXPHOS [48][48] 5555 CV bCV b IMIM ?? 감자potato OXPHOSOXPHOS [48][48] 5656 ScIRPScIRP IMIM ?? 생쥐mouse OXPHOSOXPHOS [20[20 5757 SDH-FpSDH-Fp IMIM ?? 소/감자Cattle / Potato OXPHOSOXPHOS [22][22] 5858 bc1 복합체, β-MPP 서브유닛bc1 complex, β-MPP subunit IMIM ?? 감자potato OXPHOSOXPHOS [22][22] 5959 CIII 중심 ICIII Center I IMIM TyrTyr 인간 정자Human sperm OXPHOSOXPHOS [8][8] 6060 NAD(P) 수소전이효소NAD (P) hydrogen transferase IMIM ?? small H+ 펌프H + pump [45][45] 6161 ANTANT IMIM ?? small 수송transport [45][45] 6262 인산염 담체 단백질Phosphate carrier protein IMIM ?? small 수송transport [45][45] 6363 알도세 환원효소c Aldose reductase c ?? S/T?S / T? 다양한 세포주들Various cell lines 삼투조절Osmotic control [51][51]

a약어: AA, 아미노산(S, 세린; T, 트레오닌; Y, 티로신); ANT, 아데닌 뉴클레오티드 수송체; Axmito, 미토콘드리아 아넥신; β-OX, β-산화; BCKAD, 분지쇄 케토산 탈수소효소; CI-CV, 호흡 사슬 복합체들 1-5; CPT, 카르니틴 팔미토일전이효소; CREB, cAMP-반응 요소 (Cre)-결합 단백질; CYP, 시토크롬 P450; DBP, 도데카머-결합 단백질; EF, 연장 인자; GST, 글루타티온 S-전이효소; HSP, 열쇼크단백질; IM, 내막; IMS, 내막 공간; M, 기질; MnSOD, 망간 과산소 항돌연변이효소; mTERF, 미토콘드리아 전사 종결 인자; mtGAT, 미토콘드리아 글리세롤-3-인산가수분해효소 아세틸전이효소; mthsp, 미토콘드리아 HSP; mtTBP, 미토콘드리아 텔로미어-결합 단백질; NDK, 뉴클레오시드 이인산염 키나아제; OM, 외막; OXPHOS: 산화적 인산화; P 부위: 인산화 부위; PDC E1/3, 피루브산 탈수소효소 복합체 E1/3 서브유닛; PDK, 피루브산 탈수소효소 키나아제; PLA, 포스포리파아제 A; ScIRP, 서브유닛 c-면역반응성 펩티드; SSAT, 스페르미딘/스페르민 아세틸전이효소; StAR, 스테로이드생성급성조절단백질; TCA, 트리카르복시산 사이클; TRAP-1, 종양-괴사 인자 유형 1 수용체-연관 단백질; VDAC, 전압 의존형 음이온 채널. a Abbreviation: AA, amino acids (S, serine; T, threonine; Y, tyrosine); ANT, adenine nucleotide transporter; Axmito, mitochondrial annexin; β-OX, β-oxidation; BCKAD, branched chain keto acid dehydrogenase; CI-CV, respiratory chain complexes 1-5; CPT, carnitine palmitoyl transferase; CREB, cAMP-responsive element (Cre) -binding protein; CYP, cytochrome P450; DBP, dodecamer-binding protein; EF, prolongation factor; GST, glutathione S-transferase; HSP, heat shock protein; IM, intima; IMS, intima space; M, substrate; MnSOD, manganese peroxygen mutant enzyme; mTERF, mitochondrial transcription termination factor; mtGAT, mitochondrial glycerol-3-phosphatase acetyltransferase; mthsp, mitochondrial HSP; mtTBP, mitochondrial telomere-binding protein; NDK, nucleoside diphosphate kinase; OM, envelope; OXPHOS: oxidative phosphorylation; P site: phosphorylation site; PDC E1 / 3, pyruvate dehydrogenase complex E1 / 3 subunit; PDK, pyruvate dehydrogenase kinase; PLA, phospholipase A; ScIRP, subunit c-immunoreactive peptides; SSAT, spermidine / spermine acetyltransferase; StAR, steroid producing regulatory protein; TCA, tricarboxylic acid cycle; TRAP-1, tumor-necrosis factor type 1 receptor-associated protein; VDAC, voltage dependent anion channel.

b인산화는 재조합 단백질 상에서 시험관내에서만 관찰된다. b phosphorylation is only observed in vitro on recombinant proteins.

c단백질은 미토콘드리아로 전위한다(즉, 단백질은 상주(resident) 미토콘드리아 단백질이 아니다).cproteins are translocated to mitochondria (ie, proteins are not resident mitochondrial proteins).

인간 게놈, 단백질 키나아제류(PKs) 및 단백질 티로신 인산가수분해효소류(PTPs)에서 최대 키나아제 및 인산가수분해효소 계열(families)은 각각 500 개를 초과하는 요소들 및 100 개를 초과하는 요소들을 갖는다. 키나아제류 및 인산가수분해효소류의 더 작은 계열과 합하여, 이러한 신호 분자들은 인간 게놈에 인코딩된 모든 단백질들의 거의 3 퍼센트를 포함한다. 앞서 언급된 인단백질류와 유사하게, 키나아제류 및 인산가수분해효소류는 놀랄만한 수의 연구에서 미토콘드리아 기능에 관련되어 있으며, 지금까지 적어도 25 개 키나아제류 및 8 개 인산가수분해효소류는 도 2에 도시된 바와 같이 미토콘드리아로 편재하는 것으로 보고되었다. 이러한 키나아제류 및 인산가수분해효소류는 분명히 하나의 기(group) 또는 계열에 한정되지 않는다; 오히려, 이들은 거의 모든 알려진 포유류 키나아제 및 인산가수분해효소 서브그룹을 나타내는데, 이는 미토콘드리아에 영향을 줄 것 같은 신호전달 경로의 범위를 반영하는 것이다. 이러한 신호전달 분자들은 기질 특이성에서 다른 키나아제류 및 인산가수분해효소류,(예컨대, 티로신 키나아제류, 클래식한 PTP 서브그룹들, 세린/트레오닌 키나아제류 및 이중-특이적인 PTP들); 효소 매커니즘에서 다른 키나아제류 및 인산가수분해효소류(예컨대, 시스테인계 PTP들, 아스파르트산계 PTP들 및 금속-의존성 인산가수분해효소류); 및 진화적 보존에서 다른 키나아제류 및 인산가수분해효소류(예컨대, 박테리아 관련 피루브산 탈수소효소 키나아제류(PDK들) 및 인산가수분해효소류(PDP들), 분지쇄 케토 산 탈수소효소 키나아제(BCKDK) 및 인산가수분해효소(BCKDP) 및 수많은 포유류-특이적 효소들)을 포함한다.In the human genome, protein kinases (PKs) and protein tyrosine phosphatases (PTPs), the maximum kinase and phosphatase families each have more than 500 elements and more than 100 elements. . Combined with a smaller family of kinases and phosphatases, these signal molecules comprise nearly 3 percent of all proteins encoded in the human genome. Similar to the aforementioned phosphoproteins, kinases and phosphatases are involved in mitochondrial function in a surprising number of studies, and so far at least 25 kinases and 8 phosphatases are shown in FIG. 2. It has been reported to be ubiquitous in mitochondria as shown in FIG. These kinases and phosphatases are clearly not limited to one group or family; Rather, they represent almost all known mammalian kinases and phosphatase subgroups, reflecting a range of signaling pathways that are likely to affect mitochondria. Such signaling molecules include other kinases and phosphatases in substrate specificity (eg, tyrosine kinases, classic PTP subgroups, serine / threonine kinases and bi-specific PTPs); Other kinases and phosphatases in the enzyme mechanism (eg, cysteine-based PTPs, aspartic acid-based PTPs and metal-dependent phosphatases); And other kinases and phosphatases (e.g., bacterial related pyruvate dehydrogenase kinases (PDKs) and phosphatases (PDPs), branched chain keto acid dehydrogenase kinases (BCKDK) and in evolutionary conservation and Phosphatase (BCKDP) and numerous mammal-specific enzymes).

이러한 수많은 신호전달 분자들은 세포에서 다른 비-미토콘드리아 역할들을 가지며 미토콘드리아 바깥에서 존재하는 것으로 주로 알려져 있다. 대부분의 단백질들에서 이들의 미토콘드리아로의 전위에 대한 충격(impetus) 또는 매커니즘은 알려진 바가 별로 없다. 그러나, 분명한 것은 앞서 수록된 인단백질류와 같이 키나아제류 및 인산가수분해효소류는 도 3에서 명백한 바와 같이 미토콘드리아의 모든 구획들에서 존재하며, 그들의 활성은 다양한 미토콘드리아 기능에 의존한다는 것이다.Many of these signaling molecules have different non-mitochondrial roles in cells and are known to exist outside the mitochondria. In most proteins, little is known about the impetus or mechanism for their mitochondrial translocation. However, it is clear that kinases and phosphatases, like the phosphoproteins listed above, are present in all compartments of the mitochondria, as evident in FIG. 3, and their activity depends on various mitochondrial functions.

그러나, 일부 신호전달 분자들은 주로 미토콘드리아로 편재하는 듯하다. PDK류 및 PDP류에 더하여, 이 그룹은 PTEN-유도성 키나아제 PINK1, 미토콘드리아 PTMT1에 표적된 이중-특이성 PTP 및 아스파르트산계 인산가수분해효소/ATP가수분해효소 Tim50를 포함한다. 이러한 수많은 단백질들에 대한 기질들이 현재 알려져 있지 않지만, 생물학적 및 유전적 자료로부터 이들은 미토콘드리에서 중요한 기능을 갖고 있다는 것이 명백하다. 예를 들면, 서브미토콘드리아 편재화(submitochondrial localization)는 결정된 것이지만, PINK1은 N-말단 신호 서열에 의하여 미토콘드리아로 표적된다. Ca+2/칼모둘린-조절 키나아제 계열과 높은 서열 상동성을 공유하는 이 키나아제는 우선 생존(pro-survival) 활성들에 관련된 듯하다. 마찬가지로, PTPMT1은 주로 미토콘드리아 내부에 편재된 제 1 PTP로서 최근에 확인되었으며, PINK1과 같이 N-말단 신호 펩티드에 의하여 미토콘드리아로 표적되며, 미토콘드리아 내막의 기질면과 밀접하게 연관된 것으로 알려져 있다. PTPMT1은 미토콘드리아가 인슐린의 분비에 포도당 대사를 연결하는 중요한 기능을 갖는 췌장 β 세포에서 고도로 발현된다. 최종적으로, TIM(내막의 트랜스로카제(translocse)) 복합체의 중요 요소인 Tim50은 아스파르트산계 인산가수분해효소/ATP가수분해효소의 CTD 계열과 서열 상동성을 갖는다. 이 계열의 다른 요소들과 같이, Tim50은 ATP가수분해효소로서 기능할 수 있지만, 이는 시험관내 포스포티로신 유사체 파라(para)-니트로페닐 인산염에 대한 인산가수분해효소 활성을 갖는 것으로도 보였다. 상기에 주어진 바와 같이, 키나아제류 및 인산가수분해효소류는 세포의 다른곳으로부터 미토콘드리아로 보충될 뿐만 아니라, 미토콘드리아 자체가 상주 신호전달 분자들의 분견대(contingent) 갖는 듯하다는 것을 알 수 있다.However, some signaling molecules appear to be predominantly mitochondria. In addition to PDKs and PDPs, this group includes PTEN-induced kinase PINK1, bi-specific PTPs targeted to mitochondrial PTMT1, and aspartic acid phosphatase / ATP hydrolase Tim50. Substrates for many of these proteins are currently unknown, but it is clear from biological and genetic data that they have important functions in mitochondria. For example, submitochondrial localization is determined, but PINK1 is targeted to the mitochondria by the N-terminal signal sequence. This kinase, which shares high sequence homology with the Ca + 2 / chalmodulin-regulated kinase family, appears to be involved in pro-survival activities first. Similarly, PTPMT1 has recently been identified as the first PTP ubiquitous mainly in the mitochondria, and is targeted to mitochondria by the N-terminal signal peptide, such as PINK1, and is known to be closely associated with the substrate surface of the mitochondrial lining. PTPMT1 is highly expressed in pancreatic β cells in which mitochondria have an important function of linking glucose metabolism to the secretion of insulin. Finally, Tim50, an important component of the TIM (intracellular translocse) complex, has sequence homology with the CTD family of aspartic acid phosphatase / ATP hydrolase. Like other elements in this family, Tim50 can function as an ATP hydrolase, but it has also been shown to have phosphatase activity against phosphotyrosine analog para-nitrophenyl phosphate in vitro. As given above, it is understood that kinases and phosphatases are not only supplemented with mitochondria from elsewhere in the cell, but also that the mitochondria themselves appear to have a contingent of resident signaling molecules.

대부분의 알려진 미토콘드리아 인단백질들에 미치는 인산화의 영향은 분명하지 않지만, 원인이 되는(responsible) 키나아제류 및 인산가수분해효소류가 때로는 확인되지 않은 것으로 남은채로 일부 인산화 이벤트들은 부분적으로 특징되어 있다. 앞서 토론된 인단백질들 및 신호전달 분자들과 같이 이러한 예들은 미토콘드리아의 하나의 분야에 한정되지 않는다.The effect of phosphorylation on most known mitochondrial phosphoproteins is not clear, but some phosphorylation events are partly characterized, with responsive kinases and phosphatases being sometimes not identified. As with the phosphoproteins and signaling molecules discussed above, these examples are not limited to one field of mitochondria.

미토콘드리아 외막상에서의 인산화는 세포자살의 조절에 중요한 역할을 갖는다. 특히 잘 정의된 이벤트는 BCL-2 계열의 세포자살전구 요소인 BAD의 인산화이다. 우선-생존 시토카인 인터류킨-3으로 처리한 이후에 PKA는 외막으로 전위한다는 것을 보였다. 외막상에서 A-키나아제 고정(anchoring) 단백질로 일단 고정되면, PKA는 Ser 112상에서 BAD를 인산화하여, 도 3A에 도시된 공정인 미토콘드리아로부터 BAD의 비활성화 및 분리(diassociation)에 기여한다. Ser 136상에서 p70S6 키나아제에 의한 BAD의 인산화 및 Ser 155상에서 미확인 키나아제에 의한 BAD의 인산화도 BAD의 비활성에 관련되어 있다.Phosphorylation on the mitochondrial outer membrane has an important role in the regulation of apoptosis. A particularly well defined event is the phosphorylation of BAD, a BCL-2 family of apoptotic precursors. After treatment with first-surviving cytokine interleukin-3, PKA was shown to translocate to the outer membrane. Once immobilized with A-kinase anchoring protein on the outer membrane, PKA phosphorylates BAD on Ser 112, contributing to inactivation and disassociation of BAD from mitochondria, the process shown in FIG. 3A. Phosphorylation of BAD by p70S6 kinase on Ser 136 and phosphorylation of BAD by unidentified kinase on Ser 155 are also related to BAD inactivation.

건강한 세포 미토콘드리아에서 조절 매커니즘으로 작용하는 가역적 인산화의 가장 잘-입증된 예는 도 3B에 도시된 단순화된 삽화인 기질에서의 PDH 복합체의 인산화이다. 이 복합체는 트리카르복시산(TCA) 사이클에 대한 주요 전구체인 아세틸-조효소 A(CoA)로의 해당과정-유래 피루베이트의 전환을 촉매한다. 이러한 2 가지 주요 에너지-생성 경로 사이의 연결로서, PDH 복합체는 세포 포도당 항상성의 유지를 위해 적절히 조절되어야 한다.The best-proven example of reversible phosphorylation that acts as a regulatory mechanism in healthy cell mitochondria is the phosphorylation of the PDH complex in the substrate, the simplified illustration shown in Figure 3B. This complex catalyzes the conversion of glycolysis-derived pyruvate to acetyl-coenzyme A (CoA), a major precursor to the tricarboxylic acid (TCA) cycle. As the link between these two major energy-generating pathways, the PDH complex must be properly regulated to maintain cellular glucose homeostasis.

제 1 미토콘드리아 인단백질로서 확인되었기 때문에, PDH 복합체 및 가역적 인산화에 의한 그 조절은 철저하게 연구되어 왔다. PDH 복합체의 인산화 및 탈인산화는 PDK들 및 PDP들 각각에 의하여 수행된다. 적어도 4 개의 PDK 동형들 및 2 개의 PDP 동형들이 알려져 있으며, 이 모두는 PDH 복합체의 E2 서브유닛과 연관되어 있다. 인산화 이벤트는 E1 서브유닛의 3 개의 개별 세린 잔기들상에서 발생하여, 그 각각은 이 복합체의 현저한 비활성으로 이어진다. 현재 인산화되는 PDK 자체에 대한 적어도 하나의 보고가 있다는 것은 주목할 만하다. PKC에 의하여 수행되는 이 인산화는 PDK를 비활성화시켜, 가역적 인산화에 의한 PDH 복합체 조절의 다른 수준을 잠재적으로 입증한다는 것이 알려져 있다. 따라서, PDH 복합체는 인산화를 이용하여 다른 보존된 공정에 조절 수준을 추가하는 미토콘드리아의 주요 예이다.Since it has been identified as the first mitochondrial phosphoprotein, its regulation by PDH complex and reversible phosphorylation has been thoroughly studied. Phosphorylation and dephosphorylation of the PDH complex is performed by PDKs and PDPs respectively. At least four PDK isoforms and two PDP isoforms are known, all of which are associated with the E2 subunit of the PDH complex. Phosphorylation events occur on three individual serine residues of the E1 subunit, each of which leads to significant inactivation of this complex. It is noteworthy that there is at least one report on the PDK itself that is currently phosphorylated. It is known that this phosphorylation carried out by PKC inactivates PDK, potentially demonstrating different levels of PDH complex regulation by reversible phosphorylation. Thus, PDH complexes are a prime example of mitochondria that use phosphorylation to add regulatory levels to other conserved processes.

앞서 수록된 미토콘드리아 티로신 키나아제류 및 인산가수분해효소류에 의하여 지시된 바와 같이, 이 세포소기관 내에서의 인산화는 세린 및 트레오닌 잔기들에 한정되지 않는다. 미토콘드리아 에너지학에 영향을 주는 티로신 인산화의 예는 도 3C에 도시된 내막에서의 시토크롬 c 산화효소(COX)의 조절에서 관찰된다. 호흡 연쇄에서 있어서 종말 효소로서의 COX는 내막을 가로질러 양성자들을 펌프하면서 산소를 물로 배위적으로 환원시킨다. PDH 복합체와 유사하게, COX는 갑상선 호르몬 T2 및 아마도 Ca+2 이온들뿐만 아니라 ATP 및 ADP에 의하여 알로스테릭하게(allosterically) 조절된다. 이러한 형태의 조절에 더하여, COX는 시험관내 및 HepG2 세포의 세포내 양쪽 모두에서 c-AMP-의존적인 방식으로 인산화된다는 것을 보이고 있다. COX는 13 개 서브유닛들을 포함하며 이량체로서 결정화된다. 인산화 부위는 막내(intermembrane)상의 이량체 계면에서 위치된 서브유닛 1의 Tyr 304로 확인된다. 인산화 이벤트는 아마도 이량체 형성의 분열에 의하여 COX 활성을 현저하게 억제한다.As indicated by the mitochondrial tyrosine kinases and phosphatases listed above, phosphorylation in these organelles is not limited to serine and threonine residues. An example of tyrosine phosphorylation that affects mitochondrial energetics is observed in the regulation of cytochrome c oxidase (COX) in the inner membrane shown in FIG. 3C. In the respiratory chain, COX as the terminating enzyme reduces the oxygen coordination to water, pumping protons across the inner membrane. Similar to the PDH complex, COX is allosterically regulated by thyroid hormone T 2 and possibly Ca +2 ions as well as ATP and ADP. In addition to this type of regulation, it has been shown that COX is phosphorylated in a c-AMP-dependent manner both in vitro and intracellularly of HepG2 cells. COX contains 13 subunits and crystallizes as dimers. The phosphorylation site is identified by Tyr 304 of subunit 1 located at the dimer interface on the intermembrane. Phosphorylation events significantly inhibit COX activity, perhaps by cleavage of dimer formation.

COX의 티로신 인산화의 제 2 예에서, Lyn 티로신 키나아제와 유사한 비-수용체 티로신 키나아제 c-Src의 일부가 미토콘드리아 내부에서 편재하며 파골세포 내에서 서브유닛 II의 미확인 부위상에서 COX의 티로신 인산화로 이어진다. 상기 인산화 이벤트의 결과는 COX 활성이 향상되는 서브유닛 I에서 관찰된 것과는 반대되는 것이다.In a second example of tyrosine phosphorylation of COX, a portion of non-receptor tyrosine kinase c-Src similar to Lyn tyrosine kinase is ubiquitous inside the mitochondria and leads to tyrosine phosphorylation of COX on the unidentified site of subunit II in osteoclasts. The result of the phosphorylation event is the opposite of that observed in subunit I, which improves COX activity.

미토콘드리아 신호전달의 중요한 태양은 키나아제와 인산가수분해효소 자체가 어떻게 조절되느냐는 것이다. Abl, Akt, GSK3I3 및 PKCδ와 같이, 세포내 어딘가에 주로 상주하지만, 미토콘드리아로 표적되는 수많은 키나아제들은 자신들의 활성 상태에서만 그러한 듯하다. 따라서, 미토콘드리아 내에서의 일부 키나아제 활성 정도는 세포소기관으로 유입되는 효소들의 숫자에 의하여 간단히 영향을 받을 수 있다.An important aspect of mitochondrial signaling is how kinases and phosphatases themselves are regulated. While residing somewhere in the cell, such as Abl, Akt, GSK3I3 and PKCδ, many of the kinases targeted to mitochondria appear to be only in their active state. Thus, the degree of some kinase activity in the mitochondria may simply be affected by the number of enzymes entering the organelles.

그러나, 상주하는 신호전달 분자들에 대하여, 다른 조절 수단이 제자리에 있어야 한다. 이러한 공정들이 결정되지 않은 상태로 남아 있지만, 제 2 전령들은 중요한 역할을 할 것 같다. PDK 및 PDP 동형들의 활성은 이온들과 Mg2 +, Ca2 +, K+ 및 ADP와 같은 소분자들에 의하여 조절되는 것으로 알려져 있다. 미토콘드리아 산화질소 합성효소들의 특징화 및 미토콘드리아에서 가용성 아데닐산고리화효소의 발견은 제 2 전령들이 미토콘드리아 신호전달 분자들의 조절에 기여하는 다른 기회를 제공한다. 최종적으로, 세포의 어딘가에서 신호전달 분자들을 조절하는 수단으로서 입증된 ROS는 대부분의 반응성 산소종이 생성되는 미토콘드리아에서 키나아제류 및 인산가수분해효소류의 조절에 거의 확실히 관련될 것이다. 키나아제 및 인산가수분해효소 동형들의 상대 발현 수준은 병리학에서 중요한 역할을 할 것이며 질병과 연관된 다른 신호 전달 이벤트들에 연결되어 있다. 또한, 유전자 및 발현 수준에서 변화는 그러한 변화들과 상관할 수 있다.However, for resident signaling molecules, other regulatory means must be in place. While these processes remain undetermined, the second messengers are likely to play an important role. Activity of PDK and the same type PDP has been known to be regulated by the ions and Mg 2 +, Ca 2 +, K + and a small molecule, such as ADP. Characterization of mitochondrial nitric oxide synthases and the discovery of soluble adenylate cyclases in mitochondria provide another opportunity for second messengers to contribute to the regulation of mitochondrial signaling molecules. Finally, ROS, proven as a means of regulating signaling molecules somewhere in the cell, will almost certainly be involved in the regulation of kinases and phosphatases in the mitochondria, where most reactive oxygen species are produced. The relative expression levels of kinases and phosphatase isoforms will play an important role in pathology and are linked to other signal transduction events associated with the disease. In addition, changes in gene and expression levels can be correlated with such changes.

몇몇 철저한 프로테옴(proteomic)한 조사를 수행한 이후조차도, 포유류 미토콘드리아 프로테옴의 겨우 2/3만이 알려져 있는 실정이다. 나머지 1/3의 대부분은 이러한 질량 분광 분석의 검출 수준 미만에 있는 신호전달 단백질들과 같은 낮은 존재비(abundance) 단백질들로 구성될 것 같다. 또한, 이 연구에서 분명한 것은 다른 조직으로부터 유래한 미토콘드리아 간에 단백질 함량에 있어서 높은 변이성(variability)이라는 것이다. 예를 들면, 이들의 프로테오믹 노력에 있어서 약 50%의 단백질들만이 검사된 4 개 조직들(즉, 뇌, 심장, 간 및 골격근)에서 보존되었다는 것을 알게 되었다. 다른 미토콘드리아 신호전달 경로는 동일한 방식으로 조직에서 조직으로 변화할 뿐만 아니라, 이렇게 관찰된 미토콘드리아 다양성에 기여할 수 있을 것 같다.Even after some thorough proteomic investigations, only two-thirds of mammalian mitochondrial proteome are known. Most of the other 1/3 are likely to consist of low abundance proteins such as signaling proteins that are below the detection level of this mass spectrometry. Also evident in this study is the high variability in protein content between mitochondria from other tissues. For example, it was found that only about 50% of the proteins in their proteomic efforts were conserved in the four tissues examined (ie, brain, heart, liver and skeletal muscle). Other mitochondrial signaling pathways are likely to not only change from tissue to tissue in the same way, but also contribute to the observed mitochondrial diversity.

그럼에도, 가역적 인산화는 미토콘드리아 공정들의 조절에 관련된다는 결론에 대한 증거가 충분히 많이 있다. 60 개가 넘는 보고된 인단백질들, 30 개의 키나아제류 및 인산가수분해효소류 및 다양한 보조 신호전달 단백질들을 가지고, 미토콘드리아는 확실히 가역적 인산화에 의한 신호전달에 대한 저평가된 부위이며, 사실상 그러한 조절은 암과 같은 과다증식 질병의 치료에 유용할 수 있다.Nevertheless, there is plenty of evidence for the conclusion that reversible phosphorylation is involved in the regulation of mitochondrial processes. With more than 60 reported phosphoproteins, 30 kinases and phosphatases, and a variety of accessory signaling proteins, mitochondria are certainly an underestimated site for signaling by reversible phosphorylation, and in fact such regulation is associated with cancer. It may be useful for the treatment of such hyperproliferative diseases.

급속-성장 종양 세포들의 대부분은 변형되지 않은 세포들에 대하여 심대한 유전적, 생화학적 및 조직학적 차이점들을 보인다. 이들 중 많은 것들은 발생 조직과 비교하여 변형된 에너지 대사와 연관되어 있다. 종양 세포에 있어서 가장 악명 높고 잘 알려진 에너지 대사 변형은 와버그(Warburg) 효과로도 알려진 현상인 높은 O2 농도의 존재하에서도 해당 능력이 증가한다는 것이다.Most of the fast-growing tumor cells show profound genetic, biochemical and histological differences for the unmodified cells. Many of these are associated with altered energy metabolism compared to the developing tissue. The most notorious and well-known energy metabolic modification in tumor cells is their ability to increase in the presence of high O 2 concentrations, a phenomenon also known as the Warburg effect.

와버그는 종양 세포에 있어서 향상된 해당작용의 추진력은 혐기성 근육과 유사한 포도당이 해당작용을 통해 젖산염으로 전환되고 이후 분비되는 미토콘드리아의 기능의 비가역적 손상에 의하여 유발된 에너지 결핍이라고 최초로 제안하였다. 종양 세포에 있어서 해당 능률(glycolytic flux)에서 이러한 증가는 산소처리가 빈약한 고형 종양에서 관찰되는 부분적인 저산소증과 같은 낮은 O2 농도를 갖는 환경에서 생존과 성장을 확보하는 대사 전략이라고 제안되었다. 특히, O2의 농도가 많은 인간 저산소증 종양들에서 20 μM보다 더 낮기 때문에, 산화적 인산화는 이 점에 있어서 제한된다. 따라서, 해당작용은 고형 종양들(예컨대, 느리게 성장하는 흑색종 및 유방 선암종)에서 주요 에너지 경로인 것 같다.Warburg first proposed that the impetus for enhanced glycolysis in tumor cells was an energy deficiency caused by irreversible impairment of mitochondria's ability to release glucose, similar to anaerobic muscle, to lactate through glycolysis and subsequently secreted. This increase in glycolytic flux in tumor cells has been suggested to be a metabolic strategy to ensure survival and growth in low O 2 concentrations such as partial hypoxia observed in solid tumors with poor oxygenation. In particular, since the concentration of O 2 is lower than 20 μM in many human hypoxia tumors, oxidative phosphorylation is limited in this regard. Thus, glycolysis seems to be a major energy pathway in solid tumors (eg, slow growing melanoma and breast adenocarcinoma).

세포 증식 속도 및 ATP 공급 속도간의 비례 관계는 급속-성장 종양 세포에 대하여 수립되었다. 일부 저자들은 해당 활성은 종양 악성도와 상관하여, 해당율은 더 느리게 성장하는 종양 또는 정상 세포에서보다는 고도로 탈-분화되고 빠르게 성장하는 종양에서 더 높다라고 제안하였다. 사실상, 높은 수준의 젖산염은 악성도의 예보자(predictor)로서 제안되었다. 이러한 이벤트들은 다른 신호 전달 이벤트들 및 유전자 변화들과 연계되어 있다는 것은 가능성이 있으며, 이의 예들은 저산소증 유도 인자 및 혈관형성 인자들의 생성과 방출을 포함한다.A proportional relationship between cell proliferation rate and ATP feed rate was established for fast-growing tumor cells. Some authors suggest that activity correlates with tumor malignancy, so that the rate of glycolysis is higher in highly de-differentiated and rapidly growing tumors than in slower growing tumors or normal cells. In fact, high levels of lactate have been proposed as predictors of malignancy. It is possible that these events are associated with other signal transduction events and genetic changes, examples of which include the generation and release of hypoxia inducing and angiogenic factors.

도 4에 도시된 바와 같이, 수년 동안 트리카르복시산(TCA) 사이클은 유기체에 대한 에너지원으로서 ATP의 생성에 있어서 그 역할을 위해서만 유일하게 생물학적으로 의미가 있는 것으로 간주되었다. 그러나, 최근의 연구에 따르면, TCA 사이클 활성도 세포 성장 및 세포자살 결정을 포함하는 신호 전달 경로 기능에 영향을 주며 적당한 해당작용 및 TCA 사이클 효소들이 상향조절 또는 하향조절될 수 있다 한다. 또한, 종양 진행과 급속-성장 종양 세포에 있어서 현저히 증가된 해당작용 효소 헥소키나아제 및 포스포프룩토키나아제(phosphofructokinase: PFK)의 활성간에는 직접적인 상관관계가 있다. 따라서, 그 산화 능력에 있어서 결핍성을 보이는 종양 세포는 활성 산화적 인산화를 갖는 종양 세포들보다 더 악성이다라고 가정된다. 저산소증 또는 호기성 조건하에서든지, 해당작용에 대한 암 조직의 의존성은 악성도의 증가와 연관된다. As shown in FIG. 4, for many years the tricarboxylic acid (TCA) cycle was considered to be uniquely biologically meaningful only for its role in the production of ATP as an energy source for the organism. However, recent studies show that TCA cycle activity affects signal transduction pathway functions, including cell growth and apoptosis determination, and that appropriate glycolysis and TCA cycle enzymes can be upregulated or downregulated. In addition, there is a direct correlation between tumor progression and the activity of the glycolysis enzyme hexokinase and phosphofructokinase (PFK), which are significantly increased in fast-growing tumor cells. Thus, it is assumed that tumor cells showing deficiency in their oxidative capacity are more malignant than tumor cells with active oxidative phosphorylation. Even under hypoxia or aerobic conditions, the dependence of cancer tissues on glycolysis is associated with an increase in malignancy.

건강한 세포의 PDH 복합체에서 리포산의 역할은 연구가 잘 되어 있다. 상기 PDH 복합체는 3 가지 중심 서브유닛들인 E1, E2 및 E3(각각, 피루브산 탈수소효소, 디히드로리포일 아세틸기전이효소(dihydrolipoyl transacetylase) 및 디히드로리포아미드 탈수소효소(dihydrolipoamide dehydrogenase))를 갖는다. 이러한 복합체들은 중앙 E2 중심을 가지는데, 다른 서브유닛들이 이 중심을 둘러싸서 상기 복합체를 형성하게 된다. 이러한 2 개의 서브유닛들 간의 갭에서, 리포일 영역은 활성 부위들 간에 중간체들을 실어 나른다. 상기 리포일 영역 자체는 상기 E2 중심에 가요성 링커에 의하여 부착된다. 피루베이트 및 티아민 피로인산염의 반응에 의하여 헤미티오아세탈(hemithioacetal)의 형성시에, 이 음이온은 라이신 잔기에 부착된 산화된 리포산염 종의 S1을 공격한다. 따라서, 리포산염 S2는 황화물 또는 설프히드릴 모이어티로서 치환되어, 4 면체 헤미티오아세탈의 이후 붕괴로 인하여 티아졸을 배출하여, TPP를 방출하고 상기 리포산염의 S1상에 티오아세트산염을 발생시킨다. 이 점에서, 리포산염-티오에스테르 기능성은 E2 활성 부위로 전위되는데, 여기서 아실전이 반응으로 인하여 티오산염의 "흔들리는 팔(swinging arm)"로부터 조효소 A의 티올로 아세틸을 전이한다. 이로 인하여 아세틸-CoA가 생성되는데, 이는 효소 복합체로부터 방출되고 이후 TCA 사이클로 들어간다. 이후, 상기 복합체의 라이신 잔기에 여전히 결합된 디히드로리포산염은 E3 활성 부위로 이동하고, 여기서 플라빈-매개 산화를 거쳐 이의 리포산염 휴지 상태로 돌아가서, FADH2(및 궁극적으로는 NADH)를 생성하고 리포산염을 다시 경쟁적인 아실 수용체로 재발생시킨다. 이 리포산염 종이 가로막히게 되면, 이후 FADH2로의 전자 흐름 또는 아세틸-CoA의 발생은 없을 것이며, 그 결과 세포 내에서는 피루부산염의 독성 축적이 있을 것이다. 암세포에서, 아세토인의 생성은 세포 해독 및 생존에 대한 필요조건으로 제시되었다.The role of lipoic acid in the PDH complex of healthy cells is well studied. The PDH complex has three central subunits, E1, E2 and E3 (pyruvic acid dehydrogenase, dihydrolipoyl transacetylase and dihydrolipoamide dehydrogenase, respectively). These complexes have a central E2 center, with other subunits surrounding the center to form the complex. In the gap between these two subunits, the lipoyl region carries intermediates between active sites. The refoil region itself is attached to the E2 center by a flexible linker. In the formation of hemithioacetal by reaction of pyruvate and thiamine pyrophosphate, this anion attacks S1 of the oxidized lipoate species attached to the lysine residue. Thus, lipoate S2 is substituted as a sulfide or sulfhydryl moiety, releasing thiazole due to the subsequent decay of the tetrahedral hemithioacetal, releasing TPP and generating thioacetic acid salt on S1 of the lipoate. At this point, the liporate-thioester functionality is translocated to the E2 active site, where the acyl transition reactions transfer acetyl from the "swinging arm" of the thioate to the thiol of coenzyme A. This produces acetyl-CoA, which is released from the enzyme complex and then enters the TCA cycle. Thereafter, the dihydrolipoates still bound to the lysine residues of the complex migrate to the E3 active site, where they undergo flavin-mediated oxidation and return to their lipoate dormant state, producing FADH 2 (and ultimately NADH). And regenerate lipoates back into competitive acyl receptors. If this lipoate species is blocked, there will be no electron flow to FADH 2 or generation of acetyl-CoA, resulting in toxic accumulation of pyruvate in the cell. In cancer cells, the production of acetoin has been suggested as a requirement for cell detoxification and survival.

앞서 말한 바와 같이, 미토콘드리아에서 PDH 복합체의 활성은 다양한 알로스테릭 인자들(allosteric effectors) 및 공유적 변화(covalent modification)에 의하여 고도로 조절된다. PDH 활성은 탈인산화된 상태에서 가장 활성인 인산화 상태에 의하여 조절된다. PDH 인산화는 PDK에 의하여 촉매된다. PDK 활성은 ATP, NADH 및 아세틸-CoA의 수준 증가에 의하여 향상된다. PDK의 음성 인자들은 ADP, NAD+, CoA-SH 및 피루베이트인데, 이들의 수준은 ATP 수준이 떨어지면 증가한다. 탈인산화를 통하여 PDH를 활성화하는 효소인 PDP의 조절은 완전히 이해되지 않은 반면에, Mg+2 및 Ca+2는 PDP를 활성화하는 것으로 알려져 있다.As mentioned earlier, the activity of PDH complexes in mitochondria is highly regulated by various allosteric effectors and covalent modifications. PDH activity is regulated by the phosphorylation state that is most active in the dephosphorylated state. PDH phosphorylation is catalyzed by PDK. PDK activity is enhanced by increasing levels of ATP, NADH and acetyl-CoA. Negative factors of PDK are ADP, NAD + , CoA-SH and pyruvate, their levels increase as ATP levels drop. The regulation of PDP, an enzyme that activates PDH through dephosphorylation, is not fully understood, while Mg +2 and Ca +2 are known to activate PDP.

상기 복합체의 2 가지 생성물인 NADH와 아세틸-CoA는 PDH의 탈인산화된 활성 형태인 PDH-a의 음성적인 알로스테릭 인자들이다. 이 인자들은 피루베이트에 대한 상기 효소의 친화도를 감소시켜, PDH 복합체를 통한 탄소 흐름을 제한한다. 또한, NADH 및 아세틸-CoA는 PDH를 인산화된 PDH-b 형태로 전환시켜 PDH를 비활성화시키는 효소인 PDK의 강력한 양성 인자이다. NADH 및 아세틸-CoA는 세포 에너지 전하가 높은 경우에 축적되기 때문에, 높은 ATP 수준도 PDK 활성을 상향조절하여, 에너지가 풍부한 세포들에서 PDH 활성의 하향-조절을 강화시킨다는 것은 놀랄만한 일이 아니다. 그러나, 피루베이트는 PDK의 강력한 음성 인자이기 때문에, 피루베이트 수준이 상승하는 경우, PDH-a는 NADH 및 아세틸-CoA의 높은 수준에서도 선호될 것이다.Two products of the complex, NADH and acetyl-CoA, are negative allosteric factors of PDH-a, the dephosphorylated active form of PDH. These factors reduce the enzyme's affinity for pyruvate, thus limiting carbon flow through the PDH complex. NADH and acetyl-CoA are also potent positive factors of PDK, an enzyme that converts PDH into phosphorylated PDH-b form to inactivate PDH. Since NADH and acetyl-CoA accumulate at high cellular energy charges, it is not surprising that high ATP levels also upregulate PDK activity, enhancing down-regulation of PDH activity in energy-rich cells. However, since pyruvate is a potent negative factor of PDK, when pyruvate levels rise, PDH-a will be favored even at high levels of NADH and acetyl-CoA.

PDH-a를 유지하는 피루베이트의 농도는 충분히 높아서, ATP가 풍부한 세포에서 PDH의 알로스테릭하게 하향-조절된 높은 Km 형태는 그럼에도 불구하고 피루베이트를 아세틸-CoA로 전환할 수 있다. 높은 ATP 및 NADH 수준을 갖는 세포에서 많은 양의 피루베이트로 인해, 피루베이트 탄소는 아세틸-CoA가 주요 탄소 제공자인 2 개의 주요한 탄소 저장 형태(포도당신생합성(gluconeogenesis)을 통한 글리코겐 및 지방산 합성을 통한 지방 생성)로 향하게 될 것이다. PDP-b의 조절은 잘 이해가 되지 않는다고 하지만, 감소된 ATP 농도하에서 피루베이트 산화를 최대화하고 높은 ATP 농도하에서 PDH 활성을 최소화하는 것은 꽤 잘 조절될 것이다.The concentration of pyruvate maintaining PDH-a is high enough that the allosterically down-regulated high K m form of PDH in ATP-rich cells can nevertheless convert pyruvate to acetyl-CoA. Due to the large amount of pyruvate in cells with high ATP and NADH levels, pyruvate carbon has two major carbon storage forms in which acetyl-CoA is the main carbon source (glycogen and fatty acid synthesis through gluconeogenesis). Fat production). Although the regulation of PDP-b is not well understood, it will be well controlled to maximize pyruvate oxidation under reduced ATP concentrations and to minimize PDH activity under high ATP concentrations.

종양 세포는 아세트알데히드, 과산화물, 과산화수소 및 히드록실 라디칼과 같은 피루베이트 및 연관된 알데히드류 및 라디칼들을 무한하게 축적할 수 없는데, 이는 이러한 분자들이 높은 농도에서 세포독성이 있어서, 이러한 매커니즘을 통해 세포 pH를 극적으로 낮추기 때문이다. 따라서, AS-30D 및 에를리히(Ehrlich) 간암에 대하여 현저한 부분의 미토콘드리아 피루베이트가 결합된 β-히드록시에틸티아민 피로인산염(hydroxyethylthiamine pyrophosphate)를 통해 PDH 복합체의 E1 성분에 의하여 활성 아세트알데히드로 탈카르복시화된다고 기술되었다. 이 활성 아세트알데히드는 차례로 제 2 아세트알데히드와 축합되어, 아미노산 글루타민 또는 리포산 중 어느 하나를 사용하여(예컨대, 세포 내에서 pH 항상성을 유지하여) 궁극적으로는 최초 피루베이트를 탈산화시키거나 환원시켜 PDH를 경쟁적으로 억제하고 이의 피루베이트 전구체보다 세포에 독성이 적은 화합물인 아세토인(3-히드록시부타논)을 발생시킨다. 그러나, ATP 생성의 원천으로서 종양 세포의 해당작용 의존성으로 인하여 피루베이트 축적의 결과로서 종양 세포 해독의 경로에 있어서 아세토인의 중요성에도 불구하고, 종양 세포 생존도에 미치는 아세토인 생성의 차단 효과에 관한 선행 기술에서의 참고는 거의 없는 실정이다.Tumor cells are unable to infinitely accumulate pyruvate and related aldehydes and radicals, such as acetaldehyde, peroxide, hydrogen peroxide and hydroxyl radicals, which are cytotoxic at high concentrations, and through this mechanism the cellular pH is reduced. Because it lowers dramatically. Thus, active acetaldehyde decarboxylation by the E1 component of the PDH complex via β-hydroxyethylthiamine pyrophosphate bound to a significant portion of mitochondrial pyruvate for AS-30D and Ehrlich liver cancer. It is described. This active acetaldehyde is in turn condensed with a second acetaldehyde, ultimately deoxidizing or reducing the original pyruvate using either amino acid glutamine or lipoic acid (eg, maintaining pH homeostasis in the cell). Competitively inhibits acetoin (3-hydroxybutanone), a compound that is less toxic to cells than its pyruvate precursor. However, despite the importance of acetoin in the pathway of tumor cell detoxification as a result of pyruvate accumulation due to glycolysis dependence of tumor cells as a source of ATP production, There is little reference in the prior art.

최근의 연구에 따르면, 종양 세포를 더 강한 호기성 대사로 강제하면 종양 성장을 억제한다고 시사하고 있다. 그러므로, 와버그 대사로의 전이는 PDH 복합체의 차단을 요구한다. 이 전이에서, 종양 세포에서의 저산소증-유도 인자(HIF)에 의한 향상된 신호전달이 있는데, 도 5에 도시된 바와 같이 포도당의 대사에서 HIF의 현저한 역할을 본다는 그리 놀랄만한 것은 아니다. HIF 신호전달을 직간접적으로 조장하는 돌연변이는 사실상 암 전개에서 공통적인 매커니즘인 듯하다. HIF는 PDK1의 과다발현을 유도하는데, 이후 이로 인하여 PDH 복합체 활성을 낮추는 작용을 한다. PDK1에 의한 인산화는 이 동형이 PDH 복합체의 제 1 서브유닛인 E1의 알파 서브유닛에서 3 개의 세린 잔기들을 유일하게 인산화하기 때문에, 비활성 PDH 복합체를 유지하는데 특히 효과적일 수 있다. E1의 재활성화는 3 가지 인산염 기들 모두의 제거를 필요로 한다. 또한, PDH 복합체 활성화로 인하여 ROS 생성의 향상으로 이어질 수 있는데, 이로 인하여 차례로 세포자살로 이어질 수 있다. 그러나, 암에서 관찰된 PDK1에 있어서의 변화는 그 농도에서 변화뿐만 아니라 하나의 종양 유형 또는 한 환자에서 다른 환자 사이에서도 그 활성 및 아마도 그 아미노산 서열에서의 변화에 기인한 것이라고 할 수 있다. 또한, PDK1은 종양 유형에 의존하는 다양한 종양 연관 분자들과의 다른 복합체들을 형성할 수 있다. 따라서, PDK를 억제하는 것은 종양에서 세포자살에 있어서의 잠재적인 표적일 수 있다. 그러나, 지금까지, 알려진 PDK1 억제제는 이 동질효소의 겨우 60%만 최대로 억제를 유발하는 것으로 입증되었다.Recent studies suggest that forcing tumor cells with stronger aerobic metabolism inhibits tumor growth. Therefore, metastasis to Warburg metabolism requires blocking of the PDH complex. In this metastasis, there is enhanced signaling by hypoxia-inducing factor (HIF) in tumor cells, which is not surprising to see the significant role of HIF in glucose metabolism as shown in FIG. 5. Mutations that directly or indirectly promote HIF signaling appear to be in fact a common mechanism in cancer development. HIF induces overexpression of PDK1, which in turn acts to lower PDH complex activity. Phosphorylation by PDK1 can be particularly effective in maintaining inactive PDH complexes, since this isoform uniquely phosphorylates three serine residues in the alpha subunit of E1, the first subunit of the PDH complex. Reactivation of El requires the removal of all three phosphate groups. In addition, PDH complex activation can lead to an improvement in ROS production, which in turn can lead to apoptosis. However, the change in PDK1 observed in cancer can be attributed not only to changes in its concentration, but also to its activity and possibly changes in its amino acid sequence between one tumor type or between one patient and another patient. In addition, PDK1 can form other complexes with various tumor associated molecules that depend on the tumor type. Thus, inhibiting PDK may be a potential target for apoptosis in tumors. However, to date, known PDK1 inhibitors have been demonstrated to cause maximal inhibition of only 60% of this isoenzyme.

종래 화학요법이 증식 세포의 분열을 표적한 반면에, 모든 임상적으로 수용되는 화학치료법은 정상적인 증식 숙주 세포에 심대한 손상을 유도하는 높은 약물 용량을 사용한다. 그러므로, 암 치료를 위해 더 선택적인 표적화가 요구된다. 화학요법과 연관된 다른 문제점으로는 많은 종양 유형들에서, 항종양제에 대한 고유 또는 후천적인 내성 중 어느 하나가 있다는 것이다. 전체적으로, 종래 화학요법은 대부분의 악성 종양에 장기간의 치료 이득을 거의 제공하지 않으며 삶의 길이 또는 질을 감소시키는 부작용과 자주 연관되어 있다는 것이다. 따라서, 멋진 삶의 질은 허용하면서 종양의 장기간 관리를 제공할 수 있는 근본적인 새로운 접근법이 요구된다.While conventional chemotherapy targets proliferation of proliferating cells, all clinically acceptable chemotherapy uses high drug doses that induce profound damage to normal proliferating host cells. Therefore, more selective targeting is needed for the treatment of cancer. Another problem associated with chemotherapy is that in many tumor types, there is either inherent or acquired resistance to antitumor agents. Overall, conventional chemotherapy provides little long term therapeutic benefit to most malignant tumors and is often associated with side effects that reduce the length or quality of life. Thus, there is a need for a radically new approach that can provide long-term management of tumors while allowing for good quality of life.

확실히, 약물 효능, 전달 및 부작용은 새로운 화학요법의 개발에 있어서 해결해야될 필요가 있는 문제이다. 고형 종양에서, 저산소증 영역으로의 전달은 약물이 다른 세포층들을 용이하게 침투하지 않는 경우 어려울 수 있다. 이러한 불확실성을 제거하기 위하여, 적어도 마이크로몰이하(submicromolar) 범위에서 대사 억제 상수들을 갖는 항암제의 설계가 적절한 것 같다. 암세포는 유전적이며 세포주에서 세포주로 표현형적으로 이질적이다고 주장될 수 있다. 그러나, 모든 종양 세포주들은 ATP 공급을 위해 해당작용 및 산화적 인산화에 의존한다. 와버그 효과에 집중하면 종양과 정상세포 사이의 생리적 및 생화학적 에너지 차이에 기초한 약물 설계를 가능하게 하여 건강한 숙주 조직 및 기관에 기능적으로 영향을 주지 않으면서, 종양 대사 및 성장만 선택적으로 영향을 주는 전달 및 치료 전략의 설계를 용이하게 한다.Clearly, drug efficacy, delivery and side effects are issues that need to be addressed in the development of new chemotherapy. In solid tumors, delivery to the hypoxia region can be difficult if the drug does not readily penetrate other cell layers. In order to remove this uncertainty, the design of anticancer agents with metabolic inhibition constants at least in the submicromolar range seems to be appropriate. Cancer cells can be claimed to be genetic and phenotypicly heterogeneous from cell line to cell line. However, all tumor cell lines rely on glycolysis and oxidative phosphorylation for ATP supply. Focusing on the Warburg effect enables drug design based on physiological and biochemical energy differences between tumors and normal cells, which selectively affects tumor metabolism and growth without functionally affecting healthy host tissues and organs. Facilitate the design of delivery and treatment strategies.

본 명세서에 참고로 모두 포함된 Bingham 등에 의한 미국 가출원 번호 60/912,598 호뿐만 아니라 Bingham 등에 부여된 미국 특허 번호 6,331,559 및 6,951,887 호는 종양 세포 및 다른 유형의 병든 세포 모두 선택적으로 표적하고 사멸시키는 신규한 종류의 리포산 유도체 치료제들을 개시한다. 또한, 이러한 특허들은 상기 리포산 유도체들의 유효량을 약학적으로 허용가능한 담체와 함께 포함하는 약학적 조성물 및 그 사용방법을 개시한다. 그러나, 이러한 특허들이 이러한 리포산 유도체들의 구조와 일반적인 용도를 기술한 반면에, 어느 특허에서도 이러한 유도체들이 PDH 복합체의 구조 및/또는 발현 수준의 조절하고/하거나 PDH 복합체의 활성을 조절하는데 유용하다는 지적은 없다.U.S. Provisional Application Nos. 60 / 912,598 to Bingham et al., As well as U.S. Pat.Nos. 6,331,559 and 6,951,887, both incorporated herein by reference, are novel types that selectively target and kill both tumor cells and other types of diseased cells. Disclosed are therapeutic agents for lipoic acid derivatives. In addition, these patents disclose pharmaceutical compositions comprising the effective amount of the lipoic acid derivatives together with a pharmaceutically acceptable carrier and methods of use thereof. However, while these patents describe the structure and general use of these lipoic acid derivatives, no patent indicates that these derivatives are useful for modulating the structure and / or expression levels of the PDH complex and / or for regulating the activity of the PDH complex. none.

PDH 복합체의 구조 및/또는 활성은 종양 활성의 중요한 결정인자라고 입증되었기 때문에, PDH 복합체의 구조 및/또는 활성 또는 발현 수준의 약학적으로 허용가능한 조절자 및 그 사용방법을 제공한다면 이득이 될 것이다. Since the structure and / or activity of the PDH complex has proven to be an important determinant of tumor activity, it would be beneficial to provide a pharmaceutically acceptable modulator of the structure and / or activity or expression level of the PDH complex and its use. .

따라서, 암과 같은 세포 과다증식으로 특징되는 질병, 상태 또는 증후근의 치료 또는 진단에 사용되며, 종양 세포에서 선택적인 활성을 보이는 약학적 조성물을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a pharmaceutical composition for use in the treatment or diagnosis of a disease, condition or syndrome that is characterized by cell hyperproliferation such as cancer and which exhibits selective activity in tumor cells.

상기 언급된 질병, 상태 또는 증후근의 치료 또는 진단에 사용되며, 투여시 부작용을 최소한 유발하는 약학적 조성물을 제공하는 것이 본 발명의 다른 목적이다.It is another object of the present invention to provide a pharmaceutical composition which is used for the treatment or diagnosis of the above mentioned diseases, conditions or syndromes and which causes at least side effects upon administration.

상기 언급된 질병, 상태 또는 증후근의 치료 또는 진단에 사용되며, 가능한 최소한의 비용으로 용이하게 제조되고 가능한 최장 기간 동안 저장될 수 있는 약학적 조성물을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.It is another object of the present invention to provide a pharmaceutical composition which is used for the treatment or diagnosis of the above mentioned diseases, conditions or syndromes, which can be easily prepared at the lowest possible cost and stored for the longest possible time.

상기 언급된 질병, 상태 또는 증후근의 치료 또는 진단에 사용되며, 특히 종양 세포 미토콘드리아에서 PDH 복합체의 구조, 활성 및/또는 발현 수준을 통해 미토콘드리아 에너지 대사를 조절하는 약학적 조성물을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.Provided herein are pharmaceutical compositions which are used in the treatment or diagnosis of the above mentioned diseases, conditions or syndromes, and which regulate mitochondrial energy metabolism via levels of structure, activity and / or expression of the PDH complex in tumor cell mitochondria. Another purpose.

상기 언급된 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 인간을 포함하는 온혈 동물에서 암과 같은 세포 과다증식으로 특징되는 질병, 상태 또는 증후근 또는 그 증상들을 포함하는, PDH 복합체와 같은 적어도 하나의 효소 및/또는 효소 복합체 또는 그 서브유닛의 구조, 발현 및/또는 활성의 조절 또는 교란의 변화로 특징되는 질병, 상태 또는 증후근의 치료, 진단 또는 방지에 유용한 약학적 조성물로서, 상기 약학적 조성물은 본 명세서에 모두 참고로 포함된 미국 특허 번호 6,331,559 및 6,951,887 호 및 미국 가출원 번호 60/912,598 호에 기술된 리포산 유도체를 포함하는 적어도 하나의 리포산 유도체의 유효량 및 그 적어도 하나의 약학적으로 허용가능한 담체를 포함하는 것을 특징으로 하는 약학적 조성물을 광범위하게 제공한다.In order to achieve the above-mentioned objects, the present invention relates to at least one enzyme, such as a PDH complex, comprising a disease, condition or syndrome or symptoms thereof characterized by a cell hyperproliferation such as cancer in warm-blooded animals, including humans and / or Or a pharmaceutical composition useful for the treatment, diagnosis or prevention of a disease, condition or syndrome, characterized by alterations in the modulation, expression and / or activity of enzyme complexes or subunits thereof or disturbances. Including an effective amount of at least one lipoic acid derivative, including the lipoic acid derivatives described in US Pat. Nos. 6,331,559 and 6,951,887 and US Provisional Application No. 60 / 912,598, which are incorporated by reference, and at least one pharmaceutically acceptable carrier thereof. A wide variety of pharmaceutical compositions are provided.

미토콘드리아 에너지 대사를 억제함으로써, 본 발명의 리포산 유도체들은 상기 병든 세포에서 미토콘드리아 막전위의 손실 및 다른 미토콘드리아 결과들 양쪽 모두를 유발하여, 세포 사멸의 비가역적 시초를 일으킨다. 또한, 본 발명의 리포산 유도체들은 PDK들의 활성화 및/또는 PDP들의 억제에 의하거나 피루베이트를 PDH 복합체의 E1 서브유닛의 활성 억제를 통한 독성이 덜한 분자인 아세토인으로의 전환을 억제함으로써 미토콘드리아 에너지 대사를 억제할 수 있다. 아세토인 합성의 억제는 산화환원 균형을 포함하는 다른 공정들을 왜곡할 것이며, 또한 아세트알데히드, 과산화물, 과산화수소 및 히드록실 라디칼을 포함하는 독성 부산물들의 생성을 유발하여, 이러한 부산물들 자체는 결과적으로 병든 세포의 미토콘드리아에 비가역적인 손상을 유발하게 된다.By inhibiting mitochondrial energy metabolism, lipoic acid derivatives of the present invention cause both a loss of mitochondrial membrane potential and other mitochondrial consequences in the diseased cell, causing an irreversible initiation of cell death. In addition, the lipoic acid derivatives of the present invention metabolize mitochondrial energy by inhibiting the conversion of pyruvate to acetoin, a less toxic molecule by activation of PDKs and / or inhibition of PDPs or through inhibition of activity of the E1 subunit of the PDH complex. Can be suppressed. Inhibition of acetoin synthesis will distort other processes, including redox balance, and also lead to the generation of toxic byproducts including acetaldehyde, peroxide, hydrogen peroxide and hydroxyl radicals, which in turn result in diseased cells May cause irreversible damage to the mitochondria.

본 발명의 약학적 조성물은 PDK1, PDK2, PDK3, PDK4 및 그 각각의 돌연변이들 또는 동형들의 효과를 조절할 수 있다. 또한, 상기 약학적 조성물은 PDP1, PDP2 및 그 각각의 동형들의 효과를 조절할 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention can modulate the effects of PDK1, PDK2, PDK3, PDK4 and their respective mutations or isoforms. In addition, the pharmaceutical composition can control the effects of PDP1, PDP2 and their respective isoforms.

또한, 본 발명의 약학적 조성물은 PDH 복합체에서 발견되는 인산화효소(phosphorylase), 키나아제 및 탈수소효소 효소 구성분들의 발현 수준을 조절할 수 있다. 이러한 조절은 적절한 유전자들의 후생유전적 침묵을 포함하는 전사, 번역 또는 포스트-번역(post-translational) 단계에서 발생할 수 있다.In addition, the pharmaceutical composition of the present invention can regulate the expression level of phosphoylase, kinase and dehydrogenase enzyme components found in the PDH complex. Such regulation may occur at the transcriptional, translational or post-translational stage, including epigenetic silencing of the appropriate genes.

TCA 사이클과 근본적으로 연관되고 연장 해당작용에 의한 분자로부터 유래된 화합물로서, 본 발명의 약학적 조성물은 종양 세포로의 선택적 섭취를 입증한다. 또한, 이와 같은 선택적 종양 세포 섭취는 본 약학적 조성물의 투여로 인하여 건강한 비-변형 세포 및 조직에 가질 수 있는 부작용들을 최소화한다.As compounds derived from molecules that are fundamentally associated with the TCA cycle and by prolonged glycolysis, the pharmaceutical compositions of the present invention demonstrate selective uptake into tumor cells. In addition, such selective tumor cell intake minimizes the side effects that can be had on healthy non-modified cells and tissues due to administration of the present pharmaceutical compositions.

본 발명의 일 실시예에서, 리포산 유도체들은 일반식 (I)로서:In one embodiment of the invention, the lipoic acid derivatives are as general formula (I):

Figure pct00001
Figure pct00001

여기서, R1 및 R2는 수소, 알킬 CnH2n +1, 알켄 CnH2n, 알케닐 CnH2n -1, 알카인 CnH2n-2, 알키닐 CnH2n -3, 황화알킬 CH3(CH2)n-S-, 이황화물 알킬(disulfide alkyl) CH3CHt-S-S-. 티오카르바믹 에스테르(thiocarbamic ester) (CH2)nC=NH- 및 세미티오아세탈(semithioacetal) CH3CH(OH)-S-로서, n은 1 내지 10이고 t는 0 내지 9이며; 지방족; R3C(O)-로 정의된 아실; 헤테로아릴; R4C(=NH)-으로 정의된 이미도일; 유기금속 아릴; 알킬-유기금속 아릴; 및 세미아세탈 R5CH(OH)-S-로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되며;Wherein R 1 and R 2 are hydrogen, alkyl C n H 2n +1 , alkene C n H 2n , alkenyl C n H 2n -1 , alkane C n H 2n-2 , alkynyl C n H 2n -3 , Alkyl sulfide CH 3 (CH 2 ) n -S-, disulfide alkyl CH 3 CH t -SS-. Thiocarbamic ester (CH 2 ) n C = NH- and semithioacetal CH 3 CH (OH) -S-, where n is 1 to 10 and t is 0 to 9; Aliphatic; Acyl defined as R 3 C (O)-; Heteroaryl; Imidoyl, defined as R 4 C (═NH)-; Organometallic aryl; Alkyl-organometallic aryl; And semiacetal R 5 CH (OH) -S-;

상기 정의된 R1 및 R2는 치환되지 않거나 치환될 수 있으며;R 1 and R 2 as defined above may be unsubstituted or substituted;

R3는 수소, 알케닐, 알키닐, 알킬아릴, 헤테로아릴, 알킬헤테로아릴 및 유기금속 아릴로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 이들 중 임의의 것은 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며;R 3 is selected from the group consisting of hydrogen, alkenyl, alkynyl, alkylaryl, heteroaryl, alkylheteroaryl and organometallic aryl, any of which may be substituted or unsubstituted;

R4는 수소, 알케닐, 알키닐, 아릴, 알킬아릴, 헤테로아릴 및 알킬헤테로아릴로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 이들 중 임의의 것은 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며;R 4 is selected from the group consisting of hydrogen, alkenyl, alkynyl, aryl, alkylaryl, heteroaryl and alkylheteroaryl, any of which may be substituted or unsubstituted;

R5는 CCl3, CF3 또는 COOH이며;R 5 is CCl 3 , CF 3 or COOH;

그리고 x는 0 내지 16인 일반식 (I);And x is of formula (I) wherein 0-16;

또는 그 염을 갖는다.Or salts thereof.

본 발명의 제 2 실시예에서, 상기 리포산 유도체들은 제 2 일반식 (II)으로서:In a second embodiment of the invention, the lipoic acid derivatives are represented as second general formula (II):

Figure pct00002
Figure pct00002

여기서, M은 공유 결합 -[C(R1)(R2)]z- 또는 금속 킬레이트 또는 다른 금속 복합체로서, 상기 금속은 팔라듐이 아니며;Wherein M is a covalent bond-[C (R 1 ) (R 2 )] z -or a metal chelate or other metal complex, wherein the metal is not palladium;

R1 및 R2는 수소, 아실 R3C(O)-, 알킬 CnH2n +1, CmH2m - 1으로 정의된 알케닐, CmH2m-3으로 정의된 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 황화알킬 CH3(CH2)n-S-, R3C(=NH)-로 정의된 이미도일 및 R4CH(OH)-S-로 정의된 헤미아세탈로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되며;R 1 and R 2 is hydrogen, acyl R 3 C (O) -, alkyl C n H 2n +1, C m H 2m - 1 alkenyl, alkynyl defined as C m H 2m-3 defined by, aryl , Heteroaryl, alkyl sulfide CH 3 (CH 2 ) n -S-, imidoyl as defined by R 3 C (= NH)-and hemiacetal as defined by R 4 CH (OH) -S- Is selected;

상기 정의된 R1 및 R2는 치환되지 않거나 치환될 수 있으며;R 1 and R 2 as defined above may be unsubstituted or substituted;

R3 및 R4는 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 아릴, 알킬아릴, 헤테로아릴 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되고, 이들 중 임의의 것은 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며;R 3 and R 4 are independently selected from the group consisting of hydrogen, alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, alkylaryl, heteroaryl and heterocyclyl, any of which may be substituted or unsubstituted and ;

R5는 CCl3, CF3 또는 COOH로 이루어진 그룹으로부터 선택되며;R 5 is selected from the group consisting of CCl 3 , CF 3 or COOH;

그리고 x는 0 내지 16이고, z는 0 내지 5이고, n은 0 내지 10이며 m은 2 내지 10인 제 2 일반식 (II);And x is 0-16, z is 0-5, n is 0-10 and m is 2-10;

또는 그 염으로 정의된다.Or salts thereof.

본 발명의 제 3 실시예에서, 리보산 유도체들은 제 3 일반식 (III)로서:In a third embodiment of the invention, the riboic acid derivatives are as the third general formula (III):

Figure pct00003
Figure pct00003

여기서, R1 및 R2는 수소, 알킬 CnH2n +1, 알켄 CnH2n, 알케닐 CnH2n -1, 알카인 CnH2n-2, 알키닐 CnH2n -3, 황화알킬 CH3(CH2)n-S-, 이황화물 알킬 CH3CHt-S-S-. 티오카르바믹 에스테르 (CH2)nC=NH- 및 세미티오아세탈 CH3CH(OH)-S-로서, n은 1 내지 10이고 t는 0 내지 9이며, 지방족, R4C(O)-로 정의된 아실, 헤테로아릴, R5C(=NH)-으로 정의된 이미도일, 유기금속 아릴, 알킬-유기금속 아릴, 세미아세탈 R6CH(OH)-S-, 아미노산류, 탄수화물류, 핵산류, 지질류 및 그 다합체들 및 조합들로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되며;Wherein R 1 and R 2 are hydrogen, alkyl C n H 2n +1 , alkene C n H 2n , alkenyl C n H 2n -1 , alkane C n H 2n-2 , alkynyl C n H 2n -3 , Alkyl sulfide CH 3 (CH 2 ) n -S-, disulfide alkyl CH 3 CH t -SS-. Thiocarbamic ester (CH 2 ) n C═NH— and semithioacetal CH 3 CH (OH) —S—, where n is 1 to 10 and t is 0 to 9, aliphatic, R 4 C (O) — Imyl, heteroaryl, imidoyl defined as R 5 C (= NH)-, organometallic aryl, alkyl-organometallic aryl, semiacetal R 6 CH (OH) -S-, amino acids, carbohydrates, Independently selected from the group consisting of nucleic acids, lipids and multimers and combinations thereof;

상기 정의된 R1 및 R2는 치환되지 않거나 치환될 수 있으며;R 1 and R 2 as defined above may be unsubstituted or substituted;

R3는 아미노산류, 탄수화물류, 핵산류, 지질류 및 그 다합체들로 이루어진 그룹으로부터 선택되며;R 3 is selected from the group consisting of amino acids, carbohydrates, nucleic acids, lipids and multimers thereof;

R4는 수소, 알케닐, 알키닐, 알킬아릴, 헤테로아릴, 알킬헤테로아릴 및 유기금속 아릴로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되고, 이들 중 임의의 것은 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며;R 4 is independently selected from the group consisting of hydrogen, alkenyl, alkynyl, alkylaryl, heteroaryl, alkylheteroaryl and organometallic aryl, any of which may be substituted or unsubstituted;

R5는 수소, 알케닐, 알키닐, 아릴, 알킬아릴, 헤테로아릴 및 알킬헤테로아릴로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 이들 중 임의의 것은 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며;R 5 is selected from the group consisting of hydrogen, alkenyl, alkynyl, aryl, alkylaryl, heteroaryl and alkylheteroaryl, any of which may be substituted or unsubstituted;

R6은 CCl3, CF3 또는 COOH이며;R 6 is CCl 3 , CF 3 or COOH;

그리고 x는 0 내지 16인 제 3 일반식 (III);And x is from 3 to 16 in general formula (III);

또는 그 염을 갖는다.Or salts thereof.

본 발명의 제 4 실시예에서, 리포산 유도체들은 제 4 일반식 (IV)으로서:In a fourth embodiment of the invention, the lipoic acid derivatives are as the fourth general formula (IV):

Figure pct00004
Figure pct00004

여기서, M은 공유 결합 -[C(R1)(R2)]z- 또는 금속 킬레이트 또는 다른 금속 복합체로서, 상기 금속은 팔라듐이 아니며;Wherein M is a covalent bond-[C (R 1 ) (R 2 )] z -or a metal chelate or other metal complex, wherein the metal is not palladium;

R1 및 R2는 수소, 아실 R4C(O)-, 알킬 CnH2n +1, CmH2m - 1으로 정의된 알케닐, CmH2m-3으로 정의된 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 황화알킬 CH3(CH2)n-S-, R4C(=NH)-로 정의된 이미도일, R6CH(OH)-S-로 정의된 헤미아세탈, 아미노산류, 탄수화물류, 핵산류, 지질류 및 그 다합체들 및 조합들로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되며;R 1 and R 2 is hydrogen, acyl R 4 C (O) -, alkyl C n H 2n +1, C m H 2m - 1 alkenyl, alkynyl defined as C m H 2m-3 defined by, aryl , Heteroaryl, alkyl sulfide CH 3 (CH 2 ) n -S-, imidoyl as defined by R 4 C (= NH)-, hemiacetal as defined by R 6 CH (OH) -S-, amino acids, carbohydrates Are independently selected from the group consisting of nucleotides, nucleic acids, lipids, and multimers and combinations thereof;

상기 정의된 R1 및 R2는 치환되지 않거나 치환될 수 있으며;R 1 and R 2 as defined above may be unsubstituted or substituted;

R3은 아미노산류, 탄수화물류, 핵산류, 지질류 및 그 다합체들로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되며;R 3 is independently selected from the group consisting of amino acids, carbohydrates, nucleic acids, lipids and multimers thereof;

R4 및 R5는 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 아릴, 알킬아릴, 헤테로아릴 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되고, 이들 중 임의의 것은 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며;R 4 and R 5 are independently selected from the group consisting of hydrogen, alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, alkylaryl, heteroaryl and heterocyclyl, any of which may be substituted or unsubstituted and ;

R5는 CCl3, CF3 또는 COOH로 이루어진 그룹으로부터 선택되며;R 5 is selected from the group consisting of CCl 3 , CF 3 or COOH;

그리고 x는 0 내지 16이고, z는 0 내지 5이고, n은 0 내지 10이며 m은 2 내지 10인 제 4 일반식 (IV);And x is 0 to 16, z is 0 to 5, n is 0 to 10 and m is 2 to 10;

또는 그 염으로 정의된다.Or salts thereof.

또한, 이러한 임의의 모든 일반적인 구조는 세포 또는 미토콘드리아 내에서 대사될 수 있기 때문에, 상기-참고된 구조들의 대사물질들은 본 발명의 범위 내에 있음이 명백히 의도된다.In addition, since any such general structure can be metabolized in cells or mitochondria, it is expressly intended that the metabolites of the above-referenced structures are within the scope of the present invention.

상기 일반식들 각각에서, 각각의 특정 리포산 유도체의 (R)-이성질체는 (S)-이성질체보다 더 높은 생리학적 활성을 갖는다. 따라서, 상기 리포산 유도체는 (R)-이성질체 형태 또는 (R)- 및 (S)-이성질체들의 혼합물로의 어느 하나로 단독으로 존재하여야 한다.In each of the above formulas, the (R) -isomer of each particular lipoic acid derivative has higher physiological activity than the (S) -isomer. Thus, the lipoic acid derivative must be present alone, either in (R) -isomer form or in a mixture of (R)-and (S) -isomers.

본 발명의 다른 태양에서, 인간을 포함하는 온혈 동물에서 암과 같은 세포 과다증식으로 특징되는 질병, 상태 또는 증후근 또는 그 증상들을 포함하는, PDH 복합체와 같은 적어도 하나의 효소 및/또는 효소 복합체 또는 그 서브유닛의 구조, 발현 및/또는 기능의 조절 또는 교란의 변화를 포함하는 질병, 상태, 증후근 또는 그 증상들의 치료, 진단 또는 방지방법으로서, 상기 방법은 상기 동물에게 본 명세서에 개시된 약학적 조성물의 유효량을 투여하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.In another aspect of the invention, at least one enzyme and / or enzyme complex, or a PDH complex, comprising a disease, condition or syndrome or symptoms thereof characterized by a cell hyperproliferation such as cancer in a warm blooded animal, including humans A method of treating, diagnosing, or preventing a disease, condition, symptom muscle, or symptom thereof, including a change in the regulation or disturbance of the structure, expression, and / or function of a subunit, the method comprising the steps of: Provided is a method comprising administering an effective amount.

본 발명의 또 다른 태양에서, 암과 같은 세포 과다증식으로 특징되는 질병, 상태 또는 증후근의 증상들 또는 그 증상들을 포함하는, PDH 복합체와 같은 적어도 하나의 효소 및/또는 효소 복합체 또는 그 서브유닛의 구조, 발현 및/또는 활성의 조절 또는 교란의 변화를 포함하는 질병, 상태, 증후근의 증상들 또는 그 증상들을 앓고 있는 환자에서의 치료 이득의 진단 및 예측방법으로서, 상기 환자로부터 세포들의 표본을 취득하는 단계, 시험관 내의 상기 세포들에게 본 발명의 조성물의 유효량을 투여하는 단계 및 그로부터 결과를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.In another aspect of the invention, at least one enzyme and / or enzyme complex or subunit thereof, such as a PDH complex, comprising symptoms of a disease, condition or syndrome that is characterized by cell hyperproliferation such as cancer A method of diagnosing and predicting a therapeutic benefit in a patient suffering from diseases, conditions, symptoms of symptoms or symptoms thereof, including a change in structure, expression and / or activity or a disturbance, wherein a sample of cells is obtained from the patient And administering an effective amount of the composition of the invention to said cells in vitro and obtaining a result therefrom.

하기 도면들은 본 발명의 실시예들을 예시하는 것이며, 본 출원의 범위를 전체 명세서 및 청구항들에 의하여 포함된 것으로 한정하려는 의도는 아니다.
도 1은 미토콘드리아에게 및 미토콘드리아로부터 표적된 일반적인 신호 전달 물질들 및 그 효과를 도시한다.
도 2는 미토콘드리아 키나아제류 및 인산가수분해효소류 및 그 미토콘드리아 내에서의 위치들의 목록을 도시한다.
도 3A는 미토콘드리아 외막에서 PKA에 의한 BAD의 인산화 및 거기에 미치는 비가역적 인산화의 효과를 도시한다.
도 3B는 PDH 복합체의 작용에 의하여 미토콘드리아 기질 내에서 피루베이트의 아세틸-CoA로의 전환 및 거기에 미치는 비가역적 인산화의 효과를 제시한다.
도 3C는 산소를 물로 환원하고 양성자들을 미토콘드리아 내막을 가로질러 펌핑하는데 COX의 작용 및 거기에 미치는 비가역적 인산화의 효과를 도시한다.
도 4는 기질 및 피루베이트의 해당 생성에서 생성물의 구조를 도시하며, ATP 및 NADH 발생 및 연관된 효소들도 도시한다.
도 5는 HIF-1에 의한 포도당 대사의 조절을 도시한다.
도 6A는 정상 조직 및 생체 내 암 조직 사이의 에너지 대사에서의 차이점을 도시한다.
도 6B는 PDH 복합체에서의 리포산의 생물생성 형태들 및 본 발명의 약학적 조성물의 일부를 형성하는 리포산 유도체들 사이의 차이점들을 도시한다.
도 6C는 PDK에 미치는 리포일 잔기 효과에 의한 PDH 복합체의 조절을 제시한다.
도 7은 본 발명의 약학적 조성물이 이종이식(xenograft) 종양 성장에 미치는 효과를 도시한다.
도 8은 본 발명의 약학적 조성물을 사용한 치료가 3 가지 종양 세포 유형들 및 비-변형된 세포에 미치는 효과를 도시한다.
도 9A는 본 발명의 약학적 조성물을 치사 한계치 이상으로 사용하여 처리한 이후에 폐 종양 세포에서의 ATP 수준들을 도시한다.
도 9B는 피루베이트-함유 배지 대 포도당-함유 배지에서 본 발명의 약학적 조성물의 ATP 합성의 억제를 비교한 것이다.
도 9C는 유방암 세포에서의 본 발명의 약학적 조성물의 ATP 합성의 억제를 정상 유방 세포에서의 본 발명의 약학적 조성물의 ATP 합성의 억제와 비교한 것이다.
도 9D는 폐암 세포에서의 본 발명의 약학적 조성물의 ATP 합성의 억제를 리포산의 억제와 본 발명의 비활성 형태와 비교한 것이다.
도 10은 본 발명의 약학적 조성물이 PDH 복합체 및 알파-케토글루타르산염(αKDH) 탈수소효소 효소 활성의 종양 세포 미토콘드리아 수준에 미치는 효과들을 도시한다.
도 11A는 본 발명의 약학적 조성물로 처리되거나 허위-처리된(mock-treated) 폐암 세포로부터 추출한 추출물들의 2-차원 겔들을 웨스턴(Western) 분석한 것들을 도시한다.
도 11B는 본 발명의 약학적 조성물로 처리되고 허위-처리된 짝을 이룬(paired) 2-차원 겔 표본들을 확대한 것들을 도시한다.
도 12A는 PDH 복합체 E2 서브유닛에 공유적으로 결합된 내생성(endogenous) 리포산염에 의하여 조절된 PDK들의 조절 역할을 도시한다.
도 12B는 본 발명의 약학적 조성물에 의한 종양 세포 PDH 복합체의 차별적인 비활성화에 대한 가능한 매커니즘을 도시한다.
도 13은 본 발명의 약학적 조성물이 H460 폐암 세포 내에서 미토콘드리아 막전위에 미치는 효과를 제시한다.
도 14는 다양한 종양 세포 유형들에서 본 발명의 약학적 조성물에 의한 세포 사멸 경로들인 웨스턴 블럿 분석 결과들을 도시한다.
The following drawings illustrate embodiments of the invention and are not intended to limit the scope of the present application to what is included in the entire specification and claims.
1 depicts general signal transduction agents targeted to and from mitochondria and their effects.
2 shows a list of mitochondrial kinases and phosphatases and their positions within the mitochondria.
3A shows the effect of phosphorylation of BAD by PKA and irreversible phosphorylation on it in the mitochondrial envelope.
3B shows the effect of the conversion of pyruvate to acetyl-CoA and its irreversible phosphorylation in mitochondrial substrate by action of PDH complex.
FIG. 3C shows the effect of COX and irreversible phosphorylation on it in reducing oxygen to water and pumping protons across the mitochondrial lining.
4 shows the structure of the product in the corresponding production of substrate and pyruvate, and also shows ATP and NADH generation and associated enzymes.
5 shows the regulation of glucose metabolism by HIF-1.
6A shows the difference in energy metabolism between normal tissue and cancer tissue in vivo.
6B shows the differences between the bioproducing forms of lipoic acid in the PDH complex and the lipoic acid derivatives forming part of the pharmaceutical composition of the present invention.
6C shows the modulation of PDH complex by lipoyl residue effect on PDK.
Figure 7 shows the effect of the pharmaceutical composition of the present invention on xenograft tumor growth.
8 shows the effect of treatment with the pharmaceutical composition of the present invention on three tumor cell types and non-modified cells.
9A depicts ATP levels in lung tumor cells after treatment with the pharmaceutical composition of the present invention above the lethal threshold.
9B compares the inhibition of ATP synthesis of the pharmaceutical compositions of the present invention in pyruvate-containing medium versus glucose-containing medium.
9C compares the inhibition of ATP synthesis of the pharmaceutical composition of the present invention in breast cancer cells with the inhibition of ATP synthesis of the pharmaceutical composition of the present invention in normal breast cells.
9D compares the inhibition of ATP synthesis of the pharmaceutical composition of the present invention in lung cancer cells with the inhibition of lipoic acid and the inactive form of the present invention.
10 shows the effects of the pharmaceutical composition of the present invention on tumor cell mitochondrial levels of PDH complex and alpha-ketoglutarate (αKDH) dehydrogenase enzyme activity.
FIG. 11A shows Western analysis of two-dimensional gels of extracts extracted from treated or mock-treated lung cancer cells with the pharmaceutical composition of the present invention. FIG.
FIG. 11B shows magnified paired two-dimensional gel specimens treated and false-treated with the pharmaceutical composition of the present invention. FIG.
12A shows the regulatory role of PDKs regulated by endogenous lipoate covalently bound to the PDH complex E2 subunit.
12B depicts possible mechanisms for the differential inactivation of tumor cell PDH complexes by the pharmaceutical compositions of the present invention.
Figure 13 shows the effect of the pharmaceutical composition of the present invention on mitochondrial membrane potential in H460 lung cancer cells.
FIG. 14 shows Western blot analysis results, which are cell death pathways by the pharmaceutical composition of the present invention in various tumor cell types.

본 발명은 일반적으로 온혈 동물에서 암과 같은 세포 과다증식으로 특징되는 질병, 상태 또는 증후근 또는 그 증상들을 포함하는, PDH 복합체와 같은 적어도 하나의 효소 및/또는 효소 복합체 또는 그 서브유닛의 구조, 발현 및/또는 활성의 조절 또는 교란의 변화를 포함하는 질병, 상태, 증후근 또는 그 증상들의 치료, 진단 또는 방지용 약학적 조성물에 관한 것이다. 상기 동물들은 암을 포함하는 세포 과다증식으로 특징되는 질병 및 다른 병리학적 상태 및 증후근을 앓는 인간, 말, 소, 개와 고양이를 포함하는 가축 동물 등과 같은 포유류 종의 동물들을 포함한다. 본 발명의 약학적 조성물은 미국 특허 번호 6,331,559 및 6,951,887 호 및 미국 가출원 번호 60/912,598 호에 기술된 유도체들을 포함하는, 티옥탄(thioctan)으로도 알려진 적어도 하나의 리포산 유도체의 유효량 및 이를 위한 약학적으로 허용가능한 담체 또는 부형제를 포함한다. 미토콘드리아 내에서 정상적으로 발견되는 분자의 유도체뿐만 아니라 와버그 효과에서 관찰되는 종양 세포들의 해당 활성 증가에 도움이 되는 분자로서, 본 발명의 리포산 유도체들은 종양 세포 및 조직과 같은 과다증식으로 특징되는 세포 및 조직의 미토콘드리아로의 선택적 전달 및 상기 미토콘드리아 내의 유효 농도를 위해 특히 적합하여, 이로 인하여 정상 세포 및 조직을 상기 조성물의 효과를 받지 않도록 한다.The present invention generally relates to the structure, expression of at least one enzyme and / or enzyme complex or subunit thereof, such as a PDH complex, comprising a disease, condition or syndrome or symptoms thereof characterized by a cell hyperproliferation such as cancer in a warm blooded animal. And / or a pharmaceutical composition for treating, diagnosing, or preventing a disease, condition, syndrome, or symptom thereof, including altering activity or altering disturbances. Such animals include animals of mammalian species, such as humans, horses, cattle, livestock animals including dogs and cats, and others suffering from diseases characterized by cell hyperproliferation including cancer and other pathological conditions and syndromes. The pharmaceutical composition of the present invention comprises an effective amount of at least one lipoic acid derivative, also known as thioctan, comprising the derivatives described in US Pat. Nos. 6,331,559 and 6,951,887 and US Provisional Application No. 60 / 912,598, and pharmaceuticals therefor And acceptable carriers or excipients. As well as derivatives of molecules normally found in mitochondria, as well as molecules that help increase the corresponding activity of tumor cells observed in the Warburg effect, lipoic acid derivatives of the present invention are characterized by cells and tissues characterized by hyperproliferation such as tumor cells and tissues. It is particularly suitable for the selective delivery of to the mitochondria and the effective concentration in the mitochondria, thereby making normal cells and tissues ineffective in the composition.

본 발명의 약학적 조성물은 가역적 인산화를 통해 PDK1, PDK2, PDK3, PDK4 및 그 각각의 동형들의 효과를 조절할 수 있다. 또한, 상기 약학적 조성물은 가역적 인산화에 의하여 PDP1, PDP2 및 그 각각의 동형들 및/또는 돌연변이들의 효과를 조절할 수 있다. 상기 조절은 키나아제 또는 인산가수분해효소 활성의 촉진 또는 억제를 통해 일어날 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention can modulate the effects of PDK1, PDK2, PDK3, PDK4 and their respective isoforms through reversible phosphorylation. In addition, the pharmaceutical composition may modulate the effects of PDP1, PDP2 and their respective isoforms and / or mutations by reversible phosphorylation. Such regulation may occur through the promotion or inhibition of kinase or phosphatase activity.

미토콘드리아 에너지 대사를 억제하여, 본 발명의 리포산 유도체들은 병든 세포에서의 미토콘드리아 막전위의 손실 및 다른 미토콘드리아 결과들 양쪽 모두를 유발하여, 세포 사멸의 비가역적 시초를 일으킨다. 또한, 본 발명의 리포산 유도체들은 PDK들의 활성화 및/또는 PDP들의 억제에 의하거나 피루베이트를 PDH 복합체의 E1 서브유닛의 활성 억제를 통한 독성이 덜한 분자인 아세토인으로의 전환을 억제함으로써 미토콘드리아 에너지 대사를 억제할 수 있다. 아세토인 합성의 억제는 산화환원 균형을 포함하는 다른 공정들을 왜곡할 것이며, 또한 아세트알데히드, 과산화물, 과산화수소 및 히드록실 라디칼을 포함하는 독성 부산물들의 생성을 유발하여, 이러한 부산물들 자체는 결과적으로 병든 세포의 미토콘드리아에 비가역적인 손상을 유발하게 된다.By inhibiting mitochondrial energy metabolism, lipoic acid derivatives of the invention cause both a loss of mitochondrial membrane potential in diseased cells and other mitochondrial consequences, resulting in an irreversible initiation of cell death. In addition, lipoic acid derivatives of the present invention metabolize mitochondrial energy by inhibiting the conversion of pyruvate to acetoin, a less toxic molecule by activation of PDKs and / or inhibition of PDPs or through inhibition of activity of the E1 subunit of the PDH complex. Can be suppressed. Inhibition of acetoin synthesis will distort other processes, including redox balance, and also lead to the generation of toxic byproducts including acetaldehyde, peroxide, hydrogen peroxide and hydroxyl radicals, which in turn result in diseased cells May cause irreversible damage to the mitochondria.

본 발명의 제 1 실시예에서, 리포산 유도체들은 제 1 일반식 (I)으로서:In a first embodiment of the invention, the lipoic acid derivatives are represented as first general formula (I):

Figure pct00005
Figure pct00005

여기서, x는 0 내지 16인 일반식에 의하여 정의된다. R1 및 R2는 독립적으로:Here, x is defined by a general formula of 0 to 16. R 1 and R 2 are independently:

(1) 아실기 R3C(O)-로서, R3는 아세틸 및 부타릴을 포함하지만, 여기에 한정되지 않으며, 특이적인 예는 비스-아세틸 리포산염인 티오에스테르 결합을 통해 연결된 알킬, 아릴 또는 유기금속 아릴기인 아실그룹;(1) Acyl group R 3 C (O)-, wherein R 3 includes, but is not limited to, acetyl and butaryl, and specific examples are alkyl, aryl linked via thioester bonds which are bis-acetyl lipoates Or an acyl group which is an organometallic aryl group;

(2) 벤조일 또는 벤조일 유도체를 포함하지만, 여기에 한정되지 않으며, 특이적인 예는 비스-벤조일 리포산염인 티오에스테르 결합을 통해 연결된 방향족기;(2) benzoyl or benzoyl derivatives, including but not limited to, specific examples include aromatic groups linked through thioester bonds which are bis-benzoyl lipoates;

(3) 알킬기 CnH2n +1로서, n은 1 내지 10이며, 메틸, 부틸, 데카닐 및 6,8-비스 카르보모일 메틸리포산염을 포함하지만, 여기에 한정되지 않은 예를 들면, -OH, -Cl 또는 -NH2와 같은 다른 모이어티들로 치환된 알킬기들을 갖는 티오에테르 결합을 통해 연결된 알킬기;(3) an alkyl group C n H 2n +1 , wherein n is 1 to 10, and includes, but is not limited to, methyl, butyl, decanyl and 6,8-biscarbomoyl methyllipoate; Alkyl groups linked via thioether bonds having alkyl groups substituted with other moieties such as —OH, —Cl or —NH 2 ;

(4) 알케닐기 CnH2n -1로서, n은 2 내지 10이며, 프로필렌, 2,3 디메틸-2-부텐 및 헵텐을 포함하지만, 여기에 한정되지 않은 티오에테르 결합을 통해 연결된 알케닐기;(4) an alkenyl group C n H 2n -1 , wherein n is 2 to 10 and an alkenyl group linked through a thioether bond including, but not limited to, propylene, 2,3 dimethyl-2-butene and heptene;

(5) 알키닐기 CnH2n -2로서, n은 2 내지 10이며, 아세틸렌, 프로핀 및 옥틴을 포함하지만, 여기에 한정되지 않은 티오에테르 결합을 통해 연결된 알키닐기;(5) an alkynyl group C n H 2n -2 , wherein n is 2 to 10 and an alkynyl group linked through a thioether bond, including, but not limited to, acetylene, propyne and octin;

(6) 열려진 사슬들 또는 알리시클릭들 중 어느 하나일 수 있는 알킬, 알케닐 및 알키닐기들로서, 상기 알리시클릭기들은 임의의 탄소들을 첨가 또는 치환하여 시클로프로판, 시클로펜텐 및 6,8 메틸-숙신이미도 리포산염을 포함하지만, 여기에 한정되지 않은 헤테로시클릭들을 형성하는 알킬, 알케닐 및 알키닐기들;(6) alkyl, alkenyl and alkynyl groups, which may be either open chains or alicyclics, wherein the alicyclic groups are added or substituted with arbitrary carbons to form cyclopropane, cyclopentene and 6,8 methyl Alkyl, alkenyl and alkynyl groups that form heterocyclics, including but not limited to succinimides;

(7) 히드록실류 및 아민류를 포함하지만, 여기에 한정되지 않은 임의의 탄소들 상에서 첨가할 수 있는 알킬, 알케닐 및 알키닐기들;(7) alkyl, alkenyl and alkynyl groups that can be added on any of the carbons including, but not limited to, hydroxyls and amines;

(8) 톨루엔 및 아닐린을 포함하지만, 여기에 한정되지 않은 벤젠 또는 벤젠 유도체일 수 있는 티오에테르 결합을 통해 연결된 방향족 또는 아릴기;(8) aromatic or aryl groups linked through thioether bonds, which may be benzene or benzene derivatives, including but not limited to toluene and aniline;

(9) 황화알킬기들 CH3(CH2)n-S- 로서, n은 0 내지 9일 수 있지만, 여기에 한정되지 않으며, 이황화물 결합을 통해 연결된 황화알킬기들;(9) alkyl sulfide groups CH 3 (CH 2 ) n -S-, n may be 0 to 9, but is not limited thereto, and alkyl sulfide groups linked through disulfide bonds;

(10) 이미도일기들 CHR4C(=NH)- 로서, n은 1 내지 10일 수 있지만, 여기에 한정되지 않으며, 티오아미드 결합을 통해 연결된 이미도일기들; 및(10) imidoyl groups CHR 4 C (═NH) —, where n may be from 1 to 10, but not limited to, imidoyl groups linked via a thioamide bond; And

(11) 세미아세탈기들 R5CH(OH)-S- 로서, R5는 트리클로로아세트알데히드 및 피루브산을 포함하지만, 여기에 한정되지 않은 강력 전자 끌게 치환기들(electron withdrawing substituents)을 갖는 화합물들에 한정되지 않는 세미아세탈기들;(11) Semiacetal groups R 5 CH (OH) -S-, wherein R 5 includes trichloroacetaldehyde and pyruvic acid, but has compounds with strong electron withdrawing substituents, including but not limited to Semiacetal groups not limited to these;

또는 그 염일 수 있다.Or salts thereof.

상기 정의된 R1 및 R2는 치환되지 않거나 치환될 수 있으며, 또한 산화되어 예들 들면, 설폭사이드류 또는 술폰류를 생성할 수 있는 각각 C-S(O)-R 및 C-S(O)2-R인 티오에스테르류를 포함할 수 있다.R 1 and R 2 as defined above may be unsubstituted or substituted and may also be oxidized to produce, for example, sulfoxides or sulfones, respectively, CS (O) -R and CS (O) 2 -R. Thioesters can be included.

R1 및 R2는 티오술핀산 또는 티오술폰산으로 산화될 수 있는 예를 들면, 각각 C-S(O)S-R 및 C-S(O)2-S-R인 이황화물류를 포함할 수 있다.R 1 and R 2 may include disulfides that are, for example, CS (O) SR and CS (O) 2 —SR, which may be oxidized to thiosulfonic acid or thiosulfonic acid, respectively.

R3은 수소, 알케닐, 알키닐, 알킬아릴, 헤테로아릴, 알킬헤테로아릴 및 유기금속 아릴로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 이들 중 임의의 것은 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 마찬가지로, R4는 수소, 알케닐, 알키닐, 아릴, 알킬아릴, 헤테로아릴 및 알킬헤테로아릴로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 이들 중 임의의 것은 치환되거나 치환되지 않을 수 있다.R 3 is selected from the group consisting of hydrogen, alkenyl, alkynyl, alkylaryl, heteroaryl, alkylheteroaryl and organometallic aryl, any of which may be substituted or unsubstituted. Likewise, R 4 is selected from the group consisting of hydrogen, alkenyl, alkynyl, aryl, alkylaryl, heteroaryl and alkylheteroaryl, any of which may be substituted or unsubstituted.

R5는 -CCl3, -CF3 또는 -COOH이다.R 5 is -CCl 3 , -CF 3 or -COOH.

본 발명의 제 2 실시예에서, 리포산 유도체들은 제 2 일반식(II)으로서:In a second embodiment of the invention, the lipoic acid derivatives are represented as second general formula (II):

Figure pct00006
Figure pct00006

여기서, M은 공유 결합 -[C(R1)(R2)]z- 또는 금속 킬레이트 또는 다른 금속 복합체로서, 상기 금속은 팔라듐이 아니며;Wherein M is a covalent bond-[C (R 1 ) (R 2 )] z -or a metal chelate or other metal complex, wherein the metal is not palladium;

R1 및 R2는 수소, 아실 R3C(O)-, 알킬 CnH2n +1, CnH2n - 1으로 정의된 알케닐, CnH2n-3으로 정의된 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 황화알킬 CH3(CH2)n-S-, R3C(=NH)-로 정의된 이미도일 및 R4CH(OH)-S-로 정의된 헤미아세탈로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되며;R 1 and R 2 is hydrogen, acyl R 3 C (O) -, alkyl C n H 2n +1, C n H 2n - 1 alkenyl, alkynyl defined as C n H 2n-3 defined by, aryl , Heteroaryl, alkyl sulfide CH 3 (CH 2 ) n -S-, imidoyl as defined by R 3 C (= NH)-and hemiacetal as defined by R 4 CH (OH) -S- Is selected;

상기 정의된 R1 및 R2는 치환되지 않거나 치환될 수 있으며;R 1 and R 2 as defined above may be unsubstituted or substituted;

R3 및 R4는 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 아릴, 알킬아릴, 헤테로아릴 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되고, 이들 중 임의의 것은 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며;R 3 and R 4 are independently selected from the group consisting of hydrogen, alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, alkylaryl, heteroaryl and heterocyclyl, any of which may be substituted or unsubstituted and ;

R5는 CCl3, CF3 또는 COOH로 이루어진 그룹으로부터 선택되며;R 5 is selected from the group consisting of CCl 3 , CF 3 or COOH;

그리고 x는 0 내지 16이고, z는 0 내지 5이고, n은 0 내지 10인 제 2 일반식 (II);And second general formula (II) wherein x is 0-16, z is 0-5, n is 0-10;

또는 그 염으로 정의된다.Or salts thereof.

본 발명의 제 3 실시예에서, 리포산 유도체들은 제 3 일반식 (III)으로서:In a third embodiment of the invention, the lipoic acid derivatives are as the third general formula (III):

Figure pct00007
Figure pct00007

여기서, R1 및 R2는 수소, 알킬 CnH2n +1, 알켄 CnH2n, 알케닐 CnH2n -1, 알카인 CnH2n-2, 알키닐 CnH2n -3, 황화알킬 CH3(CH2)n-S-, 이황화물 알킬 CH3CHt-S-S-. 티오카르바믹 에스테르 (CH2)nC=NH- 및 세미티오아세탈 CH3CH(OH)-S-로서, n은 1 내지 10이고 t는 0 내지 9이며, 지방족, R4C(O)-로 정의된 아실, 헤테로아릴, R5C(=NH)-으로 정의된 이미도일, 유기금속 아릴, 알킬-유기금속 아릴, 세미아세탈 R6CH(OH)-S-, 아미노산류, 탄수화물류, 핵산류, 지질류 및 그 다합체들 및 조합들로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되며;Wherein R 1 and R 2 are hydrogen, alkyl C n H 2n +1 , alkene C n H 2n , alkenyl C n H 2n -1 , alkane C n H 2n-2 , alkynyl C n H 2n -3 , Alkyl sulfide CH 3 (CH 2 ) n -S-, disulfide alkyl CH 3 CH t -SS-. Thiocarbamic ester (CH 2 ) n C═NH— and semithioacetal CH 3 CH (OH) —S—, where n is 1 to 10 and t is 0 to 9, aliphatic, R 4 C (O) — Imyl, heteroaryl, imidoyl defined as R 5 C (= NH)-, organometallic aryl, alkyl-organometallic aryl, semiacetal R 6 CH (OH) -S-, amino acids, carbohydrates, Independently selected from the group consisting of nucleic acids, lipids and multimers and combinations thereof;

상기 정의된 R1 및 R2는 치환되지 않거나 치환될 수 있으며;R 1 and R 2 as defined above may be unsubstituted or substituted;

R3는 아미노산류, 탄수화물류, 핵산류, 지질류 및 그 다합체들로 이루어진 그룹으로부터 선택되며;R 3 is selected from the group consisting of amino acids, carbohydrates, nucleic acids, lipids and multimers thereof;

R4는 수소, 알케닐, 알키닐, 알킬아릴, 헤테로아릴, 알킬헤테로아릴 및 유기금속 아릴로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되고, 이들 중 임의의 것은 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며;R 4 is independently selected from the group consisting of hydrogen, alkenyl, alkynyl, alkylaryl, heteroaryl, alkylheteroaryl and organometallic aryl, any of which may be substituted or unsubstituted;

R5는 수소, 알케닐, 알키닐, 아릴, 알킬아릴, 헤테로아릴 및 알킬헤테로아릴로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 이들 중 임의의 것은 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며;R 5 is selected from the group consisting of hydrogen, alkenyl, alkynyl, aryl, alkylaryl, heteroaryl and alkylheteroaryl, any of which may be substituted or unsubstituted;

R6은 CCl3, CF3 또는 COOH이며;R 6 is CCl 3 , CF 3 or COOH;

그리고 x는 0 내지 16인 제 3 일반식 (III);And x is from 3 to 16 in general formula (III);

또는 그 염을 갖는다.Or salts thereof.

본 발명의 제 4 실시예에서, 리포산 유도체들은 제 4 일반식 (IV)으로서:In a fourth embodiment of the invention, the lipoic acid derivatives are as the fourth general formula (IV):

Figure pct00008
Figure pct00008

여기서, M은 공유 결합 -[C(R1)(R2)]z- 또는 금속 킬레이트 또는 다른 금속 복합체로서, 상기 금속은 팔라듐이 아니며;Wherein M is a covalent bond-[C (R 1 ) (R 2 )] z -or a metal chelate or other metal complex, wherein the metal is not palladium;

R1 및 R2는 수소, 아실 R4C(O)-, 알킬 CnH2n +1, CmH2m - 1으로 정의된 알케닐, CmH2m-3으로 정의된 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 황화알킬 CH3(CH2)n-S-, R4C(=NH)-로 정의된 이미도일, R6CH(OH)-S-로 정의된 헤미아세탈, 아미노산류, 탄수화물류, 핵산류, 지질류 및 그 다합체들 및 조합들로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되며;R 1 and R 2 is hydrogen, acyl R 4 C (O) -, alkyl C n H 2n +1, C m H 2m - 1 alkenyl, alkynyl defined as C m H 2m-3 defined by, aryl , Heteroaryl, alkyl sulfide CH 3 (CH 2 ) n -S-, imidoyl as defined by R 4 C (= NH)-, hemiacetal as defined by R 6 CH (OH) -S-, amino acids, carbohydrates Are independently selected from the group consisting of nucleotides, nucleic acids, lipids, and multimers and combinations thereof;

상기 정의된 R1 및 R2는 치환되지 않거나 치환될 수 있으며;R 1 and R 2 as defined above may be unsubstituted or substituted;

R3은 아미노산류, 탄수화물류, 핵산류, 지질류 및 그 다합체들로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되며;R 3 is independently selected from the group consisting of amino acids, carbohydrates, nucleic acids, lipids and multimers thereof;

R4 및 R5는 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 아릴, 알킬아릴, 헤테로아릴 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되고, 이들 중 임의의 것은 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며;R 4 and R 5 are independently selected from the group consisting of hydrogen, alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, alkylaryl, heteroaryl and heterocyclyl, any of which may be substituted or unsubstituted and ;

R5는 CCl3, CF3 또는 COOH로 이루어진 그룹으로부터 선택되며;R 5 is selected from the group consisting of CCl 3 , CF 3 or COOH;

그리고 x는 0 내지 16이고, z는 0 내지 5이고, n은 0 내지 10이며 m은 2 내지 10인 제 4 일반식 (IV);And x is 0 to 16, z is 0 to 5, n is 0 to 10 and m is 2 to 10;

또는 그 염으로 정의된다.Or salts thereof.

또한, 이러한 임의의 모든 일반적인 구조는 세포 또는 미토콘드리아 내에서 대사될 수 있기 때문에, 상기-참고된 구조들의 대사물질들은 본 발명의 범위 내에 있음이 명백히 의도된다.In addition, since any such general structure can be metabolized in cells or mitochondria, it is expressly intended that the metabolites of the above-referenced structures are within the scope of the present invention.

상기 제 1 및 제 2 일반식들 양쪽 모두에서, 각각의 특정 리포산 유도체의 (R)-이성질체는 (S)-이성질체보다 더 높은 생리학적 활성을 갖는 것으로 관찰되었다. 따라서, 양쪽 이성질체들이 본 발명, 특히 바람직한 실시예들에서의 용도가 고찰되는 반면에, 상기 (R)-이성질체는 우선적으로 사용되거나 상기 (R)-이성질체는 (S)-이성질체와의 혼합물로의 존재한다고 구체적으로 고찰된다.In both the first and second general formulas above, the (R) -isomer of each particular lipoic acid derivative was observed to have higher physiological activity than the (S) -isomer. Thus, while both isomers are contemplated for use in the present invention, particularly preferred embodiments, the (R) -isomer is used preferentially or the (R) -isomer is in a mixture with the (S) -isomer. It is specifically considered to exist.

또한, 본 발명의 약학적 조성물은 PDH 복합체에서 발견되는 인간가수분해효소, 키나아제 및 탈수소효소 효소 구성분들의 발현 수준을 조절할 수 있다. 이러한 조절은 적절한 유전자들의 후생유전적 침묵을 포함하는 전사, 번역 또는 포스트-번역 단계에서 발생할 수 있다.In addition, the pharmaceutical composition of the present invention can regulate the expression level of human hydrolase, kinase and dehydrogenase enzyme components found in the PDH complex. Such regulation may occur at the transcriptional, translational or post-translational stages, including epigenetic silencing of appropriate genes.

본 발명의 조성물은 약학적으로 허용가능한 담체 또는 부형제를 더 포함할 수 있다. 약학적으로 허용가능한 담체들의 예는 업계에 공지되어 있으며, 항산화제, 완충액, 킬레이트제, 풍미제, 착색제, 보존제, 생체이용률을 향상시키는 흡수 촉진제, 항미생물제 및 그 조합들에 한정되지 않는 약학적으로 허용가능한 담체들과 같은 약학적 조성물에 종래 사용되는 것들을 포함한다. 이러한 첨가제들의 양은 소기의 특성에 의존하는데, 이는 이 분야의 통상의 기술자에 의하여 용이하게 결정될 수 있다.The composition of the present invention may further comprise a pharmaceutically acceptable carrier or excipient. Examples of pharmaceutically acceptable carriers are known in the art and are not limited to antioxidants, buffers, chelating agents, flavoring agents, colorants, preservatives, absorption enhancers that enhance bioavailability, antimicrobial agents and combinations thereof. And conventionally used in pharmaceutical compositions such as acceptable carriers. The amount of such additives depends on the desired properties, which can be readily determined by one skilled in the art.

본 발명의 약학적 조성물은 선택적으로는 다른 치료 성분들과 병용할 수 있는 염, 완충제들, 보존제들 및 융합성 담체들을 일상적으로 함유할 수 있다. 약품에 사용되는 경우, 상기 염은 약학적으로 허용가능하여야 하지만, 약학적으로 허용가능하지 않은 염은 그 약학적으로 허용가능한 염을 제조하는데 용이하게 사용될 수 있으며 본 발명의 범위로부터 배제되지 않는다. 이러한 약리학적 및 약학적으로 허용가능한 염은는 하기와 같은 산들로부터 제조되는 염을 포함하지만, 여기에 한정되지 않는다: 염산, 브롬화수소산, 황산, 질산, 인산, 말레산, 아세트산, 팔리실(palicylic)산, p-톨루엔 술폰산, 타르타르산, 시트르산, 메탄 술폰산, 포름산, 말론산, 숙신산, 나프탈렌-2-술폰산 및 벤젠 술폰산. 또한, 약학적으로 허용가능한 염은 상기 카르복실산기의 나트륨, 칼륨 또는 칼슘염와 같은 알칼리 금속 또는 알칼리토 염으로서 제조될 수 있다.The pharmaceutical compositions of the present invention may routinely contain salts, buffers, preservatives and fusion carriers, which may optionally be used in combination with other therapeutic ingredients. When used in medicine, the salts must be pharmaceutically acceptable, but salts that are not pharmaceutically acceptable can be readily used to prepare the pharmaceutically acceptable salts and are not excluded from the scope of the present invention. Such pharmacologically and pharmaceutically acceptable salts include, but are not limited to, salts prepared from the following acids: hydrochloric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, maleic acid, acetic acid, palmicylic Acids, p-toluene sulfonic acid, tartaric acid, citric acid, methane sulfonic acid, formic acid, malonic acid, succinic acid, naphthalene-2-sulfonic acid and benzene sulfonic acid. In addition, pharmaceutically acceptable salts may be prepared as alkali metal or alkaline earth salts such as sodium, potassium or calcium salts of the carboxylic acid groups.

또한, 본 발명은 세포 과다증식으로 특징되는 질병, 상태 또는 증후근 또는 그 증상들을 포함하는, 적어도 하나의 효소 및/또는 효소 복합체 또는 그 서브유닛의 구조, 발현 및/또는 활성의 조절 또는 교란의 변화를 포함하는 질병, 상태, 증후근 또는 그 증상들의 방지, 진단 또는 치료의 수행을 위해 세포들에게 적어도 하나의 치료 또는 진단제의 유효량을 전달하여 환자를 치료 또는 진단제들을 사용하는 치료 또는 진단방법을 제공한다. 종양 세포 증식, 혈관형성, 전이성 성장, 세포자살 및 외과적 제거 이후 또는 이와 동시에 미세전이의 발달의 치료를 조절하는 원발성 종양들의 치료; 및 원발성 종양의 방사선 또는 다른 화학요법 치료를 포함하는, 개선된 암 치료로서 PDH 복합체를 조절하는 것이 특히 고찰된다. 본 발명의 약학적 조성물은 원발성 또는 전이성 흑색종, 림프종, 육종, 폐암, 간암, 호지킨 및 비-호지킨 림프종, 백혈병, 자궁암, 자궁경부암, 방광암, 신장암, 결장암 및 유방암, 전립선암, 난소암 및 췌장암과 같은 선암종들과 같은 암 유형들에 유용하다.In addition, the present invention is directed to altering the modulation or disruption of the structure, expression and / or activity of at least one enzyme and / or enzyme complex or subunit thereof, including diseases, conditions or syndromes or symptoms thereof characterized by cell hyperproliferation. A method of treating or diagnosing a patient or using diagnostic agents by delivering an effective amount of at least one treatment or diagnostic agent to cells for the prevention, diagnosis or treatment of a disease, condition, syndrome or symptom comprising the same. to provide. Treatment of primary tumors that regulate the treatment of development of micrometastasis after or concurrent with tumor cell proliferation, angiogenesis, metastatic growth, apoptosis and surgical removal; And modulating the PDH complex as an improved cancer treatment, including radiation or other chemotherapy treatments of primary tumors. The pharmaceutical compositions of the present invention are primary or metastatic melanoma, lymphoma, sarcoma, lung cancer, liver cancer, Hodgkin's and non-Hodgkin's lymphoma, leukemia, uterine cancer, cervical cancer, bladder cancer, kidney cancer, colon cancer and breast cancer, prostate cancer, ovary It is useful for cancer types such as adenocarcinomas such as cancer and pancreatic cancer.

치료 및 진단 응용을 위해, 상기 약학적 조성물은 약학적으로 허용가능한 담체와 조합되는 경우 환자에 직접 투여될 수 있다. 이 방법은 진단제 단독으로 또는 해당억제제, 미세소관-상호작용제, 세포성장억제제, 엽산 억제제, 알킬화제, 위상이성질화효소 저해제, 티로신 키나아제 저해제, 포도필로톡신 또는 그 유도체들, 항종양 항생제, 화학요법제, 세포자살-유도제, 항-혈관형성제, 질소겨자, 핵산 삽입제(intercalating agent) 및 그 조합들일 수 있지만, 여기에 한정되지 않는 다른 치료 또는 진단제의 유효량과 병용하여 투여함으로써 수행될 수 있다. 상기와 같은 치료제들은 다른 대사 저해 시약들을 더 포함할 수 있다. 그러한 많은 치료제들은 업계에 공지되어 있다. 병용 치료 방법은 그러한 상태들의 치료에 동시, 순차 또는 개별 용도를 상기 치료 방법에 대한 환자 반응을 증폭시키거나 확실히 하는데 필요한 것으로 제공한다.For therapeutic and diagnostic applications, the pharmaceutical composition may be administered directly to the patient when combined with a pharmaceutically acceptable carrier. This method can be used alone or as a glycolytic inhibitor, microtubule-interacting agent, cell growth inhibitor, folate inhibitor, alkylating agent, phase isomerase inhibitor, tyrosine kinase inhibitor, grapephytotoxin or derivatives thereof, antitumor antibiotics, chemical Therapeutic agents, apoptosis-inducing agents, anti-angiogenic agents, nitrogen mustard, nucleic acid intercalating agents, and combinations thereof, but may be carried out in combination with an effective amount of other therapeutic or diagnostic agents, including but not limited to Can be. Such therapeutic agents may further comprise other metabolic inhibitory reagents. Many such therapeutic agents are known in the art. Combination treatment methods provide simultaneous, sequential or separate use in the treatment of such conditions as necessary to amplify or assure patient response to the treatment method.

본 발명의 방법들은 의학적으로 허용가능하며, 임상적으로 허용할 수 없는 부작용을 유발하지 않으면서 활성 화합물들의 유효 수준을 생성하는 임의의 투여 모드를 이용하여 수행될 수 있다. 특이적으로 비경구 투여용에 적합한 제형이 선호되지만, 본 발명의 조성물은 에어로졸, 스프레이, 분말, 겔, 로션, 크림, 좌약, 연고 등의 형태로 흡입, 경구, 국소, 경피성, 비강, 안구, 폐, 직장, 경점막, 정맥 내, 근육 내, 피하, 복강 내, 흉강 내, 흉막 내, 자궁 내, 종양 내 또는 주입 방법 또는 투여용으로 제형될 수 있다. 상기와 같은 제형을 원한다면, 업계에 공지된 다른 첨가제들이 포함되어 상기 제형에 소기의 일관성 및 다른 특성들을 부여할 수 있다.The methods of the present invention can be performed using any mode of administration that produces an effective level of active compounds without causing medically acceptable and clinically unacceptable side effects. Although formulations suitable specifically for parenteral administration are preferred, the compositions of the present invention may be inhaled, oral, topical, transdermal, nasal, ocular in the form of aerosols, sprays, powders, gels, lotions, creams, suppositories, ointments, and the like. , Lung, rectal, transmucosal, intravenous, intramuscular, subcutaneous, intraperitoneal, intrathoracic, pleural, intrauterine, intratumoral or infusion methods or for administration. If such a formulation is desired, other additives known in the art can be included to impart desired consistency and other properties to the formulation.

이 분야의 통상의 기술자는 치료 또는 진단제를 투여하는 특정 모드는 선택된 특정한 작용제; 상기 투여가 질병, 상태, 증후근 또는 그 증상들의 치료, 진단 또는 방지를 위한 것인지의 여부; 치료 또는 진단되는 의학적 질환의 중증도; 및 치료 효능에 필요한 1 회분의 투여량(dosage)에 의존한다. 예를 들면, 백혈병 치료용 항종양제의 바람직한 투여 모드는 정맥 내 투여를 포함하는 반면에, 피부암 치료의 바람직한 방법은 국소 또는 피부 내 투여를 포함할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that the particular mode of administration of the therapeutic or diagnostic agent may be selected from a particular agent; Whether the administration is for the treatment, diagnosis or prevention of a disease, condition, symptom muscle or symptoms thereof; The severity of the medical condition being treated or diagnosed; And one dose required for therapeutic efficacy. For example, a preferred mode of administration of antitumor agents for the treatment of leukemia involves intravenous administration, while a preferred method of treating skin cancer will include topical or intradermal administration.

본 명세서에 사용된 "유효량"은 소기의 치료 또는 진단 효과가 달성되는 치료 또는 진단제의 1 회 또는 복수회 투여량을 지칭한다. 일반적으로, 상기 치료 또는 진단제의 유효량은 채용된 특이적인 작용제의 활성; 상기 작용제의 대사 안정성 및 작용 길이; 피검자의 종, 연령, 체중, 일반적인 건강, 식이 상태, 성별 및 식사; 투여 모드 및 시간; 배설률; 필요하다면 약물 조합; 및 치료되는 특정 상태의 발현 정도(extent of presentation) 및/또는 중증도에 따라 달라질 것이다. 정확한 투여량은 소기의 결과를 배출하기 위하여 일일 1 회 또는 수회의 투여하여 과도한 실험을 수행하지 않고 이 분야의 통상의 기술자에 의하여 결정될 수 있으며, 상기 투여량은 소기의 치료 효과를 달성하기 위하거나 임의의 합병증이 있는 경우에 개별 전문의에 의하여 조절될 수 있다. 중요한 것은 암 치료에 사용되는 경우, 사용된 치료제의 투여량은 정상 세포에 실질적으로 해를 주지 않으면서 종양 세포들을 억제하거나 사멸시키는데 충분하여야 한다.As used herein, "effective amount" refers to one or multiple doses of a therapeutic or diagnostic agent for which a desired therapeutic or diagnostic effect is achieved. In general, an effective amount of the therapeutic or diagnostic agent will depend on the activity of the specific agent employed; Metabolic stability and length of action of the agent; The species, age, body weight, general health, dietary condition, sex and diet of the subject; Mode and time of administration; Excretion rate; Drug combination if necessary; And the extent of presentation and / or severity of the particular condition being treated. The exact dosage may be determined by one of ordinary skill in the art without performing excessive experiments with one or several daily administrations to produce the desired results, and the dosage may be determined to achieve the desired therapeutic effect or Any complications can be controlled by individual specialists. Importantly, when used to treat cancer, the dose of therapeutic agent used should be sufficient to inhibit or kill tumor cells without substantially harming normal cells.

본 발명의 약학적 조성물에 포함된 치료 또는 진단제는 환자에 안전하게 투여될 수 있는 최대량까지 원하는 임의의 양으로 제조될 수 있다. 상기 진단제 또는 치료제의 양은 바람직하게는 약 50 ㎎/mL인 0.01 ㎎/mL 미만 내지 1000 ㎎/mL 초과하는 범위에 이를 수 있다.The therapeutic or diagnostic agent included in the pharmaceutical composition of the present invention may be prepared in any amount desired up to the maximum amount that can be safely administered to the patient. The amount of the diagnostic or therapeutic agent may range from less than 0.01 mg / mL to more than 1000 mg / mL, which is preferably about 50 mg / mL.

일반적으로, 본 발명의 약학적 조성물은 환자에게 PDH 복합체의 구조 및/또는 활성을 조절하는데 유효한 양을 투여하기에 충분한 방식으로 전달될 것이다. 따라서, 투여량은 약 0.3 ㎎/㎡ 내지 2000 ㎎/㎡, 바람직하게는 약 60 ㎎/㎡에 이를 수 있다. 상기 투여량은 일일 1 회 내지 4 회 이상과 같이 단일 용량으로 또는 개별 분할 용량의 형태로 투여될 수 있다. 특정 용량으로 투여시에 피검자에게서의 반응이 불충분한 경우에, 더 많은 용량 (또는 상이한 더 국소화된 전달 경로에 의하여 더 유효한 용량)이 환자 내성의 정도까지 채용될 수 있다. 상기 치료 또는 진단제의 적절한 전신 또는 표적 수준에 도달하기 위하여 일일 복수회 용량이 고찰된다.In general, the pharmaceutical compositions of the present invention will be delivered to the patient in a manner sufficient to administer an amount effective to modulate the structure and / or activity of the PDH complex. Thus, the dosage may range from about 0.3 mg / m 2 to 2000 mg / m 2, preferably about 60 mg / m 2. The dosage may be administered in a single dose or in the form of separate divided doses, such as once to four or more times daily. If the response from the subject is insufficient when administered at a particular dose, more doses (or more effective doses by different, more localized delivery routes) may be employed up to the extent of patient resistance. Multiple doses per day are contemplated to reach an appropriate systemic or target level of the therapeutic or diagnostic agent.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 본 발명의 리포산 유도체들은 시험관내 진단 및 예상 작용제로서 사용될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 관심 대상인 특이적인 종양 세포 또는 세포 유형에 따라, 다른 리포산 유도체들은 PDH 복합체의 조절을 통한 상이한 종양 클래스들의 억제에 있어서 다소간 유효할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 적절한 화학요법 전략의 진단 또는 선택이 곤란할 수 있는 경우에, 특이적인 종양 세포 유형들을 표적하는 것으로 알려진 리포산 유도체들을 사용하여 시험관내에서 종양 세포들의 배양물의 시험으로 인하여 종양 유형 및 효과적인 치료를 확인하는데 다른 접근법을 제공한다.In another embodiment of the present invention, the lipoic acid derivatives of the present invention can be used as in vitro diagnostic and anticipated agents. As mentioned above, depending on the specific tumor cell or cell type of interest, other lipoic acid derivatives may be more or less effective in the inhibition of different tumor classes through the regulation of the PDH complex. Thus, for example, where diagnosis or selection of appropriate chemotherapy strategies may be difficult, tumor types and tumors may be due to testing of cultures of tumor cells in vitro using lipoic acid derivatives known to target specific tumor cell types. Other approaches are provided to identify effective treatments.

도면으로 돌아가서, 도 6A는 시험관 내 정상 조직 및 종양 세포에서 에너지 대사에 있어서 일어날 수 있는 많은 차이점들 중 하나를 도시한다. 종양 세포는 흔히 해당 조건하에서 정상 세포보다 ATP 생성을 위한 미토콘드리아 에너지 대사에 대해 세포질 해당작용에 더 많이 의존한다. PDH 복합체의 발현 및 조절에 있어서 변화는 분명히 이 종양-특이적 적응의 일부이다. PDH 촉매 성분들의 수준의 증가 및/또는 이러한 효과를 생성하는 억제성 PDK들의 수준의 증가로 인하여 종양 세포를 정상 세포보다 PDH 복합체를 공격하는 작용제들에 더 취약하게 할 수 있다.Returning to the figure, FIG. 6A shows one of the many differences that can occur in energy metabolism in normal tissues and tumor cells in vitro. Tumor cells often rely more on cytoplasmic glycolysis for mitochondrial energy metabolism for ATP production than normal cells under these conditions. Changes in the expression and regulation of PDH complexes are clearly part of this tumor-specific adaptation. Increasing the level of PDH catalyst components and / or increasing the level of inhibitory PDKs that produce this effect may render tumor cells more vulnerable to agents that attack the PDH complex than normal cells.

도 6B는 PDH 복합체에서 피루베이트로부터 아세틸-CoA를 합성하는데 관련된 정상 반응들을 촉매하는 리포산의 구조를 도시한다. 생체 내 리포산은 E2 리포일 영역 활성 부위들에서 라이신의 엡실론 아미노기와의 비-펩티드 아미드 결합에서 카르복실 말단을 통해 연결된다. PDH E2-결합 리포산염의 산화/환원/아세틸화 상태는 E1α PDH 서브유닛의 인산화 비활성화를 조절하여 PDH 활성을 조절하는 키나아제류 및 인산가수분해효소류에 의하여 모니터링된다는 것도 주목하라. 또한, 이 도면은 본 발명에 사용될 수 있는 3 개의 대표적인 피포산 유도체들의 구조를 도시한다. CPI-613 및 CPI-045가 높은 항종양 역가를 가진 반면에, CPI-157은 세포 배양물에서 활성이 거의 없거나 활성을 전혀 가지지 않으며, 몇몇 실험들에서 대조군으로 유용하다.6B shows the structure of lipoic acid catalyzing the normal reactions involved in synthesizing acetyl-CoA from pyruvate in the PDH complex. In vivo lipoic acid is linked via a carboxyl terminus at a non-peptide amide bond with the epsilon amino group of lysine at the E2 lipoyl region active sites. Note that the oxidation / reduction / acetylation status of PDH E2-binding lipoate is monitored by kinases and phosphatases that modulate PDH activity by regulating phosphorylation inactivation of the El alpha PDH subunit. This figure also shows the structure of three representative pipeoic acid derivatives that can be used in the present invention. Whereas CPI-613 and CPI-045 have high antitumor titers, CPI-157 has little or no activity in cell culture and is useful as a control in some experiments.

도 6C는 E2와 결합된 리포산염, E1 및 조절성 PDK를 갖는 E2를 포함하여, PDH 복합체 성분들 사이의 관계를 제시한다. 높은 수준의 아세틸-리포산염 또는 디히드로리포산염(미도시)은 PDK들을 활성화시켜, 차례로 PDH 복합체 촉매작용에서 제 1 단계를 촉매하는 서브유닛인 E1α를 비활성화시켜서 PDH 복합체를 통한 유량(flux)을 더 억제한다. dl 공정은 PDH 복합체를 통한 탄소/에너지 흐름에 대한 통제자(governor)로서 작용하며, 이 조절 공정은 도 3A에 도시된 종양 세포들의 상이한 에너지 대사를 지지하기 위하여 명백히 실질적으로 변화된다.FIG. 6C shows the relationship between PDH complex components, including lipoate bound with E2, E1 and E2 with regulatory PDK. High levels of acetyl-lipoate or dihydrolipoate (not shown) activate PDKs, which in turn inactivates the subunit E1α, which catalyzes the first step in PDH complex catalysis, thereby reducing the flux through the PDH complex. Suppress more. The dl process acts as a governor for carbon / energy flow through the PDH complex, and this regulatory process is obviously substantially changed to support the different energy metabolism of the tumor cells shown in FIG. 3A.

도 7은 본 발명의 약학적 조성물이 이종이식 종양 성장에 미치는 효과를 도시한다. 세포들은 실시예 2에 기술된 바와 같이 배면 측복부(dorsal flank)에 피하로 이식되었다. 이후, 마우스들에게 도면에 나타난 날짜에 시작하여 복강 내로 약물(또는 운반체 단독; "허위(mock)")이 주사되었다. 왼쪽 패널은 1 ㎎/㎏의 농도로 본 발명 또는 운반체 대조를 사용하여 매주 3 회 주사된 췌장 종양 모델을 도시한다. 이 실험은 BxPC-3 세포들을 사용하여 수행된 2 가지 및 AsPC-2 세포들을 사용하여 수행된 2 가지를 나타낸 것이다. 오른쪽의 3 가지 패널들은 매주 1 회(원형), 매주 3 회(역삼각형) 또는 매주 5 회(운반체 치료용으로 삼각형 및 약물 치료용으로 사각형) 중 어느 하나로 지시된 농도로 주사된 H460 폐 종양 모델을 도시한다. 이 실험은 H460 세포들을 사용하여 수행된 4 가지를 나타낸 것이다.7 shows the effect of the pharmaceutical composition of the present invention on xenograft tumor growth. Cells were implanted subcutaneously in the dorsal flank as described in Example 2. The mice were then injected with the drug (or vehicle alone; "mock") intraperitoneally, beginning on the date shown in the figure. The left panel shows a pancreatic tumor model injected three times weekly using the present invention or carrier control at a concentration of 1 mg / kg. This experiment shows two performed with BxPC-3 cells and two performed with AsPC-2 cells. The three panels on the right model H460 lung tumors injected at the concentrations indicated, either once weekly (circular), three times weekly (inverted triangle) or five times weekly (triangle for carrier therapy and square for drug therapy). To show. This experiment shows four things performed using H460 cells.

도 8은 본 발명의 약학적 조성물을 사용한 처리로 인하여 처리 200 내지 300 μM("처리된") 또는 허위 처리("허위 처리된") 중 어느 하나로 처리한 3 가지 세포 유형들 및 비-변형 세포 유형(MDCK)에 미치는 영향을 도시한다. 세포들은 10% 혈청을 함유하는 적절한 조직 배양 배지에서 48 시간 동안 처리되었다. 3 가지 암 세포주들에서 세포자살 또는 세포자살-유사 경로들(또한, 도 11 참고)에 의한 광범위한 세포 사멸은 실시예 2에 기술된 방법론을 통해 관찰된다. 이에 반하여, 비-변형된 MDCK 세포들은 이 용량으로 처리한 약물 처리로는 명백히 영향받지 않는다.8 shows three cell types and non-modified cells treated with either treatment 200-300 μM (“treated”) or false treatment (“false treated”) due to treatment with the pharmaceutical composition of the present invention. The effect on the type (MDCK) is shown. Cells were treated for 48 hours in an appropriate tissue culture medium containing 10% serum. Extensive cell death by apoptosis or apoptosis-like pathways (see also FIG. 11) in three cancer cell lines is observed via the methodology described in Example 2. In contrast, non-modified MDCK cells are not clearly affected by drug treatment treated with this dose.

도 9A는 본 발명의 약학적 조성물을 치사 한계치(10% 혈청에서 200 μM) 이상으로 사용하여 처리한 이후에 H460 폐 종양 세포에서의 ATP 수준들을 도시한다. 점선들은 지시된 농도에서의 처리를 나타낸다. 해당 실선들은 지시된 시간 동안 처리한 이후에, 약물을 제거하고 약물이 없는 배지에서 60 초 동안 회복한 것을 나타낸다. 화살 블록들은 ATP 회복의 간격을 지시한다.9A depicts ATP levels in H460 lung tumor cells after treatment with the pharmaceutical compositions of the present invention at or above the lethal threshold (200 μM in 10% serum). Dashed lines represent treatment at the indicated concentrations. The solid lines indicate that after treatment for the indicated time, the drug was removed and recovered for 60 seconds in the drug-free medium. Arrow blocks indicate the interval of ATP recovery.

도 9B는 피루베이트(메틸-피루베이트의 형태)이 1 차 탄소원(점선)인 배지 및 포도당이 1 차 탄소원(실선)인 배지에서 ATP 합성의 억제를 비교한 것이다. 본 발명의 약학적 조성물은 양쪽 배지들에서 동일한 한계치 농도로 궁극적으로 세포 사멸을 일으킨다는 것에 주목하라; 그러나, 총 세포 ATP 수준의 조기 고갈은 피루베이트-함유 배지에서 높았고 포도당-함유 배지에서는 없다. 또한, 세포 사멸의 시작은 상기 200 μM 약물 농도보다는 상기 300 μM에서 더 급속하다.9B compares the inhibition of ATP synthesis in medium with pyruvate (in the form of methyl-pyruvate) as the primary carbon source (dashed line) and medium with glucose as the primary carbon source (solid line). Note that the pharmaceutical composition of the present invention ultimately causes cell death at the same threshold concentrations in both media; However, early depletion of total cell ATP levels was high in pyruvate-containing medium and absent in glucose-containing medium. In addition, the onset of cell death is more rapid at the 300 μM than the 200 μM drug concentration.

도 9C는 SK-Br-3 유방암 세포에서의 본 발명의 약학적 조성물의 ATP 합성의 억제를 HMEC 정상 유방 세포에서의 본 발명의 약학적 조성물의 ATP 합성의 억제와 비교한 것이다. 그 결과들이 도 6A 및 6B에 도시되어 있는 실험들과 비교하여, 이러한 실험들은 무혈청 배지(MEBM)에서 수행되었다. 그 결과, 약물의 치사 한계치는 약 50 μM으로 더 낮다. 22-시간 정상 세포 표본들에서 ATP 수준에서의 작은 저하는 약물 용량에 관련되지 않으며 정상 실험 변화를 반영한다는 것에 주목하라.9C compares the inhibition of ATP synthesis of the pharmaceutical composition of the present invention in SK-Br-3 breast cancer cells with the inhibition of ATP synthesis of the pharmaceutical composition of the present invention in HMEC normal breast cells. The results were compared in the experiments shown in Figures 6A and 6B, these experiments were performed in serum-free medium (MEBM). As a result, the drug's lethal threshold is lower, about 50 μM. Note that the small decrease in ATP levels in 22-hour normal cell samples is not related to drug dose and reflects normal experimental changes.

도 9D는 본 발명의 조성물(왼쪽 그래프), 리포산(중앙 그래프) 및 본 발명의 비활성 형태(오른쪽 그래프)에 의하여 H460 폐암 세포들에서의 ATP 합성의 억제를 비교한 것이다. 도 9C에서와 같이, 이러한 실험들은 무혈청 배지에서 수행되어 상기 약물의 치사 한계치는 약 50 μM이다.9D compares the inhibition of ATP synthesis in H460 lung cancer cells by the composition of the invention (left graph), lipoic acid (center graph) and the inactive form of the invention (right graph). As in FIG. 9C, these experiments were performed in serum-free medium so that the drug's lethal limit was about 50 μΜ.

도 10은 본 발명의 약학적 조성물(10% 혈청으로 보충된 DMEM에서 400 μM 농도)이 PDH(PDC) 및 (αKDH) 효소 활성들의 종양 세포 미토콘드리아 수준들에 미치는 효과를 도시한다. PDH는 강력하게 억제된 반면에, αKDH는 그렇지 않다는 것에 주목하라. 효소 활성 수준은 실시예 2에 기술된 바와 같이, 첨가된 탄소원에 반응하는 레사주린(resazurin) 환원을 이용하여 정제된 미토콘드리아의 추출물들에서 측정된다. 배경선은 첨가된 탄소원이 부재한 레사주린 환원에 해당한다.10 shows the effect of the pharmaceutical composition of the present invention (400 μM concentration in DMEM supplemented with 10% serum) on tumor cell mitochondrial levels of PDH (PDC) and (αKDH) enzyme activities. Note that PDH is strongly inhibited, whereas αKDH is not. Enzyme activity levels are measured in extracts of mitochondria purified using resazurin reduction in response to the added carbon source, as described in Example 2. The background line corresponds to the resazurin reduction without the added carbon source.

다음으로, 도 11A에서, 본 발명의 약학적 조성물(10% 혈청으로 보충된 RPMI 배지에서 400 μM 농도로 120 분 동안) 처리되거나(+) 허위 처리된(-) H460 폐암 세포들로부터 추출한 추출액들의 2-차원 겔들의 웨스턴 분석들이 수행되었다. 웨스턴 전달(Western transfers)은 PDH 복합체의 E1α 및 E2 서브유닛들에 대한 단일클론성 항체들의 칵테일(cocktail)을 이용하여 탐침되었다(probed). 웨스턴 전달은 E2에서 정렬된다. 실질적으로 더 높은 수준의 과도-인산화된 형태의 E1과 감소된 수준의 저-인산화된 E1 형태들이 상기 약물-처리된 표본에 있다는 것을 주목하라. 왼쪽 수직 백선은 겔들을 정렬시키는 기준들 중의 하나인 E2 서브유닛의 이동도를 도시한다. 오른쪽 수직 백선은 효소적으로 활성인 성분으로 추정되는 인산화가 덜 된 E1α 형태를 관통한다.Next, in FIG. 11A, of the extracts extracted from H460 lung cancer cells treated (+) or falsely treated (−) for 120 minutes at 400 μM concentration in RPMI medium supplemented with 10% serum Western analyzes of two-dimensional gels were performed. Western transfers were probed using a cocktail of monoclonal antibodies against the El and E2 subunits of the PDH complex. Western delivery is aligned at E2. Note that substantially higher levels of the over-phosphorylated form of E1 and reduced levels of low-phosphorylated El form are present in the drug-treated sample. The left vertical white line shows the mobility of the E2 subunit, one of the criteria for aligning the gels. The right vertical ringworm penetrates the less phosphorylated E1α forms that are believed to be enzymatically active ingredients.

도 11B는 본 발명의 약학적 조성물로 처리된 허위-처리된 짝을 이룬 2-차원 겔 표본들을 확대한 것들을 도시한다. 요소 A는 도 8A의 부분을 확대한 것이다. 요소 B는 MEBM 무혈청 유방 상피 세포 배지에서 80 μM 조성물로 180 분 동안 허위-처리되고(-) 처리된(+) SK-Br-3 유방암 세포들이다. 요소 C는 MEBM 무혈청 유방 상피 세포 배지에서 80 μM 조성물로 240 분 동안 허위-처리되고(-) 처리된(+) SK-Br-3 유방암 세포들이다. 요소 D는 MEBM 무혈청 유방 상피 세포 배지에서 80 μM 조성물로 240 분 동안 허위-처리되고(-) 처리된(+) HMEC 정상 유방 세포들이다. 수직 백선은 효소적으로 활성인 성분으로 추정되는 인산화가 덜 된 E1α 형태를 관통한다.FIG. 11B shows magnified false-treated paired two-dimensional gel specimens treated with the pharmaceutical composition of the present invention. FIG. Element A is an enlargement of the portion of FIG. 8A. Element B is SK-Br-3 breast cancer cells that were false-treated (−) and treated (+) for 180 minutes with 80 μM composition in MEBM serum free breast epithelial cell medium. Element C is SK-Br-3 breast cancer cells that were false-treated (−) and treated (+) (+) for 240 minutes with 80 μM composition in MEBM serum free breast epithelial cell medium. Element D is HMEC normal breast cells that were false-treated (−) and treated (+) for 240 minutes with 80 μM composition in MEBM serum free breast epithelial cell medium. Vertical ringworm penetrates the less phosphorylated E1α forms that are believed to be enzymatically active components.

도 12A 및 12B는 본 발명의 약학적 조성물의 생체 내 강력하고 선택적인 항암 효과에 대한 작업 가설(working hypothesis)을 도시한다. 도 12A는 예를 들면, PDC E2 서브유닛에 공유적으로 결합된 내생성 리포산염에 의하여 조절된 PDK들의 조절 역할을 도시한다. PDK들은 주로 종양 세포에서 명백히 실질적으로 변형된 공정인 높은 수준의 환원되고/되거나 아세틸화된 리포산염에 대한 반응으로 PDC를 비활성화한다.12A and 12B show a working hypothesis for the potent and selective anticancer effects in vivo of the pharmaceutical compositions of the present invention. 12A shows the regulatory role of PDKs regulated, for example, by endogenous lipoate covalently bound to the PDC E2 subunit. PDKs inactivate PDC mainly in response to high levels of reduced and / or acetylated lipoates, a process that is clearly substantially modified in tumor cells.

부수적으로, 도 12B는 생체 내 정상 및 종양 세포들을 구별하는 것으로 여겨지는 PDC-E1에 대한 PDK의 비율에 있어서 큰 수량적 차이를 도시한다. 정상 세포에서, 낮은 수준의 PDK는 PDH 복합체 주변으로 (그 2 개의 이량체 서브유닛들을 통해) 성큼성큼(hand-over-hand) "보행"하여 E1을 점차 인산화시키는 것으로 생각된다. 이러한 인산화는 PDP 탈인산화(미도시)와 정상 상태 평형을 이룬다. 여기에 도시된 작업 가설에 대하여, 티옥탄류는 주로 아세틸-리포산염 및/또는 디히드로리포산염을 결합시키는 동일한 부위들을 통해 PDK들을 자극하여, 이로 인하여 하나 이상의 PDK 동형을 인공적으로 자극하여 E1α를 비활성화시킨다. 종양 세포에서는, 훨씬 더 높은 수준의 PDK가 티옥탄류에 의한 이 자극을 PDC 효소 활성 및 미토콘드리아 에너지 대사를 폐쇄시키는데 훨씬 더 효과적이게 한다.Incidentally, FIG. 12B shows a large quantitative difference in the ratio of PDK to PDC-E1 that is believed to distinguish normal and tumor cells in vivo. In normal cells, low levels of PDK are thought to gradually phosphorylate E1 by "walking" hand-over-hand around the PDH complex (through its two dimeric subunits). This phosphorylation is in steady state equilibrium with PDP dephosphorylation (not shown). For the working hypothesis shown here, thioctans primarily stimulate PDKs through the same sites that bind acetyl-lipoates and / or dihydrolipoates, thereby artificially stimulating one or more PDK isoforms to elute E1α. Deactivate it. In tumor cells, even higher levels of PDK make this stimulation by thioctans much more effective at closing PDC enzyme activity and mitochondrial energy metabolism.

이하 비-한정 실시예들은 본 발명의 약학적 조성물의 이해를 용이하게 하는데 제공된다.The following non-limiting examples are provided to facilitate understanding of the pharmaceutical composition of the present invention.

실시예 1Example 1

티옥탄의Tioctane 화학적 합성 Chemical synthesis

리포산 유도체들(즉, 티옥탄류)인 CPI-613 및 CPI-157은 6,8-비스메르캅토옥탄산을 시작 물질로 미국 특허 번호 6,331,559 B1 및 미국 특허 번호 6,951,887 B2 호에 기술된 수정된 절차를 이용하여 합성되었다. 티옥탄 CPI-045는 미국 특허 번호 6,331,559 B1에 기술된 바와 같이 합성되었다.Lipoic acid derivatives (ie, thioctanes), CPI-613 and CPI-157, are modified procedures described in US Pat. No. 6,331,559 B1 and US Pat. No. 6,951,887 B2 as starting materials for 6,8-bismercaptooctanoic acid. It was synthesized using. Tioctane CPI-045 was synthesized as described in US Pat. No. 6,331,559 B1.

상기 3 가지 티옥탄들에 대한 구조 분석은 하기와 같다. CPI-045 및 CPI-613의 다수의 독립적인 합성들은 항-암 특성에서 구별할 수 없었다. 이종이식(도 7) 및 ATP 측정(도 9)에 사용된 CPI-613의 순도는 99%를 초과하였다. 다른 모든 제조물들은 98% 순도를 초과하였다.The structural analysis of the three thioctanes is as follows. Many independent synthesis of CPI-045 and CPI-613 were indistinguishable in anti-cancer properties. The purity of CPI-613 used for xenografts (FIG. 7) and ATP measurements (FIG. 9) exceeded 99%. All other preparations exceeded 98% purity.

CPI-613: 6,8-비스-벤질술파닐옥탄산: 백색 결정질 고체, 녹는점 65-66℃ (lit. 67.5-69°); 1H-NMR (250 MHz, CDCl3): δ 7.15-7.4 (m, 10H), 3.66 (s, 2H), 3.64 (s, 2H), 2.52-2.62 (m, 1H), 2.50 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 2.29 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 1.2-1.8 (m, 8H); 13C-NMR (62.9 MHz, CDCl3): δ 179.6, 138.6, 138.5, 128.9, 128.8, 128.5, 128.4, 126.9, 44.1, 36.4, 35.1, 34.4, 33.8, 28.7, 26.0, 24.4.CPI-613: 6,8-bis-benzylsulfanyloctanoic acid: white crystalline solid, melting point 65-66 ° C. (lit. 67.5-69 °); 1 H-NMR (250 MHz, CDCl 3 ): δ 7.15-7.4 (m, 10H), 3.66 (s, 2H), 3.64 (s, 2H), 2.52-2.62 (m, 1H), 2.50 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 2.29 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 1.2-1.8 (m, 8H); 13 C-NMR (62.9 MHz, CDCl 3): δ 179.6, 138.6, 138.5, 128.9, 128.8, 128.5, 128.4, 126.9, 44.1, 36.4, 35.1, 34.4, 33.8, 28.7, 26.0, 24.4.

CPI-157: 6,8-비스-에틸술파닐옥탄산: 무색; TLC (EtAc:헥산류:HAc, 200:200:1 v/v): Rf = 0.60; 1H-NMR (300 MHz, CDCl3): δ 2.64-2.76 (m, 1H), 2.65 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 2.52 (q, J = 7.5 Mz, 2H), 2.49 (q, J = 7.2 Hz, 2H), 2.36 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 1.40-1.85 (m, 8H), 1.25 (t, J = 7.2 Hz, 3H), 1.22 (t, J = 7.5 Hz, 3H); 13C-NMR (75 MHz, CDC13): δ 180.0, 44.3, 34.6, 33.9, 28.9, 26.2, 25.9, 24.5, 24.2, 14.9, 14.7; IR (필름): 2963, 1708, 1449, 1423, 1283, 1263 cm-1.CPI-157: 6,8-bis-ethylsulfanyloctanoic acid: colorless; TLC (EtAc: hexanes: HAc, 200: 200: 1 v / v): R f = 0.60; 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3): δ 2.64-2.76 (m, 1H), 2.65 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 2.52 (q, J = 7.5 Mz, 2H), 2.49 (q, J = 7.2 Hz, 2H), 2.36 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 1.40-1.85 (m, 8H), 1.25 (t, J = 7.2 Hz, 3H), 1.22 (t, J = 7.5 Hz, 3H ); 13 C-NMR (75 MHz, CDC13): δ 180.0, 44.3, 34.6, 33.9, 28.9, 26.2, 25.9, 24.5, 24.2, 14.9, 14.7; IR (Film): 2963, 1708, 1449, 1423, 1283, 1263 cm -1 .

CPI-045: 6,8-비스-벤조일술파닐옥탄산: 무색, 점성이 있는 오일; TLC (헥산류:EtAc:HAc, 100:50:1 v/v): Rf = 0.30; 1H-NMR (250 MHz, CDCl3): δ 7.9-8.1 (m, 4H), 7.38-7.60 (m, 6H), 3.8-4.0 (m, 1H), 3.0-3.3 (m, 2H), 2.34 (t, J = 7.1 Hz, 2H), 1.4-2.2 (m, 8H); 13C-NMR (62.9 MHz, CDC13): δ 191.7, 191.5, 179.7, 137.0, 136.9, 133.3, 128.5, 127.3, 127.1, 43.6, 35.0, 34.6, 33.8, 26.4, 26.2, 24.3; IR (필름): 2973, 1710, 1704, 1667, 1665, 1662, 1448, 1207, 1175, 911, 773, 757, 733, 688, 648 cm-1 CPI-045: 6,8-bis-benzoylsulfanyloctanoic acid: colorless, viscous oil; TLC (hexanes: EtAc: HAc, 100: 50: 1 v / v): R f = 0.30; 1 H-NMR (250 MHz, CDCl 3): δ 7.9-8.1 (m, 4H), 7.38-7.60 (m, 6H), 3.8-4.0 (m, 1H), 3.0-3.3 (m, 2H), 2.34 ( t, J = 7.1 Hz, 2H), 1.4-2.2 (m, 8H); 13 C-NMR (62.9 MHz, CDC13): δ 191.7, 191.5, 179.7, 137.0, 136.9, 133.3, 128.5, 127.3, 127.1, 43.6, 35.0, 34.6, 33.8, 26.4, 26.2, 24.3; IR (Film): 2973, 1710, 1704, 1667, 1665, 1662, 1448, 1207, 1175, 911, 773, 757, 733, 688, 648 cm -1

실시예 2Example 2

티옥탄Tioctane 항-암 효과를 결정하는데 사용된 방법 Methods used to determine anti-cancer effects

세포: 인간 종양 세포주들은 ATCC로부터 얻었으며, ATCC 추천에 따라 번식시켰다. 인간 유방 상피 세포(HMEC), 소기도 상피세포(SAEC) 및 정상 인간 표피 각질세포(NHEK) 일차 세포들은 LONZA Walkersville 사(메릴랜드 주, 워커스빌(Walkersville) 소재)로부터 얻었다. 각각의 세포주는 공급자에 의하여 발달시키고 공급자로부터 구입한 적절한 배지에서 상기 공급자의 지시사항에 따라 유지되고 번식시켰다. 여기에 보고된 실험들은 3 내지 6 계대인 정상적인 세포들을 사용하였다.Cells: Human tumor cell lines were obtained from ATCC and propagated according to ATCC recommendations. Human breast epithelial cells (HMEC), small airway epithelial cells (SAEC) and normal human epidermal keratinocytes (NHEK) primary cells were obtained from LONZA Walkersville (Walkersville, MD). Each cell line was developed and maintained by the supplier and maintained and propagated according to the supplier's instructions in the appropriate medium purchased from the supplier. The experiments reported here used normal cells of three to six passages.

종양 성장 억제 연구: CD1-Nu/Nu 암컷 마우스들에게 피하(SC) 주사에 의하여 인간 BxPC-3 또는 AsPC-1 췌장 종양 세포 또는 H460 NSCLC를 이식시켰다. 약 8 내지 12 일 이후에, 상기 마우스들에게 도면 범례에 지시된 복용량 및 일정으로 복강 내로(IP)로 주사되었다. 약물 또는 운반체는 체중 25 gm당 약 2 ㎖로 주사되었다. 약물 농도는 1.25 ㎎/㎖(약 3.1 mM) 이하였다. 운반체/용매는 25 mM 이하로 물에 용해된 트리에탄올아민으로 구성되었다. 허위 처리된 동물들에 주사된 운반체는 상기 실험용의 최고 약물 복용량이 주사되는 용매와 항상 동일하였다. 마우스들은 신체 상태 및 사망률에 대하여 매일 모니터링되었다. 체중 및 종양 부피는 처리 전 매일 그리고 처리 도중 및 처리 후 매주 약 3 회 측정되었다. 마우스들은 12 시간 주/야 사이클에 유지되었고, 자유로(ad libitum) 급식받았고, 스토니 브룩 대학교 동물 시설에서 기관 지침에 따라 수용되었다.Tumor Growth Suppression Studies: CD1-Nu / Nu female mice were implanted with human BxPC-3 or AsPC-1 pancreatic tumor cells or H460 NSCLC by subcutaneous (SC) injection. After about 8-12 days, the mice were injected intraperitoneally (IP) at the dose and schedule indicated in the figure legend. The drug or carrier was injected at about 2 ml per 25 gm body weight. Drug concentration was less than 1.25 mg / ml (about 3.1 mM). The carrier / solvent consisted of triethanolamine dissolved in water up to 25 mM. The vehicle injected into the false treated animals was always the same as the solvent in which the highest drug dose for the experiment was injected. Mice were monitored daily for physical condition and mortality. Body weight and tumor volume were measured about three times daily before treatment and during and after treatment. Mice were maintained on a 12 hours day / night cycle and free (ad libitum ) and received at institutional guidelines at Stony Brook University animal facility.

세포 사멸 시험: 대부분의 세포 생존율의 측정을 위해, CellTiter-Glo 검사(Promega)가 ATP 합성의 조기 티옥탄 억제에 의하여 혼동되지(confounded) 않을 만큼 충분히 긴 시간 사용되었다. (도 9). 통상적인 실험에서, 세포들은 웰당 5000 개의 세포로 흑색의 맑은 바닥 96-웰 플레이트들에서 플레이트되었다. 18 내지 25 시간 이후에, 배지는 약물 용매(혈청-함유 배지에서 물에 용해된 트리에탄올아민 2.8 mM 및 무혈청 배지에서 0.7 mM) 또는 동일한 용매에 티옥탄 CPI-613을 함유하는 신선 배지로 교체되었다. 상기 검사는 제조자 지시사항에 따라, 약물 용량에 의존하여 약물 첨가 후 24 시간 또는 48 시간에 수행되었다.Cell death test: For most cell viability measurements, the CellTiter-Glo assay (Promega) was used long enough to not be confounded by early thioctane inhibition of ATP synthesis. (FIG. 9). In a typical experiment, cells were plated in black clear bottom 96-well plates at 5000 cells per well. After 18 to 25 hours, the medium was replaced with a fresh solvent containing thioctane CPI-613 in drug solvent (2.8 mM triethanolamine dissolved in water in serum-containing medium and 0.7 mM in serum free medium) or the same solvent. . The test was performed 24 hours or 48 hours after drug addition, depending on drug dose, according to manufacturer's instructions.

일부 경우에, 세포들은 48-웰 플레이트들에 세포당 10,000 세포로 플레이트되었으며, 배지는 18 내지 15 시간 이후에 약물 용매(1% EtOH 최종 농도)을 포함하거나 동일한 용매에 티옥탄 CPI-045의 다양한 농도들을 함유하는 신선 배질로 교체되었다. 세포들은 실험의 나머지 기간 동안 용매 또는 약물-함유 배지에서 머물러 있었다. 플레이트들은 약물 첨가 후 24, 48 및 72 시간에 검사되었으며, 세포수는 합류(confluence) 백분율로 추산되었다. 이러한 조건하에서, 티옥탄-유도 세포 사멸은 거의-한계치 용량에서 세포자살이 높으며, 세포수 추정은 사멸을 알려주는 신뢰성 높은 지시자이다. (도 10) 만약 72 시간에 남아있는 세포들의 통합성(integrity)은 트리판 블루 배제검사(trypan blue exclusion)에 의하여 시험되었다.In some cases, the cells were plated at 10,000 cells per cell in 48-well plates, and the medium contained drug solvent (1% EtOH final concentration) after 18-15 hours or a variety of thioctane CPI-045 in the same solvent. It was replaced with fresh embryo containing concentrations. Cells stayed in solvent or drug-containing medium for the remainder of the experiment. Plates were examined 24, 48 and 72 hours after drug addition and cell numbers were estimated as percentage of confluence. Under these conditions, titantan-induced cell death is high in apoptosis at near-limit doses, and cell count estimation is a reliable indicator of death. (FIG. 10) The integrity of the cells remaining at 72 hours was tested by trypan blue exclusion.

표 2는 시험관 내 종양 세포들에 대한 티옥탄류의 작용에 관한 자료를 제공한다. CPI-613 및/또는 CPI-045 사멸에 대한 민감도를 위해 우리가 조사한 인간 종양 및 원발성(primary) 인간 세포들이 수록되어 있다. "+"는 세포들이 약 200 내지 300 μM(10% 혈청의 존재하에) 및 무혈청 배지에서 약 50 μM의 용량으로 세포자살 또는 괴사-유사 세포 사멸을 겪게 된다는 것을 나타낸다. (도 8 및 9) "--"는 이러한 세포들이 해당 배지에서 세포 사멸을 유도하는데 약 5 배 저 높은 약물 용량을 필요호 한다는 것을 나타낸다. "nt"는 비-시험 조합을 나타낸다. 모든 종양 세포주들은 도 8의 MDCK 정상 세포들에서와 같이 10% 혈청으로 보충된 적절한 배지에서 분석되었다. 또한, HMEC, SAEC, NHKC 원발성 인간 세포 및 SK-BR-3, A549 및 H460 종양 세포주들은 적절한 무혈청 배지에서 분석되었다. 원발성 세포들은 접촉 억제되었으며 변형된 세포들은 상당한 밀도로 존재하였다.Table 2 provides data on the action of thioctans on tumor cells in vitro. The human tumors and primary human cells we investigated for sensitivity to CPI-613 and / or CPI-045 killing are listed. "+" Indicates that the cells will undergo apoptosis or necrosis-like cell death at a dose of about 200-300 μM (in the presence of 10% serum) and about 50 μM in serum-free medium. (FIGS. 8 and 9) "-" indicates that these cells require about 5 times lower drug dose to induce cell death in the media. "nt" refers to a non-test combination. All tumor cell lines were analyzed in the appropriate medium supplemented with 10% serum as in the MDCK normal cells of FIG. 8. In addition, HMEC, SAEC, NHKC primary human cells and SK-BR-3, A549 and H460 tumor cell lines were analyzed in appropriate serum-free medium. Primary cells were contact inhibited and modified cells were present at significant density.

ATP 검사: 세포들은 웰당 5000 개의 세포로 흑색의 맑은 바닥 96-웰 플레이트들에서 플레이트되었다. 18 내지 25 시간 이후에, 배지는 약물 용매(트리에탄올아민) 또는 티옥탄(CPI-613 또는 CPI-157) 또는 리포산을 함유하는 배지로 지시된 바와 같은 시간 간격 동안과 약물 농도에서 교체되었다. 세포 생존율 및 통합성은 트리판 블루 배제검사에 의한 약물 투여 중지 이후의 회복에 의하여 평가되었다. ATP는 CellTiter-Glo 발광 검사(Promega)를 제조자 지시사항에 따라 사용하여 측정되었다. 모든 측정은 2 벌씩 수행되었으며 높은 일관성을 보였다. 평균의 표준 오차는 측정값의 0.1 내지 2%에 이르렀다. 그 결과, 오차 막대들은 도 9에서 생략되었다. 도 9의 메틸 피루베이트 배지는 10% 투석 우태 혈청, 5 mM HEPES (pH 7.4) 및 10 mM 메틸피루베이트(Sigma-Aldrich)로 보충된 포도당이 없는 RPMI(Invitrogen)으로 구성되었으며, 이에 필적하는 포도당 배지는 종래 RPMI(Invitrogen)였다.ATP test: Cells were plated in black clear bottom 96-well plates at 5000 cells per well. After 18 to 25 hours, the medium was replaced at drug concentration and for a time interval as indicated by the medium containing drug solvent (triethanolamine) or thioctane (CPI-613 or CPI-157) or lipoic acid. Cell viability and integrity were assessed by recovery after drug discontinuation by trypan blue exclusion. ATP was measured using CellTiter-Glo Luminescence Test (Promega) according to manufacturer's instructions. All measurements were performed in duplicates and were highly consistent. The standard error of the mean reached 0.1 to 2% of the measured value. As a result, error bars are omitted in FIG. The methyl pyruvate medium of FIG. 9 consisted of glucose-free RPMI (Invitrogen) supplemented with 10% dialysis fetal calf serum, 5 mM HEPES (pH 7.4) and 10 mM methylpyruvate (Sigma-Aldrich), comparable to glucose The medium was conventional RPMI (Invitrogen).

PDH 및 αKDH 효소 검사: 종양 세포들은 15 ㎝ 플레이트들에서 80% 합류로 성장되었으며, CP-613으로 지시된 바와 같이 처리되었다. 미토콘드리아는 Moreadith 및 Fiskum의 방법에 따라 분리되었다.1 미토콘드리아는 0.4% 라우릴 말토사이드(lauryl maltoside)에서 용해되었다. 50 ㎕의 미토콘드리아 용해질은 96-웰 플레이트들에 첨가되었다. 50 ul의 반응 혼합물(50 mM 트리스, pH 7.5, 2 mM β-NAD+, 225 uMv TPP, 2 mM 피루베이트 또는 α-케토글루타르산염, 150 μM 조효소 A, 2.6 mM 시스테인, 1 mM MgCl2)이 미토콘드리아 용해질에 첨가되었으며, 혼합물은 37℃에서 45 분 동안 배양되었다. 이 시간에, 15 μM 레사주린 및 0.5 U/㎖ 디아포라제가 상기 혼합물에 첨가되고 5 분 더 배양되었다. NADH 생성은 마이크로플레이트 판독기(Fluorostar)상에서 530 ㎚의 여기 파장 및 590 ㎚의 방출 파장을 이용한 형광을 측정하여 모니터링되었다. 모든 측정은 2 벌씩 수행되었으며 높은 일관성을 보였다. 평균의 표준 오차는 측정값의 0.3 내지 4%에 이르렀다. 그 결과, 오차 막대들은 도 10에서 생략되었다.PDH and αKDH Enzyme Tests: Tumor cells were grown to 80% confluence on 15 cm plates and treated as indicated by CP-613. Mitochondria were isolated according to the methods of Moreadith and Fiskum. 1 mitochondria were dissolved in 0.4% lauryl maltoside. 50 μl of mitochondrial lysate was added to 96-well plates. 50 ul of reaction mixture (50 mM Tris, pH 7.5, 2 mM β-NAD +, 225 uMv TPP, 2 mM pyruvate or α-ketoglutarate, 150 μΜ coenzyme A, 2.6 mM cysteine, 1 mM MgCl 2 ) Added to mitochondrial lysate and the mixture was incubated at 37 ° C. for 45 minutes. At this time, 15 μM lesazurin and 0.5 U / ml diaphorase were added to the mixture and incubated for 5 minutes. NADH production was monitored by measuring fluorescence using an excitation wavelength of 530 nm and an emission wavelength of 590 nm on a microplate reader (Fluorostar). All measurements were performed in duplicates and were highly consistent. The standard error of the mean reached 0.3-4% of the measured value. As a result, error bars are omitted in FIG.

E1α 인산화:E1α phosphorylation:

2-D 겔용 세포 용해질: 세포들은 60 ㎜ 접시에서 95% 합류로 성장되었고 지시된 바와 같이 약물 또는 용매로 처리되었다. 세포들은 450 ㎕ 용해 완충액 A[455 ㎕ 줌 2D 단백질 가용화제 1(Invitrogen), 2.5 ㎕ 1M 트리스 염기, 5 ㎕ 100X 프로테아제 억제 칵테일(컴플릿 민(Complete min), 무-EDTA, Roche); 5 ㎕ 2M DTT]로 제자리에서(in situ) 용해되었다. 세포 용해질은 1.5 ㎖ 마이크로퓨지(microfuge) 튜브들에 옮겨졌으며 얼음상에서 50% 전원으로 15 계대 동안 초음파분쇄되었다. 상온에서 10 분 배양한 이후에, 2.5 ㎕의 디메틸아크릴아미드(DMA, Sigma-Aldrich)가 첨가되었으며, 용해질은 10 분 더 배양되었다. 5 ㎕의 2M DTT가 첨가되어 여분의 DMA를 중화시켰다. 용해질은 16,000x g으로 15 분 동안 원심분리되었다.Cell lysates for 2-D gels: Cells were grown to 95% confluence in 60 mm dishes and treated with drug or solvent as indicated. Cells were treated with 450 μl Lysis Buffer A [455 μl Zoom 2D Protein Solubilizer 1 (Invitrogen), 2.5 μl 1M Tris Base, 5 μl 100 × Protease Inhibition Cocktail (Complete min, EDTA, Roche); 5 μl 2M DTT] was dissolved in situ. Cell lysates were transferred to 1.5 ml microfuge tubes and sonicated for 15 passages on 50% power on ice. After 10 minutes of incubation at room temperature, 2.5 μl of dimethylacrylamide (DMA, Sigma-Aldrich) was added and the lysate was incubated for 10 minutes. 5 μl of 2M DTT was added to neutralize excess DMA. Lysates were centrifuged at 16,000 × g for 15 minutes.

2-D 겔: 우리는 Zoom Benchtop 프로테믹스 시스템(Invitrogen)을 제조자 지시사항에 따라 사용하였다. 30 내지 50 ㎕의 용해질이 0.8 ㎕ pH 3 내지 10의 양쪽성 전해질, 0.75 ㎕ 2M DTT와 혼합되었으며, Zoom 2D 단백질 가용화제 1을 사용하여 최대 150 ㎕까지 도달하였다. 150 ㎕의 표본은 IPG 러너(runner)로 실려가서, pH 3 내지 10NL IPG 스트립들이 첨가되었다. 스트립들은 상온에서 하룻밤 동안 침지되었다. 스텝 프로토콜이 등전 집중(isolectric focusin)(250 V, 20 분; 450 V, 15 분; 750 V, 15 분 2000 V, 30 분)을 위해 이용되었다. 스트립들은 1X 장약 완충액(loading buffer)에서 15 분 동안 처리되고, 이후 1X 장약 완충액 플러스 160 mM 요오드초산에서 15 분 동안 처리되었다. 스트립들은 NuPAGE 4 내지 12% 비스 트리스 줌(Bis Tris ZOOM) 겔(Invitrogen)상에서 전기영동되었다.2-D gels: We used the Zoom Benchtop Proteomics System (Invitrogen) according to the manufacturer's instructions. 30-50 μl of lysate was mixed with 0.8 μl pH 3-10 amphoteric electrolyte, 0.75 μl 2M DTT and reached up to 150 μl using Zoom 2D protein solubilizer 1. 150 μl of sample was loaded into the IPG runner and pH 3-10NL IPG strips were added. The strips were soaked overnight at room temperature. Step protocols were used for isoelectric focusin (250 V, 20 min; 450 V, 15 min; 750 V, 15 min 2000 V, 30 min). Strips were treated for 15 minutes in IX loading buffer and then for 15 minutes in IX loading buffer plus 160 mM iodine acetate. Strips were electrophoresed on NuPAGE 4-12% Bis Tris ZOOM gel (Invitrogen).

시험관 내 종양 및 원발성 세포에 대한 티옥탄의 효과Effect of Tioctane on In Vitro Tumors and Primary Cells






종양 세포














Tumor cells







뇌, 신경교아세포종Brain, Glioblastoma U-87 MGU-87 MG ++ ++
뇌, 신경교아세포종Brain, Glioblastoma LN-229LN-229 ++ ntnt 유방, 선암종Breast, adenocarcinoma SK-Br-3SK-Br-3 ++ ++ 유방, 선암종Breast, adenocarcinoma MCF7MCF7 ntnt ++ 뼈, 골육종Bone, osteosarcoma Saos-2Saos-2 ntnt ++ 자궁경부, 선암종Cervix, adenocarcinoma HeLaHeLa ++ ++ 결장직장, 선암종Colon Rectal, Adenocarcinoma SW480SW480 ntnt ++ 간세포, 암종Hepatocellular carcinoma Hep G2Hep G2 ++ ++ 신장, 암종Kidney, carcinoma A-498A-498 ++ ntnt 폐, 암종Lung, carcinoma A459A459 ++ ++ 폐, 암종Lung, carcinoma A460A460 ++ ++ 근육, 횡문근육종Muscle, rhabdomyosarcoma RDRD ntnt ++ 난소, 암종Ovarian, Carcinoma SKOV-3SKOV-3 ++ ntnt 췌장, 선암종Pancreas, adenocarcinoma AsPC-1AsPC-1 ++ ntnt 췌장, 선암종Pancreas, adenocarcinoma BxPC-3BxPC-3 ++ ntnt 전립선, 암종Prostate, carcinoma LnCaPLnCaP ntnt ++ 자궁, 육종Uterus, Sarcoma Mes_SAMes_SA ++ ++ 자궁, 육종, MDRUterus, Sarcoma, MDR Mes-SA/dx5Mes-SA / dx5 ++ ++
원발성 세포

Primary cells
유방 상피 세포Breast epithelial cells HMECHMEC --- ---
소기도 상피 세포Small airway epithelial cells SAECSAEC --- ntnt 각질세포Keratinocytes NHKCNHKC ntnt ---

웨스턴: 단백질은 PVDF 4.5 ㎛ 막상으로 블랏팅되었다. PDH E1α 및 E2는 mAbs(Invitrogen)를 사용하여 검출되었다.Western: Proteins were blotted onto PVDF 4.5 μm membranes. PDH El and E2 were detected using mAbs (Invitrogen).

카스파제(Caspase)-3 및 PARP 분해: 분해된 카스파제-3은 Roy 및 Nicholson에 따라 웨스턴 블랏상에서 검출되었다.2 간단히 말해서, 약물 또는 용매 처리 세포들이 긁어 모아진 후에 상기 배지/세포/세포자살 몸체들의 혼합물이 6000x g으로 원심분리되었다. 펠릿은 용해 완충액 C(4M 요소, 10% 글리세롤, 2% SDS, 0.003% BPB; 5% 2-메르캅토에탄올)으로 용해되었다. 웰당 30 ㎍의 총 세포 용해질 단백질이 12% 비스-트리스 겔상에 장약되었다. 단백질들이 PVDF 4.5 ㎛ 막상으로 블랏팅되었다. 프로(Pro)- 및 활성-카스파제-3은 항-카스파제-3 mAb(마우스 단일클론성 [31A1067]; abcam)으로 검출되었다. PARP 분해는 클론 C-2-10(Sigma-Aldrich)인 단일클론성 항-폴리(ADP-리보오스) 폴리머라제 항체를 사용하여 검출되었다.Caspase-3 and PARP Degradation: The degraded caspase-3 was detected on Western blots according to Roy and Nicholson. 2 In brief, the mixture of media / cell / apoptotic bodies was centrifuged at 6000 × g after drug or solvent treated cells were scraped. The pellet was dissolved in lysis buffer C (4M urea, 10% glycerol, 2% SDS, 0.003% BPB; 5% 2-mercaptoethanol). 30 μg of total cell lysate protein per well was loaded on a 12% bis-tris gel. Proteins were blotted onto PVDF 4.5 μm membranes. Pro- and active-caspase-3 were detected as anti-caspase-3 mAb (mouse monoclonal [31A1067]; abcam). PARP degradation was detected using monoclonal anti-poly (ADP-ribose) polymerase antibody, clone C-2-10 (Sigma-Aldrich).

미토콘드리아 Ca+2 검출: 세포들은 35 ㎜ 유리 바닥 플레이트들(BD Biosciences) 상에 3x105으로 살포되었고, 하룻밤 동안 성장되었으며, 약물 또는 용매로 지시된 바와 같이 처리되었다. 이후 세포들은 페놀 레드가 없는 배지에서 칼슘 염료 Fluo-4, X-Rhod-1 또는 Rhod-2(4 μM, Invitrogen)가 장약되었으며, 37℃에서 10 분 동안 배양되었다. 세포들은 PBS로 1 회 세척되었으며, FITC 필터를 사용하여 고정된 노출 시간에서 Axiovert 200M, (Zeiss) 디컨볼루션(deconvolution) 현미경을 사용하여 이미지들이 포착되었다. 형광의 수량화는 제조자에 의하여 공급된 소프트웨어를 이용하여 수행되었다. X-Rhod-1 및 Rhod-2는 유사한 결과들(도 13)을 내어놓았는데, 이는 이러한 염료들은 미토콘드리아 Ca+2 신호를 측정한다는 것을 나타내는 것이다.3-4 Mitochondrial Ca +2 Detection: Cells were sprinkled with 3 × 10 5 on 35 mm glass bottom plates (BD Biosciences), grown overnight, and treated as indicated with drug or solvent. Cells were then loaded with calcium dye Fluo-4, X-Rhod-1 or Rhod-2 (4 μM, Invitrogen) in medium without phenol red and incubated at 37 ° C. for 10 minutes. Cells were washed once with PBS and images were captured using an Axiovert 200M, (Zeiss) deconvolution microscope at fixed exposure time using a FITC filter. Quantification of fluorescence was performed using software supplied by the manufacturer. X-Rhod-1 and Rhod-2 gave similar results (FIG. 13), indicating that these dyes measure mitochondrial Ca + 2 signals. 3-4

참고문헌references

1. Moreadith RW and Fiskum G. Isolation of Mitochondria from Ascites Tumor-Cells Permeabilized with Digitonin. Analytical Biochemistry 137, 360-367 (1984).1.Moreadith RW and Fiskum G. Isolation of Mitochondria from Ascites Tumor-Cells Permeabilized with Digitonin. Analytical Biochemistry 137, 360-367 (1984).

2. Roy S and Nicholson DW. Criteria for identifying authentic caspase substrates during apoptosis. Apoptosis 322, 110-125 (2000).2. Roy S and Nicholson DW. Criteria for identifying authentic caspase substrates during apoptosis. Apoptosis 322, 110-125 (2000).

3. Gerenscser AA and Adam-Vizi V. Selective, high-resolution fluorescence imaging of mitochondrial Ca2 + concentration. Cell Calcium 30, 311-321 (2001).3. Gerenscser AA and Adam-Vizi V. Selective, high-resolution fluorescence imaging of mitochondrial Ca 2 + concentration. Cell Calcium 30, 311-321 (2001).

4. Gyorgy H, Gyogrgy C, Das S, Garcia-Perez C, Saotome M, Roy SS, and Yi MQ. Mitochondrial calcium signalling and cell death: Approaches for assessing the role of mitochondrial Ca2 + uptake in apoptosis. Cell Calcium 40, 553-560 (2006).4. Gyorgy H, Gyogrgy C, Das S, Garcia-Perez C, Saotome M, Roy SS, and Yi MQ. Mitochondrial calcium signaling and cell death: Approaches for assessing the role of mitochondrial Ca 2 + uptake in apoptosis. Cell Calcium 40, 553-560 (2006).

실시예 3Example 3

티옥탄은Tioctane 미토콘드리아  Mitochondria 막전위Membrane potential  And CaCa +2 섭취를 교란한다Disturbs +2 intake

ATP 합성의 티옥탄 억제에 미치는 기질 효과(도 9)는 약물이 미토콘드리아 기질에서 TCA 사이클에 간섭하고 있다는 것을 시사한다. 이런 경우라면, 우리는 미토콘드리아 막전위는1 치사 한계치 용량 이상에서는 손상될(compromised) 수 있다고 예상한다. 전위 민감성 염료인 TMRE를 사용하여, 우리는 예상된 효과를 관찰한다. (도 13) 미토콘드리아 막전위는 약물 처리를 개시하고는 급속히 감소한다. 막전위 감소의 동력학은 미토콘드리아 기질의 존재하에서 ATP 합성의 손실과 매우 유사하다. (도 9)Substrate effects on tioctane inhibition of ATP synthesis (FIG. 9) suggest that the drug interferes with the TCA cycle in the mitochondrial substrate. If this is the case, we expect that the mitochondrial membrane potential can be compromised above the 1 lethal threshold dose. Using TMRE, a potential sensitive dye, we observe the expected effect. (FIG. 13) Mitochondrial membrane potential rapidly decreases after initiating drug treatment. The kinetics of membrane potential reduction is very similar to the loss of ATP synthesis in the presence of mitochondrial substrates. (Figure 9)

미토콘드리아에서 ATP 고갈은 소포체를 포함하는 세포질 스토어들(stores)로부터 방출된 Ca+2의 섭취를 포함하는 항상성 반응을 자극하는 것으로 알려져 있다. 또한, 이러한 Ca+2의 미토콘드리아로의 이입(import)은 미토콘드리아 막전위를 필요로 하는 것으로 생각된다. 따라서, 우리는 치사 한계치 이상으로 티옥탄 처리를 하면 점진적으로 손상된 막전위의 견지에서 철의 일시적인 미토콘드리아 섭취를 갖는 Ca+2의 지속적인 세포질 방출을 발생시킬 수 있다고 예상한다. 세포질 Ca+2의 측정을 위해 X-Rhod-1 및 Rhod-2를 사용하여 미토콘드리아 Ca+2 및 Fluo-4를 측정하여, 우리는 이러한 예상된 효과를 관찰한다. (도 13)ATP depletion in mitochondria is known to stimulate homeostatic responses, including uptake of Ca +2 released from cytoplasmic stores containing endoplasmic reticulum. In addition, such import of Ca +2 into the mitochondria is considered to require the mitochondrial membrane potential. Thus, we anticipate that treatment with thioctane above the lethal threshold may result in sustained cellular release of Ca + 2 with transient mitochondrial uptake of iron in terms of progressively damaged membrane potential. By measuring mitochondrial Ca +2 and Fluo-4 using X-Rhod-1 and Rhod-2 for the measurement of cytoplasmic Ca + 2, we observe this expected effect. (Figure 13)

CPI-용량과 치사 한계치를 약간 초과한 용량으로(도 9 및 13 비교) 대략 2 시간에 걸쳐서, 미토콘드리아 막전위가 감소함에 따라, 이 최초 미토콘드리아 Ca+2는 일시적으로 감소한다. 4 내지 6 시간에 칼슘-의존성 세포 사멸 경로의 개시와 연관된 것으로 추정되는 제 2의 큰 미토콘드리아 Ca+2 피크가 뒤따른다.3 This initial mitochondrial Ca + 2 temporarily decreases as the mitochondrial membrane potential decreases over approximately 2 hours, at doses slightly above the CPI- and lethal thresholds (compare FIGS. 9 and 13). This is followed by a second large mitochondrial Ca +2 peak that is believed to be associated with the onset of calcium-dependent cell death pathways at 4-6 hours. 3

참고문헌:references:

1. Garrett R and Grisham CM. Biochemistry. Thomson Brooks/Cole, Southbank, Vic., Australia; Belmont, CA. (2007).Garrett R and Grisham CM. Biochemistry. Thomson Brooks / Cole, Southbank, Vic., Australia; Belmont, CA. (2007).

2. Graier WF, Frieden M, and Malli R. Mitochondria and Ca2 + signalling: old guests, new functions. Pflugers Archiv - European Journal of Physiology 455, 375-396 (2007).Graier WF, Frieden M, and Malli R. Mitochondria and Ca 2 + signaling: old guests, new functions. Pflugers Archiv - European Journal of Physiology 455, 375-396 (2007).

3. Gyorgy H, Gyorgy C, Das S, Garcia-Perez C, Saotome M, Roy SS, and Yi MQ. Mitochondrial calcium signalling and cell death: Approaches for assessing the role of mitochondrial Ca2 + uptake in apoptosis. Cell Calcium 40, 553-560 (2006).3. Gyorgy H, Gyorgy C, Das S, Garcia-Perez C, Saotome M, Roy SS, and Yi MQ. Mitochondrial calcium signaling and cell death: Approaches for assessing the role of mitochondrial Ca 2 + uptake in apoptosis. Cell Calcium 40, 553-560 (2006).

실시예 4Example 4

티옥탄은Tioctane 다양한 세포 사멸 프로그램들을 유도한다 Induces various cell death programs

미토콘드리아 에너지 대사에서 환원은 비록 상세한 매커니즘이 불안전하게 이해되지만, 일부 상황에서 세포 사멸 경로로 이입하는 결정과 상관하는 것으로 알려져 있다.1-3 한계치를 초과하지만, 이러한 최소 사멸 용량의 약 2 배 내인 티옥탄 용량에서, 모든 시험된 암세포 유형들은 형태상 압도적으로 세포자살과 닮은 세포 사멸을 겪는다. (도 8) 세포자살적 사멸은 이러한 조건 하에서 종래 아넥신(Annexin) 면역염색 및 TUNEL DNA 말단-라벨렝 검사(결과 미도시)에 의하여 확인되었다.Reduction in mitochondrial energy metabolism is known to correlate with the decision to enter the cell death pathway in some situations, although detailed mechanisms are unsafely understood. At thioctane doses, which exceed the 1-3 limit, but within about two times this minimum killing dose, all tested cancer cell types undergo morphologically overwhelming apoptosis-like cell death. (FIG. 8) Apoptotic killing was confirmed by conventional Annexin immunostaining and TUNEL DNA end-labelling (results not shown) under these conditions.

더 높은 약물 용량(한계치보다 약 2 배 초과)에서, 활성 티옥탄은 세포자살의 형태학적 상관이 부재한채 (생존율 검사 및 트리판 블루 또는 프로피디움 배제검사를 재플레이팅하여 평가된 바와 같이) 세포 사멸을 유도하는데, 이는 괴사-유사 경로를 시사한다(결과 미도시).At higher drug doses (approximately two times greater than the limit), active thioctane cells lack morphological correlations of apoptosis (as assessed by replating survival and trypan blue or propidium exclusion tests). Induces death, suggesting a necrotic-like pathway (result not shown).

이 자료로 인하여 티옥탄 CPI-613 억제 미토콘드리아 에너지 대사는 세포 사멸의 유도와 정확히 상관한다는 것을 확인한다.These data confirm that the titantan CPI-613 inhibitory mitochondrial energy metabolism correlates precisely with the induction of cell death.

상이하고 다양한 세포 자살 경로들4에 대한 비활성화 돌연변이들을 함유하는 것으로 알려지거나 추정된 다양한 종양 세포들은 매우 유사한 티옥탄 용량들에서 모두 사멸되었다(도 8 및 표 2)고 관찰된 것은 인상적이다. 이러한 관찰은 이러한 약물들이 복수개의 잠재적으로 중복된 말단 세포 자살 실행 경로들에 관여할 수 있는 마스터 신호를 유도한다고 시사한다.5 It is impressive that the various tumor cells known or estimated to contain inactivation mutations for different and diverse cell suicide pathways 4 were all killed at very similar tioctane doses (FIG. 8 and Table 2). This observation suggests that these drugs induce a master signal that may be involved in multiple potentially overlapping terminal cell suicide execution pathways. 5

이 가능성과 일치하여, 우리는 Z-VAD-FMK 일반적인 카스파제 억제제는 티옥탄 처리된 세포들에서 세포 사멸의 형태를 미묘하게 변화시키지만, 약물의 치사 한계치 용량에 구별될 만한 효과는 가지지 않는다는 것을 알게 되었다.Consistent with this possibility, we find that the Z-VAD-FMK common caspase inhibitor subtly changes the form of cell death in thioctane treated cells, but has no discernible effect on the drug's lethal threshold dose. It became.

티옥탄-유도된 세포 사멸은 복수개의 말단 실행 매커니즘을 처리할 수 있다는 가능성을 더 시험하기 위하여, 우리는 상이한 세포 사멸 경로들을 진단하는 카스파제-3 및 PARP-1 분해를 시험하였다.5 우리는 티옥탄인 CPI-613 및 CPI-045 양쪽 모두가 다른 세포들에서 이러한 2 개의 분해 이벤트들의 고도로 가변적인 수준을 유도한다는 것을 알게 되었다. (도 14)To further test the possibility that thioctane-induced cell death can handle multiple terminal execution mechanisms, we tested caspase-3 and PARP-1 degradation to diagnose different cell death pathways. 5 We found that both the tioctanes CPI-613 and CPI-045 induce highly variable levels of these two degradation events in other cells. (Figure 14)

총괄하면, 이러한 결과는 상기 티옥탄이 약물 용량 및 세포 유형에 따라 그 결정의 말단, 전술적 수행에 대하여 불가지론적인 사멸에 대한 전략 구속(commitment)을 유도할 수 있다는 것을 시사한다.Collectively, these results suggest that the titantan may induce a strategic commitment to agnostic killing for the end of the crystal, tactical performance, depending on drug dose and cell type.

참고문헌:references:

1. Watabe M and Nakaki T. ATP depletion does not account for apoptosis induced by inhibition of mitochondrial electron transport chain in human dopaminergic cells. Neuropharmacology 52, 536-541 (2007).Watabe M and Nakaki T. ATP depletion does not account for apoptosis induced by inhibition of mitochondrial electron transport chain in human dopaminergic cells. Neuropharmacology 52, 536-541 (2007).

2. Yuneva M, Zamboni N, Oefner P, Sachidanandam R, and Lazebnik Y. Deficiency in glutamine but not glucose induces MYC-dependent apoptosis in human cells. Journal of Cell Biology 178, 93-105 (2007).2. Yuneva M, Zamboni N, Oefner P, Sachidanandam R, and Lazebnik Y. Deficiency in glutamine but not glucose induces MYC-dependent apoptosis in human cells. Journal of Cell Biology 178, 93-105 (2007).

3. Skulachev VP. Bioenergetic aspects of apoptosis, necrosis and mitoptosis. Apoptosis 11, 473-485 (2006).3. Skulachev VP. Bioenergetic aspects of apoptosis, necrosis and mitoptosis. Apoptosis 11, 473-485 (2006).

4. Johnstone RW, Ruefli AA, and Lowe SW. Apoptosis: A link between cancer genetics and chemotherapy. Cell 108, 153-164 (2002).4. Johnstone RW, Ruefli AA, and Lowe SW. Apoptosis: A link between cancer genetics and chemotherapy. Cell 108, 153-164 (2002).

5. Cregan SP, Dawson VL, and Slack RS. Role of AlF in caspase-dependent and caspase-independent cell death. Oncogene 23, 2785-2796 (2004).5.Cregan SP, Dawson VL, and Slack RS. Role of AlF in caspase-dependent and caspase-independent cell death. Oncogene 23, 2785-2796 (2004).

실시예 5Example 5

리포산 유도체 유사체 구조Lipoic Acid Derivative Analog Structure

하기에 제시된 다양한 리포산 유도체 유사체들의 비-한정 예들은 제조되고 본 명세서에 개시된다.Non-limiting examples of the various lipoic acid derivative analogs shown below are prepared and disclosed herein.

Figure pct00009
Figure pct00009

Figure pct00010
Figure pct00010

앞선 토론은 본 발명의 예시적인 실시예들만 개시하고 기술한다. 이 분야의 통상의 기술자는 상기 토론 및 첨부된 청구항으로부터 하기 청구항에서 정의된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서, 그 안에서 다양한 변경, 수정 및 변화가 있을 수 있다는 것을 용이하게 알 것이다. 또한, 예시적인 실시예들이 본 명세서에 표현된 반면에, 다른 이 분야의 통상의 기술자들은 본 발명의 다른 설계 또는 용도를 인식할 수 있다. 따라서, 본 발명이 이의 예시적인 실시예들과 연계하여 기술된 반면에, 설계 및 용도 양쪽 모두에서 많은 수정이 있을 수 있음은 이 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이며, 이 출원은 임의의 개조 또는 변화를 포함하는 의도이다. 그러므로, 본 발명은 상기 청구항 및 그 균등물에 의해서만 한정된다는 것이 명백한 의도이다.The foregoing discussion discloses and describes only exemplary embodiments of the invention. Those skilled in the art will readily appreciate from the above discussion and the appended claims that various changes, modifications and variations can be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims. Also, while exemplary embodiments are represented herein, other skilled in the art may recognize other designs or uses of the present invention. Thus, while the invention has been described in connection with exemplary embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications may be made in both design and use, and the application may be modified or modified in any manner It is intended to include change. Therefore, it is manifestly intended that this invention be limited only by the foregoing claims and equivalents thereof.

Claims (53)

인간을 포함하는 온혈 동물의 병든 세포의 미토콘드리아 내의 변형된 피루브산 탈수소효소(PDH) 복합체와 같은 적어도 하나의 효소 및/또는 효소 복합체 또는 그 서브유닛의 구조, 발현 및/또는 활성의 조절 또는 교란(perturbation)의 약학적으로 허용가능한 조절자.Modulation or perturbation of the structure, expression and / or activity of at least one enzyme and / or enzyme complex or subunits thereof, such as modified pyruvate dehydrogenase (PDH) complexes in the mitochondria of diseased cells of warm-blooded animals, including humans Pharmaceutically acceptable modulator. 제 1 항에 있어서,
상기 조절 또는 교란은 가역적 인산화 또는 탈인산화를 포함하는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 1,
The modulator or disturbance comprises reversible phosphorylation or dephosphorylation.
제 2 항에 있어서,
상기 가역적 인산화 또는 탈인산화는 효소 또는 효소 복합체 또는 그 서브유닛의 키나아제, 인산가수분해효소 및/또는 탈수소효소상에서 발생하는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 2,
Said reversible phosphorylation or dephosphorylation occurs on the kinase, phosphatase and / or dehydrogenase of an enzyme or enzyme complex or subunit thereof.
제 3 항에 있어서,
상기 조절자는 키나아제 활성을 촉진하거나 억제하는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 3, wherein
Said modulator promotes or inhibits kinase activity.
제 4 항에 있어서,
상기 키나아제는 피루브산 탈수소효소 키나아제(PDK) 1, PDK2, PDK3, PDK4 및 그 각각의 동형들을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 4, wherein
Said kinase is selected from the group comprising pyruvate dehydrogenase kinase (PDK) 1, PDK2, PDK3, PDK4 and their respective isoforms.
제 3 항에 있어서,
상기 조절자는 인산가수분해효소 활성을 촉진하거나 억제하는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 3, wherein
The modulator is characterized in that to promote or inhibit phosphatase activity.
제 6 항에 있어서,
상기 인산가수분해효소는 피루브산 탈수소효소 인산가수분해효소(PDP) 1, PDP2 및 그 각각의 동형들을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method according to claim 6,
And said phosphatase is selected from the group comprising pyruvate dehydrogenase phosphatase (PDP) 1, PDP2 and their respective isoforms.
제 3 항에 있어서,
상기 조절자는 탈수소효소 활성을 촉진하거나 억제하는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 3, wherein
The modulator is characterized in that to promote or inhibit the dehydrogenase activity.
제 2 항에 있어서,
상기 가역적 인산화 또는 탈인산화는 상기 PDH 복합체에서 발생하는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 2,
Said reversible phosphorylation or dephosphorylation occurs in said PDH complex.
제 9 항에 있어서,
상기 조절(modulation)은 상기 PDH 복합체의 E1α 서브유닛 상에서 발생하는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 9,
And said modulation occurs on the El subunit of said PDH complex.
제 10 항에 있어서,
상기 조절은 PDP 및 그 동형들 및 돌연변이 형태들의 비활성화에 의하여 발생하는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 10,
Said modulator is caused by inactivation of PDP and its isoforms and mutant forms.
제 11 항에 있어서,
PDP의 비활성화는 PDP 발현의 억제에 의하여 발생하는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 11,
Inactivation of PDP occurs by inhibition of PDP expression.
제 10 항에 있어서,
상기 조절은 PDK 및 그 동형들 및 돌연변이 형태들의 활성화에 의하여 발생하는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 10,
The modulator is characterized by the activation of PDK and its isoforms and mutant forms.
제 1 항에 있어서,
상기 병든 세포들은 상기 제 1 항의 조절자를 사용하여 치료에 대한 민감도 또는 비민감도를 보이는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 1,
Wherein said diseased cells exhibit sensitivity or insensitivity to treatment using the modulator of claim 1.
제 14 항에 있어서,
치료에 민감하지 않은 병든 세포들은 이들이 치료에 민감해지도록 적어도 하나의 변형된 효소 또는 효소 복합체 또는 그 서브유닛을 발현하도록 유도될 수 있는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 14,
A conditioner wherein the diseased cells that are not sensitive to the treatment can be induced to express at least one modified enzyme or enzyme complex or subunit thereof so that they are sensitive to the treatment.
제 15 항에 있어서,
발현은 유전적 조작에 의하여 유도되는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 15,
Regulator is characterized in that the expression is induced by genetic manipulation.
제 16 항에 있어서,
상기 유도는 전사 조작에 의하여 달성되는 것을 특징으로 하는 조절자.
17. The method of claim 16,
And said induction is achieved by transcriptional manipulation.
제 16 항에 있어서,
상기 유도는 번역 조작에 의하여 달성되는 것을 특징으로 하는 조절자.
17. The method of claim 16,
And said induction is accomplished by translational manipulation.
제 16 항에 있어서,
상기 유도는 포스트-번역(post-translational) 조작에 의하여 달성되는 것을 특징으로 하는 조절자
17. The method of claim 16,
Modulator, characterized in that the induction is achieved by post-translational manipulation
제 15 항에 있어서,
발현은 후생유전적 조작에 의하여 유도되는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 15,
The modulator is characterized in that the expression is induced by epigenetic manipulation.
제 15 항에 있어서,
발현은 표현형적(phenotypic) 조작에 의하여 유도되는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 15,
The modulator is characterized in that expression is induced by phenotypic manipulation.
제 14 항에 있어서,
상기 병든 세포들은 상기 제 1 항의 조절자를 사용하여 처리시에 적어도 하나의 변형된 효소 또는 효소 복합체를 발현하는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 14,
And said diseased cells express at least one modified enzyme or enzyme complex upon treatment with the modulator of claim 1.
제 1 항에 있어서,
상기 조절자는 PDK 및 그 동형들 및 돌연변이 형태들의 발현 수준에 영향을 주는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 1,
Said modulator affects the expression level of PDK and its isoforms and mutant forms.
제 1 항에 있어서,
상기 조절자는 PDP 및 그 동형들 및 돌연변이 형태들의 발현 수준에 영향을 주는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 1,
Said modulator affects the expression level of PDP and its isoforms and mutant forms.
제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
상기 발현 수준은 전사, 번역 또는 포스트-번역의 수준에서 변화되는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 23 or 24,
And said expression level is varied at the level of transcription, translation or post-translation.
제 25 항에 있어서,
상기 변화는 후생유전적인 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 25,
And said change is epigenetic.
제 9 항에 있어서,
상기 조절자는 독성 대사물질들의 생성을 억제하는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 9,
Said modulator inhibits the production of toxic metabolites.
제 9 항에 있어서,
상기 조절자는 독성 대사물질들의 해독을 촉진하는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 9,
And said modulator promotes detoxification of toxic metabolites.
제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
상기 대사물질들은 아세트알데히드, 과산화물, 과산화수소 및 히드록실 라디칼로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 27 or 28,
And said metabolites are selected from the group consisting of acetaldehyde, peroxide, hydrogen peroxide and hydroxyl radicals.
제 28 항에 있어서,
상기 조절의 효과는 아세토인 생성 감소에 의하여 관찰되는 것을 특징으로 하는 조절자.
29. The method of claim 28,
The modulator's effect is characterized by a decrease in acetoin production.
제 9 항에 있어서,
상기 가역적 인산화 또는 탈인산화는 비가역적이 되는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 9,
And said reversible phosphorylation or dephosphorylation is irreversible.
제 31 항에 있어서,
상기 인산화 또는 탈인산화의 효과는 세포 사멸로 결과되는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 31, wherein
The effect of the phosphorylation or dephosphorylation is a modulator, characterized in that resulting in cell death.
제 32 항에 있어서,
상기 효과는 세포자살인 것을 특징으로 하는 조절자.
33. The method of claim 32,
The effector is characterized in that apoptosis.
제 32 항에 있어서,
상기 효과는 괴사인 것을 특징으로 하는 조절자.
33. The method of claim 32,
The effector is characterized in that the necrosis.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 리포산 유도체 및 그 적어도 하나의 약학적으로 허용가능한 담체를 포함하는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 1,
A modulator comprising at least one lipoic acid derivative and at least one pharmaceutically acceptable carrier thereof.
제 35 항에 있어서,
상기 리포산 유도체는 하기 식으로서:
Figure pct00011

여기서, R1 및 R2는 수소, 알킬 CnH2n +1, 알켄 CnH2n, 알케닐 CnH2n -1, 알카인 CnH2n-2, 알키닐 CnH2n -3, 황화알킬 CH3(CH2)n-S-, 이황화물 알킬(disulfide alkyl) CH3CHt-S-S-. 티오카르바믹 에스테르(thiocarbamic ester) (CH2)nC=NH- 및 세미티오아세탈(semithioacetal) CH3CH(OH)-S-로서, n은 1 내지 10이고 t는 0 내지 9이며; 지방족; R3C(O)-로 정의된 아실; 헤테로아릴; R4C(=NH)-으로 정의된 이미도일; 유기금속 아릴; 알킬-유기금속 아릴; 및 세미아세탈 R5CH(OH)-S-로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되며;
상기 정의된 R1 및 R2는 치환되지 않거나 치환될 수 있으며;
R3는 수소, 알케닐, 알키닐, 알킬아릴, 헤테로아릴, 알킬헤테로아릴 및 유기금속 아릴로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 이들 중 임의의 것은 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며;
R4는 수소, 알케닐, 알키닐, 아릴, 알킬아릴, 헤테로아릴 및 알킬헤테로아릴로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 이들 중 임의의 것은 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며;
R5는 CCl3, CF3 또는 COOH이며;
그리고 x는 0 내지 16인 식;
그 대사물질들;
또는 그 염을 갖는 것을 특징으로 하는 조절자.
36. The method of claim 35 wherein
The lipoic acid derivative is represented by the following formula:
Figure pct00011

Wherein R 1 and R 2 are hydrogen, alkyl C n H 2n +1 , alkene C n H 2n , alkenyl C n H 2n -1 , alkane C n H 2n-2 , alkynyl C n H 2n -3 , Alkyl sulfide CH 3 (CH 2 ) n -S-, disulfide alkyl CH 3 CH t -SS-. Thiocarbamic ester (CH 2 ) n C = NH- and semithioacetal CH 3 CH (OH) -S-, where n is 1 to 10 and t is 0 to 9; Aliphatic; Acyl defined as R 3 C (O)-; Heteroaryl; Imidoyl, defined as R 4 C (═NH)-; Organometallic aryl; Alkyl-organometallic aryl; And semiacetal R 5 CH (OH) -S-;
R 1 and R 2 as defined above may be unsubstituted or substituted;
R 3 is selected from the group consisting of hydrogen, alkenyl, alkynyl, alkylaryl, heteroaryl, alkylheteroaryl and organometallic aryl, any of which may be substituted or unsubstituted;
R 4 is selected from the group consisting of hydrogen, alkenyl, alkynyl, aryl, alkylaryl, heteroaryl and alkylheteroaryl, any of which may be substituted or unsubstituted;
R 5 is CCl 3 , CF 3 or COOH;
And x is 0 to 16;
Its metabolites;
Or a salt thereof.
제 35 항에 있어서,
상기 리포산 유도체는 하기 식으로서:
Figure pct00012

여기서, M은 공유 결합 -[C(R1)(R2)]z- 또는 금속 킬레이트 또는 다른 금속 복합체로서, 상기 금속은 팔라듐이 아니며;
R1 및 R2는 수소, 아실 R3C(O)-, 알킬 CnH2n +1, CnH2n - 1으로 정의된 알케닐, CnH2n-3으로 정의된 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 황화알킬 CH3(CH2)n-S-, R3C(=NH)-로 정의된 이미도일 및 R4CH(OH)-S-로 정의된 헤미아세탈로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되며;
상기 정의된 R1 및 R2는 치환되지 않거나 치환될 수 있으며;
R3 및 R4는 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 아릴, 알킬아릴, 헤테로아릴 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되고, 이들 중 임의의 것은 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며;
R5는 -CCl3, CF3 또는 COOH로 이루어진 그룹으로부터 선택되며;
그리고 x는 0 내지 16이고, z는 0 내지 5이고, n은 0 내지 10인 식;
그 대사물질들;
또는 그 염을 갖는 것을 특징으로 하는 조절자.
36. The method of claim 35 wherein
The lipoic acid derivative is represented by the following formula:
Figure pct00012

Wherein M is a covalent bond-[C (R 1 ) (R 2 )] z -or a metal chelate or other metal complex, wherein the metal is not palladium;
R 1 and R 2 is hydrogen, acyl R 3 C (O) -, alkyl C n H 2n +1, C n H 2n - 1 alkenyl, alkynyl defined as C n H 2n-3 defined by, aryl , Heteroaryl, alkyl sulfide CH 3 (CH 2 ) n -S-, imidoyl as defined by R 3 C (= NH)-and hemiacetal as defined by R 4 CH (OH) -S- Is selected;
R 1 and R 2 as defined above may be unsubstituted or substituted;
R 3 and R 4 are independently selected from the group consisting of hydrogen, alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, alkylaryl, heteroaryl and heterocyclyl, any of which may be substituted or unsubstituted and ;
R 5 is selected from the group consisting of —CCl 3 , CF 3 or COOH;
And x is 0 to 16, z is 0 to 5 and n is 0 to 10;
Its metabolites;
Or a salt thereof.
제 35 항에 있어서, 상기 리포산 유도체는 하기 식으로서:
Figure pct00013

여기서, R1 및 R2는 수소, 알킬 CnH2n +1, 알켄 CnH2n, 알케닐 CnH2n -1, 알카인 CnH2n-2, 알키닐 CnH2n -3, 황화알킬 CH3(CH2)n-S-, 이황화물 알킬 CH3CHt-S-S-. 티오카르바믹 에스테르 (CH2)nC=NH- 및 세미티오아세탈 CH3CH(OH)-S-로서, n은 1 내지 10이고 t는 0 내지 9이며, 지방족, R4C(O)-로 정의된 아실, 헤테로아릴, R5C(=NH)-으로 정의된 이미도일, 유기금속 아릴, 알킬-유기금속 아릴, 세미아세탈 R6CH(OH)-S-, 아미노산류, 탄수화물류, 핵산류, 지질류 및 그 다합체들 및 조합들로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되며;
R1 및 R2는 치환되지 않거나 치환될 수 있으며;
R3는 아미노산류, 탄수화물류, 핵산류, 지질류 및 그 다합체들로 이루어진 그룹으로부터 선택되며;
R4는 수소, 알케닐, 알키닐, 알킬아릴, 헤테로아릴, 알킬헤테로아릴 및 유기금속 아릴로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되고, 이들 중 임의의 것은 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며;
R5는 수소, 알케닐, 알키닐, 아릴, 알킬아릴, 헤테로아릴 및 알킬헤테로아릴로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 이들 중 임의의 것은 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며;
R6은 CCl3, CF3 또는 COOH이며;
그리고 x는 0 내지 16인 식;
그 대사물질들;
또는 그 염을 갖는 것을 특징으로 하는 조절자.
36. The method of claim 35, wherein the lipoic acid derivative is of the formula:
Figure pct00013

Wherein R 1 and R 2 are hydrogen, alkyl C n H 2n +1 , alkene C n H 2n , alkenyl C n H 2n -1 , alkane C n H 2n-2 , alkynyl C n H 2n -3 , Alkyl sulfide CH 3 (CH 2 ) n -S-, disulfide alkyl CH 3 CH t -SS-. Thiocarbamic ester (CH 2 ) n C═NH— and semithioacetal CH 3 CH (OH) —S—, where n is 1 to 10 and t is 0 to 9, aliphatic, R 4 C (O) — Imyl, heteroaryl, imidoyl defined as R 5 C (= NH)-, organometallic aryl, alkyl-organometallic aryl, semiacetal R 6 CH (OH) -S-, amino acids, carbohydrates, Independently selected from the group consisting of nucleic acids, lipids and multimers and combinations thereof;
R 1 and R 2 may be unsubstituted or substituted;
R 3 is selected from the group consisting of amino acids, carbohydrates, nucleic acids, lipids and multimers thereof;
R 4 is independently selected from the group consisting of hydrogen, alkenyl, alkynyl, alkylaryl, heteroaryl, alkylheteroaryl and organometallic aryl, any of which may be substituted or unsubstituted;
R 5 is selected from the group consisting of hydrogen, alkenyl, alkynyl, aryl, alkylaryl, heteroaryl and alkylheteroaryl, any of which may be substituted or unsubstituted;
R 6 is CCl 3 , CF 3 or COOH;
And x is 0 to 16;
Its metabolites;
Or a salt thereof.
제 35 항에 있어서,
상기 리포산 유도체는 하기 식으로서:
Figure pct00014

여기서, M은 공유 결합 -[C(R1)(R2)]z- 또는 금속 킬레이트 또는 다른 금속 복합체로서, 상기 금속은 팔라듐이 아니며;
R1 및 R2는 수소, 아실 R4C(O)-, 알킬 CnH2n +1, CmH2m - 1으로 정의된 알케닐, CmH2m-3으로 정의된 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 황화알킬 CH3(CH2)n-S-, R4C(=NH)-로 정의된 이미도일, R6CH(OH)-S-로 정의된 헤미아세탈, 아미노산류, 탄수화물류, 핵산류, 지질류 및 그 다합체들 및 조합들로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되며;
R1 및 R2는 치환되지 않거나 치환될 수 있으며;
R3은 아미노산류, 탄수화물류, 핵산류, 지질류 및 그 다합체들로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되며;
R4 및 R5는 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 아릴, 알킬아릴, 헤테로아릴 및 헤테로시클릴로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되고, 이들 중 임의의 것은 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며;
R5는 CCl3, CF3 또는 COOH로 이루어진 그룹으로부터 선택되며;
그리고 x는 0 내지 16이고, z는 0 내지 5이고, n은 0 내지 10이며 m은 2 내지 10인 식;
그 대사물질들;
또는 그 염을 갖는 것을 특징으로 하는 조절자.
36. The method of claim 35 wherein
The lipoic acid derivative is represented by the following formula:
Figure pct00014

Wherein M is a covalent bond-[C (R 1 ) (R 2 )] z -or a metal chelate or other metal complex, wherein the metal is not palladium;
R 1 and R 2 is hydrogen, acyl R 4 C (O) -, alkyl C n H 2n +1, C m H 2m - 1 alkenyl, alkynyl defined as C m H 2m-3 defined by, aryl , Heteroaryl, alkyl sulfide CH 3 (CH 2 ) n -S-, imidoyl as defined by R 4 C (= NH)-, hemiacetal as defined by R 6 CH (OH) -S-, amino acids, carbohydrates Are independently selected from the group consisting of nucleotides, nucleic acids, lipids, and multimers and combinations thereof;
R 1 and R 2 may be unsubstituted or substituted;
R 3 is independently selected from the group consisting of amino acids, carbohydrates, nucleic acids, lipids and multimers thereof;
R 4 and R 5 are independently selected from the group consisting of hydrogen, alkyl, alkenyl, alkynyl, cycloalkyl, aryl, alkylaryl, heteroaryl and heterocyclyl, any of which may be substituted or unsubstituted and ;
R 5 is selected from the group consisting of CCl 3 , CF 3 or COOH;
And x is 0 to 16, z is 0 to 5, n is 0 to 10 and m is 2 to 10;
Its metabolites;
Or a salt thereof.
제 36 항 내지 제 39 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 리포산 유도체는 그 (R)-이성질체로서만 존재하는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method according to any one of claims 36 to 39, wherein
And said lipoic acid derivative is present only as its (R) -isomer.
제 36 항 내지 제 39 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 리포산 유도체는 그 (R)-이성질체 및 (S)-이성질체의 혼합물로서 존재하는 것을 특징으로 하는 조절자.
The method according to any one of claims 36 to 39, wherein
And said lipoic acid derivative is present as a mixture of the (R) -isomer and the (S) -isomer.
제 1 항에 있어서,
상기 조절자는 적어도 하나의 효소 및/또는 효소 복합체 또는 그 서브유닛의 구조, 발현 및/또는 활성의 변화를 포함하는 질병, 상태 또는 증후근 또는 그 증상들의 치료 또는 진단에 유용한 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 1,
And said modulator is useful for treating or diagnosing a disease, condition or symptom muscle or symptoms thereof comprising a change in the structure, expression and / or activity of at least one enzyme and / or enzyme complex or subunit thereof.
제 42 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 효소 복합체는 PDH 복합체인 것을 특징으로 하는 조절자.
43. The method of claim 42,
Said at least one enzyme complex is a PDH complex.
제 42 항에 있어서,
상기 질병, 상태 또는 증후근은 세포 과다증식으로 더 특징되는 조절자.
43. The method of claim 42,
The disease, condition or syndrome is a modulator further characterized by cell hyperproliferation.
제 44 항에 있어서,
상기 질병, 상태 또는 증후근은 암인 것을 특징으로 하는 조절자.
45. The method of claim 44,
And said disease, condition or syndrome is cancer.
적어도 하나의 효소 및/또는 효소 복합체 또는 그 서브유닛의 구조, 발현 및/또는 활성의 변화를 포함하는 질병, 상태 또는 증후근을 나타내는 환자에게 상기 적어도 하나의 효소 및/또는 효소 복합체 또는 그 서브유닛의 조절방법에 있어서, 상기 제 1 항의 조절자의 유효량을 투여하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.A patient exhibiting a disease, condition or syndrome comprising at least one enzyme and / or enzyme complex or subunit change in structure, expression and / or activity of the at least one enzyme and / or enzyme complex or subunit thereof. A method of controlling, comprising administering an effective amount of the modulator of claim 1. 제 46 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 효소 복합체는 PDH 복합체인 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 46,
Said at least one enzyme complex is a PDH complex.
제 46 항에 있어서,
상기 질병, 상태 또는 증후근은 세포 과다증식으로 더 특징되는 조절자.
The method of claim 46,
The disease, condition or syndrome is a modulator further characterized by cell hyperproliferation.
제 48 항에 있어서,
상기 질병, 상태 또는 증후근은 암인 것을 특징으로 하는 조절자.
49. The method of claim 48 wherein
And said disease, condition or syndrome is cancer.
적어도 하나의 효소 및/또는 효소 복합체 또는 그 서브유닛의 구조, 발현 및/또는 활성의 변화를 포함하는 질병, 상태 또는 증후근의 증상들을 나타내는 환자에 있어서 치료이득의 진단 및 예측 방법에 있어서,
상기 환자로부터 세포들의 표본을 취득하는 단계, 시험관 내의 상기 세포들에게 상기 제 1 항의 조절자의 유효량을 투여하는 단계 및 그로부터 결과를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
A method of diagnosing and predicting treatment benefit in a patient exhibiting symptoms of a disease, condition or syndrome, including changes in the structure, expression and / or activity of at least one enzyme and / or enzyme complex or subunit thereof,
Obtaining a sample of cells from the patient, administering to the cells in vitro an effective amount of the modulator of claim 1 and obtaining results therefrom.
제 50 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 효소 복합체는 PDH 복합체인 것을 특징으로 하는 조절자.
51. The method of claim 50 wherein
Said at least one enzyme complex is a PDH complex.
제 50 항에 있어서,
상기 질병, 상태 또는 증후근은 세포 과다증식으로 더 특징되는 조절자.
51. The method of claim 50 wherein
The disease, condition or syndrome is a modulator further characterized by cell hyperproliferation.
제 52 항에 있어서,
상기 질병, 상태 또는 증후근은 암인 것을 특징으로 하는 조절자.
The method of claim 52, wherein
And said disease, condition or syndrome is cancer.
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