KR20130121549A - 혈관신생 억제제의 스크리닝 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 암 세포 또는 암 조직으로부터 특이적으로 분비되는 마이크로파티클의 특성에 기초한 혈관신생 억제제의 스크리닝 방법에 관한 것이다. 본 발명의 저산소 조건하에서 암 세포 또는 암 조직으로부터 분비되는 마이크로파티클은 혈관신생을 유도한다. 본 발명의 마이크로파티클은 혈관신생을 유도하므로 허혈성 질환의 예방 및 치료를 위해 유용하게 사용될 수 있다.

Description

혈관신생 억제제의 스크리닝 방법{Screening Method for Inhibitors of Angiogenesis}

본 발명은 혈관신생 억제제의 스크리닝 방법에 관한 것이다.

췌장암은 최근 대장암, 유방암, 갑상선암과 함께 우리나라에서 발생빈도가 급격히 증가하는 암의 하나이며, 발생빈도에서는 9위, 암으로 인한 사망원인으로는 5위를 차지하는 암이다. 이러한 췌장암은 인체에서 가장 치명적인 암으로써 5년 생존율이 5% 이하이며, 평균생존기간이 5개월에 불과하다. 또한 진단 당시 이미 80-90%의 환자는 수술적인 절제가 불가능한 상태에서 발견되므로, 전적으로 항암약물과 방사선치료에 의존하고 있다. 하지만, 항암약물 또는 방사선 치료에도 불구하고 치료에 대한 반응성이 매우 적으며, 대부분의 환자들은 치료 후 2-4개월 내에 항암제 내성을 보이고 있으며, 간 전이와 같은 전이성 질환으로 사망하는 경우가 대부분이하다. 그러므로, 췌장암을 보다 조기에 진단하고 암의 성장과 전이를 조절하는 인자를 찾는다면, 새로운 진단표지자 또는 항암제로써 이용가치가 매우 크다.

고형암은 혈관이 없는 상태로 직경 약 2 mm 이하의 크기까지 자랄 수 있지만 그 이상 성장하기 위해서는 산소와 영양분공급을 위해 새로운 혈관신생(angiogenesis)이 필수적이다. 혈관신생이란 기존의 혈관으로부터 새로운 혈관의 발아(sprouting)를 의미하며, 다음과 같은 과정을 통하여 일어나게 된다. 종양이나 상처난 조직에서 다양한 혈관신생 성장 인자들이 분비되고, 이러한 혈관형성 인자들이 주변의 기존 혈관 내피세포의 해당 수용체에 결합하여 혈관내피세포들은 활성화된다. 활성화된 혈관내피세포는 MMPs(matrix metalloproteinases)와 같은 단백질 분해효소를 분비하고 혈관신생 인자를 분비하는 조직을 향해 이동하고 증식하게 되며, 혈관내피세포의 표면에 인테그린(αvβ3, αvβ5, α5β1등)들이 발현되고 활성화됨으로써, 세포외기질을 통한 세포부착 및 세포이동이 유도된다. 이렇게 이동하여 증식한 내피세포들이 혈관 튜브구조를 이루며 마지막으로 혈관주위세포가 모여들게 되어 내피세포-혈관주변세포 구조를 형성함으로써 새로운 혈관이 성숙되고 안정화된다. 이 때, 혈관내피세포로부터 분비되는 혈소판-유래 성장인자가 혈관주변세포 동원(recruitment) 및 분화에 기여하며, 안지오포이에틴 1-Tie2 상호작용이 혈관주변세포 동원 및 혈관의 안정화에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

종양 조직의 저산소(hypoxia) 지역에서 대표적인 혈관형성 인자로서 혈관내피성장인자(vascular endothelial growth factor, VEGF)가 분비되고, 혈관신생 과정의 대부분의 단계에서 영향을 미치며, 안지오포이에틴 1은 후반부에서 혈관 안정화 및 성숙을 유도하고, 안지오포이에틴 2 는 초기단계에서 혈관내피세포와 혈관주변세포의 상호작용을 저해함으로써 혈관을 불안정화시키고 VEGF와 같은 자극에 대해 혈관내피세포를 더욱 활성화시키는 것으로 알려져 있다. 혈관신생이 종양의 성장과 전이에 중요한 역할을 할 뿐 아니라 임상적으로, 원발성 종양에서 혈관신생이 많이 일어날수록 예후가 나쁘고 재발률이 높은 것으로 보고되어 있어 새로운 종양 혈관신생을 조절하는 인자를 확인하는 일은 매우 중요하다.

세포들은 정상상태에서 뿐만 아니라 외부자극에 노출이 되었을 때 자기 생존 또는 외부의 자극을 최소화시키기 위하여 마이크로사이즈 이하의 물질을 분비하는데 이를 마이크로파티클이라고 한다. 마이크로파티클은 세포막의 일부가 마이크로사이즈의 구형으로 분비되기에 세포막의 내부성분인 음이온 인지질(포스파티딜세린)이 외부로 노출이 되게 되고, 이로 인하여 응고 작용을 가지는 것이 대표적인 특성이다. 이외에도 암전이, 혈관신생의 역할 등이 보고되고 있으나, 국내에서의 연구는 매우 미미한 실정이며, 국외에서도 현재까지의 연구는 자극을 주지 않은 세포에서 분비되는 마이크로파티클에 국한되어 있다.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.

본 발명자들은 신규한 혈관신생 억제제를 발굴하고자 예의 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 저산소 조건하에서 암 세포 또는 암 조직으로부터 분비되는 마이크로파티클이 혈관신생을 유도하는 것을 발견하였고, 암 세포 또는 암 조직으로부터 마이크로파티클의 분비를 억제하는 경우 혈관신생 억제제가 될 수 있음을 규명함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 혈관신생 억제제의 스크리닝 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 허혈성 질환의 예방 및 치료용 약제학적 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 혈관신생 억제제의 스크리닝 방법을 제공한다:

(a) 암 세포 또는 암 조직에 시료를 접촉시키는 단계; 및

(b) 상기 시료가 상기 암 세포 또는 암 조직으로부터의 마이크로파티클 분비를 억제하는 경우에 상기 시료는 혈관신생 억제제로 판정된다.

본 발명자들은 신규한 혈관신생 억제제를 발굴하고자 예의 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 저산소 조건하에서 암 세포 또는 암 조직으로부터 분비되는 마이크로파티클이 혈관신생을 유도하는 것을 발견하였고, 암 세포 또는 암 조직으로부터 마이크로파티클의 분비를 억제하는 경우 혈관신생 억제제가 될 수 있음을 규명하였다.

본 발명의 마이크로파티클은 암 세포 또는 암 조직으로부터 특이적으로 분비된다. 더욱이, 상기 마이크로파티클은 저산소 조건하에서 암 세포에서 특이적으로 분비되는 것으로 저산소 조건하에서 정상 세포에서 분비되는 마이크로파티클과는 구별되는 특징을 갖는다. 정상세포주에서는 정상상태 및 저산소 조건하에서 분비되는 마이크로파티클의 수에 큰 차이가 없으나, 암 세포주에서는 정상상태에 비해 저산소 자극을 주었을 때 현저하게 많은 수의 마이크로파티클이 분비되는 양상을 보인다.

본 명세서에서 사용되는 용어 “마이크로파티클(microparticle)"은 사멸 또는 활성화된 내피세포 및 혈소판를 포함하는 다양한 세포로부터 유래된 작은 원형질막(small plasma membrane) 구조를 의미하며, 세포질 단편을 포함하는 지질이중층으로 구성되어 있다. 한편, 특정한 원형질 소낭은 세포질막 융합을 통해 세포 내 분획으로부터 더욱 특이적으로 생산되는데, 이들은 세포의 배양 배지 또는 조직의 세포외액으로 분비된다. 이러한 소낭/마이크로파티클은 다양한 방식으로 분비될 수 있다. 일반적인 분비는 주로 소포체막(endoplasmic reticulum membrane)을 통한 막 신호 전달 과정을 통해 이루어진다.

본 발명의 바람직한 구현 예에 따르면, 본 발명의 마이크로파티클 크기는 바람직하게는 0.01-3 μm이고, 보다 바람직하게는 0.01-2 μm이고, 보다 더 바람직하게는 0.01-1 μm이다.

본 발명에서 혈관신생 억제제의 스크리닝을 위하여 사용되는 표현“암 세포 또는 암 조직”에서, 상기 암은 바람직하게는 췌장암, 담도암, 신경내분비 종양, 폐암, 유방암, 난소암, 간암, 기관지암, 비인두암, 후두암, 위암, 방광암, 대장암, 결장암, 자궁경부암, 뇌암, 전립선암, 골암, 두경부암, 피부암, 갑상선암, 부갑상선암 또는 요관암이고, 보다 바람직하게는 췌장암, 담도암, 신경내분비종양, 폐암, 간암, 위암, 대장암, 결장암, 전립선암, 골암, 갑상선암, 부갑상선암 또는 요관암이며, 보다 더 바람직하게는 췌장암, 담도암, 신경내분비종양, 폐암, 간암, 위암 또는 대장암이다.

본 발명자들은 상기 마이크로파티클이 정상 세포와 달리 암 세포에서 그 분비가 현저히 증가하며, 이들이 혈관신생을 강하게 유도한다는 사실을 발견하였다. 정상 세포와는 달리 암 세포에서 분비되는 마이크로파티클은 혈관신생을 유도하는 요소임을 나타내며, 이의 분비를 차단하는 물질은 혈관신생을 억제하는 혈관신생 억제제로 판정된다.

상기 단계 (a)에서 사용되는 시료는 단일 화합물 또는 화합물들의 혼합물(예컨대, 천연 추출물 또는 세포 또는 조직 배양물)이다. 시험 물질은 합성 또는 천연 화합물의 라이브러리로부터 얻을 수 있다. 이러한 화합물의 라이브러리를 얻는 방법은 당업계에 공지되어 있다. 합성 화합물 라이브러리는 Maybridge Chemical Co.(UK), Comgenex(USA), Brandon Associates(USA), Microsource(USA) 및 Sigma-Aldrich(USA)에서 상업적으로 구입 가능하며, 천연 화합물의 라이브러리는 Pan Laboratories(USA) 및 MycoSearch(USA)에서 상업적으로 구입 가능하다. 시료는 당업계에 공지된 다양한 조합 라이브러리 방법에 의해 얻을 수 있으며, 예를 들어, 생물학적 라이브러리, 공간 어드레서블 패러럴 고상 또는 액상 라이브러리(spatially addressable parallel solid phase or solution phase libraries), 디컨볼루션이 요구되는 합성 라이브러리 방법, “1-비드 1-화합물” 라이브러리 방법, 그리고 친화성 크로마토그래피 선별을 이용하는 합성 라이브러리 방법에 의해 얻을 수 있다. 분자 라이브러리의 합성 방법은, DeWitt et al., Proc . Natl . Acad . Sci . U.S.A. 90, 6909, 1993; Erb et al. Proc . Natl . Acad . Sci . U.S.A. 91, 11422, 1994; Zuckermann et al., J. Med . Chem . 37, 2678, 1994; Cho et al., Science 261, 1303, 1993; Carell et al., Angew . Chem. Int . Ed . Engl . 33, 2059, 1994; Carell et al., Angew . Chem . Int . Ed . Engl . 33, 2061; Gallop et al., J. Med . Chem . 37, 1233, 1994 등에 개시되어 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 혈관신생 억제제의 스크리닝 방법을 제공한다:

(a) 암 세포 또는 암 조직으로부터 분비된 마이크로파티클을 준비하는 단계;

(b) 상기 마이크로파티클에 시험 물질을 접촉시키는 단계; 및

(c) 상기 시험 물질이 상기 마이크로파티클에 결합하는지 여부 또는 상기 시험물질이 상기 마이크로파티클의 기능을 억제하는지 여부를 분석하는 단계; 상기 시험물질이 상기 마이크로파티클에 결합하거나 또는 마이크로파티클의 기능을 억제하면 혈관신생 억제제로 판정된다.

본 발명의 스크리닝 방법에 따르면, 암 세포 또는 암 조직으로부터 분비된 마이크로파티클과 시험 물질을 접촉시킨다.

본 발명에서 이용되는 마이크로파티클은 분리된(isolated) 형태 또는 정제된(purified) 형태일 수 있다.

분리된(isolated) 또는 정제된(purified) 형태의 마이크로파티클은 고상의 기질에 고정화시키는 것이 바람직하다. 기질로서 이용가능 한 것은, 당업계에서 통상적으로 이용되는 어떠한 것도 가능하며, 예를 들어, 폴리스틸렌과 폴리프로필렌과 같은 탄화수소 폴리머, 유리, 금속 및 젤을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 고상의 기질은 딥스틱, 마이크로타이터 플레이트, 입자(예컨대, 비드), 친화성 컬럼 및 면역블롯 막(예컨대, 폴리비닐리덴 플루오라이드 막)의 형태로 제공될 수 있다(참조: 미국 특허 제5,143,825호, 제5,374,530호, 제4,908,305호 및 제5,498,551호). 가장 바람직하게는, 상기 고상 기질은 마이크로타이터 플레이트이다.

본 발명의 스크리닝 방법은 다양한 방식으로 실시할 수 있으며, 특히 당업계에 공지된 다양한 결합 분석(binding assay)에 따라 고속(high throughput) 방식으로 실시할 수 있다.

본 발명의 스크리닝 방법에 있어서, 시험물질 또는 상기 마이크로파티클은 검출가능한 표지(detectable label)로 레이블링될 수 있다. 예를 들어, 상기 검출가능한 표지(detectable label)는, 화학적 표지(예컨대, 바이오틴), 효소 표지(예컨대, 호스래디쉬 퍼옥시다아제, 알칼린 포스파타아제, 퍼옥시다아제, 루시퍼라아제, β-갈락토시다아제 및 β-글루코시다아제), 방사능 표지(예컨대, C¹⁴, I¹²⁵, P³² 및 S³⁵), 형광 표지[예컨대, 쿠마린, 플루오레세인, FITC(fluoresein Isothiocyanate), 로다민 6G(rhodamine 6G), 로다민 B(rhodamine B), TAMRA(6-carboxy-tetramethyl-rhodamine), Cy-3, Cy-5, Texas Red, Alexa Fluor, DAPI(4,6-diamidino-2-phenylindole), HEX, TET, Dabsyl 및 FAM], 발광 표지, 화학발광(chemiluminescent) 표지, FRET(fluorescence resonance energy transfer) 표지 또는 금속 표지(예컨대, 금 및 은)이다.

검출가능한 표지가 레이블링된 마이크로파티클 또는 시험물질을 이용하는 경우, 마이크로파티클과 시험물질 사이의 결합 발생 여부는 표지로부터 나오는 시그널을 검출하여 분석할 수 있다. 예를 들어, 표지로서 알칼린 포스파타아제가 이용되는 경우에는, 브로모클로로인돌일 포스페이트(BCIP), 니트로 블루 테트라졸리움(NBT), 나프톨-AS-B1-포스페이트(naphthol-AS-B1-phosphate) 및 ECF(enhanced chemifluorescence)와 같은 발색반응 기질을 이용하여 시그널을 검출한다. 표지로서 호스 래디쉬 퍼옥시다아제가 이용되는 경우에는 클로로나프톨, 아미노에틸카바졸, 디아미노벤지딘, D-루시페린, 루시게닌(비스-N-메틸아크리디늄 니트레이트), 레소루핀 벤질 에테르, 루미놀, 암플렉스 레드 시약(10-아세틸-3,7-디하이드록시페녹사진), HYR(p-phenylenediamine-HCl and pyrocatechol), TMB(tetramethylbenzidine), ABTS(2,2‘-Azine-di[3-ethylbenzthiazoline sulfonate]), o-페닐렌디아민(OPD) 및 나프톨/파이로닌와 같은 기질을 이용하여 시그널을 검출한다.

택일적으로, 시험물질과 마이크로파티클의 결합 여부는 상호작용물(interactants)의 레이블링 없이 분석할 수도 있다. 예를 들어, 마이크로피지오미터(microphysiometer)를 이용하여 시험물질이 QP-C에 결합하는지 여부를 분석할 수 있다. 마이크로피지오미터는 LAPS(light-addressable potentiometric sensor)를 이용하여 셀이 그의 환경을 산성화하는 속도를 측정하는 분석 도구이다. 산성화 속도의 변화는, 시험물질과 QP-C 사이의 결합에 대한 지시자(indicator)로 이용될 수 있다(McConnell et al., Science 257:19061912(1992)).

시험물질의 마이크로파티클과의 결합 능력은 실시간 이분자 상호작용 분석(BIA)를 이용하여 분석할 수 있다(Sjolander & Urbaniczky, Anal . Chem . 63:23382345(1991), and Szabo et al., Curr . Opin . Struct. Biol . 5:699705(1995)). BIA는 실시간으로 특이적 상호작용을 분석하는 기술로서, 상호작용물(interactants)의 레이블링 없이 실시할 수 있다(예컨대, BIAcore™). 표면 플라즈몬 공명(SPR)에서의 변화는 분자들 사이의 실시간 반응에 대한 지시자(indicator)로 이용될 수 있다.

또한, 본 발명의 스크리닝 방법은, 투-하이브리드 분석 또는 쓰리-하이브리드 분석 방법에 따라 실시할 수 있다(U.S. Pat. No. 5,283,317; Zervos et al., Cell 72, 223232, 1993; Madura et al., J. Biol . Chem . 268, 1204612054, 1993; Bartel et al., BioTechniques 14, 920924, 1993; Iwabuchi et al., Oncogene 8, 16931696, 1993; 및 W0 94/10300). 이 경우, 상기 마이크로파티클을 베이트(bait) 단백질로 이용할 수 있다. 이 방법에 따르면, 상기 마이크로파티클에 결합하는 물질, 특히 단백질을 스크리닝 할 수 있다. 투-하이브리드 시스템은 분할 가능한 DNA-결합 및 활성화 도메인으로 구성된 전사인자의 모듈 특성에 기초한다.

본 발명에서 이용되는 시료는 상술한 단일 화합물 또는 화합물들의 혼합물 이외에, 펩타이드, 항체, 펩타이드 앱타머, 어드넥틴(AdNectin), 어피바디(affibody, 미국 특허 제5,831,012호), 아비머(Avimer, Silverman, J. et al, Nature Biotechnology 23(12):1556(2005)) 또는 쿠니쯔 도메인(Kunitz domain, Arnoux B et al., Acta Crystallogr . D Biol . Crystallogr . 58(Pt 7):12524(2002)), 및 Nixon, AE, Current opinion in drug discovery & development 9(2):2618(2006))을 포함한다.

본 발명의 방법에 의해 스크리닝된 혈관신생 억제제는 혈관신생과 관련된 다양한 질환의 예방 또는 치료에 이용될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 혈관신생 억제제에 의해 예방 또는 치료될 수 있는 질환은 당뇨병성 망막증, 미숙아 망막증, 각막 이식 거부, 신생혈관 녹내장, 홍색증, 증식성 망막증, 암, 건선, 혈우병성 관절, 아테롬성 동맥경화 플라크 내에서의 모세혈관 증식, 켈로이드, 상처 과립화, 혈관 접착, 류마티스 관절염, 골관절염, 자가면역 질환, 크론씨병, 재발협착증, 아테롬성 동맥경화, 장관 접착, 캣 스크래치 질환, 궤양, 간경병증, 사구체신염, 당뇨병성 신장병증, 악성 신경화증, 혈전성 미소혈관증, 기관 이식 거부, 신사구체병증, 당뇨병, 염증 또는 신경퇴행성 질환이다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 암 세포 또는 암 조직으로부터 분비된 마이크로파티클의 약제학적 유효량 ; 및 (b) 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 허혈성 질환의 예방 및 치료용 약제학적 조성물을 제공한다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 마이크로파티클은 혈관신생을 유도하며, 허혈성 질환에 적용되어 예방 또는 치료 효과를 나타낼 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 마이크로파티클은 암 세포 또는 암 조직으로부터 분비되며, 보다 바람직하게는 저산소 조건하에서 암 세포 또는 암 조직으로부터 분비된다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 조성물이 적용되는 질환인 허혈성 질환은 허혈성 심장질환, 허혈성 심근경색, 허혈성 심부전, 허혈성 장염, 허혈성 혈관질환, 허혈성 안질환, 허혈성 망막증, 허혈성 녹내장, 허혈성 신부전, 허혈성 대머리, 허혈성 뇌졸중 및 허혈성 하지질환으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 마이크로파티클은 암 세포 또는 암 조직으로부터 분비되며, 상기 암은 바람직하게는 췌장암, 담도암, 신경내분비종양, 폐암, 유방암, 난소암, 간암, 기관지암, 비인두암, 후두암, 위암, 방광암, 대장암, 결장암, 자궁경부암, 뇌암, 전립선암, 골암, 두경부암, 피부암, 갑상선암, 부갑상선암 또는 요관암이고, 보다 바람직하게는 췌장암, 담도암, 신경내분비종양, 폐암, 간암, 위암, 대장암, 결장암, 전립선암, 골암, 갑상선암, 부갑상선암 또는 요관암이며, 보다 더 바람직하게는 췌장암, 담도암, 신경내분비종양, 폐암, 간암, 위암 또는 대장암이다.

본 명세서에서 사용되는 용어, “약제학적 유효량”은 혈관신생을 적절히 유도하여 상기 허혈성 질환 치료의 약리학적 효과를 나타내는 데 필요한 양을 의미한다.

본 발명의 약제학적 조성물에 포함되는 약제학적으로 허용되는 담체는 제제시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘 및 미네랄 오일 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 약제학적 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 약제학적으로 허용되는 담체 및 제제는 Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995)에 상세히 기재되어 있다.

본 발명의 약제학적 조성물은 경구 또는 비경구로 투여할 수 있고, 비경구 투여인 경우에는 정맥내 주입, 피하 주입, 근육 주입, 복강 주입, 경피 투여 등으로 투여할 수 있다.

본 발명의 약제학적 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 병적 상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하며, 보통으로 숙련된 의사는 소망하는 치료 또는 예방에 효과적인 투여량을 용이하게 결정 및 처방할 수 있다. 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 약제학적 조성물의 1일 투여량은 0.001-100 ㎎/㎏이다.

본 발명의 약제학적 조성물은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약제학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화 함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기 내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질중의 용액, 현탁액 또는 유화액 형태이거나 엑스제, 분말제, 과립제, 정제 또는 캅셀제 형태일 수도 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:

(ⅰ) 본 발명은 암 세포 또는 암 조직으로부터 특이적으로 분비되는 마이크로파티클의 특성에 기초한 혈관신생 억제제의 스크리닝 방법을 제공한다.

(ⅱ) 본 발명의 저산소 조건하에서 암 세포 또는 암 조직으로부터 분비되는 마이크로파티클은 혈관신생을 유도한다.

(ⅲ) 본 발명의 마이크로파티클은 혈관신생을 유도하므로 허혈성 질환의 예방 및 치료를 위해 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 췌장암 세포주에서 분비된 마이크로파티클을 유세포분석기를 이용하여 측정한 결과를 나타낸 그림이다.
도 2는 정상상태, 과산소상태(H₂O₂) 및 저산소상태에서 췌장암 세포주로부터 분비되는 마이크로파티클 수를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 정상상태 및 저산소상태의 췌장암 세포주로부터 HIF1a의 발현 정도를 웨스턴 블롯으로 측정한 결과를 나타낸 그림이다.
도 4는 췌장암 세포주에서 분비되는 마이크로파티클이 혈관신생에 미치는 영향을 튜브 형성법을 이용하여 측정한 결과를 나타낸 그림이다.
도 5는 췌장암 세포주에서 분비되는 마이크로파티클이 혈관신생에 미치는 영향을 마우스 대동맥 링 분석법을 이용하여 측정한 결과를 나타낸 그림이다.
도 6은 췌장암 세포주에서 분비되는 마이크로파티클이 혈관신생에 미치는 영향을 HUVEC 이동 활성을 측정하여 평가한 결과를 나타낸 그림이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

실시예

실험재료 및 방법

세포배양

8종류의 췌장암 세포주(AsPC-1, BxPC-3, Capan-1, Capan-2, CFPAC-1, HPAC, MIA PaCa-2, PANC-1)는 ATCC에서 구입하여 사용하였다. AsPC-1 및 BxPC-3는 RPMI(Invitrogen), CFPAC-1은 IMDM(Invitrogen), Capan-1, HPAC 및 PANC-1은 DMEM/F12(Invitrogen)를 기본 배양 배지로 사용하였고, 10% 우태아 혈청(Gibco) 및 1% 항생제/항진균제(페니실린/스트렙토마이신/암포테리신 B)(Gibco)를 추가적으로 첨가하였다. Capan-1은 20% FBS 조성에서, MIA PaCa-2는 2.5% 말 혈청(invitrogen)을 더 첨가시킨 배지로 배양하였다. 1종류의 췌장세포주(HPDE)는 Dr. Ming-Sound Tsao(토론토 대학교, 캐나다)로부터 분양 받았으며, 케라틴세포 무혈청 배지에 EGF 및 소 뇌하수체 추출물(Invitrogen) 및 1% 항생제/항진균제(페니실린/스트렙토마이신/암포테리신 B)를 첨가한 배지로 배양하였다. HUVEC(Primary human umbilical vein endothelial cells, ATCC), VCBM(vascular cell basal medium), 내피세포 성장 키트-VEGF(PCS-100-041, ATCC)은 ATCC사에서 구입하여 사용하였다. VEGF, FGF 및 FBS가 첨가된 혈관세포 혈청 배지(vascular cell complete medium, VCCM)로 HUVEC 을 배양하였다. 모든 세포는 37℃, 5% CO₂ 조건의 세포배양기에서 배양하였다.

실험동물

동물실험은 연세대학교 실험동물심의윤리위원회의 승인을 받은 후 진행하였고, 6-7 주령 웅성 ICR 마우스(오리엔트바이오)를 사용하였으며, 실험동물은 동물관리지침에 따라 사육하였다.

웨스턴 블롯

각 처리된 세포로부터 추출한 단백질을 10% SDS-PAGE로 전기영동하고 PVDF 멤브레인에 트랜스퍼한 후, 마우스 단클론 1차 항체 HIF1a(BD bioscience), GAPDH (Santa Cruz biotechnology) 및 HRP-결합 2차 항체(Santa Cruz biotechnology)를 붙인 후 필름으로 현상하여 밴드를 확인하였다.

췌장 및 췌장암 세포주에서 분비되는 마이크로파티클 분리 및 정량

8종류의 췌장암 세포주 및 1종류의 췌장 세포주(HPDE)를 3X10⁶ 세포/100 mm² 디쉬의 조건으로 세포주를 분주한 다음 무혈청 RPMI 배지에서 일반 세포배양기와 저산소(1% O₂)조건의 세포배양기에서 48시간 배양하였다. 각 플레이트에서 배지를 제거하고 4℃, 20,000g에서 90분 동안 원심분리하여 상등액을 제거한 후, 차가운 PBS를 첨가하였다. 그 다음, 4℃, 20,000g에서 90분 동안 다시 원심분리하고 400 μL PBS로 현탁시켰다. 얻어진 마이크로파티클을 유세포 분석기(BD bioscience)를 사용하여 다음과 같은 방법으로 확인하였다. 20 μL 마이크로파티클에 마이크로파티클을 정량할 수 있는 FITC 어넥신 V(BD bioscience) 5 μL 및 1X 어넥신-V 바인딩 버퍼 475 μL를 넣고 잘 혼합한 후 4℃ 에서 30 분간 방치하였다. 샘플 측정 전에 20 μL 플루오르스피어(BD bioscience)를 넣어주고, 플루오르스피어가 1,000 이벤트가 나올 때까지의 마이크로파티클의 개수를 측정하였다. 마이크로파티클 지역은 사이즈 비드를 이용하여 설정하였다.

튜브 형성 어세이(인 비트로 혈관형성 어세이)

차갑게 준비한 96 웰 플레이트와 팁을 이용하여 미리 녹여둔 70 μL 성장 인자 제거 마트리젤(BD bioscience)을 각 웰에 넣은 후 37℃, 5% CO₂에서 30 분간 방치하여 겔화 되도록 하였다. HUVEC을 1,000 세포/100 μL로 카운팅하여 마트리젤 위에 넣어주고 37℃, 5% CO₂에서 10 분간 방치한 후 100,000 카운트/웰로 마이크로파티클을 처리하고 0, 1, 4, 8, 12, 24 시간 간격으로 변화를 측정하였다. 음성대조군으로는 VCBM을 양성대조군으로는 VCCM을 사용하여 비교하였다.

마우스 대동맥 링 어세이(엑스 비보 혈관형성 어세이)

차가운 상태인 48 웰 플레이트와 팁을 사용하여 미리 녹여둔 100 μL 성장 인자 제거 마트리젤을 웰마다 분주한 뒤, 37℃에서 30 분 동안 방치하여 젤(gel)화를 유도하였다. 정상적으로 사육된 6-7주령의 ICR 마우스를 경추탈골 한 후, 즉시 대동맥을 적출하고 주변의 지방 조직 등을 조심스럽게 제거하고, 1 mm 간격으로 잘라서 실험 직전까지 차가운 VCBM에 넣어 두었다. 젤화 시킨 마트리젤 위에 준비한 대동맥을 하나씩 넣고, 또다시 37℃에서 15 분간 방치하여 마트리젤 위에 대동맥이 잘 고정될 수 있도록 하였다. 고정된 대동맥 위에 마트리젤을 150 μL 넣고 다시 37℃에서 15 분간 방치하였다. 마트리젤 안에 대동맥 링이 잘 고정이 되었으면, 100,000개/웰의 농도로 마이크로파티클을 처리하고, 1-3주 정도 방치하고 2-3일 간격으로 혈관내피세포가 대동맥 링 주변으로 뻗어 나오는지를 확인하였다. 음성대조군으로는 VCBM을 양성대조군으로는 VCCM를 사용하여 비교하였다.

HUVEC 이동 어세이( Migration assay )

이동 어세이에는 무혈청 배지인 VCBM을 사용하였다. 하루 전에 VCBM으로 배지를 교체한 HUVEC을 8 μm 지름의 트랜스웰의 내부 챔버에 2.5X10⁴ 세포/웰로 분주한 다음, 외부 웰에는 VCBM 500 μL와 100,000개의 마이크로파티클을 함께 넣어주고 37℃, 5% CO₂ 배양기에서 48시간 동안 배양하였다. 48시간 후에 내부/외부 웰에 있는 배지를 모두 걷어내고, 500 μL 메탄올을 첨가하여 세포를 고정 시킨 후 500 μL 톨루이딘 블루로 염색하여 이동된 세포의 수를 현미경으로 관찰하였다. 음성대조군으로는 VCBM을 양성대조군으로는 VCCM을 사용하여 비교하였다.

실험결과

췌장암 세포주에서 정상상태 및 저산소증이 유도된 상태에서 분비되는 마이크로파티클 확인

7종류의 췌장암 세포주(AsPC-1, BxPC-3, Capan-1, Capan-2, HPAC, MIA PaCa-2, PANC-1과 1종류의 정상췌장세포주(HPDE)를 저산소상태(1% O₂) 및 정상상태(20% O₂)에 48시간 방치한 후, 세포에서 분비되는 마이크로파티클을 원심분리하여 수득하고, 마이크로파티클의 특성을 이용하여 FACS로 마이크로파티클의 수를 확인하였다. 어넥신 V를 붙여 준비한 마이크로파티클을 1 μm 사이즈 비드 이하 크기만 게이팅하고, 어넥신 V에 양성인 마이크로파티클의 수를 측정한 결과, 음성대조군에 비하여 90% 이상의 마이크로파티클이 어넥신 V에 양성임을 확인하였다(도 1).

7종류의 췌장암 세포주와 1종류의 정상췌장 세포주를 정상상태, H₂O₂로 자극을 주었을 때 및 저산소 상태에서 분비되는 마이크로파티클의 수를 측정해본 결과, 정상세포주에서는 정상상태와 H₂O₂나 저산소 자극을 주었을 때 분비되는 마이크로파티클의 수에 큰 차이가 없었으나, 췌장암 세포주에서는 정상상태에 비하여 H₂O₂나 저산소 자극을 주었을 때 현저하게 많은 수의 마이크로파티클이 분비되는 양상을 보였다(도 2).

췌장암 세포주를 37℃, 5% CO₂, 1% O₂의 저산소상태와 37℃, 5% CO₂, 20% O₂의 정상상태로 24시간 및 48시간을 배양한 후, 저산소상태가 제대로 진행되었는지를 확인하기 위하여 HIF1a(hypoxia inducible factor)의 발현 정도를 웨스턴 블롯을 통하여 확인하였다. 그 결과 AsPC-1 및 MIA PaCa-2 두 가지 세포주를 정상상태에서 24시간 및 48시간 동안 배양하여도 HIF1a가 발현되지 않는 반면, 저산소상태에서는 24시간 및 48시간 배양하였을 때 HIF1a가 발현되었으며, 그 정도가 24시간 보다는 48시간이 경과 되었을 때 높게 나타났다(도 3).

췌장암세포주에서 분비되는 마이크로파티클의 혈관신생에 미치는 영향(인 비트로)

AsPC-1 및 MIA PaCa-2 세포주에서 정상상태와 H₂O₂나 저산소 자극을 주었을 때 분비되는 마이크로파티클을 100,000개씩 HUVEC 세포에 처리한 후, 인 비트로 상에서 튜브 형성능을 측정하였다. VEGF를 처리하지 않은 배지를 음성대조군으로 사용하였으며, VEGF를 처리한 배지를 양성대조군으로 사용하였다. VEGF가 첨가된 배지에서 HUVEC 튜브가 거의 형성되지 않았으나, VEGF를 첨가한 배지에서 4시간 경과 후부터 HUVEC 튜브가 형성되는 것을 확인하였다. 정상상태에서 분비되는 마이크로파티클은 HUVEC 튜브 형성에 영향을 미치지 않는 반면, AsPC-1 세포주에서 H₂O₂에 의해 분비되는 마이크로파티클은 약하게 튜브 형성을 유도하는 것을 확인하였으며, 저산소에 의해 분비되는 마이크로파티클이 튜브 형성을 강하게 유도하는 것을 확인하였다. 또한, MIA PaCa-2 세포주의 저산소 상태에서 분비되는 마이크로파티클은 튜브 형성을 강하게 유도하는 것을 확인하였다(도 4).

췌장암세포주에서 분비되는 마이크로파티클의 혈관신생에 미치는 영향(엑스 비보)

마우스의 대동맥 링을 적출한 후 일정 크기로 자른 뒤 AsPC-1 및 MIA PaCa-2 세포주에서 정상상태와 H₂O₂나 저산소 자극을 주었을 때 분비되는 마이크로파티클을 100,000개씩 HUVEC 세포에 처리한 후, 엑스 비보 상에서 내피세포가 분화 및 증식하여 혈관이 얼마나 생성되는지를 측정하였다. VEGF를 처리하지 않은 배지를 음성대조군으로 사용하였으며, VEGF를 처리한 배지를 양성대조군으로 사용하였다. VEGF가 첨가된 배지에서 대동맥 링을 배양하였을 때는 혈관을 형성하지 않았으나, VEGF를 첨가한 배지에서 1주일간 대동맥 링을 배양하였을 때는 현저히 많은 혈관을 형성함을 확인하였다. 정상상태에서 분비되는 마이크로파티클은 2주일이상 배양하여도 혈관 형성에 영향을 미치지 않은 반면, 저산소에 의해 분비된 마이크로파티클을 AsPC-1 세포주에 처리하였을 때 1주일이 지난 시점부터 혈관을 형성하는 것을 확인하였으며, MIA PaCa-2 세포주는 H₂O₂나 저산소에 의해 분비된 마이크로파티클을 처리하였을 때 모두 1주일이 지난 시점부터 혈관을 형성하는 것을 확인하였다(도 5).

췌장암세포주에서 분비되는 마이크로파티클의 HUVEC 이동에 미치는 영향

MIA PaCa-2 세포주에서 정상상태, H₂O₂ 및 저산소 자극을 주었을 때 분비되는 마이크로파티클을 100,000개씩 처리한 후 HUVEC 이동에 미치는 영향을 확인해본 결과, 양성대조군인 VEGF가 첨가된 배지에서 보다는 적었지만, 정상상태에서보다 저산소에서 분비된 마이크로파티클을 처리하였을 때 현저히 많은 수의 HUVEC이 이동함을 확인하였다(도 6).

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (9)

1. 다음의 단계를 포함하는 혈관신생 억제제의 스크리닝 방법:
   (a) 암 세포 또는 암 조직에 시료를 접촉시키는 단계; 및
   (b) 상기 시료가 상기 암 세포 또는 암 조직으로부터의 마이크로파티클 분비를 억제하는 경우에 상기 시료는 혈관신생 억제제로 판정된다.
   
2. 다음의 단계를 포함하는 혈관신생 억제제의 스크리닝 방법:
   (a) 암 세포 또는 조직으로부터 분비된 마이크로파티클을 준비하는 단계;
   (b) 상기 마이크로파티클에 시험 물질을 접촉시키는 단계; 및
   (c) 상기 시험 물질이 상기 마이크로파티클에 결합하는지 여부 또는 상기 시험물질이 상기 마이크로파티클의 기능을 억제하는지 여부를 분석하는 단계; 상기 시험물질이 상기 마이크로파티클에 결합하거나 또는 마이크로파티클의 기능을 억제하면 혈관신생 억제제로 판정된다.
   
3. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 암 세포 또는 암 조직은 저산소(hypoxia) 조건에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
   
4. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로파티클은 크기가 0.01-2 μm인 것을 특징으로 하는 방법.
   
5. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 암은 췌장암, 담도암, 신경내분비종양, 폐암, 유방암, 난소암, 간암, 기관지암, 비인두암, 후두암, 위암, 방광암, 대장암, 결장암, 자궁경부암, 뇌암, 전립선암, 골암, 두경부암, 피부암, 갑상선암, 부갑상선암 및 요관암으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
   
6. (a) 암 세포 또는 암 조직으로부터 분비된 마이크로파티클의 약제학적 유효량 ; 및 (b) 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 허혈성 질환의 예방 및 치료용 약제학적 조성물.
   
7. 제 6 항에 있어서, 상기 암 세포 또는 암 조직은 저산소(hypoxia) 조건에 있는 것을 특징으로 하는 조성물.
   
8. 제 6 항에 있어서, 상기 허혈성 질환은 허혈성 심장질환, 허혈성 심근경색, 허혈성 심부전, 허혈성 장염, 허혈성 혈관질환, 허혈성 안질환, 허혈성 망막증, 허혈성 녹내장, 허혈성 신부전, 허혈성 대머리, 허혈성 뇌졸중 및 허혈성 하지질환으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
   
9. 제 6 항에 있어서, 상기 마이크로파티클은 혈관신생을 유도하는 것을 특징으로 하는 조성물.

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