KR20160002116A - 페녹소다이올 글루코사이드 화합물, 이의 제조방법 및 이를 유효성분으로 함유하는 약학적 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염에 관한 것이다.
[화학식 1]

상기 식에서,
R₁ 및 R₂는 독립적으로 글루코오스(glucose, Glc) 또는 H이고,
R₁ 및 R₂ 중 적어도 하나는 글루코오스이다.
본 발명에 따른 상기 화학식 1의 화합물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염은 항산화 활성 및 전립선암과 난소암에 대하여 항암 활성 효과를 나타내어, 관련 질환의 예방 및 치료에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

페녹소다이올 글루코사이드 화합물, 이의 제조방법 및 이를 유효성분으로 함유하는 약학적 조성물{Phenoxodiol glucoside compounds, preparing method thereof and pharmaceutical compositions containing the same as active ingredients}

본 발명은 난소암 및 전립선암 치료 또는 예방에 유용하게 사용될 수 있는 페녹소다이올 글루코사이드 화합물 및 이들 화합물의 효소적 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대장균에서 발현된 마이크로모노스포라 로도랑지아(Micromonospora rhodorangea) 유래의 재조합 당전이 효소를 이용한 페녹소다이올 글루코사이드의 생합성에 관한 것이다.

의학 및 약학의 급속한 발전 및 그에 따른 전 세계 인구의 고령화 추세와 맞물려, 암은 선진국 내 주요 사망 원인 중 하나로 인식되고 있다. 미국의 경우 일년에 백만 건 이상의 암 발병이 보고되고 있으며, 2015년 전 세계적으로 암 관련 사망 건수는 1,200만 건을 상회할 것으로 예측되고 있다(비특허문헌 1 참조). 따라서, 신규한 항암 화학요법(anticancer chemotherapy) 치료제의 개발은 매우 시급하다할 것이다.

최근에 건강기능식품의 주성분으로 각광받고 있는 플라보노이드(flavonoids)는 식물이 생합성하는 다수의 이차 대사산물 중 하나로 분류된다. 이들 플라보노이드는 항산화 활성, 항암 활성, 항염 및 항알러지 활성과 같은 다양한 생리 활성을 지니고 있다(비특허문헌 2 참조). 플라보노이드의 구조적 변형을 통한 약리적 활성 증대 및 의약 후보물질로의 개발은 개량신약 개발의 주요한 기술로서 인식되고 있으며, 그 중 하나는 플라보노이드 화학구조 내 수산기(hydroxy function)에 당 분자를 전이시킬 수 있는 당전이 효소(glycosyltransferase)를 이용한 효소적 제조 방법이 있다. 이와 같은 특정 화합물의 당전이화는 원래 물질에 비하여 그 용해도 및 생체 적용시 흡수성을 보다 높여줄 수 있어서, 의약품의 제형 개량, 신규 제형 개발 및 프로드럭(prodrug)화에 도움을 줄 수 있다. 그리고 무엇보다 기존 화학적 합성법으로 당화된 화합물을 제조하는 것은 현존 기술로는 거의 불가능하다.

채소와 다수의 콩과 식물에 존재하는 이차 대사산물로서 이소플라보노이드(isoflavonoids)는 식물의 생장 주기, 사멸 등을 조절할 수 있는 주요 식물 호르몬 중 하나로 동물에서도 동일한 효과를 제공할 것으로 여겨지고 있다(비특허문헌 3 참조). 이들 이소플라보노이드 중에서 다이드제인(daidzein; 4′,7-dihydroxyisoflavone; 도 1)과 게니스테인(genistein; 4′,5,7-trihydroxyisoflavone; 도 1)은 세포 주기 진행(cell cycle progression), 유사분열 중단(mitotic arrest) 또는 세포사멸(apotosis) 등을 조절하여 포유세포 내 생리 활성을 보이는 것으로 알려져 있다(비특허문헌 4 참조). 특히, 게니스테인은 포유류 정상 세포 및 조직에 대하여 낮은 독성, 난소암, 전립선암 및 위암 등과 같은 다중 종양에 유효한 항암 활성을 보이는 것으로 알려져 있다. 하지만, 게니스타인의 제한적인 생체 이용성(bioavailability)과 다양한 경로의 대사체화는 생체 투여시 혈액 내 적정 농도의 유지가 힘들고, 결과적으로 임상 적용상 난점을 제시하고 있다(비특허문헌 5 참조).

페녹소다이올(phenoxodiol; haganin E; 4′,7-dihydroxyisoflav-3-ene; 도 1)은 게니스테인의 반합성(semi-synthetic) 유도체인 이소플라벤(isoflavene) 계열로서 사람 암세포주에 대하여 넓은 범위 활성을 보여, 암세포주에 대한 유사분열 중단 및 세포사멸을 유도하는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 이소플라보노이드 반합성 유도체인 페녹소다이올의 항암 활성효과는 미국 FDA의 신속 승인 절차를 거쳐서 호르몬 불응성 전립선암(hormone-refractory prostate cancer) 및 재발성 난소암(recurrent ovarian cancer) 처치용 백금/탁산(platinum/taxanes) 병용 요법에 사용되는 화학감작제(chemosensitizer)로서 현재 임상2상을 완료한 상황이다(비특허문헌 6 참조). 한편, 다이드제인의 대사체 중 하나인 에쿠올(equol; 4′,7-isoflavandiol; 도 1)은 포유동물 생체 내 장내 세균총에 의해 대사되는 이소플라반(isoflavane) 계열의 이소플라보노이드로 여성 호르몬의 일종인 에스트로겐(estrogen)과의 구조적 유사성으로 비스테로이드성 에스트로겐으로 불린다(비특허문헌 7 참조). 따라서 에쿠올은 전립선암 발병 예방, 여성 폐경기(menopause) 증세 완화, 남성형 탈모(male pattern baldness) 및 여드름(acne) 완화와 같은 생리 활성을 보여주고 있다(비특허문헌 8, 9 참조).

관련 선행특허로 이소플라반 계열 에쿠올을 기질로 사용하여 셀루로모나스 비아조티아(Cellulomonas biazotea) 미생물 유래 베타글루코시데이즈(β-glucosidase)의 당전이 활성을 통한 에쿠올-7-O-베타-글루코사이드(equol-7-O-β-glucoside; 도 1) 제조방법이 보고되어 있다(특허문헌 1 참조). 또한 미국인 여성을 대상으로한 콩 유래 이소플라본류들의 생체 이용률 조사시 동일한 화합물인 에쿠올-7-O-글루코사이드가 대사체로 확인된 바 있고, 토끼의 간 마이크로좀 분획(liver microsomal fractions)에서 에쿠올을 반응시켜 에쿠올-7-O-글루코사이드가 생성되는 것이 보고된 바 있다(비특허문헌 10, 11 참조).

다른 관련 선행 특허에는 에쿠올의 7과 4′ 수산기에 각각 당치환된 에쿠올-7-O-알파-글루코사이드(equol-7-α-glucoside; 도 1), 에쿠올-4′-O-알파-글루코사이드(equol-4′-α-glucoside; 도 1)의 제조와 에쿠올과 상술한 당전이 화합물들을 포함한 조성의 피부 미백(skin-lighting) 효과를 기재하고 있다(특허문헌 2, 3 참조).

이상과 같이, 다양한 생리 활성이 보고되고 있는 플라보노이드를 기질로 하여 당전이 반응을 가능케 하는 당전이 효소의 신규 발견, 효소적 반응을 통한 신규한 플라보노이드 화합물의 제공 및 개량, 나아가 기존 플라보노이드 화합물에 비하여 향상된 생리 활성 또는 제형적 특성의 개선 등은 결과적으로 관련 화합물들을 포함한 조성물의 건강기능식품, 화장품 및 의약품으로서의 산업적 활용도 범위를 또한 넓힐 수 있다.

Okura, Takanori., et al., The method to produce β type glycosides using novel β-glucosidase with high glycosyl transferase activity to phenolic hydroxy substrates. 2009. JP 2009034028 A 20090219. Miyake, Masaki., et al., Agent for enhancing whitening effect containing guanine analog, and use of same. 2012. WO 2012017911 A1 20120209. Nakano, Masayuki., et al., Skin-lightening agent containing equol compound as active ingredient. 2008. WO 2008126752 A1 20081023.

Batouli, A., et al., The global cancer divide: Relationships between national healthcare resources and cancer outcomes in high-income vs. middle- and low-income countries. J. Epidemiol. Glob. Health. 2014. 4(2): p. 115-24. Xiao, J., et al., Flavonoid glycosylation and biological benefits. Biotechnol. Adv. 2014. S0734-9750(14)00092-5. Du, H., et al., Genetic and metabolic engineering of isoflavonoid biosynthesis. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2010. 86(5): p. 1293-312. Banerjee, S., et al., Molecular evidence for increased antitumor activity of gemcitabine by genistein in vitro and in vivo using an orthotopic model of pancreatic cancer. Cancer Res. 2005. 65(19): p. 9064-72. Liu, Y., et al., Absorption and metabolism of flavonoids in the caco-2 cell culture model and a perused rat intestinal model. Drug Metab. Dispos. 2002. 30(4): p. 370-7. Gamble, J.R., et al., Phenoxodiol, an experimental anticancer drug, shows potent antiangiogenic properties in addition to its antitumour effects. Int. J. Cancer. 2006. 118(10): p. 2412-20. Wang, X.L., et al., Enantioselective synthesis of S-equol from dihydrodaidzein by a newly isolated anaerobic human intestinal bacterium. Appl. Environ. Microbiol. 2005. 71(1): p. 214-9. Aso, T. Equol improves menopausal symptoms in Japanese women. J. Nutr. 2010. 140(7): p. 1386S-9S. Lund, T.D., et al., Equol is a novel anti-androgen that inhibits prostate growth and hormone feedback. Biol. Reprod. 2004. 70(4): p. 1188-95. Zubik, L., et al., Bioavailability of soybean isoflavones from aglycone and glucoside forms in american women. Am. J. Clinical Nutr. 2003. 77(6): p. 1459-1465. 11) Labow, R.S., et al., Formation of glucosides of isoflavones and of other phenols by rabbit liver microsomal fractions. Biochem. J. 1972. 128(3): p. 491-7.

본 발명의 목적은 항암 활성을 나타내는 페녹소다이올 유도체를 화학적 합성법이 아닌 효소적 제조방법에 의해 제조하여 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여 본 발명의 발명자들은 마이크로모노스포라 로도랑지아 균주의 유전체(genome)로부터 당전이 효소 암호화 유전자를 분리하고, 이를 포함하는 재조합 발현 벡터 및 형질전환 대장균을 제작한 다음, 이를 이용하여 상기 발현된 당전이 효소와 페녹소다이올을 반응시켜 페녹소다이올 글루코사이드를 생합성하고, 이후 질량분석기(mass spectrometry)와 핵자기 공명 스펙트로미트리(nuclear magnetuc resornance spectrometry) 기기분석을 통하여 그 구조의 신규성을 확인하고, 최종적으로 인간 암세포주를 대상으로 항암 활성을 확인함으로써, 반합성된 이소플라벤 계열 페녹소다이올에 당이 부가된 페녹소다이올 글루코사이드 화합물을 제조하여 본 발명을 완성하였다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다.

[화학식 1]

상기 식에서,

R₁ 및 R₂는 독립적으로 글루코오스(glucose, Glc) 또는 H이고,

R₁ 및 R₂ 중 적어도 하나는 글루코오스이다.

또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는, 전립선암 또는 난소암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염 및 담체를 포함하는 약학적 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 서열번호 3의 염기 서열의 전부를 포함하는 당전이 효소 유전자를 제공한다.

또한, 본 발명은 서열번호 4의 아미노산 서열의 전부를 포함하는 당전이 효소를 제공한다.

또한, 본 발명은 1) 재조합 당전이 효소를 대장균에서 얻는 단계 및 2) 상기 1) 단계에서 얻어진 재조합 당전이 효소와 페녹소다이올을 반응시켜 효소반응 산물인 페녹소다이올 글루코사이드를 얻는 단계를 포함하는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 상기 화학식 1의 화합물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염은 마이크로모노스포라 로도랑지아 균주 유래의 대장균에서 발현된 재조합 당전이효소 MrGT1와 페녹시다이올을 반응시켜 생성된 것으로서, 항산화 활성 및 전립선암과 난소암에 대한 항암 활성 효과를 나타내므로, 관련 질환의 예방 및 치료에 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 이소플라보노이드의 대표적 화합물의 구조를 나타내는 도이다.
도 2는 MrGT1 당전이 효소 반응의 모식도이다.
도 3은 페녹소다이올 글루코사이드 화합물들의 고압 액체 크로마토그래피(High-Pressure Liquid Chromatography) 기기 분석 결과를 나타낸 크로마토그램이다((A): 열처리로 불활성화된 정제된 재조합 당전이 효소 MrGT1과 페녹소다이올 반응액의 에틸아세테이트(ethyl acetate) 추출액; (B): 정제된 재조합 당전이 효소 MrGT1과 페녹소다이올 반응액의 에틸아세테이드 추출액).
도 4는 페녹소다이올 글루코사이드 화합물, 페녹소다이올 및 아스코르브산의 항산화 활성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 페녹소다이올 글루코사이드 화합물, 페녹소다이올 및 시스플라틴 화학요법제의 전립선암 또는 난소암 관련 암세포주에 대한 항암 활성을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다:

[화학식 1]

상기 식에서,

R₁ 및 R₂는 독립적으로 글루코오스(glucose, Glc) 또는 H이고,

R₁ 및 R₂ 중 적어도 하나는 글루코오스이다.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 대표적인 예는 다음과 같다:

1) 페녹소다이올-4′-O-α-글루코사이드, 및

2) 페녹소다이올-7-O-α-글루코사이드.

본 발명에 따른 상기 화학식 1의 화합물은 약학적으로 허용 가능한 염의 형태로 사용할 수 있으며, 염으로는 약학적으로 허용 가능한 유리산(free acid)에 의해 형성된 산 부가염이 유용하다. 유리산으로는 무기산과 유기산을 사용할 수 있으며, 무기산으로는 염산, 브롬산, 황산, 인산 등을 사용할 수 있고, 유기산으로는 구연산, 아세트산, 젖산, 말레산, 푸마린산, 글루콘산, 메탄설폰산, 글리콘산, 숙신산, 타타르산, 4-톨루엔술폰산, 갈룩투론산, 엠본산, 글루탐산, 아스파르트산 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 황산을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 화학식 1의 화합물은 약학적으로 허용되는 염뿐만 아니라, 통상의 방법에 의해 제조될 수 있는 모든 염, 수화물 및 용매화물을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 화학식 1의 화합물은 결정 형태 또는 비결정 형태로 제조될 수 있으며, 화학식 1의 화합물이 결정 형태로 제조될 경우, 임의로 수화되거나 용매화될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는, 전립선암 또는 난소암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.

본 발명에서 사용되는 용어 "예방"은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 약학적 조성물의 투여로 암 질환을 억제 또는 지연시키는 모든 행위를 의미한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 용어 "치료"는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 약학적 조성물의 투여로 암 질환의 증세가 호전되거나 완치되는 모든 행위를 의미한다.

본 발명의 상기 화학식 1의 화합물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염은 항산화 활성을 나타내고(실험예 1), 전립선암과 난소암 관련 암세포주에 대하여 항암 활성(실험예 2)을 나타내어, 전립선암 또는 난소암 질환의 예방 또는 치료에 유용하게 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염 및 담체를 포함하는 약학적 조성물을 제공한다.

본 발명의 약학적 조성물은 표준 약학적 실시에 따라 경구 또는 비경구 투여 형태로 제형화할 수 있다. 이들 제형은 유효성분 이외에 약학적으로 허용가능한 담체, 보조제 또는 희석액 등의 첨가물을 함유할 수 있다.

본 발명의 조성물을 의약품으로 사용하는 경우, 화학식 1로 표시되는 화합물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 적어도 하나 이상 유효성분으로 함유하는 약학적 조성물은 임상 투여시에 하기의 다양한 경구 또는 비경구 투여 형태로 제제화되어 투여될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

경구 투여용 제형으로는 예를 들면 정제, 환제, 경질 캅셀제, 연질 캅셀제, 액제, 현탁제, 유화제, 시럽제, 과립제, 엘릭시르제 등의 제형일 수 있는데, 이들 제형은 유효성분 외에 희석제(예: 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 만니톨, 솔비톨, 셀룰로즈 및/또는 글리신), 활택제(예: 실리카, 탈크, 스테아르산의 마그네슘염, 스테아르산의 칼슘염 및/또는 폴리에틸렌 글리콜)를 함유할 수 있다. 정제는 또한, 마그네슘 알루미늄 실리케이트, 전분 페이스트, 젤라틴, 메틸셀룰로즈, 나트륨 카복시메틸셀룰로즈 및/또는 폴리비닐피롤리딘과 같은 결합제를 함유할 수 있으며, 경우에 따라 전분, 한천, 알긴산 또는 그의 나트륨염과 같은 붕해제 또는 비등 혼합물 및/또는 흡수제, 착색제, 향미제, 및 감미제를 함유할 수 있다.

비경구 투여용 제형으로는 피하 주사, 정맥 주사, 근육 내 주사 또는 흉부 내 주사를 주입하는 방법에 의할 수 있다. 이때, 비경구 투여용 제형으로 제제화하기 위하여, 화학식 1로 표시되는 화합물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 적어도 하나 이상 포함하고, 안정제 또는 완충제와 함께 물에 혼합하여 용액 또는 현탁액으로 제조하며, 이를 앰플 또는 바이알 단위 투여형으로 제조할 수 있다. 상기 조성물은 멸균되고/되거나 방부제, 안정화제, 수화제 또는 유화 촉진제, 삼투압 조절을 위한 염 및/또는 완충제 등의 보조제, 기타 치료적으로 유용한 물질을 함유할 수 있으며, 통상적인 방법인 혼합, 과립화 또는 코팅 방법에 따라 제제화할 수 있다.

또한, 본 발명의 화합물의 인체에 대한 투여량은 환자의 나이, 몸무게, 성별, 투여 형태, 건강 상태 및 질환 정도에 따라 달라질 수 있으며, 몸무게가 70 ㎏인 성인 환자를 기준으로 할 때, 일반적으로 0.001 ~ 1,000 ㎎/일이고, 바람직하게는 0.01 ~ 500 ㎎/일이며, 의사 또는 약사의 판단에 따라 일정시간 간격으로 1일 1회 내지 수회로 분할 투여할 수도 있다.

또한, 본 발명은 서열번호 3의 염기 서열의 전부를 포함하는 당전이 효소 유전자를 제공한다.

본 발명의 일 태양에서, 상기 당전이 효소는 마이크로모노스포라 로도랑지아 균주 유래의 당전이 효소 MrGT1일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 본 발명은 서열번호 4의 아미노산 서열의 전부를 포함하는 당전이 효소를 제공한다.

본 발명의 일 태양에서, 상기 당전이 효소는 마이크로모노스포라 로도랑지아 균주 유래의 당전이 효소 MrGT1일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 본 발명은 1) 상기 재조합 당전이 효소를 대장균에서 얻는 단계 및 2) 상기 1) 단계에서 얻어진 재조합 당전이 효소와 페녹소다이올을 반응시켜 효소반응 산물인 페녹소다이올 글루코사이드를 얻는 단계를 포함하는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 태양에서, 상기 제조방법은, 3) 상기 2) 단계에서 얻어진 효소반응 산물을 중압 액체 크로마토그래피(Medium Pressure Liquid Chromatography, MPLC) 방법으로 분리, 정제, 또는 분리 및 정제하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.

본 발명의 일 태양에서, 상기 1) 단계의 재조합 당전이 효소는 마이크로모노스포라 로도랑지아로부터 분리할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 일 태양에서, 상기 1) 단계의 재조합 당전이 효소는 바람직하게는MrGT1이고, 더욱 바람직하게는 대장균에서 발현된 MrGT1이다.

본 발명의 일 태양에서, 상기 3) 단계에서 중압 액체 크로마토그래피 방법에 사용되는 고정상은 역상 C18일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 일 태양에서, 상기 3) 단계에서 중압 액체 크로마토그래피 방법에 사용되는 이동상은 아세토나이트릴:메탄올:물:포름산 40:40:19.8:0.2(v/v/v/v) 혼합액일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 일 태양에서, 상기 3) 단계에서 중압 액체 크로마토그래피 유지 시간(Retention time)은 8 ~ 12 분일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위한 실시예를 제시한다.

그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 설명하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1 ~ 2> 페녹소다이올 글루코사이드 화합물의 제조

(1) 마이크로모노스포라 로도랑지아 유전체로부터 당전이효소 암호화 유전자의 분리

마이크로모노스포라 로도랑지아 균주로부터 유래한 당전이 효소를 분리하기 위하여, 우선 마이크로모노스포라 로도랑지아 균주에서 분리한 유전체를 주형으로 사용하고, 그 유전체의 염기서열을 기초로 하여 제작한 서열번호 1 및 서열번호 2의 프라이머(primer)로 중합효소 연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)을 다음과 같이 실시하였다. N-터미널 프라이머는 하기 서열번호 1의 서열이고, C-터미널 프라이머는 하기 서열번호 2의 서열이다.

서열번호 1: 5' - GG CATATG AGCGAGCCTGACACGGGTG - 3' (NdeI 제한위치)

서열번호 2: 5' - CGTGGTGGGCCGA CTCGAG GAGAACAC - 3' (XhoI 제한위치)

상기 균주의 유전체 DNA 및 상기 프라이머들을 Taq DNA 중합효소(Taq DNA polymerase)와 함께 혼합하여 전체 32 사이클을 수행하였다(초기 불활성 98 ℃에서 5분, 52.8 ℃에서 69.3 ℃로 기울기 반응 후, 72 ℃에서 5분 동안 반응 후 종결). PCR 산물을 정제한 후, pGEMR-T 이지 벡터(pGEMR-T easy vector, Promega, Madison, WI, USA)에 접합한 다음, 대장균 XL1 블루(XL1 blue, Stratagene, La Jolla, CA, USA)에 42 ℃에서 45초간 열처리한 후, 형질전환을 수행하였다. 선발된 형질전환 대장균으로부터 T-이지 벡터를 분리, 정제한 후 그 염기서열(서열번호 3) 및 이로부터 유추한 아미노산 서열(서열번호 4)을 결정하였다.

서열번호 3:

서열번호 4:

(2) 대장균에서 재조합 당전이 효소 MrGT1 의 발현

상기 T-이지 벡터를 NdeI과 XhoI 제한효소로 처리한 MrGT1 DNA 절편을, 동일한 제한효소들로 처리한 단백질 발현 벡터인 pET-28(a+)(Novagen, Madison, WI, USA)에 삽입한 후, 대장균 BL21(DE3)(Stratagene, La Jolla, CA, USA)에 형질전환시켰다. 이때, 형질전환체의 선발을 위하여 카나마이신 항생제 50 ppm을 사용하였다.

상기 재조합 대장균을 전술한 항생제와 최종 농도 1 M의 소르비톨(sorbitol) 및 2.5 mM 베타인(betaine)이 첨가된 LB 배지(Luria Bertani)에 1% 부피비로 접종한 후, 37℃에서 배양하였고, 광학농도(optical density) 0.6 ~ 0.8 사이로 성장이 확인될 때, 단백질 발현을 유도시키고자, 최종 농도 0.5 mM의 이소프로필-D-티오갈락토피라노시드(isopropyl-D-thiogalactopyranoside, IPTG; Sigma, St. Louis, MO, USA)를 첨가하였다. 재조합 대장균 균주를 20℃에서 24시간 추가 배양하였다. 배양 후 배양액을 2000 rpm에서 10분간 원심분리하여 균체를 회수한 후, 50 mM 인산나트륨 용균(lysis) 완충용액(300 nM NaCl, 10 mM imidazole, 10% glycerol, 1% Triton X-100)에 균체를 용해시키고, 초음파 분해(sonication)를 실시하였다. 이 후, 12000 rpm에서 20분간 냉장 원심분리하고, 상등액을 따로 모아 일부 시료를 12% SDS-PAGE로 분석하여 재조합 당전이 효소 MrGT1의 발현 정도를 확인하였다. 발현이 확인된 재조합 단백질을 정제하기 위하여, 전술한 상등액을 50 mM 인산 완충용액(0.3 M NaCl, 20 mM imidazole)으로 평형화된 탈론-금속 친화성 수지(Talon-metal affinity resin, Clontech, Mountain View, CA, USA)와 섞은 후 4℃에서 한시간 동안 배양하였다. 2000 rmp에서 5분간 냉장 원심분리한 후, 수지를 일회용 컬럼에 도입한 후, 수지 10배 용량의 20 mM 이미다졸을 포함하는 인산 완충용액으로 세척하였다. 최종적으로 220 mM 이미다졸을 포함한 인산 완충용액 3 ml로 수지에 결합된 재조합 당전이 효소 MrGT1을 정제하였다.

(3) MrGT1 재조합 효소 반응에 의한 페녹소다이올 글루코사이드 화합물의 생합성, 분리 및 정제

기질로 사용되는 페녹소다이올(Sigma, St. Louis, MO, USA) 50 mM을 메탄올에 용해한 후, 반응 완충용액(50 mM 인산 완충용액, 10 mM 염화마그네슘, 1 mg/ml 소 혈청 알부민)으로 희석하여 최종 1 mM의 농도가 되게 한 후, 당전이 효소 MrGT1 30 uM와 핵산당 UDP-포도당(UDP-glucose) 2 mM을 첨가하여 37℃에서 2시간 동안 당전이 효소 반응을 실시하였다. 반응 후, 동량의 에틸아세테이트를 첨가하여 반응을 정지시킨 후, 상층의 유기 용매층만을 모아서 진공건조를 실시하였다. 상기 추출물 내 목적 화합물의 생합성 여부를 확인하기 위하여 고압 액체 크로마토그래피(HPLC) 분석을 하였다. 이동상으로 아세토나이트릴:메탄올:물:포름산 40:40:19.8:0.2(v/v/v/v) 혼합액을 분당 150 μl 속도로, 고정상 컬럼으로는 Acquity CSH C18(Waters, 50x1.0 mm, 1.7 μm; Milford, MA, USA)을 사용하여 분석하였다(도 3 참조).

한편, 상기 조추출물로부터 목적하는 당 부가 페녹소다이올 화합물의 분리 및 정제를 위하여 하기 콤비플래시 Rf MPLC 시스템을 사용하였다. 역상(reverse-phase) C18 카트리지에 아세토나이트릴:메탄올:물:포름산 40:40:19.8:0.2(v/v/v/v) 혼합액을 이동상으로 분당 8 ml의 속도로 흘러가는 MPLC 시스템에, 동일한 이동상 5 ml에 용해시킨 전술한 조추출물을 주입한 후, 크로마토그램 상 검출된 피크를 자동 분취하였다. 개별 분획을 다시 감압하여 농축한 후, 이온트랩 질량 분석기(LCQ ion-trap mass spectrometer, ThermoFinnigan, San Jose, CA, USA)로 질량 스펙트럼을 분석함으로써 목적하는 당 부가 페녹소다이올 화합물을 분리하였다. 기질로 사용된 페녹소다이올은 MPLC 시스템 상 17분의 유지 시간으로 분취되었고, 목적하는 당 부가 페녹소다이올 화합물들은 기질보다 빠른 유지 시간인 12분과 8분으로 각각 검출되었다. 이들 정제된 당 부가 페녹소다이올 화합물들은 각각 페녹소다이올-4′-O-α-글루코사이드와 페녹소다이올-7-O-α-글루코사이드이며, 도 2에 각각 화합물 1과 화합물 2로서 나타내었다. 상기 화합물들은 각각 3.6 mg과 4.1 mg으로 최종 정제되었다.

NMR 시료들은 200 ul의 CD₃OD에 각각의 화합물 1과 화합물 2를 용해시킨 후, 5 mm 시게미 어드밴스드 NMR 마이크로튜브(Shigemi advanced NMR microtube, Sigma, St. Louis, MO)에 상기 용매를 방치시킴으로써 제조하였다. ¹³C NMR 스펙트럼은 배리언(Varian) INOVA 500 분광광도계를 이용하여 298 K에서 획득하였고, 화학적 이동은 내부 준거로서 TMS를 이용하여 ppm으로 기록되었다. 모든 NMR 데이타 산출은 Mnova Suite 5.3.2 소프트웨어를 이용하여 수행하였고, 화합물 1 및 화합물 2의 ¹³C-NMR 스펙트럼을 페녹소다이올과 비교하였다(표 1 참조).

[표 1] 페녹소다이올 글루코사이드 화합물들의 ¹³C-NMR 결과

< 실험예 1> 페녹소다이올 글루코사이드 화합물의 항산화 활성 확인

상기 실시예에 의해 생성된 화합물 2종의 항산화 활성 검정을 위하여, DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl)를 이용한 항산화능을 측정하였다. 정제된 화합물들을 각각 메탄올을 이용하여 20에서 1,000 ug/ml 사이의 5 구간으로 희석한 시료 각 0.1 ml에 100 uM DPPH 시약(메탄올) 1.9 ml을 첨가하여 5초간 진탕하여 섞은 후, 37℃에서 15분간 정치하였다. 이후, UV-VIS 분광광도계 515 nm에서 흡광도를 측정하였다. 양성 대조군으로는 아스코르브산(L-ascorboic acid; Sigma, St. Louis, MO)를 사용하였고, 당전이 반응 전의 페녹소다이올 양성 비교군으로 사용하여, 상기와 동일한 5구간을 이용하여 상기 방법과 동일하게 측정하였다. 활성 검정은 DPPH의 농도가 50% 감소하는데 필요한 화합물의 농도(IC₅₀)로 표시하였고, 그 결과를 도 4에 나타냈다.

도 4에 나타난 바와 같이, 양성 대조군인 아스코르브산은 IC₅₀이 약 23 ug/ml로 나타났고, 비교군인 페녹소다이올은 IC₅₀이 약 33 ug/ml로 나타났으며, 화합물 1 및 화합물 2는 약 43 ug/ml로 나타났다. 이를 통하여 당전이된 페녹소다이올 유도체인 페녹소다이올 글루코사이드 화합물들은 강한 항산화 활성을 지닌 아스코르브산 또는 페녹소다이올과 유사한 항산화 활성을 보이고 있음을 확인할 수 있었다.

< 실험예 2> 페녹소다이올 글루코사이드 화합물의 사람 암세포주에 대한 항암 활성 확인

상기 실시예에 의해 생성된 화합물 2종의 항암 활성을 검정하기 위하여, 인간 난소암 세포주인 SKOV-3와 인간 전립선암 세포주인 DU-145를 대상으로 하여 MTT 방법으로 그 항암 활성을 확인하였다. 양성 대조군으로서, 상기 암세포주들에 대하여 항암 활성이 이미 보고된 페녹소다이올을 동일 농도로 사용하였고, 또 다른 양성 대조군으로서, 화학요법제(chemotherapy agent)로 빈번히 사용되는 시스플라틴(cisplatin)을 사용하였다.

우선, 상기 2종의 사람 암세포주인 SKOV-3와 DU-145를 활성화시켰다. 각각의 세포주를 RPMI1640 배지(0.2% sodium bicarbonate, 10% fetal calf serum, 스트렙토마이신 100 ppm, 페니실린 10 ppm, glutamine 4 mM)에 전 배양시킨 후, 원심 분리하고 T-플라스크에 분주하여 본 배양을 5일간 수행하였다. 배양 조건은 5% 이산화탄소 대기 내, 37℃에서 실시하였다. 배양 3일째에 실시예 화합물 및 양성 대조군 2종 각각을 20% DMSO에 용해하여 최종 1, 3, 10, 30, 100 μM 수준이 되도록 처리한 후, 2일간 추가 배양을 실시하였고, 필요할 경우 하루 간격으로 처리 세포주들을 분리하여 샘플링을 실시하였다. 각 처리군과 함께 페녹소다이올 및 시스플라틴 대조군을 동일하게 처리한 후, 최종 MTT로 정색 반응을 실시하여 각 암세포주에 대한 개별 IC₅₀(50% 세포주 성장 저해를 야기시키는 화합물의 농도)을 측정하였고, 그 결과를 도 5에 나타냈다.

도 5에 나타난 바와 같이, 양성 대조군인 페녹소다이올은 난소암 세포주 SKOV-3에 대하여 약 31 μM의 IC₅₀ 수치를, 전립선암 세포주인 DU-145에 대하여는 약 20 μM의 IC₅₀ 수치를 나타내었다. 반면, 또 다른 양성 대조군인 시스플라틴 화학요법제의 경우 상기 난소암 세포주에는 약 36 μM, 전립선암 세포주에는 약 30 μM의 IC₅₀ 수치를 나타내었다. 그에 비하여, 화합물 1 및 화합물 2는 상기 난소암 세포주를 대상으로 동일하게 약 33 μM의 IC₅₀ 수치를, 그리고 상기 전립선암 세포주에 대하여는 동일하게 약 23 μM의 IC₅₀ 수치를 나타내었다. 이를 통하여 당전이된 페녹소다이올 유도체인 페녹소다이올 글루코사이드 화합물들은 원래 물질인 페녹소다이올보다는 다소 낮은 편이나, 여전히 전립선 및 난소암 관련 항암 활성을 보이고 있으며, 기존 화학요법제인 시스플라틴에 비하여는 향상된 항암 활성을 나타내고 있는 것을 확인할 수 있었다.

이상의 결과에서 나타난 바와 같이, 기존 약리 화합물의 당 전이에 의한 구조 변경을 통하여 기존 약물을 개량할 수 있으며, 이러한 개량화로서 기존 약물의 대체 가능한 프로드럭화 및 신규 제형(dosage form)으로의 응용 가능성을 포함하는 약학적 활용 잠재성을 확인할 수 있었다.

상기 실시예에서 생성된 화합물 2종(화합물 1 및 화합물 2)에 대하여 하기와 같이 제제화하였다.

< 제제예 1> 정제(직접 가압)

화합물 1 및 화합물 2 5.0 ㎎을 체로 친 후, 락토스 14.1 ㎎, 크로스포비돈(USNF) 0.8 ㎎ 및 마그네슘 스테아레이트 0.1 ㎎을 혼합하고 가압하여 정제로 제조하였다.

< 제제예 2> 정제(습식 조립)

화합물 1 및 화합물 2 5.0 ㎎을 체로 친 후, 락토스 16.0 ㎎과 녹말 4.0 ㎎을 섞었다. 폴리솔베이트 800.3 ㎎을 순수한 물에 녹인 후, 이 용액의 적당량을 첨가하여 미립화하였다. 건조 후에 미립을 체질한 후, 콜로이달 실리콘 디옥사이드 2.7 ㎎ 및 마그네슘 스테아레이트 2.0 ㎎과 혼합하였다. 상기 혼합물을 가압하여 정제로 제조하였다.

< 제제예 3> 분말과 캡슐제

화합물 1 및 화합물 2 5.0 ㎎을 체로 친 후에, 락토스 14.8 ㎎, 폴리비닐 피롤리돈 10.0 ㎎ 및 마그네슘 스테아레이트 0.2 ㎎과 함께 혼합하였다. 상기 혼합물을 캡슐 제조기를 사용하여 단단한 No. 5 젤라틴 캡슐에 채웠다.

< 제제예 4> 주사제

활성 성분 100 mg에 만니톨 180 mg, Na2HPO412H2O 26 mg 및 증류수 2974 mg을 함유시켜 주사제를 제조하였다.

본 발명의 전립선암 또는 난소암 세포주에 대한 항암 활성을 나타내는 신규한 페녹소다이올 글리코사이드 화합물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 약학적 조성물에 의해, 신규하고 개량된 항암제 개발에 유용하게 이용될 수 있다.

<110> Industry-University Cooperation Foundation Sunmoon University <120> Phenoxodiol glucoside compounds, preparing method thereof and pharmaceutical compositions containing the same as active ingredients <160> 4 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 27 <212> DNA <213> Unknown <220> <223> Unknown <400> 1 ggcatatgag cgagcctgac acgggtg 27 <210> 2 <211> 27 <212> DNA <213> Unknown <220> <223> Unknown <400> 2 cgtggtgggc cgactcgagg agaacac 27 <210> 3 <211> 1200 <212> DNA <213> Micromonospora rhodorangea <400> 3 atgaatatca aacatatcgc gatttttaat attccggctc acggccatat taatccaacg 60 ctagctttaa cggcaagcct tgtcaaacgc ggttatcggg taacatatcc ggtgacggat 120 gagtttgtga aggctgttga ggaaactggg gcagagccgc tcaactaccg ctcaacttta 180 aatatcgatc cgcagcaaat tcgggagctg atgaaaaata aaaaagatat gtcgcaggct 240 ccgctgatgt ttatcaaaga aatggaggag gttcttcctc agcttgaagc gctctatgag 300 aatgacaagc cagaccttat cctttttgac tttatggcca tggcgggaaa actgctggct 360 gagaagtttg gaatagaggc ggtccgcctt tgttctacat atgcacagaa cgaacatttt 420 acattcagat ccatttctga agagtttaag atcgagctga cgcctgagca agaggatgct 480 ttgaaaaatt cgaatcttcc gtcatttaac tttgaggata tgttcgagcc tgcaaaattg 540 aacattgtct ttatgcctcg tgcttttcag ccttacggcg aaacgtttga tgagcggcat 600 tcttttgttg gtccttctct tgccaaacgc aagtttcagg aaaaagaaac gccgattatt 660 tcggacagcg gccgtcctgt catgctgata tctttaggga cggcgttcaa tgcctggccg 720 gaattttatc atatgtgcat agaagcattc agggacacga agtggcaggt tatcatggct 780 gttggcacga caatcgatcc tgaaagcttt gatgacatac ctgagaactt ttcgattcat 840 cagcgcgttc ctcagctgga gatcctgaag aaagcggagc tgttcatcac ccatgggggt 900 atgaacagta cgatggaagg gttgaatgcc ggtgtaccgc tcgttgccgt tccgcaaatg 960 cctgaacagg aaatcactgc ccgccgcgtc gaagagcttg ggcttggcaa gcatttgcag 1020 ccggaagaca caacagcagc ttcactgcgg gaagccgtct ctcagacgga tggtgacccg 1080 catgtcctga aacggataca ggacatgcaa aagcacatta aacaagccgg aggggccgag 1140 aaagccgcag atgaaattga ggcattttta gcacccgcag gagtaaaagg acataaataa 1200 1200 <210> 4 <211> 399 <212> PRT <213> Micromonospora rhodorangea <400> 4 Met Pro Leu Lys His Ile Ala Ile Phe Asn Ile Pro Ala His Gly His 1 5 10 15 Ile Asn Pro Thr Leu Ala Leu Thr Ala Ser Leu Val Lys Arg Gly Tyr 20 25 30 Arg Val Thr Tyr Pro Val Thr Asp Glu Phe Val Lys Ala Val Glu Glu 35 40 45 Thr Gly Ala Glu Pro Leu Asn Tyr Arg Ser Thr Leu Asn Ile Asp Pro 50 55 60 Gln Gln Ile Arg Glu Leu Met Lys Asn Lys Lys Asp Met Ser Gln Ala 65 70 75 80 Pro Leu Met Phe Ile Lys Glu Met Glu Glu Val Leu Pro Gln Leu Glu 85 90 95 Ala Leu Tyr Glu Asn Asp Lys Pro Asp Leu Ile Leu Phe Asp Phe Met 100 105 110 Ala Met Ala Gly Lys Leu Leu Ala Glu Lys Phe Gly Ile Glu Ala Val 115 120 125 Arg Leu Cys Ser Thr Tyr Ala Gln Asn Glu His Phe Thr Phe Arg Ser 130 135 140 Ile Ser Glu Glu Phe Lys Ile Glu Leu Thr Pro Glu Gln Glu Asp Ala 145 150 155 160 Leu Lys Asn Ser Asn Leu Pro Ser Phe Asn Phe Glu Asp Met Phe Glu 165 170 175 Pro Ala Lys Leu Asn Ile Val Phe Met Pro Arg Ala Phe Gln Pro Tyr 180 185 190 Gly Glu Thr Phe Asp Glu Arg His Ser Phe Val Gly Pro Ser Leu Ala 195 200 205 Lys Arg Lys Phe Gln Glu Lys Glu Thr Pro Ile Ile Ser Asp Ser Gly 210 215 220 Arg Pro Val Met Leu Ile Ser Leu Gly Thr Ala Phe Asn Ala Trp Pro 225 230 235 240 Glu Phe Tyr His Met Cys Ile Glu Ala Phe Arg Asp Thr Lys Trp Gln 245 250 255 Val Ile Met Ala Val Gly Thr Thr Ile Asp Pro Glu Ser Phe Asp Asp 260 265 270 Ile Pro Glu Asn Phe Ser Ile His Gln Arg Val Pro Gln Leu Glu Ile 275 280 285 Leu Lys Lys Ala Glu Leu Phe Ile Thr His Gly Gly Met Asn Ser Thr 290 295 300 Met Glu Gly Leu Asn Ala Gly Val Pro Leu Val Ala Val Pro Gln Met 305 310 315 320 Pro Glu Gln Glu Ile Thr Ala Arg Arg Val Glu Glu Leu Gly Leu Gly 325 330 335 Lys His Leu Gln Pro Glu Asp Thr Thr Ala Ala Ser Leu Arg Glu Ala 340 345 350 Val Ser Gln Thr Asp Gly Asp Pro His Val Leu Lys Arg Ile Gln Asp 355 360 365 Met Gln Lys His Ile Lys Gln Ala Gly Gly Ala Glu Lys Ala Ala Asp 370 375 380 Glu Ile Glu Ala Phe Leu Ala Pro Ala Gly Val Gly His Lys Lys 385 390 395

Claims (11)

1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염:
   [화학식 1]
   

   

   
   상기 식에서,
   R₁ 및 R₂는 독립적으로 글루코오스(glucose, Glc) 또는 H이고,
   R₁ 및 R₂ 중 적어도 하나는 글루코오스이다.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 화합물은
   페녹소다이올-4′-O-α-글루코사이드 또는 페녹소다이올-7-O-α-글루코사이드인 것을 특징으로 하는 화합물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
3. 제1항 또는 제2항의 화합물을 포함하는, 전립선암 또는 난소암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
4. 제1항 또는 제2항의 화합물 및 담체를 포함하는 약학적 조성물.
5. 서열번호 3의 염기 서열의 전부를 포함하는 당전이 효소 유전자.
6. 제5항에 있어서,
   당전이 효소는 마이크로모노스포라 로도랑지아(Micromonospora rhodorangea) 균주 유래의 당전이 효소 MrGT1인 것을 특징으로 하는 당전이 효소 유전자.
7. 서열번호 4의 아미노산 서열의 전부를 포함하는 당전이 효소.
8. 제7항에 있어서,
   당전이 효소는 마이크로모노스포라 로도랑지아 균주 유래의 당전이 효소 MrGT1인 것을 특징으로 하는 당전이 효소.
9. 1) 재조합 당전이 효소를 대장균에서 얻는 단계; 및
   2) 상기 1) 단계에서 얻어진 재조합 당전이 효소와 페녹소다이올을 반응시켜 효소반응 산물인 페녹소다이올 글루코사이드를 얻는 단계
   를 포함하는 제1항의 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서,
    3) 상기 2) 단계에서 얻어진 효소반응 산물을 중압 액체 크로마토그래피(Medium Pressure Liquid Chromatography, MPLC) 방법으로 분리, 정제, 또는 분리 및 정제하는 단계
    를 추가적으로 포함하는, 제1항의 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조 방법.
11. 제9항에 있어서,
    상기 1) 단계의 재조합 당전이 효소는 대장균에서 발현된 MrGT1인 것을 특징으로 하는 제1항의 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조 방법.

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