KR20180124653A - 가돌리늄 표지 벤조사이아졸 유도체를 포함하는 중성자 포획 치료용 약학 조성물 - Google Patents

가돌리늄 표지 벤조사이아졸 유도체를 포함하는 중성자 포획 치료용 약학 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명이 일 양상은 벤조사이아졸 유도체에 DO3A 리간드를 결합하고 상기 리간드를 경유하여 가돌리늄을 결합시킨 화학식 1의 화합물을 포함하는 중성자 포획 치료용 약학 조성물을 제공한다.

Description

가돌리늄 표지 벤조사이아졸 유도체를 포함하는 중성자 포획 치료용 약학 조성물{A pharmaceutical composition for neutron capture therapy comprising gadolinium-labelled benzothiazole derivatives}
본 발명은 가돌리늄 금속이 표지된 벤조사이아졸 유도체의 중성자 포획 치료를 위한 의약용도에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 가돌리늄 표지 벤조사이아졸 유도체를 포함하는 중성자 포획 치료용 약학 조성물 및 가돌리늄 표지 벤조사이아졸 유도체를 이용한 중성자 포획 치료방법에 관한 것이다.
중성자 포획 치료(Neutron Capture Therapy, NCT)는 정상세포의 손상을 최소화하고 암세포만을 선택적으로 사멸시키는 차세대 암치료기술로 암세포뿐만아니라 정상세포까지 손상을 입히는 항암치료의 부작용을 해결하기 위해 도입된 치료법이다. 중성자를 흡수하는 물질을 암세포에 주입 시킨 후 중성자를 조사하면 중성자를 흡수하는 물질이 축적된 암세포에서 고에너지감마선과 오제전자(Auger electrons)를 내어놓고, 여기에서 나온 방사선과 전자빔이 암세포를 파괴하는 원리이다.
중성자를 포획하여 종양치료용 방사선을 방출하는 원자는 가돌리늄(Gd)과 붕소(B)가 대표적이며, 특히 일본에서 붕소 기반 종양 치료제로서 BPA(p-boronphenyl analine)과 BSH(sodium borocaptate)가 임상시험 수행 중에 있으며, 최근에 가돌리늄 기반 종양치료제는 자기공명영상(MRI)을 동시에 제공하는 물리적 속성 때문에 새로운 연구 분야로 주목받고 있다.
붕소-중성자포획치료기술은 1930년대 미국의 Locher 등에 의해 제시되었다. 이후 뇌종양, 두경부암, 흑색종 및 대장암 등의 다양한 암종에서 치료 및 연구에 사용되었으나, 붕소 화합물의 암 세포 집적률 문제와 원자로 시설이 필요한 한계로 널리 상용화 되지는 못하였다.
가돌리늄은 중성자 흡수 단면적이 넓어 중성자를 가장 잘 흡수하고 원자와 이온에서 짝짓지 않은 전자가 가장 많은 원소이다. 붕소의 경우는 중성자를 쪼여주면 여기에서 발생하는 헬륨의 원자핵인 알파입자가 암세포를 죽이는 반면, 가돌리늄은 중성자를 흡수해 발생하는 고에너지 감마선과 전자가 암세포를 죽인다. 기존의 암치료 방법은 주로 붕소를 활용했는데, 가돌리늄은 안정한 동위원소 중 가장 큰 중성자 흡수율을 가지고 있으며 붕소와 비교하여 중성자 흡수효율이 60-70배 크기 때문에 치료효과도 크다. 또한, 붕소가 중성자를 흡수해 내놓는 알파입자는 반응거리가 매우 짧아서 반드시 암세포 근처에 적중되어야 하는 반면 가돌리늄이 중성자를 흡수해 내놓는 감마선의 경우 침투거리가 10 cm 정도 돼 암세포 핵에서 떨어져 있어도 암세포를 파괴할 수 있는 장점이 있다.
현재 전 세계적으로 가돌리늄 중성자포획치료(GdNCT) 연구는 초기단계에 있다. 가돌리늄 중성자포획치료를 위한 방사성 약물로서 기존의 MRI 조영제인 Gd-DTPA 및 Gd-DOTA를 사용한 연구가 주로 이루어졌다. 이들 방사성 약물은 암세포에 대한 적중 능력이 떨어질 뿐만 아니라 치료 효과가 낮다는 단점이 있다.
아직까지 만족할 만한 중성자 포획 치료용 방사성 의약품의 개발이 이루어지지 않은 상태에 있어, 이에 대한 지속적인 연구가 필요한 실정이다.
한편, 벤조사이아졸(benzothiazole)은 암세포에 대한 선택적인 항암효과가 있는 물질로서, 다양한 형태의 벤조사이아졸 유도체가 항암 치료를 위한 임상시험 혹은 전임상시험 단계에 있다 (비특허문헌 1 및 2).
또한, 가돌리늄에 벤조사이아졸 유도체가 결합된 가돌리늄 표지 벤조사이아졸 유도체가 암 진단을 위한 MR 영상 조영제로서 사용될 수 있음과 동시에 암 치료에도 사용될 수 있음이 발표된 바 있으나 (비특허문헌 3), 중성자 포획 치료용으로서 시도된 바는 없다.
1. Ian Hutchinson et al.. J. Med. Chem, 2002, 45 744-747. 2. T. D. Bradshaw et al.. Current Medicinal Chemistry, 2004, 11 1241-1253. 3. H-K. Kim et al..Journal of Medicinal Chemistry, 2013, 56, 8104-8111.
본 발명의 일 양상은 암 조직에 대한 선택성이 높아 효과적이면서도 안전하게 사용될 수 있는 중성자 포획 치료용 약학 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 양상은 암 조직에 대한 선택성이 높아 효과적이면서도 안전한 중성자 포획 치료방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일 양상은 암 조직에 대한 선택성이 높아 효과적이면서도 안전한 중성자 포획 치료용 약학 조성물을 제조하기 위해 사용될 수 있는 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일 양상은 암 조직에 대한 선택성이 높아 MR 영상으로 암을 진단함과 동시에 중성자 조사에 의한 효과적인 중성자 포획 치료에 사용될 수 있는 약학 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양상은 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 중성자 포획 치료용 약학 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, M은 Gd(Ⅲ) 이다.
본 발명의 다른 일 양상은 개체에게 유효한 양의 상기 화학식 1의 화합물을 투여하는 것을 포함하는, 중성자 포획 치료방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 양상은 중성자 포획 치료용 약학 조성물의 제조를 위해 상기 화학식 1의 화합물을 사용하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 양상에 따른 화학식 1의 화합물을 포함하는 중성자 포획 치료용 약학 조성물은, 투여 후 중성자 조사에 의해 중성자 포획 치료에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, MRI 조영제로서 역할을 수행할 수도 있다. 또한, 상기 약학 조성물은 투여 후 중성자 조사 전에 약물의 분포를 MR 영상으로 확인할 수 있어, 효과적인 중성자 치료를 계획할 수 있다. 또한, 암 조직에 대한 선택성이 우수하여 부작용을 최소화 하면서 효과적인 중성자 포획 치료용 의약품 또는 MRI 조영제로서 사용될 수 있다.
더욱이, 상기 중성자 포획 치료용 약학 조성물은 MRI 조영제로서 작용할 수도 있으므로, 암에 대한 중성자 포획 치료를 위한 의약품으로서 사용할 수 있음과 동시에 암의 현재 진행 상황을 MR 영상에 의해 모니터링 할 수 있는 장점이 있다. 더욱 유익한 점으로서, 상기 약학 조성물은 투여 후 생체 내에 분포되는 양상을 MR 영상으로 모니터링 하여 암 조직에 약물이 가장 많이 분포되는 시간을 확인한 후 그 시간대에 중성자포획치료를 수행함으로써 보다 효과적인 중성자포획치료를 가능하게 할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 인간 유방암 세포주 (MDA-MA-231)에 Gd-DO3A-BTA 또는 가도비스트를 전처리하고 24시간 동안 배양한 후, 중성자(0.1, 0.2, 0.3, 또는 0.5 Gy)를 가해준 다음, MTT 어세이를 통해 세포 생존율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 종양을 가진 마우스에 Gd-DO3A-BTA 를 투여하고 촬영한 MRI 영상 및 종양의 신호변화를 시간대별로 측정한 그래프이다.
도 3은 종양을 가진 마우스를 대상으로 한 Gd-DO3A-BTA 투여군 및 미투여군에 대해 중성자를 조사한 마우스와 미조사한 마우스의 종양의 크기를 캘리퍼(caliper)를 사용하여 60일 동안 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 종양을 가진 마우스를 대상으로 한 Gd-DO3A-BTA 투여군 및 미투여군에게 중성자를 조사한 다음 촬영한 종양 MRI 영상이다.
도 5는 종양을 가진 마우스를 대상으로 한 Gd-DO3A-BTA 투여군 및 미투여군에게 중성자를 조사한 다음 종양의 크기를 카메라로 촬영한 사진이다.
[도면 기재에 대한 설명]
cell viability : 세포 생존율
irradiation : 중성자 조사
CNR: Contrast to noise ratio
None : Gd-DO3A-BTA 미투여
Tumor volume ratio : 종양 부피비
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 또한, 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 또한, 본 명세서에 기재된 수치는 명시하지 않아도 "약"의 의미를 포함하는 것으로 간주한다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 전체가 본 명세서에 참고로 통합된다.
본 발명자들은 효과적이고 안전한 중성자 포획 치료를 위한 방사능 민감제를 개발하기 위해 연구한 결과, 벤조사이아졸 유도체에 DO3A 리간드를 결합하고 상기 리간드에 가돌리늄을 결합시킨 중성자 포획 치료용 복합체 화합물(이하, "Gd-BTA-DO3A"라고 약칭한다)을 개발하였다. 상기 복합체 화합물은 암 조직에 대한 선택성이 우수하여 부작용을 최소화하면서 암 조직에 중성자 포획 치료 효과를 나타낼 수 있다. 뿐만 아니라, MRI 조영제로서 사용 가능한 가돌리늄을 함유하기 때문에, 암 조직에 대한 선택적인 MRI 조영제로서 작용할 수도 있다.
상기 중성자 포획 치료용 복합체 화합물은 in vitro 종양세포에 대한 실험 결과, 가돌리늄을 함유하는 시판 MRI 조영제(가도비스트)에 비해 중성자 포획 치료 효과, 즉 암세포 생존율 저하 효과가 현저히 우수한 것으로 확인되었다 (실시예 2 참조). 또한, 중성자를 조사하지 않는 경우 세포 독성이 없는 것으로 확인되었다.
또한, 암세포가 이식된 마우스를 대상으로 Gd-DO3A-BTA 를 투여하여 MR 영상을 촬영한 결과, 약물 주입 후 6 시간 째에 암 조직에 신호가 제일 크게 나타났으며 (실시예 3, 도 2 참조) 이 시간에 중성자 조사를 할 경우 치료 효과가 제일 클 것으로 예상을 할 수 있다.
또한, 실제로 종양세포가 이식된 마우스를 대상으로 Gd-DO3A-BTA 투여 및 중성자 조사를 수행함으로써 동물 실험을 수행한 결과, Gd-DO3A-BTA를 투여한 마우스가 미투여 마우스에 비해 중성자 조사 시 종양의 크기가 육안으로 현저히 작아진 것으로 확인되었을 뿐만 아니라 MR 영상을 촬영한 결과 종양의 크기를 확인할 수 있었으며, MR 영상에 의해서도 Gd-DO3A-BTA를 투여한 마우스가 미투여 마우스에 비해 중성자 조사 시 종양의 크기가 현저히 작아진 것으로 확인되었다. 따라서, Gd-DO3A-BTA는 중성자포획치료 효과가 현저히 큰 것으로 나타났다 (실시예 4, 도 4 및 도 5 참조).
또한, 종양세포가 이식된 마우스를 대상으로 Gd-BTA-DO3A 의 투여 및 미투여군에 대해 중성자 조사 여부를 달리 하여 시간의 경과에 따른 종양 부피를 측정하였다. 그 결과, Gd-BTA-DO3A 투여 및 중성자 미조사 군의 경우, 화학적 치료 효과에 의하여 중성자 조사 없이도 Gd-BTA-DO3A 미투여군에 비해 종양의 성장 속도가 억제되는 것으로 확인되었고, Gd-BTA-DO3A 투여 및 중성자 조사를 모두 수행한 경우가 종양 성장 억제 효과가 가장 우수한 것으로 확인되었다(실시예 4, 도 3 참조).
종합하면, Gd-BTA-DO3A 는 암조직에 대한 선택성이 있으며, 투여 후 중성자 조사 시 암치료를 위한 효과적인 중성자 포획치료에 사용될 수 있을 뿐만 아니라 암 조직에 대한 MR 영상을 가능하게 하는 MRI 조영제로서도 사용될 수 있으며, 종래 시판 중인 가돌리늄 함유 MRI 조영제에 비해 현저히 우수한 중성자 포획 치료 효과를 갖는 것으로 밝혀졌다.
따라서, 본 발명은 일 양상에 있어서, 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 중성자 포획 치료용 약학 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에서, M은 Gd(Ⅲ)이다.
상기 화학식 1의 화합물은 예를 들어, 하기 실시예 1에 기재된 바에 따라 제조될 수 있으며, 그 제조방법은 유기 화학 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공지된 유기화학 지식을 이용하여 적절히 변경하여 수행할 수도 있다.
일 구체예에서, 상기 중성자 포획 치료는 암 치료를 위해 수행할 수 있다. 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 약학 조성물을 투여 한 다음, 화학식 1의 화합물이 선택적으로 분포하게 되는 암 조직에 중성자를 조사함으로써 중성자 포획 치료를 수행하여, 암 세포를 사멸함으로써 암을 치료할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 약학 조성물은 암 진단 및 치료 모두에 사용될 수 있다. 상기 화학식 1의 화합물은 가돌리늄을 포함하므로, MRI 조영제로서 사용될 수 있다. 따라서, 상기 약학 조성물을 투여 후, 화학식 1의 화합물이 선택적으로 분포하게 되는 암 조직에 대해 MR 영상을 획득함으로써 암 진단에 사용할 수 있다. MR 영상을 통해 암이 존재하는 것으로 확인되면, 중성자를 조사함으로써 중성자 포획 치료를 수행할 수 있다. 따라서, 상기 약학 조성물은 그 투여 만으로 MR 영상 및 암에 대한 중성자 포획 치료를 모두 수행할 수 있다.
이러한 상기 약학 조성물의 다중 기능성을 이용하면, 보다 효과적으로 암에 대한 중성자 포획 치료가 가능하다. 구체적으로는, 상기 약학 조성물은 그 투여만으로 MR 영상 및 중성자 포획 치료를 모두 수행할 수 있으므로, 투여 후 MR 영상으로 암 조직을 모니터링 하여 암 조직 중에 약물의 최대 분포를 갖는 시점을 선택하여 중성자를 조사하면, 중성자 포획 치료 효과가 극대화될 수 있다.
일 구체예에서는, 상기 약학 조성물을 투여 후 MR 영상으로 모니터링 하여 암 조직 중에 약물의 최대 분포 ±10% 되는 시간대에 중성자를 암조직에 조사하는 방식으로 중성자 포획 치료를 수행할 수 있다.
또한, 상기 약학 조성물을 투여 후 MR 영상으로 모니터링 하여 암 조직의 크기 등을 확인한 후, 그 크기 정도에 따라 중성자 포획 치료 시 조사하는 중성자의 조사 강도, 횟수, 빈도 등을 조절함으로서 보다 효과적인 중성자 포획 치료를 가능하게 할 수 있다.
상기 MR 영상을 통한 진단 및/또는 중성자 포획 치료가 가능한 암은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 위암, 폐암, 간암, 유방암, 췌장암, 신장암, 자궁암, 및 난소암으로 구성된 군에서 선택될 수 있다.
일 구체예에서, 상기 약학 조성물은 유방암 중성자 포획 치료용 약학 조성물이다.
상기 약학 조성물은, MR 조영제로서 사용되거나 또는 중성자 포획 치료용 의약품으로서 사용될 경우 모두에 있어서, 활성성분인 화학식 1의 화합물을 기준으로 성인에게 0.001 - 0.1 mmol/kg 의 투여량으로 될 수 있고, 전문가의 판단에 의해 성별, 연령, 인종, 체중, 질환의 종류 또는 정도 등에 따라 적절히 가감될 수 있다.
상기 중성자 포획 치료용 약학 조성물은 주사제로서 제제화될 수 있으며, 주사제로 제제화될 경우 혈액과 등장인 무독성 완충용액을 희석제로서 포함할 수 있으며, 예를 들어 pH 7.4의 인산완충용액 등이 있다. 상기 약학 조성물은 완충용액 이외에 기타 다른 희석제 또는 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 주사제에 부가될 수 있는 부형제 및 첨가제는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 공지되어 있으며, 예를 들어 하기 문헌을 참조하면 알 수 있다(Dr. H.P. Fiedler "Lexikon der Hilfsstoffe fur Pharmazie, Kosmetik und angrenzende Gebiete" [Encyclopaedia of auxiliaries for pharmacy, cosmetics and related fields]).
본 발명은 다른 일 양상에 있어서, 개체에게 유효한 양의 하기 화학식 1의 화합물을 투여하는 것을 포함하는, 중성자 포획 치료방법을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00003
상기 화학식 1에서, M은 Gd(Ⅲ) 이다.
상기 중성자 포획 치료방법의 상세는 상기 본 발명의 일 양상에 따른 중성자 포획 치료용 약학 조성물에 대한 설명이 그대로 적용될 수 있다.
상기 개체는 포유동물을 포함한다.
일 구체예에서, 상기 포유동물은 인간을 포함한 포유동물이다.
일 구체예에서, 상기 포유동물은 인간을 제외한 포유동물이다.
일 구체예서, 상기 치료방법은 앞서 설명한 바와 같은 화학식 1의 화합물의 중성자 포획 치료 효과 및 MRI 조영제로서의 효과를 포함한 다중 기능성을 이용함으로써, 보다 효과적인 중성자 포획 치료를 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 1의 화합물은 그 투여만으로 MR 영상 및 중성자 포획 치료를 모두 수행할 수 있으므로, 투여 후 우선 MR 영상으로 암 조직을 모니터링 하여 암 조직 중에 약물의 최대 분포를 갖는 시점을 선택하여 중성자를 조사하면, 중성자 포획 치료 효과가 극대화될 수 있다.
일 구체예에서, 상기 치료방법은
상기 화학식 1의 화합물을 투여하는 단계;
MR 영상을 촬영하고 그 MR 영상을 모니터링 하여 화학식 1의 화합물, 즉 약물이 암 조직에 최대로 분포하는 시간을 결정하는 단계; 및
상기 암 조직 중에 약물의 최대 분포 ±10% 되는 시간대에 중성자를 암 조직에 조사함으로써 중성자 포획 치료를 수행하는 단계를 포함한다.
일 구체예서, 상기 치료방법은 앞서 설명한 바와 같은 화학식 1의 화합물의 중성자 포획 치료 효과 및 MRI 조영제로서의 효과를 포함한 다중 기능성을 이용함으로써, 중성자 포획 치료 시 중성자의 조사 강도, 횟수, 빈도 등을 조절함으로써 보다 안전하면서도 효과적인 중성자 포획 치료를 수행할 수 있다. 구체적로는, 상기 화학식 1의 화합물을 투여 후 MR 영상으로 모니터링 하여 암 조직의 크기, 종류 등을 확인한 후, 그 크기, 종류 등에 따라 중성자 포획 치료 시 조사하는 중성자의 조사 강도, 횟수, 빈도 등을 조절함으로서 보다 효과적이고 안전한 중성자 포획 치료를 가능하게 할 수 있다.
본 발명은 또 다른 일 양상에 있어서, 중성자 포획 치료용 약학 조성물의 제조를 위해 하기 화학식 1의 화합물을 사용하는 방법을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00004
상기 화학식 1에서, M은 Gd(Ⅲ) 이다.
상기 화학식 1의 화합물을 제조하는 방법의 상세는 상기 본 발명의 일 양상에 따른 중성자 포획 치료용 약학 조성물에 대한 설명이 그대로 적용될 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예 및 실험예에 의해 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들 실시예 및 실험예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 어떤 의미로든 본 발명의 범위가 이들에 의해 제한되는 것은 아니다.
약어에 대한 정의
DMF : N,N-dimethylformamide
TFA : Trifluoroacetic Acid
DO3A : 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-triacetic acid
BTA : benzothiazole
MeOH : methanol
HR-FAB MS : high resolution fastatom bombardment mass spectrometry
HPLC : High-performance liquid chromatography
실시예 1 : Gd - DO3A - BTA 의 제조
하기 반응식 1에 따라 Gd-DO3A-BTA를 제조하였다.
[반응식 1]
Figure pat00005
(1) tert -butyl 2,2',2''-(10-(2-(4-( benzo[d]thiazol -2- yl ) phenylamino )-2- oxoethyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-triyl)triacetate의 제조
DO3A(tBu)3 (1.1 g, 2.2 mmol) 와 NaHCO3 (0.5 g, 6.6 mmol) 을 DMF (10 mL)에 녹인 용액을 N-(4-(benzo[d]thizol-2-yl)phenyl)-2- chloroacetamide (1.0 g, 3.3 mmol)을 DMF (10 mL)에 녹인 용액에 떨어뜨린다. 실온에서 18 시간 반응 후, 물(200 mL)을 첨가하고 2 시간 더 반응시켰다. 침전물을 필터한 후 물로 세척하였다. 침전물을 실리카 컬럼 크로마토그래피(silica, CH2Cl2/MeOH, 97:3)로 분리하여 백색 침전물을 획득하였다.
수율: 0.5 g (30%)
1H NMR (CDCl3): δ = 8.09-8.07 (d, 2H, phenyl), 8.02-8.00 (d, 1H, benzothiazole), 7.92-7.90 (d, 2H, phenyl), 7.86-7.85 (d, 1H, benzothiazole), 7.47-7.43 (t d , 1H, benzothiazole), 7.36-7.32 (t d , 1H, benzothiazole), 3.05-2.85 (m, 8H, -CH 2CO2, -CH 2=CO), 2.61-2.02 (m, 16H, CH 2 in the cyclen ring).
Anal. Calcd for C41H64N6O7S˙4HCl: C, 53.13 H, 6.96 N, 9.07; S, 3.46. Found: C, 52.93 H, 6.62 N, 8.97; S, 3.17.
HR-FABMS (m/z): calcd for C41H60N6O7SNa: 803.4142 ([MNa]+). Found: 803.4142 ([MNa]+).
(2) DO3A - BTA의 제조
tert-butyl 2,2',2''-(10-(2-(4-(benzo[d]thiazol-2-yl)phenylamino) -2-oxoethyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-triyl)triacetate (1.0 g, 1.3 mmol)을 TFA/CH2Cl2 (1:1, 20 mL)의 혼합물에 녹여 24시간 교반 후, 감압시켜 진공건조 하였다. MeOH (10 mL) 에 녹인 후 디에틸에테르 (100 mL)에 침전시켰다.
수율: 0.6 g (68%).
1H NMR (Methanol-d4): δ = 8.00-7.95 (m, 4H, phenyl), 7.79-7.77 (m, 2H, benzothiazole), 7.53-7.50 (t, 1H, bnezothiazole), 7.43-7.40 (t, 1H, bnezothiazole), 3.86-3.61 (m, 8H, -CH 2CO2, -CH 2=CO), 3.50-3.14 (m, 16H, CH 2 in the cyclen ring).
Anal. Calcd for C29H46N6O12S˙5H2O: C, 49.56 H, 6.60 N, 11.96; S, 4.56. Found: C, 49.57 H, 6.20 N, 12.33; S, 4.45.
HR-FABMS (m/z): calcd for C29H36N6O7SNa: 635.2264 ([MNa]+). Found:635.2264 ([MNa]+).
HPLC (analytical: 2.1 x 250 mm, flow rate: 1.4 min/L, retention time: 24.12 min).
(3) Gd - DO3A - BTA의 제조
DO3A-BTA (0.5 g, 0.8 mmol)을 녹인 물 (15 mL)에 가돌리늄(Ⅲ) 클로라이드 헥사하이드레이트 (GdCl3˙ 6H2O) (0.3 g, 0.8 mmol)을 첨가하였다. 상기 혼합물을 상온에서 18 시간동안 교반하고 그 시간동안 용액의 pH를 NaOH (1.0 M)를 이용하여 주기적으로 7.0-7.5로 조정하였다. 물은 증발시켜 제거하고, 남은 유성의 산물은 최소량의 물 (~5 mL)로 녹이고 침전을 위에 아세톤을 천천히 떨어뜨려 첨가하였다. 형성된 침전물은 다시 최소량의 물에 녹여 Amberite XAD16N (25 g) 통과 시켰다. 물을 통과시켜 NaCl과 Gd3 + 이온과 같은 무기염을 제거하고 메탄올(25 mL)을 통과시켰다. 메탄올은 증발시켜 제거하여 노란빛이 감도는 백색의 고형물을 얻었다. 혼합물은 수차례 아세톤으로 세척한 후 진공 하에서 건조하였다. 상기 침전물에서 자유 Gd3 + 이온이 없음을 자이레놀 오렌지 (xylenol orange) 시험으로 확인하였으며, HPLC를 통해 95%이상의 순도를 가짐을 확인 하였다. 생성물로서 흡습성(hydroscopic) 백색 고형물을 획득하였다.
수율: 0.5 g (82%).
Anal. Calcd for C29H59GdN6O20S˙13H2O: C, 34.79; H, 5.94; N, 8.39; S, 3.26. Found:C, 34.87; H, 4.09; N, 8.63; S, 2.93.
HR-FABMS (m/z): calcd for C29H34GdN6O7S, 768.1445 ([MH]+); found, 768.1456 ([MH]+).
실시예 2 : 중성자포획치료효과 확인 in vitro 종양세포실험
상기 실시예 1에서 제조한 Gd-DO3A-BTA 와 현재 시판 MRI 조영제인 가도비스트(gadovist® )에 대한 중성자포획치료 효과를 종양세포를 이용하여 비교시험하였다. 종양세포로는 인간 유방암 세포주 (MDA-MA-231)을 사용하였다.
MDA-MB-231 세포들을 10% FBS 및 1% 항생제가 보충된 RPMI1640 에서 유지시켰다. 배지는 2 일마다 교체하였으며, 비교 시험을 위해 MDA-MB-231 세포들을 96웰 플레이트에 나누어 넣었다 (1× 104 세포/웰/100 μL). 가도비스트와 Gd-DO3A-BTA를 각 웰에 첨가하였다. 5% CO2 대기 하에서 37 ℃로 24 시간 동안 배양한 후 중성자를 조사하였다(0.1, 0.2, 0.3, 또는 0.5 Gy). 24 시간 동안 추가 배양한 후 MTT 테스트를 통해 세포 생존능력을 확인 하였다. 그 결과를 도 1에 나타내었다.
도 1은 인간 유방암 세포주 (MDA-MA-231)에 Gd-DO3A-BTA 또는 가도비스트를 전처리하고 24시간 동안 배양한 후, 중성자(0.1, 0.2, 0.3, 또는 0.5 Gy)를 가해준 다음, MTT 어세이를 통해 세포 생존율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 1의 결과에 따르면, Gd-DO3A-BTA 처리군이 일반적인 MRI 조영제처리군에 비해서 암세포의 생존율이 현저히 낮은 것으로 나타났다. 따라서, Gd-DO3A-BTA가 일반적인 MRI 조영제에 비해 중성자포획치료효과가 현저히 높은 것으로 나타났다.
또한, 중성자 조사를 하지 않은 경우, Gd-DO3A-BTA 처리군 및 가도비스트 처리군 모두 세포독성이 없는 것으로 확인되었다.
실시예 3 : 중성자 포획 치료 시점 모니터링
상기 실시예 1에서 제조한 Gd-DO3A-BTA 가 체내에 가장 많이 축적되는 시간을 결정하기 위하여, MDA-MB-231 종양세포를 이식하여 종양이 생긴 마우스에게 Gd-DO3A-BTA (0.1 mmol/kg) 를 꼬리 정맥으로 주사하여 MRI 영상을 획득하였다. MRI 영상은 3 T 자기공명영상장비에서 T1 강조 스핀에코 영상법으로 촬영하였다. 주입 전 및 후의 MRI 영상과 종양부위의 신호 그래프를 도 2 에 나타내었다. 도 2의 결과에 따르면 Gd-DO3A-BTA 를 주입한 후 6 시간 째에 신호가 가장 높게 나타났고 이는 약물의 축적이 가장 많이 된 시간을 의미하므로 이 시간에 중성자 조사를 실시하는 것이 가장 효율적이라고 판단하였다.
실시예 4 : 중성자포획치료효과 확인 동물실험
상기 실시예 1에서 제조한 Gd-DO3A-BTA 에 대한 중성자포획치료 효과를 종양을 가진 쥐를 이용하여 비교시험 하였다. 체중 18-25 g 의 6주령 babc/nu 마우스의 양쪽 다리에 MDA-MB-231 종양세포를 이식하여 종양이 생긴 마우스를 사용하였다. 꼬리 정맥을 통하여 Gd-DO3A-BTA 0.2 mmol [Gd]/kg 을 마우스에 1회 주사하고 6 시간 후에 0.3 Gy의 중성자를 조사하였다. 중성자를 조사하는 오른쪽 다리의 종양을 제외한 나머지 부위는 테플론(teflon) 틀을 이용하여 중성자를 차폐하였다.
그런 다음, Gd-DO3A-BTA 투여 마우스 및 미투여 마우스에 대해 중성자 조사 마우스와 미조사 마우스의 종양의 크기를 캘리퍼(caliper)를 사용하여 60일 동안 측정하였으며, 부피는 다음과 같이 계산 하였다.
V = (a× b2)/2, a = 장축, b = 단축
또한, 마우스의 종양에 Gd-DO3A-BTA를 투여한 마우스와 미투여 마우스의 종양에 대한 중성자 조사 후 60일 째에 MR 영상을 촬영하였으며, 육안으로 관찰한 결과를 사진으로 촬영하였다.
도 3은 종양을 가진 마우스를 대상으로 한 Gd-DO3A-BTA 투여군 및 미투여군에 대해 중성자를 조사한 마우스와 미조사한 마우스의 종양의 크기를 캘리퍼(caliper)를 사용하여 60일 동안 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4은 종양을 가진 마우스를 대상으로 한 Gd-DO3A-BTA 투여군 및 미투여군에게 중성자를 조사한 다음 60 일째에 촬영한 종양 MRI 영상이다.
도 5는 종양을 가진 마우스를 대상으로 한 Gd-DO3A-BTA 투여군 및 미투여군에게 중성자를 조사한 다음 종양의 크기를 60 일째에 카메라로 촬영한 사진이다.
도 3, 도 4, 및 도 5 의 결과에 따르면, Gd-DO3A-BTA를 투여한 마우스가 미투여 마우스에 비해 종양의 크기가 현저히 작아진 것으로 확인되었으며, 따라서 Gd-DO3A-BTA는 중성자포획치료 효과가 현저히 큰 것으로 나타났다.
도 3의 결과에 따르면, Gd-BTA-DO3A 투여 및 중성자 조사군의 마우스의 경우 시간의 경과에 따른 종양 성장 속도가 다른 그룹 모두에 비해 현저히 낮은 것으로 확인되었다. Gd-BTA-DO3A 투여 및 중성자 미조사 군의 경우, 화학적 치료 효과에 의하여 중성자 조사 없이도 Gd-BTA-DO3A 미투여군에 비해 종양의 성장 속도가 억제되는 것으로 확인되었지만, Gd-BTA-DO3A 투여 및 중성자 조사를 모두 수행한 경우가 종양 성장 억제 효과가 가장 우수한 것으로 확인되었다.

Claims (18)

  1. 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 중성자 포획 치료용 약학 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00006

    상기 화학식 1에서, M은 Gd(Ⅲ) 이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중성자 포획 치료는 암 치료를 위한 것인 약학 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 암 진단 및 치료 모두에 사용되는 것인 약학 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 암 진단은 MR 영상에 의한 것인 약학 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 약학 조성물을 투여 후 MR 영상으로 모니터링 하여 암 조직 중에 약물의 최대 분포 ± 10% 되는 시간대에 중성자를 암조직에 조사하는 방식으로 중성자 포획 치료를 수행하는 것인 약학 조성물.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 암은 위암, 폐암, 간암, 유방암, 췌장암, 신장암, 자궁암, 및 난소암으로 구성된 군에서 선택되는 것인 약학 조성물.
  7. 개체에게 유효한 양의 하기 화학식 1의 화합물을 투여하는 것을 포함하는, 중성자 포획 치료방법:
    [화학식 1]
    Figure pat00007

    상기 화학식 1에서, M은 Gd(Ⅲ) 이다.
  8. 제7항에 있어서, 상기 중성자 포획 치료는 암 치료를 위한 것인 치료방법.
  9. 제8항에 있어서, 암 진단 및 치료 모두를 위해 사용되는 것인 치료방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 암 진단은 MR 영상에 의한 것인 치료방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물을 투여 후 MR 영상으로 모니터링 하여 암 조직 중에 약물의 최대 분포 ± 10% 되는 시간대에 중성자를 암조직에 조사하는 방식으로 중성자 포획 치료를 수행하는 것인 치료방법.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 암은 위암, 폐암, 간암, 유방암, 췌장암, 신장암, 자궁암, 및 난소암으로 구성된 군에서 선택되는 것인 치료방법.
  13. 중성자 포획 치료용 약학 조성물의 제조를 위해 하기 화학식 1의 화합물을 사용하는 방법:
    [화학식 1]
    Figure pat00008

    상기 화학식 1에서, M은 Gd(Ⅲ) 이다.
  14. 제13항에 있어서, 상기 중성자 포획 치료는 암 치료를 위한 것인 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 약학 조성물은 암 진단 및 치료 모두를 위한 것인 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 암 진단은 MR 영상에 의한 것인 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 약학 조성물을 투여 후 MR 영상으로 모니터링 하여 암 조직 중에 약물의 최대 분포 ± 10% 되는 시간대에 중성자를 암조직에 조사하는 방식으로 중성자 포획 치료를 수행하는 것인 방법.
  18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 암은 위암, 폐암, 간암, 유방암, 췌장암, 신장암, 자궁암, 및 난소암으로 구성된 군에서 선택되는 것인 방법.
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