KR20190108232A - Method for detecting molecular target interactions by conditional and controlled exposure or release of molecules - Google Patents

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KR20190108232A
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Abstract

The present invention relates to a method for detecting the interaction of a material by measuring the integrated distribution of a prey material driven to a site as conditionally/controlled exposure/release of bait material, such as drugs, in cells using light and the like. In addition, the present invention provides a method for a material which inhibits or promotes the interaction of the material using the scanning method.

Description

물질의 조건적인 노출을 토대로 그와 상호작용하는 물질을 탐색하는 방법{Method for detecting molecular target interactions by conditional and controlled exposure or release of molecules}Method for detecting molecular target interactions by conditional and controlled exposure or release of molecules}

본 발명은 빛 등을 이용한 조건적인 노출(conditional/controlled exposure/release)을 토대로 약물 등 베이트물질과 분자타겟 등 프레이물질의 상호작용을 세포내에서 탐색하는 방법 및 이들의 상호작용을 조절하는 물질을 검출하는 방법에 관한 것이다.The present invention provides a method for detecting the interaction between a bait material, such as a drug, and a prey material, such as a molecular target, based on conditional / controlled exposure / release using light, and a material for controlling the interaction thereof. It relates to a method of detection.

기존의 방법론으로 1개의 새로운 약물을 개발하기 위해선 1~2조의 비용과 10~17년의 기간이 소요된다고 알려져 있다. 이렇게 많은 비용과 기간이 소요되는 대표적인 문제점은 약효 부족 또는 독성 등의 부작용으로 거의 대부분의 후보물질들이 약물의 개발 도중에 탈락한다는 것이다. 이러한 시행착오를 거칠 수밖에 없는 근본적인 한계를 가지는 이유는 개발되는 약물의 후보물질들이 질병세포에서 그들과 실제 결합 및 반응하는 분자타겟(molecular target)이 무엇인지, 치료 효능을 나타내는 예상 분자타겟 이외에 다른 타겟들과도 결합 및 반응하는지, 그리고 그러한 타겟들은 몇 종이나 되는지를 정확히 알지 못한 채, 질병분석 모델 또는 인체에서 그들이 분석하고자 하는 좁은 질병치료 효능 및 스펙트럼만을 확인함으로써 개발된다는 사실이다(Chem. Biol. 11: 593, 2004). 실제 거의 모든 시판 중인 약물들도 인체에서 어떤 분자타겟과 실지로 결합 및 반응해서 치료 효능을 나타내는지 정확히 알지 못하는 경우가 많다.It is known that the development of one new drug using the existing methodology will cost one to two trillions and a period of 10 to 17 years. Representative problems that require such a high cost and duration is that most of the candidates are eliminated during drug development due to side effects such as lack of efficacy or toxicity. The fundamental limitation of this trial and error is that the target of the drug being developed is a molecular target that actually binds to and reacts with them in diseased cells. It is developed by identifying only the disease analysis model or the narrow disease treatment efficacy and spectrum they want to analyze in the human body, without knowing exactly how to bind and react with them and how many such targets are (Chem. Biol. 11: 593, 2004). In fact, almost all commercially available drugs do not know exactly which molecular targets in the human body actually bind and react to show therapeutic efficacy.

이러한 약물개발의 근본적인 문제점처럼 오랜 역사를 통해서 인체에 유용한 생리활성을 가졌다고 알려진 천연물질이 약물로서 중요성이 계속 부각되고 있음에도 불구하고, 그들의 정확한 분자타겟 등 분자적인 수준의 작용기작은 제대로 밝혀지지 않고 있는 실정이다(Nature 432: 829, 2004). 이러한 천연물질 등을 비롯한 여러 가지 다양한 약물의 생리학적인 분자타겟을 밝혀내는 것은 이들의 약리학적 효능 및 부작용을 이해하는데 필수적일 뿐만 아니라, 보다 진보한 약물의 개발을 가능케 하는 데에도 매우 중요하다. 특히 임상적으로 이미 증명된 천연물질 등의 전통 의약 및 현대 의약에서 약물의 새로운 분자타겟을 발견하는 것은 새로운 효능창출 및 신약 재창출(drug repositioning) 등으로 새로운 약리학적 효능(therapeutic indication)를 제공할 수도 있다는 중요성이 있다(Nat. Rev. Drug Discov. 3: 673, 2004). Although the importance of natural substances known to have useful physiological activities to the human body through the long history as the fundamental problem of drug development continues to emerge as a drug, their precise molecular targets such as molecular targets are not well understood. (Nature 432: 829, 2004). Identifying the physiological molecular targets of various drugs, including these natural substances, is essential not only to understand their pharmacological effects and side effects, but also to enable the development of more advanced drugs. In particular, the discovery of new molecular targets of drugs in traditional and modern medicines, such as clinically proven natural substances, may provide new therapeutic indications by creating new efficacy and drug repositioning. It is also important that it may be (Nat. Rev. Drug Discov. 3: 673, 2004).

이렇게 핵심적인 의미를 가지는 약물의 실체를 규정하는 분자타겟을 동정하는 것은 거대한 화합물 라이브러리에서 원하는 효능 및 표현형(phenotype-based assay)을 가지는 저분자화합물을 세포를 기반으로 초고속(high-throughput) 방식으로 스크리닝하는 화학생물학(chemical biology or chemical genomics) 분야에서도 중요하다(Science 300: 294, 2003 ; Nature 432: 846, 2004). 특정 효능 및 표현형에 영향을 주는 저분자화합물을 스크리닝했다고 하더라도, 발견한 생리활성물질의 분자타겟 규명 및 동정에는 지대한 작업과 노력이 소모되어 화학생물학적인 방법은 제대로 효율적으로 사용되지 못하고 있는 실정이다. 뿐만 아니라, 체계적인 타겟 규명 및 동정 기술의 개발은 지노믹스, 프로테오믹스 및 시스템 바이올로지 등의 다양한 생명과학 및 기술 분야에서도 중요한데, 이는 단백질(또는 저분자화합물)-단백질 상호작용을 포함하는 다양한 종류의 세포 또는 생체내 다양한 물질의 상호작용을 효과적으로 분석 및 검출하는 것이 역동적인 생물학적 프로세스와 조절 네트워크 및 생명현상을 이해하는데 필수적이기 때문이다.Identifying molecular targets that define the substance of drugs that have such a key meaning is to screen low-molecular compounds with cell-based high-throughput methods with desired efficacy and phenotype-based assays in large compound libraries. This is also important in the field of chemical biology or chemical genomics (Science 300: 294, 2003; Nature 432: 846, 2004). Although screening for low molecular weight compounds affecting specific potency and phenotype, the determination and identification of molecular targets of the bioactive substances found have been spent a great deal of effort and effort, chemical biological methods are not used effectively. In addition, the development of systematic targeting and identification techniques is important in a variety of life sciences and technologies, such as genomics, proteomics, and system biologics, which can be used in various types of cells or organisms, including protein (or low molecular weight) -protein interactions. Effective analysis and detection of the interactions of the various substances in the organism is essential for understanding dynamic biological processes, regulatory networks, and life phenomena.

약물 등과 결합하는 질병인자로서 분자타겟을 규명 및 동정하는데 있어서, 물질의 상호작용을 분석하는 몇 가지 기술로서 친화성 크로마토그래피(Microbiol. Rev. 59: 94, 1995 ; Science 284: 1948, 1999), 단백질 및 저분자화합물 마이크로어레이, 파지 디스플레이(Chem. Biol. 6: 707, 1999), 효모 하이브리드(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 12817, 1996), 유전자발현 프로파일링 및 비상동 결실을 가진 효모균주의 평형분석(Chem. Biol. 11: 609, 2004) 등이 널리 알려져 있다. 그러나 상기의 기술은 높은 백그라운드(high background), 높은 위양성(false positive), 낮은 민감도(low sensitivity), 근본적으로 잘못된 구조 형성(inappropriate structural folding), 간접적인 결과 도출(indirectness), 전사후 변형조절(posttranslational modification)의 부재 또는 세포내 존재하는 질병인자 등 분자타겟에 대한 제한된 접근성 등의 여러 가지 다양한 문제점을 가지고 있다. 또한 세포외 및 생체외 시험관(in vitro) 또는 비포유류 세포(non-mammalian cell) 환경에서의 결합 조건 등과 같은 본래의 자연적인 환경이 아닌 인위적인 환경(artificial environment)에서의 실험 및 분석은 종종 잘못된 결론을 야기한다. 따라서 저분자화합물 등의 약물과 질병인자 등의 분자타겟의 상호작용을 약리적으로 바람직한 조건(pharmaceutically relevant conditions)하에서 높은 민감도와 정확도로 검출하는 기술이 필요하다.In identifying and identifying molecular targets as disease factors that bind drugs and the like, affinity chromatography (Microbiol. Rev. 59: 94, 1995; Science 284: 1948, 1999), as a technique for analyzing the interaction of substances, Protein and low molecular weight microarrays, phage display (Chem. Biol. 6: 707, 1999), yeast hybrids (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 12817, 1996), with gene expression profiling and heterologous deletions Yeast strain equilibrium analysis (Chem. Biol. 11: 609, 2004) is well known. However, the above technique has a high background, high false positives, low sensitivity, fundamentally inappropriate structural folding, indirectness, post-translational strain control. There are various problems such as the absence of posttranslational modification or limited access to molecular targets such as disease factors present in cells. In addition, experiments and analyzes in an artificial environment other than the natural environment, such as binding conditions in extracellular and in vitro or non-mammalian cell environments, are often misleading. Cause. Therefore, there is a need for a technique for detecting interactions between drugs such as low molecular weight compounds and molecular targets such as disease factors with high sensitivity and accuracy under pharmacologically relevant conditions.

약리적으로 적합한 사람 세포내에서의 물질의 상호작용의 분석 방법으로 FRET(fluorescence resonance energy transfer)과 PCA(protein-fragment complementation assay)이 대표적으로 존재한다. 그런데 이 방법은 결합하는 물질의 상대적인 간격, 방향 및 위치가 적절하지 않으면 상호작용을 탐색할 수 없는 근본적인 문제점이 있다(Screen 8: 447, 2003). PCA 기술은 리포터단백질을 활용하여 상호작용을 분석하기 때문에 리포터단백질으로 인한 상호작용에 대한 충돌(steric hinderance)을 무시할 수 없다. 나아가 약효를 결정하는 살아 있는 세포내에서 약물 등의 저분자화합물과 질병인자 등의 분자타겟의 즉각적인 결합을 분석하기가 여러 가지 기술상의 한계 때문에 매우 어렵다. FRET (fluorescence resonance energy transfer) and PCA (protein-fragment complementation assay) are representative methods for analyzing the interaction of substances in pharmacologically suitable human cells. However, this method has a fundamental problem that the interaction cannot be explored if the relative spacing, direction, and position of the bonding materials are not appropriate (Screen 8: 447, 2003). Because PCA technology uses reporter proteins to analyze interactions, it is impossible to ignore the steric hinderance of interactions caused by reporter proteins. Furthermore, it is very difficult due to various technical limitations to analyze the immediate binding of low molecular weight compounds such as drugs and molecular targets such as disease factors in living cells that determine drug efficacy.

본 발명의 발명자들은 종래의 분석 및 탐색 방법들의 제반 문제점들을 극복하기 위해서, 빛 등을 토대로 약물 등의 베이트물질을 조건적으로 노출(conditional/controlled exposure/release)시켜 분자타겟 등 프레이물질과의 상호작용을 사람 세포내에서 손쉽게 조건적으로 탐색할 수 있는 새로운 분석 방법을 개발하였다. In order to overcome all the problems of conventional analysis and search methods, the inventors of the present invention conditionally exposed a bait material, such as a drug, based on light and the like, to mutually interact with a prey material such as a molecular target. We have developed a new analytical method that can easily and conditionally explore the action in human cells.

즉, 약물 등 베이트물질을 전달체를 이용해서 세포내로 도입하면 엔도좀 등 주머니 형태의 다양한 소구조체에 갇혀 고립(clustered entrapping)되어 있는데, 빛에 반응하여 활성화되는 노출유도물질 등을 이용해서 소구조체 및/또는 전달체를 파괴하여 베이트물질을 조건적으로 노출(conditional/controlled exposure/release)시킬 경우, 세포내에서 표지물질이 결합된 분자타겟 등 프레이물질이 그 부위로 몰려서 나타나는 집적적인 분포를 표지물질의 집적 스팟(concentrated spots) 형태로 측정함으로서 베이트물질과 프레이물질의 상호작용을 세포내에서 탐색할 수 있음을 밝혀냈다. In other words, when a bait material such as a drug is introduced into a cell by using a transporter, it is entrapped and encapsulated in various small structures such as endosomes, and the small structure and the like by using an exposure inducer activated in response to light. And / or when the bait material is conditionally exposed (released / released) by destroying the transporter, an integrated distribution of the prey material, such as a molecular target in which the label is bound, is concentrated in the site. Measurements in the form of concentrated spots revealed that the interaction of bait and prey could be explored intracellularly.

또한, 상기 탐색 방법은 상기 베이트물질과 프레이물질의 상호작용을 억제/저해(blocking/inhibiting), 촉진/유도(activating/inducing)하는 물질을 검출하는데 활용할 수 있음을 밝혀냈다.It has also been found that the search method can be used to detect substances that block / inhibit, activate / induce the interaction of the bait material with the prey material.

따라서, 본 발명은 조건적인 노출(conditional/controlled exposure/release) 및 프레이물질에 결합된 표지물질의 분포 및 집적 스팟의 존재를 측정하는 것을 포함하는 베이트물질과 프레이물질의 상호작용을 탐색하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention provides a method for exploring the interaction of the bait material with the prey material, which includes measuring the presence of integrated spots and the distribution of labeling materials bound to the prey and conditional / controlled exposure / release. It aims to provide.

또한, 본 발명은 상기 상호작용 탐색 방법을 이용하여 베이트물질과 프레이물질의 상호작용을 조절하는 물질을 검출하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for detecting a substance that controls the interaction between the bait material and the prey material using the interaction detection method.

본 발명의 일 태양에 따라, 베이트물질과 프레이물질의 상호작용을 탐색하는 방법으로서, 상기 방법이 하기 단계를 포함하는 방법이 제공된다:According to one aspect of the invention, there is provided a method for exploring the interaction of a bait material with a prey material, the method comprising the following steps:

(a) 베이트물질 및 세포내 도입물질을 포함하는 전달체를 제공하는 단계;(a) providing a carrier comprising a bait material and an intracellular introduction material;

(b) 표지물질이 결합된 프레이물질을 포함하는 세포를 제공하는 단계;(b) providing a cell comprising a prey to which the label is bound;

(c) 단계(a)에서 얻어진 상기 전달체를 단계(b)에서 얻어진 상기 세포에 처리하여 세포내 주머니 형태의 소구조체에 고립시키는 단계;(c) treating the carrier obtained in step (a) with the cells obtained in step (b) to isolate the small structure in the form of an intracellular pocket;

(d) 단계(c)에서 얻어진 상기 세포에서 상기 세포내 주머니 형태의 소구조체를 조건적으로 파괴하여 상기 베이트물질을 노출시키는 단계; 및(d) conditionally destroying the intracellular pocket-shaped microstructure in the cells obtained in step (c) to expose the bait material; And

(e) 단계(d)에서 얻어진 상기 세포에서 상기 프레이물질에 결합된 상기 표지물질의 분포 및 집적 스팟의 존재를 측정하는 단계.(e) measuring the distribution of the labeling substance bound to the prey substance and the presence of integrated spots in the cells obtained in step (d).

본 발명의 다른 태양에 따라, 베이트물질과 프레이물질의 상호작용을 조절하는 물질을 검출하는 방법으로서, 상기 방법이 하기 단계를 포함하는 방법이 제공된다:According to another aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a substance that modulates the interaction of a bait material with a prey material, the method comprising the following steps:

(a') 베이트물질 및 세포내 도입물질을 포함하는 전달체를 제공하는 단계;(a ') providing a carrier comprising a bait material and an intracellular introduction material;

(b') 표지물질이 결합된 프레이물질을 포함하는 세포를 제공하는 단계;(b ') providing a cell comprising a prey to which the label is bound;

(c') 단계(a')에서 얻어진 상기 전달체를 단계(b')에서 얻어진 상기 세포에 처리하여 세포내 주머니 형태의 소구조체에 고립시키는 단계;(c ') treating the carrier obtained in step (a') with the cells obtained in step (b ') to isolate the small structure in the form of an intracellular pocket;

(d') 단계(c')에서 얻어진 상기 세포에 검출하고자 하는 물질을 처리하는 단계;(d ') treating the cells obtained in step (c') with a substance to be detected;

(e') 단계(d')에서 얻어진 상기 세포에서 상기 세포내 주머니 형태의 소구조체를 조건적으로 파괴하여 상기 베이트물질을 노출시키는 단계; 및(e ') conditionally destroying the intracellular pocket-shaped small structure in the cells obtained in step (d') to expose the bait material; And

(f') 단계(e')에서 얻어진 상기 세포에서 상기 프레이물질에 결합된 상기 표지물질의 분포 및 집적 스팟의 존재를 측정하는 단계.(f ') measuring the distribution of the labeling substance bound to the prey substance and the presence of integrated spots in the cells obtained in step (e').

본 발명에 따르면, 빛 등을 이용해서 조건적으로 세포내에서 약물과 분자타겟 등 생리조절물질간의 상호작용을 마치 어둠속에서 스위치를 켜는 것과 같이(마치 스텔스 전투기가 숨어 있다가 조건적으로 레이더망에 나타나는 것과 같이) 낮은 백그라운드에서 선명하게 감지 및 분석(clear readout with low background and high S/N ratio)할 수 있다는 장점과 함께 스크리닝의 토대로서 여러 가지 장점이 있다. 몇 가지 예를 들면 다음과 같다. According to the present invention, conditions such as drugs and molecular targets in the cell by using light, conditionally interacting as if the switch is turned on in the dark (just as stealth fighters are hiding in the radar network conditionally As can be seen, there are several advantages as a basis for screening along with the advantage of clear readout with low background and high S / N ratio. Some examples include:

첫째, 인위적인 조건이 아닌 생리적인 조건하에서 자연 상태에서 생리조절물질의 상호작용을 스크리닝할 수 있다. First, the interaction of physiological modulators in nature can be screened under physiological conditions rather than artificial conditions.

둘째, 단일 세포 수준에서 빛 등의 조건에 따라 시간별로(time course) 실시간의 역동적인 분석 및 스크리닝이 가능하다. Second, dynamic analysis and screening can be performed in real time according to conditions such as light at the single cell level.

셋째, 다양한 생리조절물질간의 상호작용의 분석 및 스크리닝을 체계적으로 빠르게 대량으로 수행할 수 있다. Third, the analysis and screening of interactions between various physiological modulators can be carried out quickly and in large quantities systematically.

넷째, 상기에 설명한 빛 등의 조건에 따라 생체내에서도 생리조절물질간의 상호작용을 수술을 하지 않는(non-invasive) 상태에서 용이하게 분석할 수도 있다.Fourth, the interaction between the physiological regulators in vivo may be easily analyzed in a non-invasive state according to the conditions of light and the like described above.

다섯째, 변형없이(structural modification) 약물을 본래 구조 그대로 다양한 생리조절물질과의 상호작용 스크리닝에 용이하게 적용할 수도 있다. Fifth, structural modifications can be readily applied to screening interactions with various physiological modulators in their original structure.

따라서, 본 발명은 스크리닝 토대로서 약물과 분자타겟 등 다양한 생리조절물질간의 상호작용을 탐색하는데 유용하게 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 신약개발을 위한 신약후보물질 및 질병인자 등 분자타겟의 탐색 및 검출과 함께 기존의 약물을 개량하거나 새로운 의약적 용도를 발견하는데 매우 유용하게 이용될 수 있다.Therefore, the present invention can be usefully applied to explore the interaction between various physiological modulators such as drugs and molecular targets based on the screening, as well as the search and detection of molecular targets such as new drug candidates and disease factors for drug development. It can be very useful for improving existing drugs or finding new medical uses.

도 1은 본 발명에 따른 약물 등 베이트물질과 분자타겟 등 프레이물질의 상호작용을 분석하는 방법에 대한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 방법에 따라 빛을 조사한 이후에 나노입자에 결합시킨 다사티닙과 BMX 단백질의 결합에 의해 나타나는 집적 스팟을 나타내는 현미경 사진이다.
1 is a schematic diagram of a method for analyzing the interaction of a bait material such as a drug and a prey material such as a molecular target according to the present invention.
Figure 2 is a micrograph showing the integration spot caused by the binding of DaMXinib and BMX protein bound to the nanoparticles after irradiation with light according to the method of the present invention.

본 발명에 따른 방법은 약물 전달(drug delivery)과 관련된 수많은 다양한 접근 방법과 시도들을 적용할 수 있다. 예를 들어 Annu. Rev. Mater. Res. 41: 1, 2011; 미국 특허 2012/0253264 A1; Med. Laser Application 21: 239, 2006; J. of Controlled Release 148: 2, 2010; Int. J. Cancer 5: 1, 2015; Nat. Commun. DOI: 10.1038/ncomms4623, 2014; J. of Biomed. Optics 17: 058001, 2012; Pharm. Research DOI: 10.1007/s11095-007-9338-9, 2007; Nat. Rev. Drug Discov. 9.8: 615, 2010; Materials Today 8.8: 18, 2005; Material Matters 7.3: 30, 2012; Cancer Treatment InTech. 85, 2013; Drugs 56.5: 747, 1998; Biochimica et Biophysica Acta-Biomembranes 1239.2: 133, 1995; Colloids & Surfaces B: Biointerfaces 75.1: 1, 2010; Asian J. of Pharm. Sci. 8.6: 319, 2013; International J. of Nanomed. Suppl. 1: 51, 2014; Biochemistry 37: 12875, 1998; Antibodies 2.2: 209, 2013; J. of Controlled Release 151.3: 220, 2011; J. of Controlled Release 148.1: 2, 2010; Pharmaceuticals 5.11: 1177, 2012; The FASEB J. 16.10: 1217, 2002; Nat. Med. 10.3: 310, 2004; Photodynamic Therapy-Humana Press 133, 2010; Current Pharmaceutical Biotech. 8.6: 362, 2007; Tumor Biology 23.2: 103, 2002; Pharmaceutical Research 24.11: 2040, 2007; Molecular Pharmaceutics 12.9: 3272, 2015; Theranostics 4.11: 1133., 2014; Acta biomaterialia 24: 279, 2015; ChemNanoMat. DOI: 10.1002/cnma.201500138, 2015; J. of Controlled Release DOI: 10.1016/j.jconrel.2015.01.032, 2015; Biomaterials 33.6: 1821, 2012; J. of Controlled Release 203: 85, 2015; PloS One 10.3: e0120982, 2015; Nat. Commun. DOI: 10.1038/ncomms4546, 2014; Faraday Discussions 161: 515, 2013; Biophysical J. 102.5: 1079, 2012) 등에 개시된 다양한 약물 전달(drug delivery)방법이 본 발명의 방법에 적용될 수 있다.The method according to the present invention can apply a number of different approaches and approaches related to drug delivery. For example, Annu. Rev. Mater. Res. 41: 1, 2011; US Patent 2012/0253264 A1; Med. Laser Application 21: 239, 2006; J. of Controlled Release 148: 2, 2010; Int. J. Cancer 5: 1, 2015; Nat. Commun. DOI: 10.1038 / ncomms4623, 2014; J. of Biomed. Optics 17: 058001, 2012; Pharm. Research DOI: 10.1007 / s11095-007-9338-9, 2007; Nat. Rev. Drug Discov. 9.8: 615, 2010; Materials Today 8.8: 18, 2005; Material Matters 7.3: 30, 2012; Cancer Treatment InTech. 85, 2013; Drugs 56.5: 747, 1998; Biochimica et Biophysica Acta-Biomembranes 1239.2: 133, 1995; Colloids & Surfaces B: Biointerfaces 75.1: 1, 2010; Asian J. of Pharm. Sci. 8.6: 319, 2013; International J. of Nanomed. Suppl. 1: 51, 2014; Biochemistry 37: 12875, 1998; Antibodies 2.2: 209, 2013; J. of Controlled Release 151.3: 220, 2011; J. of Controlled Release 148.1: 2, 2010; Pharmaceuticals 5.11: 1177, 2012; The FASEB J. 16.10: 1217, 2002; Nat. Med. 10.3: 310, 2004; Photodynamic Therapy-Humana Press 133, 2010; Current Pharmaceutical Biotech. 8.6: 362, 2007; Tumor Biology 23.2: 103, 2002; Pharmaceutical Research 24.11: 2040, 2007; Molecular Pharmaceutics 12.9: 3272, 2015; Theranostics 4.11: 1133., 2014; Acta biomaterialia 24: 279, 2015; Chem Nano Mat. DOI: 10.1002 / cnma. 201500138, 2015; J. of Controlled Release DOI: 10.1016 / j.jconrel.2015.01.032, 2015; Biomaterials 33.6: 1821, 2012; J. of Controlled Release 203: 85, 2015; PloS One 10.3: e0120982, 2015; Nat. Commun. DOI: 10.1038 / ncomms 4546, 2014; Faraday Discussions 161: 515, 2013; Various drug delivery methods disclosed in Biophysical J. 102.5: 1079, 2012) and the like can be applied to the method of the present invention.

약물 등 다양한 생리조절물질을 여러 종류의 전달체를 이용해서 세포내로 도입할 경우, 엔도좀 등 주머니 형태의 다양한 소구조체에 갇혀 고립(clustered entrapping)되게 된다. 빛에 반응하여 활성화되는 노출유도물질 등 다양한 조건하의 노출유도물질을 이용해서 이러한 소구조체 및/또는 전달체를 파괴해서 고립(clustered entrapping)된 약물 등을 조건적으로 노출(conditional/controlled exposure/release)시키면, 약물 등이 노출되어 빠르게 확산되어 세포내에서 빠져 나갈 것이라는 일반적인 예상과는 달리 시간적인 지연을 두고 천천히 노출되는 현상이 본 발명에 의해 밝혀졌다. 즉, 본 발명은 엔도좀 등 주머니 형태의 소구조체에 갇힌 고립(clustered entrapping)을 유도시킨 약물 등의 베이트물질을 조건적으로 노출(conditional/controlled exposure/release)시킨 후, 세포내에서 표지물질이 결합된 분자타겟 등의 프레이물질이 그 부위로 몰려서 나타나는 집적적인 분포를 표지물질의 집적 스팟(concentrated spots) 형태로 측정함으로써 약물 등 베이트물질과 분자타겟 등 프레이물질의 상호작용을 탐색하는 방법을 제공한다.When various physiological regulators, such as drugs, are introduced into cells by using various kinds of carriers, they are trapped in various small structures in the form of pockets such as endosomes and are enclustered (clustered entrapping). Conditionally / controlled exposure / release of drugs that are clustered and entrapped by destroying these small structures and / or transporters using exposure inducers under various conditions, such as exposure inducers activated in response to light. In other words, contrary to the general expectation that the drug or the like is exposed and rapidly diffuses and escapes from the cell, the phenomenon of slow exposure with a time delay has been found by the present invention. That is, according to the present invention, after a bait material such as a drug that induces clustered entrapping in a bag-shaped small structure such as an endosome, conditionally / controlled exposure / release, the labeling material is expressed in a cell. Provides a method of exploring the interaction between the bait materials, such as drugs, and the prey materials, such as molecular targets, by measuring the cumulative distribution of the labeled materials, such as bound molecular targets, in the form of concentrated spots. do.

본 발명에서 "생리조절물질"이란, 생물의 생리적인 기능을 증진시키거나 혹은 억제시키는 등의 조절 역할을 하는 물질을 말한다. 이러한 생리조절물질은 동식물과 같은 천연물로부터 얻거나 미생물 및 동식물 세포주의 대사산물로부터 추출 정제할 수도 있고 생물학적으로 또는 화학적으로 합성에 의해서도 얻을 수 있다. 예를 들어, 핵산, 뉴클레오타이드, 단백질, 펩타이드, 아미노산, 당, 지질, 비타민 또는 화합물(chemical compound) 등 다양한 형태일 수 있다.In the present invention, the "physiological control substance" refers to a substance that plays a role of regulating such as to enhance or inhibit the physiological function of the organism. Such physiological modulators may be obtained from natural products such as plants and animals, or may be extracted and purified from microorganisms and metabolites of animal and plant cell lines, and may be obtained biologically or chemically by synthesis. For example, they may be in various forms such as nucleic acids, nucleotides, proteins, peptides, amino acids, sugars, lipids, vitamins or chemical compounds.

본 발명에서 "베이트물질(bait)"이란, 다른 생리조절물질과의 상호작용을 탐색하는데 이용되는 약물(후보물질) 등을 포함한 다양한 생리조절물질을 의미한다.In the present invention, "bait" refers to various physiological modulators, including drugs (candidates) used to explore interactions with other physiological regulators.

본 발명에서 "프레이물질(prey)"이란, 베이트물질의 상호작용 파트너로서 탐색 또는 분석하고자 하는 대상이 되는 생리조절물질을 의미한다. 가령, 약물(예, 다티닙)과 상호작용하는 질병인자 단백질(BMX 단백질) 등 분자타겟일 수 있다.In the present invention, the term "prey" means a physiological modulator to be searched or analyzed as an interaction partner of the bait material. For example, it may be a molecular target such as a disease factor protein (BMX protein) that interacts with a drug (eg, datinib).

본 발명에서 "전달체(carrier)"란, 베이트물질을 세포내로 도입해서 엔도좀(endosome), 라이소좀(lysosome), 파고좀(phagosome), (마크로)피노좀((macro)pinosome) 등 주머니 형태의 다양한 소구조체(vesicles, compartments 등)에 갇혀 고립(clustered entrapping)시키는 나노 또는 마이크로 등 다양한 크기의 입자 매개체를 의미한다. 나노캡슐(nanocapsule), 나노스피어(nanosphere), 나노겔(nanogel), 하이드로겔(hydrogel), 메조포러스실리카(mesoporous silica), 리포좀(liposome), 엑소좀(exosome), 사이클로덱스트린(cyclodextrin) 등을 포함한 여러 가지 방법으로 합성 제조된 입자(particle/crystal 등) 및 폴리머체(polymeric complex/capsule/matrix/colloid 등) 등 다양한 크기, 형태, 성질의 전달체를 사용할 수 있다. 베이트물질의 조건적인 노출(conditional/controlled exposure/release)을 시간적인 지연을 두고 천천히 서방형(sustained release)로 일어나도록 다층(multilayer) 또는 비교적 큰 사이즈의 합성 제조된 전달체를 사용할 수도 있다.In the present invention, the term "carrier" refers to a bag form such as endosomes, lysosomes, phagosomes, and macropinosomes by introducing a bait material into a cell. Refers to particle media of various sizes, such as nano or micro, that are entrapped and encapsulated in various small structures (vesicles, compartments, etc.). Nanocapsule, nanosphere, nanogel, nanogel, hydrogel, mesoporous silica, liposome, exosome, cyclodextrin, etc. Carriers of various sizes, shapes, and properties can be used, including synthetically prepared particles (particles / crystals, etc.) and polymeric bodies (polymeric complex / capsule / matrix / colloids, etc.). It is also possible to use a multilayer or relatively large sized synthetically prepared carrier so that the conditional / controlled exposure / release of the bait material is slowly sustained release with a time delay.

본 발명에서 전달체는 베이트물질뿐만 아니라 "세포내 도입물질"을 포함한다. 세포내 도입물질은 세포내 도입을 유발시키는 물질로서 바이러스 등 세포내로 도입 및 침투하는 여러 가지 외부물질, 바이러스 등 외부물질이 세포내로 도입 및 침투하는데 필요한 부분 또는 그로부터 유래된 펩타이드 등 여러 가지 물질, 리간드와 수용체의 결합 등을 비롯한 세포내 도입 및 침투 과정과 기작에 관련된 단백질 등 여러 가지 물질, 이와 관련된 당, 지질, 폴리머 및 양성 또는 음성 등의 이온물질 등을 다양하게 조합해서 포함할 수 있다. In the present invention, the carrier includes a bait material as well as an "intracellular introducer". Intracellular introduction material is a substance that induces cell introduction, various foreign substances that are introduced and penetrated into cells such as viruses, various substances such as peptides derived from or parts necessary for introduction and penetration of foreign substances such as viruses into cells And various substances such as proteins related to intracellular introduction and infiltration process and mechanism, including binding of the receptor and the like, sugars, lipids, polymers, and ionic substances such as positive or negative.

일 구현예에서, 세포내 도입물질은 세포내 도입 펩타이드(cell permeable/penetrating peptide)일 수 있다. 상기 세포내 도입 펩타이드는 단백질 전달 도메인(protein transduction domain) 또는 막이동 시퀀스(membrane translocating sequence)로도 지칭된다. 현재까지 개발된 여러 가지 예들이 존재하고 몇 가지 예를 들어, 상기 세포내 도입 펩타이드는 바이러스인 HIV의 TAT(trans-activating transcriptional activator) 및 HSV의 VP22(viral protein 22) 뿐만 아니라, 청어 프로타민의 HP4(human protamine P4), 초파리의 안테나페디아(Antennapedia), 쥐의 Mph-1(Mutator phenotype protein 1) 등으로부터 유래될 수 있다. 즉, 세포내 도입물질은 HIV의 TAT(trans-activating transcriptional activator)으로부터 유래된 TAT/HA2(RRRQRRKKRGGDIMGEWGNEIFGAIAGFLG) 또는 PO72(GRKKRRQRRRGLFGAIAGFIENGWEGMIDG)를 사용할 수 있다. 세포내 도입물질은 다양한 양성 또는 음성 등 이온물질 및 지질을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상기 이온물질 및 지질은 구입 가능한 DOTAP, EPC, DPPC, DSPC, DSPE, DMPC, DSPC-PEG, DSPE-PEG, 콜레스레롤 등일 수 있다.In one embodiment, the intracellular introduction material may be a cell permeable / penetrating peptide. The intracellular transduction peptide is also referred to as a protein transduction domain or membrane translocating sequence. There are several examples that have been developed to date, and for example, the intracellularly introduced peptides are not only trans-activating transcriptional activators (TAT) of HIV, and viral protein 22 (VP22) of HSV, but also HP4 of herring protamine. (human protamine P4), Drosophila antennapedia (Antennapedia), mouse Mph-1 (Mutator phenotype protein 1) and the like. That is, the intracellular introduction material may use TAT / HA2 (RRRQRRKKRGGDIMGEWGNEIFGAIAGFLG) or PO72 (GRKKRRQRRRGLFGAIAGFIENGWEGMIDG) derived from the trans-activating transcriptional activator (TAT) of HIV. The intracellular introduction material may include various ionic materials and lipids such as positive or negative. For example, the ionic material and lipids may be commercially available DOTAP, EPC, DPPC, DSPC, DSPE, DMPC, DSPC-PEG, DSPE-PEG, cholesterol, and the like.

본 발명에서 전달체는 베이트물질, 세포내 도입물질 뿐만 아니라, 필요에 따라서는 빛 등 특이한 조건에 반응하는 노출유도물질, 형광 또는 발광 등 표지물질, 자성물질, 항체 등을 부가적으로 포함할 수도 있다.In the present invention, the carrier may additionally include not only a bait material and an intracellular introduction material, but also an exposure inducing material reacting to specific conditions such as light, a fluorescent material or a luminescent label, a magnetic material, an antibody, and the like, as necessary. .

본 발명에서 베이트물질 또는 세포내 도입물질 등을 전달체에 포함(loading)시키는 방법을 살펴보면 다음과 같다. 다양한 물질을 전달체를 이용해서 직접적으로 결합(binding)시키거나 또는 빽빽하게 밀착(absorption or packing)시키거나, 봉입하거나(encapsulation or entrapping), 혼재하거나(dispersion or colloid/gel), 섞는(mixing) 등의 여러 가지 방법으로 포함하도록 합성 제조할 수 있다. 공유결합(covalent interaction) 등의 직접적인 결합 없이 베이트물질을 그 특성(크기, 친수성, 소수성, 이온성, 친화성 등)에 따라서 비공유결합(hydrophobic interaction) 등으로 빽빽하게 밀착(absorption or packing)시키거나, 봉입하거나(encapsulation or entrapping), 혼재하거나(dispersion or colloid), 섞는(mixing) 등 여러 가지 방법으로 약물 등을 변형없이 전달체에 포함시키는 것도 가능하다.In the present invention, a method of loading a bait material or an intracellular introduction material into a delivery vehicle will be described as follows. Direct binding or encapsulation, entrapping, dispersion or colloid / gel, or mixing of various materials directly with a carrier. Synthesis may be made to include in various ways. It is possible to adhere or pack the bait material by hydrophobic interaction according to its characteristics (size, hydrophilicity, hydrophobicity, ionicity, affinity, etc.) without direct coupling such as covalent interaction, It is also possible to include the drug in the delivery vehicle without modification by encapsulation or entrapping, dispersion or colloid, or mixing.

일 구현예에서, 약물 등 베이트물질과 세포내 도입물질을 포함하는 나노입자 전달체로서 베이트물질 또는 세포내 도입물질을 나노입자와 직접적으로 결합시키는 방법을 사용해서 합성 제조할 수 있다. 이러한 직접적인 결합은 (스트렙트)아비딘((strept)avidin)과 비오틴(biotin)과의 상호작용을 통하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 스트렙트아비딘이 코팅된 공지의 나노입자(J. Immunol. Meth. 52: 353, 1982; Anal. Biochem. 60: 149, 1974; J. Biol. Chem. 245: 3059, 1970; 미국특허 제5,665,582호; 미국특허공개 제2003/0092029A1호)를 비오틴이 결합된 물질과 반응시킴으로써 제조할 수 있다. 예를 들어, 상업적으로 구입가능한 표면에 스트렙트아비딘이 코팅된 Qdot 나노입자(Thermo Fisher)에 비오틴이 결합된 베이트물질과 세포내 도입 펩타이드(TAT/HA2, Nature Med. 10: 310, 2004)을 함께 결합시켜 제조될 수 있다. 또한, 베이트물질 및 세포내 도입 펩타이드가 결합된 나노입자 전달체는 세포내 도입을 부가적으로 촉진하도록 추가의 세포내 도입 펩타이드[예를 들어, PO72(GRKKRRQRRRGLFGAIAGFIENGWEGMIDG) 등]과 함께 혼합하여 사용될 수도 있다.In one embodiment, as a nanoparticle carrier comprising a bait material, such as a drug and an intracellular introduction material, it can be prepared synthetically using a method of directly binding the bait material or intracellular introduction material to the nanoparticles. This direct binding can be accomplished through the interaction of (strept) avidin with biotin. For example, known nanoparticles coated with streptavidin (J. Immunol. Meth. 52: 353, 1982; Anal. Biochem. 60: 149, 1974; J. Biol. Chem. 245: 3059, 1970; USA Patent No. 5,665,582; US Patent Publication No. 2003 / 0092029A1) can be prepared by reacting with a biotin bound material. For example, biotin-bound bait material and intracellular transduction peptides (TAT / HA2, Nature Med. 10: 310, 2004) were applied to Qdot nanoparticles (Thermo Fisher) coated with streptavidin on a commercially available surface. Can be prepared by bonding together. In addition, the nanoparticle transporters to which the bait material and the intracellular transduction peptide are bound may be used in combination with additional intracellular transduction peptides (eg, PO72 (GRKKRRQRRRGLFGAIAGFIENGWEGMIDG, etc.) to further promote intracellular introduction.

베이트물질 및 세포내 도입물질을 포함하는 전달체는 예를 들어 16시간 동안 세포에 처리될 수 있으며, 시간별로 세포내로 도입된 전달체는 세포내의 주머니 형태의 여러 가지 소구조체들로 축적되게 된다.A delivery agent comprising a bait material and an intracellular introduction material may be processed into the cell for example for 16 hours, and the delivery agent introduced into the cell over time accumulates in various small structures in the form of intracellular pockets.

나노입자 등 전달체 없이 세포내로 투과하지 못하는 또는 세포내로 투과하지 못하는 물질(가령, 비오틴, 형광물질 등)과 결합한 베이트물질을 고농도로 처리해서 강제적으로 도입을 유도하거나, 베이트물질을 세포내 도입물질과 직접 결합해서 사용하거나, 세포내 도입물질(PO72 등의 펩타이드, 리포펙타민 등의 지질 등)과 서로 섞어서 세포에 처리함으로서 세포내 도입을 유발시킬 수도 있다.Bait materials combined with materials that do not penetrate into cells or do not penetrate cells without transporters such as nanoparticles (for example, biotin, fluorescent materials, etc.) are treated at high concentration to induce introduction, or bait materials are introduced into intracellular materials. Intracellular introduction may be induced by directly binding or by mixing with intracellular introduction materials (peptides such as PO72, lipids such as lipofectamine, etc.) and treating the cells.

본 발명에서 "표지물질(label)"이란, 프레이물질의 세포내의 분포를 분석하기 위한 형광 및 발광 등 잣대(marker)가 되는 물질이다. 약물의 분자타겟처럼 프레이물질이 단백질인 경우 표지물질은 GFP, YFP, CFP, TFP, RFP 등 형광단백질 등을 포함하는 형광물질을 사용할 수 있다. 형광단백질과 결합된 분자타겟 단백질 등의 프레이물질은 이를 코딩하는 DNA 형태로, 리포펙타민 등을 사용한 통상의 방법에 따라, 세포에 처리함으로써 표지물질이 결합된 프레이물질을 포함하는 세포를 얻을 수 있다.In the present invention, the "label" is a substance that is a marker such as fluorescence and luminescence for analyzing the distribution of the prey substance in the cell. If the prey material is a protein like a molecular target of a drug, the labeling material may be a fluorescent material including a fluorescent protein such as GFP, YFP, CFP, TFP, RFP. Prey materials such as molecular target proteins coupled with fluorescent proteins are in the form of DNAs encoding them, and the cells containing the prey materials bound to the labeling substance can be obtained by treating the cells according to a conventional method using lipofectamine or the like. have.

엔도좀 등 세포내 주머니 형태의 소구조체와 전달체를 파괴해서 안에 갇혀 고립되어 있는 약물 등 베이트물질을 빠져나오도록 하려는 많은 시도가 이루어졌다. 가령, 빛(light), 초음파(ultrasound), pH, 온도(hyperthermal), 전기(electric), 자기(magnetic), 화학물질적(chemical or small molecular), 효소(proteolytic enzyme), 바이러스, 박테리아, 식물 등으로부터 유래된 단백질 또는 펩타이드 등의 노출신호와 이러한 신호에 반응해서 활성화되는 물질(빛반응 노출유도물질: AlPcS2a, TPPS2a, Photofrin, Chlorine6, TAT-TPP, TPCS2a, DPc, 5-ALA-induced PpIX, TMPyP, ZnPc, BPD-MA, mTHPC, Hypericin 등; ionizing radiation 반응 노출유도물질: Phosphatidylcholine 등; 초음파반응 노출유도물질: PFC, SF6 등; pH반응 노출유도물질: Diolein, CHEMS, INF7 등; 온도반응 노출유도물질: DPPC, DMPC, NH4HCO3 등) 등의 특이한 조건을 적절히 이용할 수 있다.Many attempts have been made to destroy intracellular pocket-like small structures and transporters, such as endosomes, to escape bait materials such as trapped and isolated drugs. For example, light, ultrasound, pH, hyperthermal, electric, magnetic, chemical or small molecular, proteolytic enzymes, viruses, bacteria, plants, etc. Exposure signals, such as proteins or peptides derived from, and substances that are activated in response to these signals (light response exposure substances: AlPcS2a, TPPS2a, Photofrin, Chlorine6, TAT-TPP, TPCS2a, DPc, 5-ALA-induced PpIX, TMPyP) , ZnPc, BPD-MA, mTHPC, Hypericin, etc .; ionizing radiation Reactive exposure inducer: Phosphatidylcholine, etc .; Ultrasonic response induction: PFC, SF6, etc .; pH Reactive exposure induction: Diolein, CHEMS, INF7, etc .; Substances: Specific conditions such as DPPC, DMPC, NH4HCO3, etc. may be appropriately used.

일 구현예에서, 조건적인 노출은 빛반응 노출유도물질을 사용하여 수행될 수 있다. 상기 빛반응 노출유도물질은 상기 전달체, 상기 세포, 또는 상기 전달체 및 세포에 처리될 수 있다. 상기 빛반응 노출유도물질은 광화학치료(photochemotherapy) 또는 광역학치료(photodynamic therapy) 등에서 사용되는 물질(photosensitizer 등)을 포함한다. 예를 들어, 상기 빛반응 노출유도물질은 다이-설폰화 알루미늄 프탈로시아닌(di-sulphonated aluminium phthalocyanines)(예를 들어, AlPcS2, AlPcS23 등) 및 설폰화 테트라페닐포르피린(sulphonated tetraphenylporphyrins)(예를 들어, TPPS23, TPPS4, TPPSi, TPPS20 등)을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 빛반응 노출유도물질은 베이트물질이 갇혀 고립(clustered entrapping)되어 있는 소구조체를 (어떤 경우엔 전달체도 동시에) 파괴해서 베이트물질을 조건적으로 노출(conditional/controlled exposure/release)함으로써, 세포내에서 표지물질이 결합된 프레이물질이 그 부위로 몰려서 나타나는 집적적인 분포를 나타나도록 유도한다. In one embodiment, the conditional exposure can be performed using a photoreactive exposure inducer. The photoreactive exposure inducing substance may be treated with the carrier, the cell, or the carrier and the cell. The photoreactive exposure inducing substance includes a material (photosensitizer, etc.) used in photochemotherapy or photodynamic therapy. For example, the photoreactive exposure inducer may be di-sulphonated aluminum phthalocyanines (e.g., AlPcS2, AlPcS23, etc.) and sulfonated tetraphenylporphyrins (e.g., TPPS23). , TPPS4, TPPSi, TPPS20, etc.), but is not limited thereto. The photoreactive exposure inducing substance destroys a small structure in which the bait material is entrapped and enclosed (in some cases, at the same time as the carrier), thereby conditionally exposing the bait material to the intracellular cell. Induces the integrated distribution of marker material bound to the site.

세포는 특별히 제한되는 것은 아니며, 세포내 주머니 형태의 소구조체를 가지는 세포는 모두 사용 가능하며 예를 들어 헬라세포주 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 분석하고자 하는 세포에 빛반응 노출유도물질(AlPcS2a 5~10 ug/ml 또는 TPPS2a 0.5 ug/ml 등)을 처리하고 적색광(670±10 nm) 혹은 청색광(420±10 nm) 등의 빛을 조사할 수 있다. 상기 노출유도물질의 농도 및 처리시간 그리고 빛의 강도 및 조사시간 등의 조건은 세포, 베이트물질, 프레이물질 등 분석조건에 따라 적절히 조정될 수 있다. 빛 조사 완료 후 시간별로 세포내에서의 표지물질의 분포를 통상적인 방법으로 라이브로 또는 고정(fixing)해서 형광현미경으로 관찰한다. 상기 표지물질의 집적 스팟의 존재 측정은 통상의 형광현미경 또는 형광분류기(FACS, flow cytometry) 등 다양한 형광분석기를 사용하여 수행될 수 있다. 세포내에서의 집적 분포에 따른 베이트물질과 프레이물질의 상호작용은 형광대응(fluorescence correlation spectroscopy) 또는 형광회복(photobleaching for fluorescence recovery) 등의 방법을 통해 더욱 세밀하게 명확하게 분석할 수 있다. 조건적인 노출을 약물 등이 외부로부터 도입해서 시간별로 세포내 여러 소구조체들로 이동(endocytosis or intracellular traffiic)하는 특이한 단계를 억제하는 저분자화합물 등의 저해제를 처리해서 고정시킴으로서 더욱 세밀하게 명확하게 분석할 수도 있다.The cell is not particularly limited, and any cell having a small structure in the form of an intracellular bag may be used, for example, a heLa cell line. For example, the cells to be analyzed are treated with light-responsive exposure inducers (AlPcS2a 5-10 ug / ml or TPPS2a 0.5 ug / ml, etc.), and then red light (670 ± 10 nm) or blue light (420 ± 10 nm). Can irradiate light Conditions such as concentration and treatment time of the exposure-inducing substance and light intensity and irradiation time may be appropriately adjusted according to analytical conditions such as cells, bait materials, and prey materials. After completion of the light irradiation, the distribution of the labeling substance in the cells by time is observed by fluorescence microscopy, either live or fixed in a conventional manner. Measurement of the presence of the integrated spot of the labeling material may be performed using various fluorescence spectrometers such as a conventional fluorescence microscope or a fluorescence sorter (FACS). The interaction of the bait material with the prey material according to the accumulation distribution in the cell can be analyzed more precisely through methods such as fluorescence correlation spectroscopy or photobleaching for fluorescence recovery. Conditional exposure can be analyzed more precisely by treating and immobilizing inhibitors, such as low molecular weight compounds, which inhibit the specific stage of drug-induced endocytosis or intracellular traffiic by introducing from outside. It may be.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예. 약물과 분자타겟의 상호작용 분석Example. Analysis of interaction between drug and molecular target

(1) 다사티닙의 나노입자 전달체 제조(1) Preparation of Nanoparticle Transporter of Dasatinib

표면에 스트렙트아비딘이 코팅된 Qdot 나노입자(Thermo Fisher)에, 제조사의 지시 방법에 따라, 비오틴이 결합된 다사티닙 및 세포내 도입 펩타이드(TAT/HA2, RRRQRRKKRGGDIMGEWGNEIFGAIAGFLG)를 결합시켰다. 즉, 상기 나노입자(10 pmol의 비오틴화 분자에 결합할 수 있는 양)에 100 pmol의 비오틴-다사타닙을 반응시켜서 다사타닙이 결합된 나노입자를 수득하였다. 수득한 나노입자에 100 pmol의 비오틴-TAT/HA2를 반응시켜서 다사타닙과 TAT/HA2가 함께 결합된 나노입자 전달체를 수득하였다. 수득한 다사티닙의 나노입자 전달체와 세포내 도입 펩타이드(PO72, GRKKRRQRRRGLFGAIAGFIENGWEGMIDG)을 동일한 농도로 혼합하였다.To the streptavidin-coated Qdot nanoparticles (Thermo Fisher), biotin-bound Dasatinib and intracellular transduction peptides (TAT / HA2, RRRQRRKKRGGDIMGEWGNEIFGAIAGFLG) were bound according to the manufacturer's instructions. That is, 100 pmol of biotin-dasatanib was reacted with the nanoparticles (amount capable of binding to 10 pmol of biotinylated molecule) to obtain nanoparticles bound to dasatanib. 100 pmol of biotin-TAT / HA2 was reacted with the obtained nanoparticles to obtain a nanoparticle carrier in which dasatanib and TAT / HA2 were bound together. The obtained nanoparticle transporter of Dasatinib and the intracellularly introduced peptide (PO72, GRKKRRQRRRGLFGAIAGFIENGWEGMIDG) were mixed at the same concentration.

(2) BMX-EGFP 및 EGFP 발현 세포의 수득(2) Obtaining BMX-EGFP and EGFP Expression Cells

헬라세포주(ATCC No. CCL-2)를 10% FBS를 포함하는 DMEM 배지에서 37℃에서 배양하였다. 제조사의 지시 방법에 따라 리포펙타민(liopfectamine)(Invitrogen)을 사용하여 CMV 프로모트(promoter)하에서 다사티닙의 분자타겟 단백질인 BMX과 형광단백질인 EGFP를 결합시킨 BMX-EGFP 또는 EGFP를 발현시키는 DNA를 헬라세포주에 각각 도입하였다. 얻어진 각각의 헬라세포주에 빛반응 노출유도물질인 AlPcS2a(Al(III) phthalocyanine chloride disulfonic acid)(약 10 ug/ml, Frontier Scientific)을 첨가하고 약 2시간 동안 배양하였다.HeLa cell lines (ATCC No. CCL-2) were incubated at 37 ° C. in DMEM medium containing 10% FBS. According to the manufacturer's instructions, lipofectamine (Invitrogen) was used to express BMX-EGFP or EGFP in which BMX, a molecular target protein of Dasatinib, and EGFP, a fluorescent protein, were combined under CMV promoter. DNA was introduced into HeLa cell lines, respectively. Each obtained HeLa cell line was added with AlPcS2a (Al (III) phthalocyanine chloride disulfonic acid) (about 10 ug / ml, Frontier Scientific), which was a light-reactive exposure inducer, and incubated for about 2 hours.

(3) 다사티닙의 나노입자 전달체를 세포에 처리(3) Treating Cells with Nanoparticle Transporter of Dasatinib

상기 (2)에서 얻은 BMX-EGFP 또는 EGFP를 발현하는 헬라세포주를 DMEM 배지에서 배양하면서, 상기 (1)에서 얻은 다사티닙의 나노입자 전달체를 처리하고, 16시간까지 시간별로 엔도좀 등 세포내 주머니 형태의 소구조체에서의 고립(clustered entrapping)을 확인하였다.Treating the BMX-EGFP or EGFP-expressing HeLa cell line obtained in the above (2) in DMEM medium, the nanoparticle transporter of dasatinib obtained in the above (1), and endosomes such as endosomes by the hour up to 16 hours Clustered entrapping was confirmed in pocket-shaped microstructures.

(4) 상호작용 분석(4) interaction analysis

상기 (3)에서 얻은 BMX-EGFP 또는 EGFP를 발현하는 헬라세포주에 적색광조사 장치(약 670 nm)를 이용하여 약 30분 동안 빛을 조사하였다. 빛 조사 완료 후 시간별로 세포내에서의 형광의 분포를 형광현미경으로 관찰하였다. 얻어진 결과는 도 2와 같다. 도 2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, BMX-EGFP를 발현하는 세포주에서 형광의 집적 스팟이 관찰된 반면, EGFP를 발현하는 세포주에서는 집적 스팟이 관찰되지 않았다.The HeLa cell line expressing BMX-EGFP or EGFP obtained in the above (3) was irradiated with light for about 30 minutes using a red light irradiation device (about 670 nm). After completion of light irradiation, the distribution of fluorescence in the cells was observed by fluorescence microscope at each time. The obtained result is as shown in FIG. As can be seen from the results of FIG. 2, the accumulation spot of fluorescence was observed in the cell line expressing BMX-EGFP, whereas the accumulation spot was not observed in the cell line expressing EGFP.

<110> T&K BioInnovation Inc. <120> Method for detecting molecular target interactions by conditional and controlled exposure or release of molecules <130> PN0850 <160> 2 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 30 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> TAT/HA2 protein transduction domain <400> 1 Arg Arg Arg Gln Arg Arg Lys Lys Arg Gly Gly Asp Ile Met Gly Glu 1 5 10 15 Trp Gly Asn Glu Ile Phe Gly Ala Ile Ala Gly Phe Leu Gly 20 25 30 <210> 2 <211> 30 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> PO72 protein transduction domain <400> 2 Gly Arg Lys Lys Arg Arg Gln Arg Arg Arg Gly Leu Phe Gly Ala Ile 1 5 10 15 Ala Gly Phe Ile Glu Asn Gly Trp Glu Gly Met Ile Asp Gly 20 25 30 <110> T & K BioInnovation Inc. <120> Method for detecting molecular target interactions by conditional          and controlled exposure or release of molecules <130> PN0850 <160> 2 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 30 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> TAT / HA2 protein transduction domain <400> 1 Arg Arg Arg Gln Arg Arg Lys Lys Arg Gly Gly Asp Ile Met Gly Glu   1 5 10 15 Trp Gly Asn Glu Ile Phe Gly Ala Ile Ala Gly Phe Leu Gly              20 25 30 <210> 2 <211> 30 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> PO72 protein transduction domain <400> 2 Gly Arg Lys Lys Arg Arg Gln Arg Arg Arg Gly Leu Phe Gly Ala Ile   1 5 10 15 Ala Gly Phe Ile Glu Asn Gly Trp Glu Gly Met Ile Asp Gly              20 25 30

Claims (11)

베이트물질과 프레이물질의 상호작용을 탐색하는 방법으로서, 상기 방법이 하기 단계를 포함하는 방법:
(a) 베이트물질 및 세포내 도입물질을 포함하는 전달체를 제공하는 단계;
(b) 표지물질이 결합된 프레이물질을 포함하는 세포를 제공하는 단계;
(c) 단계(a)에서 얻어진 상기 전달체를 단계(b)에서 얻어진 상기 세포에 처리하여 세포내 주머니 형태의 소구조체에 고립시키는 단계;
(d) 단계(c)에서 얻어진 상기 세포에서 상기 세포내 주머니 형태의 소구조체를 조건적으로 파괴하여 상기 베이트물질을 노출시키는 단계; 및
(e) 단계(d)에서 얻어진 상기 세포에서 상기 프레이물질에 결합된 상기 표지물질의 분포 및 집적 스팟의 존재를 측정하는 단계.
A method for exploring the interaction of a bait material with a prey material, the method comprising the following steps:
(a) providing a carrier comprising a bait material and an intracellular introduction material;
(b) providing a cell comprising a prey to which the label is bound;
(c) treating the carrier obtained in step (a) with the cells obtained in step (b) to isolate the small structure in the form of an intracellular pocket;
(d) conditionally destroying the intracellular pocket-shaped microstructure in the cells obtained in step (c) to expose the bait material; And
(e) measuring the distribution of the labeling substance bound to the prey substance and the presence of integrated spots in the cells obtained in step (d).
베이트물질과 프레이물질의 상호작용을 조절하는 물질을 검출하는 방법으로서, 상기 방법이 하기 단계를 포함하는 방법:
(a') 베이트물질 및 세포내 도입물질을 포함하는 전달체를 제공하는 단계;
(b') 표지물질이 결합된 프레이물질을 포함하는 세포를 제공하는 단계;
(c') 단계(a')에서 얻어진 상기 전달체를 단계(b')에서 얻어진 상기 세포에 처리하여 세포내 주머니 형태의 소구조체에 고립시키는 단계;
(d') 단계(c')에서 얻어진 상기 세포에 검출하고자 하는 물질을 처리하는 단계;
(e') 단계(d')에서 얻어진 상기 세포에서 상기 세포내 주머니 형태의 소구조체를 조건적으로 파괴하여 상기 베이트물질을 노출시키는 단계; 및
(f') 단계(e')에서 얻어진 상기 세포에서 상기 프레이물질에 결합된 상기 표지물질의 분포 및 집적 스팟의 존재를 측정하는 단계.
A method of detecting a substance that modulates the interaction of a bait material with a prey material, the method comprising the following steps:
(a ') providing a carrier comprising a bait material and an intracellular introduction material;
(b ') providing a cell comprising a prey to which the label is bound;
(c ') treating the carrier obtained in step (a') with the cells obtained in step (b ') to isolate the small structure in the form of an intracellular pocket;
(d ') treating the cells obtained in step (c') with a substance to be detected;
(e ') conditionally destroying the intracellular pocket-shaped small structure in the cells obtained in step (d') to expose the bait material; And
(f ') measuring the distribution of the labeling substance bound to the prey substance and the presence of integrated spots in the cells obtained in step (e').
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전달체가 나노입자의 형태인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 or 2, wherein said carrier is in the form of nanoparticles. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세포내 도입물질이 세포내 도입 펩타이드 또는 이온물질인 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the intracellular introduction material is an intracellular introduction peptide or an ionic material. 제4항에 있어서, 상기 세포내 도입 펩타이드가 TAT/HA2 또는 PO72인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 4, wherein the intracellularly introduced peptide is TAT / HA2 or PO72. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 표지물질이 형광물질인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 or 2, wherein the labeling substance is a fluorescent substance. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전달체, 상기 세포, 또는 상기 전달체 및 세포에 빛반응 노출유도물질을 처리하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 or 2, further comprising treating a photoreactive exposure inducer to said carrier, said cell, or said carrier and cell. 제7항에 있어서, 상기 빛반응 노출유도물질이 AlPcS2a, TPPS2a, Photofrin, Chlorine6, TAT-TPP, TPCS2a, DPc, 5-ALA-induced PpIX, TMPyP, ZnPc, BPD-MA, mTHPC, Hypericin 등으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 7, wherein the photoreactive exposure inducer is AlPcS2a, TPPS2a, Photofrin, Chlorine6, TAT-TPP, TPCS2a, DPc, 5-ALA-induced PpIX, TMPyP, ZnPc, BPD-MA, mTHPC, Hypericin, etc. At least one selected from the group. 제7항에 있어서, 상기 빛반응 노출유도물질이 다이-설폰화 알루미늄 프탈로시아닌 또는 설폰화 테트라페닐포르피린인 것을 특징으로 하는 방법.8. The method of claim 7, wherein the photoreactive exposure inducer is di-sulfonated aluminum phthalocyanine or sulfonated tetraphenylporphyrin. 제7항에 있어서, 단계(d) 또는 단계(e')의 상기 조건적인 파괴가 적색광 또는 청색광의 빛을 조사함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.8. A method according to claim 7, wherein said conditional destruction of step (d) or step (e ') is carried out by irradiating light of red or blue light. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(e) 또는 단계(f')의 상기 프레이물질에 결합된 상기 표지물질의 분포 및 집적 스팟의 존재의 측정이 형광현미경을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1 or 2, characterized in that the measurement of the distribution of the labeling substance bound to the prey material in step (e) or (f ') and the presence of integrated spots is carried out using a fluorescence microscope. How to.
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