KR20220025849A - 미토콘드리아의 표적화 및 암 줄기 세포의 근절을 위한 카르보시아닌 화합물 - Google Patents

미토콘드리아의 표적화 및 암 줄기 세포의 근절을 위한 카르보시아닌 화합물 Download PDF

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Abstract

특정 카르보시아닌 화합물은 미토콘드리아를 표적화하고 암 줄기 세포(CSC)를 근절하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 미토트래커 딥 레드(MTDR)는 살아있는 세포에서 미토콘드리아를 화학적으로 표시하고 시각화하는 데 일상적으로 사용되는 무독성의, 카르보시아닌계의, 원적외선의, 형광 프로브이다. MTDR은 50 내지 100 nM의 IC-50으로, MCF7 세포, MDA-MB-231 세포, 및 MDA-MB-468 세포에서 3D 맘모스피어 형성을 억제한다. 또한, MTDR은 500 nM 수준에서, 시험된 3개의 유방암 세포주 모두에서, 미토콘드리아 산소 소비율과 ATP 생산을 거의 완전히 억제하는 것으로 나타났다. 나노몰 농도의 MTDR은 미토콘드리아 대사를 특이적으로 방해함으로써, CSC를 구체적으로 표적화하고 근절하는 데 사용될 수 있다. 항-CSC 활성을 갖는 다른 카르보시아닌 화합물이 기재되어 있다.

Description

미토콘드리아의 표적화 및 암 줄기 세포의 근절을 위한 카르보시아닌 화합물
관련 출원
본 출원은 2019년 6월 26일에 출원된, 미국 가특허 출원 62/866,875의 이익을 주장하고, 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다.
분야
본 개시내용은 치료적 카르보시아닌 화합물 및 이러한 화합물의 미토콘드리아 기능을 억제하고, 암 줄기 세포(CSC)를 표적화 및 근절하며, 암을 치료하기 위한 용도에 관한 것이다.
연구원들은 신규 항암 치료를 개발하기 위해 고군분투하고 있다. 통상의 암 치료법(예컨대, 방사선조사, 사이클로포스프아미드와 같은 알킬화제, 및 5-플루오로우라실과 같은 항-대사물질)은 세포 성장 및 DNA 복제에 수반되는 세포 메커니즘을 간섭함으로써 신속히 성장하는 암 세포를 특이적으로 검출 및 근절하고자 하였다. 다른 암 치료법은 신속히 성장하는 암 세포 상의 돌연변이체 종양 항원에 특이적으로 결합하는 면역치료법(예를 들면, 단일클론 항체)을 사용하였다. 불운하게도, 종양은 종종 동일하거나 상이한 부위(들)에서 이 치료법들 후에 재발하며, 이는 모든 암 세포가 근절되지는 않았음을 시사한다. 재발은 불충분한 화학치료제 복용량 및/또는 치료법에 내성인 암 클론의 출현에 기인할 수 있다. 따라서, 신규 암 치료 전략이 필요하다.
돌연변이 분석에서의 진보는 암 발생 동안 일어나는 유전자 돌연변이의 심층 연구를 가능하게 하였다. 게놈 분야의 지식을 갖고 있음에도 불구하고, 현대 종양학은 암 하위유형 전체에 걸쳐 일차 동인(driver) 돌연변이를 확인하는 데 있어서 어려움을 갖고 있다. 냉혹한 현실은 각각의 환자의 종양이 독특하고, 단일 종양이 다수의 서로 분기된 클론 세포를 함유할 수 있다는 점인 듯하다. 따라서, 상이한 암 유형 사이의 공통점을 강조하는 새로운 접근법이 필요하다. 종양 및 정상 세포 사이의 대사 차이를 표적화하는 것은 신규 암 치료 전략으로서 유망하다. 인간 유방암 샘플로부터의 전사 프로파일링 데이터의 분석은 미토콘드리아 생물발생(biogenesis) 및/또는 미토콘드리아 번역과 연관된 95개 이상의 상승된 mRNA 전사체를 보여주었다. 추가로, 95개의 상향조절된 mRNA 중 35개 이상은 미토콘드리아 리보솜 단백질(MRP)을 암호화한다. 인간 유방암 줄기 세포의 단백질체학 분석도 몇 가지 미토리보솜 단백질뿐만 아니라 미토콘드리아 생물발생과 연관된 다른 단백질의 현저한 과발현을 보여주었다.
미토콘드리아는 세포의 요구사항을 충족하고 세포 미세환경에 적응하기 위하여 서로 끊임없이 분열, 연장 및 접속하여 관모양 네트워크 또는 단편화된 과립을 형성하는 매우 동적인 소기관이다. 미토콘드리아의 융합 및 분열의 균형은 미토콘드리아의 형태, 수량, 기능 및 공간적 분포를 좌우하고, 따라서 ATP 생산, 미토파지(mitophagy), 아폽토시스(apoptosis), 및 칼슘 항상성과 같은 미토콘드리아-의존성 필수 생물학적 공정의 과잉(plethora)에 영향을 미친다. 결국, 미토콘드리아 역학은 미토콘드리아 대사, 호흡 및 산화적 스트레스에 의해 조절될 수 있다. 따라서, 분열 및 융합 활성의 불균형이 암을 포함하는 몇 가지 병리학적 증상에 부정적인 영향을 갖는 것은 놀라운 일이 아니다. 암 세포는 종종 단편화된 미토콘드리아를 나타내고, 향상된 분열 또는 감소된 융합은 종종 암과 연관되지만, 미토콘드리아 역학이 어떻게 종양형성에 영향을 미치는지에 대한 포괄적인 기계론적 이해는 여전히 필요하다.
특히 암 세포가 종양 성장 및 전이성 파종(dissemination) 쪽으로 이동할 때, 암 세포의 상승된 생체에너지 및 생체합성 요구를 뒷받침하기 위해서는 온전하고 향상된 대사 기능이 필요하다. 놀랍지 않게도, 미토콘드리아-의존성 대사 경로는 몇 가지 연료 공급원으로부터 에너지를 추출함으로써 암 세포를 위한 필수적 생화학적 플랫폼을 제공한다.
암 줄기-유사 세포(CSC)는 정상 성체 줄기 세포 및 배아 줄기 세포와 특징적인 특징을 공유하는 종양 세포의 비교적 작은 하위-개체군이다. 이와 같이, CSC는 종양 재생 및 전신 유기체 전파의 '주요 생물학적 원인'으로, 종양 재발 및 원격 전이의 임상 특징을 초래하고, 궁극적으로 화학치료법 및 방사선치료법을 받는 암 환자의 치료 실패 및 조기 사망을 유발하는 것으로 여겨진다. 단리된 CSC가 전-임상 동물 모델에서 실험적으로 종양-개시 세포(TIC)로 거동하는 것과 같이, 증거는 CSC가 종양 개시에서도 기능함을 나타낸다. 전세계적으로 모든 암 환자의 약 90%가 전이성 질환으로 조기에 사망하기 때문에, CSC를 효과적으로 표적화하고 근절하기 위한 새로운 치료법을 개발해야 하는, 매우 시급하고 충족되지 않은 임상 요구가 있다. 대부분의 기존 치료법은 CSC를 표적화하지 않고 종종 원발성 종양 및 원거리 부위에서 CSC의 빈도를 증가시킨다.
최근, 에너지 대사 및 미토콘드리아 기능은 종양의 시작, 전이성 전파 및 항암 치료법에 대한 저항성과 연관되는 종양 덩어리 내부의 구별된 세포 하위-개체군인 CSC의 유지 및 전파(propagation)에 수반되는 소정의 역학과 연결되어 왔다. 예를 들어, CSC는 미토콘드리아 질량에서의 특유의 구별된 증가뿐만 아니라 향상된 미토콘드리아 생물발생 및 미토콘드리아 단백질 번역의 더 높은 활성화를 보인다. 상기 거동은 미토콘드리아 기능에 대한 엄격한 의존성을 제시한다. 상기 관찰과 일치하게, 상승된 미토콘드리아 대사 기능 및 OXPHOS는 다수의 종양 타입에 걸쳐 CSC에서 검출되었다.
CSC를 제거하기 위한 한 가지 새로운 전략은 세포 대사를 이용한다. CSC는 가장 활동적인 암 세포 중 하나이다. 이 접근법에서, 대사 억제제는 ATP 고갈을 유도하고 CSC를 절식시키는 데 사용된다. 지금까지, 본 발명자들은 항-CSC 특성을 가지고 ATP 고갈을 유도하는 표적을 벗어난 미토콘드리아 부작용이 있는 수많은 FDA-승인 약물을 확인했으며, 여기에는 예를 들어 미토콘드리아 단백질 번역 억제제로 기능하는 항생제 독시사이클린이 포함된다. 지속적 작용성의 테트라사이클린 유사체인 독시사이클린은 현재 무엇보다도 여드름, 장미 여드름(acne rosacea), 및 말라리아 예방과 같은 다양한 형태의 감염을 치료하는 데 사용된다. 최근 II 상 임상 연구에서 수술 전 경구 독시사이클린(14일 동안 200 ㎎/일)은 초기 유방암 환자의 CSC 부담을 거의 90%의 양성 반응률로 17.65%에서 66.67%로 감소시켰다.
그러나, 소정의 제한사항이 암 치료법에서 항-미토콘드리아 제제를 단독으로 사용하는 것을 제한하는데, 왜냐하면 미토콘드리아 기능의 부재를 극복하기 위하여 적응성 메커니즘이 종양 덩어리 내에 채용될 수 있기 때문이다. 상기 적응성 메커니즘은, 예를 들면, 종양 세포 내부뿐만 아니라 이를 둘러싸는 니치(niche)에서의 고유한(intrinsic) 및 외인성 인자 모두에 의해 주도되는 대사 가소성(plasticity)의 다중-방향성 공정에서 산화적 대사로부터 대안적인 에너지 경로로 시프트(shift)하는 CSC의 능력을 포함한다. 특히, CSC에서 이러한 대사 유연성을 취급하는 것은 치료적 관점에서 유리한 것으로 될 수 있다. 따라서, 상기 대사 시프트를 예방하거나, 달리 암 세포 증식을 억제하기 위하여 시프트의 이점을 취하는 치료적 접근법이 필요하다.
따라서, 본 개시내용의 목적은 CSC를 특이적으로 표적화하고 근절하는 미토콘드리아 대사 억제제를 확인하는 것이다. 본 개시내용의 또 다른 목적은 미토콘드리아를 표적화하고 ATP 고갈을 유도함으로써 CSC를 대사적으로 절식시키는 새로운 약학 화합물을 포함하는 새로운 항암 치료 접근법을 확인하는 것이다.
요약
본 접근법은 세포 대사를 억제하고 암 세포 및 CSC를 근절하는, 카르보시아닌 화합물, 특히 헵타메틴 시아닌 화합물을 설명한다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "카르보시아닌"은 2개의 헤테로사이클린 고리, 일반적으로 퀴놀린 기가 폴리메틴 브릿지에 의해 연결된 시아닌 화합물을 지칭한다.
본 접근법의 일부 구현예에서, 미토트래커 딥 레드(MitoTracker Deep Red, MTDR)는 CSC에서 미토콘드리아 대사를 표적화하기 위한 치료적 화합물로서 다른 용도를 갖는다. ("미토트래커"는 몰레큘러 프로브스 사(Molecular Probes, Inc.)의 등록 상표이다.) 1-{4-[(클로로메틸)페닐]메틸}-3,3-디메틸-2-[5-(1,3,3-트리메틸-1,3-디히드로-2H-인돌-2-일리덴)펜타-1,3-디엔-1-일]-3H-인돌륨 클로라이드로도 알려진, MTDR은 살아있는 세포에서 미토콘드리아를 화학적으로 표시하고 시각화하는 데 일상적으로 사용되는 비교적 무독성의, 카르보시아닌계의, 원적외선의, 형광 프로브이다. MTDR은 유동 세포분석법에 의해 약물-내성 CSC 활성을 정제하기 위한 마커로도 사용될 수 있으며, 이는 생체 내에서 더 높은 종양-개시 활성을 문서화한 전-임상 동물 모델을 포함한, 기능 분석에 의해 검증되었다. 본 명세서에서 서술된 바와 같이, MTDR은 강력한 미토콘드리아 대사 억제 특성을 가지며, 대사적으로-활성인 암 세포, 특히 CSC에 대해 고도로 선택적이다.
일부 구현예에서, MTDR의 구조적 유사체는 CSC에서 미토콘드리아 대사를 표적화하기 위한 치료적 화합물로서 사용된다. 미토콘드리아 대사 억제 특성을 갖는 MTDR 구조적 유사체는 아래에서 더 자세히 설명한다.
MTDR 및 그 유사체에 더하여, HITC 및 DDL와 같은 다른 근적외선(NIR) 시아닌 화합물은 MCF7 세포에 축적되어 CSC 고정-독립적 성장을 억제한다. 예를 들어, 아래에서 논의된 결과는 HITC가 미토콘드리아-의존적 방식으로 CSC 성장을 효과적으로 차단하고, 500 nM에서 시작하여 해당과정을 유도한다는 것을 입증한다. 대조적으로, DDI는 어떠한 뚜렷한 대사 효과도 나타내지 않지만, 그럼에도 불구하고 MCF7 세포에서 나노몰 범위에서 CSC 성장을 억제한다. 또한, 시험된 나노몰 농도에서, IR-780은 CSC 성장에 효과를 나타내지 않았으며, 종양 세포에 의해 내재화되지 않았다. 따라서, 본 접근법에서, 새로운 미토콘드리아 대사 억제제 및 항암 치료적 화합물을 식별하기 위해, NIR 시아닌 화합물은 항-미토콘드리아 효과 및 CSC 증식 억제 효과에 대해 스크리닝될 수 있다.
본 접근법은 또한 "Cy5" 시아닌 유사체로도 지칭되는, 다른 헵타메틴 시아닌 화합물을 고려한다. 상이한 반응성 기를 갖는 다수의 Cy5 유사체에 대해 MCF7 CSC 성장 억제를 분석하였다. MCF7 세포는 처리 5일 후 각각의 시험된 Cy5 유사체를 내재화했다. Cy5-알카인 및 Cy5-아지드로 확인된 Cy5 유사체는 나노몰 범위 내에서 맘모스피어(mammosphere) 성장을 차단했고 또한 암 세포에서 활성화된 미토콘드리아를 표적화했다. 따라서, 본 접근법 하에서, 새로운 미토콘드리아 대사 억제제 및 항암 치료적 화합물을 식별하기 위해, Cy5 유사체는 항-미토콘드리아 효과 및 CSC 전파 억제 효과에 대해 스크리닝될 수 있다.
본 명세서에 제시된 바와 같이, 본 접근법의 화합물은 악성 암 세포의 에너지 상태를 이용하고, CSC를 특이적으로 표적화할 수 있다. 하기에 서술된 시험관 내 발견은 본 접근법의 화합물의 카르보시아닌-유도된 미토콘드리아 세포독성이 CSC-유발된 전이성 성장을 예방하는 데 사용될 수 있고, 화학치료법 또는 방사선치료법 전후를 포함하여, 암 재발(전이 및/또는 재발)에 대한 예방적 치료를 위한 치료적 접근법으로서 사용될 수 있음을 보여준다.
일부 구현예에서, 카르보시아닌 화합물은 산화 상태에서 해당과정 상태로, CSC의 대사 시프트를 유도한다. 이 대사 시프트 후, 해당과정에 대한 CSC 의존성은 부가적인 대사 스트레스원을 통해 잔류 해당과정 CSC 개체군을 근절하기 위해 사용될 수 있다. 카르보시아닌 화합물은 제2 대사 억제제와 조합되어 "2개-히트(two-hit)" 치료적 전략을 제공할 수 있다. 선택되는 제2 대사 억제제는 천연 및 합성 화합물로부터 선택될 수 있고, 일부는 FDA-승인되었으며, 해당과정 억제제(예: 비타민 C, 2-데옥시-글루코오스 또는 2DG) 또는 OXPHOS 억제제(예: 독시사이클린, 니클로사미드, 베르베린 클로라이드) 억제제로 거동하는 것으로 알려져 있다. "2개-히트" 치료적 전략의 구현예는 카르보시아닌 화합물이 암 세포에는 독성이지만 정상 세포에는 독성이 아닌 농도에서 CSC 전파를 효과적으로 감소시켰다.
본 접근법 하에서, 약학 조성물은 약학적 유효량의 카르보시아닌 화합물, 예컨대 MTDR, MTDR 유사체, 또는 Cy5 유사체를 포함할 수 있고, 이는 그의 약학적으로 허용가능한 염, 및 이를 위한 약학적으로 허용가능한 담체, 희석제, 또는 부형제를 포함한다. 또한 약학 조성물의 일부 구현예는 약학적 유효량의 제2 대사 억제제 화합물, 예컨대 해당과정 억제제 또는 OXPHOS 억제제를 포함할 수 있다. 제2 대사 억제제 화합물은, 일부 구현예에서, 별도의 약학적으로 허용가능한 담체에 존재할 수 있다. 본 접근법에 따른 화합물은 항암 치료제로서 사용될 수 있다. 본 접근법에 따른 약학적 유효량의 화합물은 본 기술분야에 공지된 수단에 따라 대상체에게 투여될 수 있다. 일부 구현예에서 카르보시아닌 화합물은 제2 대사 억제제 화합물과 공동-투여될 수 있다. 대안적으로, 카르보시아닌 화합물은 제2 대사 억제제 이전에, 및 선택적으로 그 전에 및 이와 함께, 투여될 수 있다. 본 접근법의 화합물은 암을 치료하고, CSC를 근절하고, 종양 재발 가능성을 예방 또는 감소시키고, 전이의 가능성을 예방 또는 감소시키기 위해 투여될 수 있다. 일부 구현예에서, 약학적 유효량의 카르보시아닌 화합물은 암이 해당과정 상태로 시프트되도록 하기 위해 투여될 수 있다. 일부 구현예에서, 약학적 유효량의 카르보시아닌 화합물은 화학치료법의 효과를 증가시키기 위해 투여될 수 있다. 일부 구현예에서, 약학적 유효량의 카르보시아닌 화합물은 종양 재발 및 전이, 약물 내성, 및 방사선치료법 내성 중 적어도 하나를 치료, 예방하고 및/또는 그 가능성을 감소시키 위해 투여될 수 있다.
이들 및 다른 구현예는 이 설명, 여기에 첨부된 청구범위, 및 본 명세서에 참조로서 포함된 출원의 관점에서 본 기술분야에서 통상의 기술 수준을 가진 자에게 명백할 것이다.
도 1은 MCF7 세포에서 3D 맘모스피어 형성에 대한 MTDR의 효과를 보여주는 막대 그래프이다.
도 2는 MDA-MB-231 세포에서 3D 맘모스피어 형성에 대한 MTDR의 효과를 보여주는 막대 그래프이다.
도 3은 MDA-MB-231 세포에서 3D 맘모스피어 형성에 대한 MTDR의 효과를 보여준다.
도 4a-4d는 각각 OCR, 기저 호흡, 최대 호흡, 및 ATP 생산을 포함하는, MCF7 세포에서의 대사 플럭스(flux) 분석 결과를 보여준다.
도 5a-5d는 각각 OCR, 기저 호흡, 최대 호흡, 및 ATP 생산을 포함하는, MDA-MB-231 세포에서의 대사 플럭스 분석 결과를 보여준다.
도 6a-6d는 각각 OCR, 기저 호흡, 최대 호흡, 및 ATP 생산을 포함하는, MDA-MB-468 세포에서의 대사 플럭스 분석 결과를 보여준다.
도 7a-7d는 각각 ECAR, 해당과정, 해당과정 능력, 및 해당과정 예비력(reserve)을 포함하는, MCF7 세포에서의 해당과정 기능의 결과를 보여준다.
도 8a-8d는 각각 ECAR, 해당과정, 해당과정 능력, 및 해당과정 예비력을 포함하는, MDA-MB-231 세포에서 해당과정 기능의 결과를 보여준다.
도 9a-9d는 각각 ECAR, 해당과정, 해당과정 능력, 및 해당과정 예비력을 포함하는, MDA-MB-468 세포에서의 해당과정 기능의 결과를 보여준다.
도 10은 MTDR로 처리된 MCF7, MDA-MB-231 및 MDA-MB-468 세포 단층에 대한 세포 생존률 데이터를 보여준다.
도 11a-c는 각각 HTIC, DDL, 및 IR-780에 대한 맘모스피어 형성 분석 결과를 보여준다.
도 12a-c는 HITC로 처리된 부착 MCF7 세포의 대사 플럭스 분석에 대한 기저 호흡, 최대 호흡, 및 ATP 생산 결과를 보여준다.
도 13a-c는 HITC 처리에 대한 해당과정 기능 분석의 결과로서, 각각 기초 해당과정, 유도된 해당과정, 및 보상적 해당과정을 보여준다.
도 14a-c는 DDI로 처리된 부착 MCF7 세포의 대사 플럭스 분석에 대한 기저 호흡, 최대 호흡, 및 ATP 생산 결과를 보여준다.
도 15a-c는 MCF7 세포에 대한 DDI 처리에 대한 해당과정 기능 분석의 결과로서, 각각 기초 해당과정, 유도된 해당과정, 및 보상적 해당과정을 보여준다.
도 16a-16g는 NHS 에스테르, 아지드, 알카인, 아민, 말레이미드, 알카인, 히드라지드, 및 카르복실산 Cy5 유사체에 대한 맘모스피어 형성 분석의 결과를 보여준다.
하기 설명은 본 접근법의 실행을 가능하게 할 정도로 충분히 상세하게 본 접근법의 구현예를 예시한다. 본 접근법이 이 특정 구현예를 참조하여 기술되어 있지만, 본 접근법이 상이한 형태로 구현될 수 있고, 상기 기술이 임의의 첨부된 청구범위를 본 명세서에 기재된 특정 구현예로 제한하는 것으로 해석되어서는 안됨을 인식해야 한다. 오히려, 이들 구현예는 본 개시내용이 철저하고 완전하며, 본 기술분야의 기술자에게 본 접근법의 범위를 완전히 전달하기 위해 제공된다.
본 설명은 본 기술분야에서 통상의 기술 수준을 가진 자에 의해 이해되어야 하는 다양한 용어들을 사용한다. 의심을 피하기 위해 다음과 같이 명확히 정의한다. 용어 "치료하다", "치료된", "치료하는", 및 "치료"는 치료되는 상태, 장애 또는 질환, 특히 암과 연관되거나 이것에 의해 야기되는 적어도 하나의 징후의 약화 또는 경감을 포함한다. 소정 구현예에서, 상기 치료는 치료되는 암과 연관되거나 이것에 의해 야기되는 적어도 하나의 징후를 본 발명의 화합물에 의해 약화 및/또는 경감시키는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 치료는 숙주에서 CSC와 같은 특정 카테고리의 암 세포의 죽음을 야기하는 것을 포함하며, 예를 들면, 에너지를 생성하기 위한 세포의 메커니즘을 허용하지 않음으로써 암 세포가 추가로 전파되는 것을 예방하거나, 및/또는 CSC 기능을 억제함으로써 달성될 수 있다. 예를 들면, 치료는 암의 하나 또는 몇 가지 징후의 약화, 또는 암의 완전한 근절일 수 있다. 또 다른 예로서, 본 접근법은 암의 미토콘드리아 대사를 억제하고, 암의 CSC를 근절하고(예: 전파 속도보다 높은 속도로 사멸시킴), 암의 TIC를 근절하고, 암의 순환하는 종양 세포를 근절하고, 암의 증식을 억제하고, CSC를 표적화 및 억제하고, TIC를 표적화 및 억제하고, 순환하는 종양 세포를 표적화 및 억제하고, 전이를 예방하고(즉, 전이의 가능성을 감소시킴), 재발을 방지하고, 암을 화학치료법에 민감하게 하고, 암을 방사선치료법에 민감하게 하며, 암을 광선치료법에 민감하게 하기 위해 사용될 수 있다.
용어 "암 줄기 세포" 및 "CSC"는 동물 숙주 내로 이식될 때 자가-재생, 분화, 및 발암성의 역량을 갖는 종양 내부의 암 세포의 하위 개체군을 지칭한다. "대량" 암 세포와 비교하여, CSC는 증가된 미토콘드리아 질량, 향상된 미토콘드리아 생물발생, 및 미토콘드리아 단백질 번역의 더 높은 활성화를 갖는다. 본 명세서에서 사용될 때, "순환하는 종양 세포"는 원발성 종양으로부터 혈관구조 또는 림프구조 내로 흘러간 암 세포이며, 혈류에서 신체 주위로 운반된다. 셀서치 순환하는 종양 세포 테스트(CellSearch Circulating Tumor Cell Test)가 순환하는 종양 세포를 검출하기 위해 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용될 때, 어구(phrase) "약학적 유효량"은 단백질 키나아제(kinase) 활성의 조절, 조정, 또는 억제, 예컨대, 단백질 키나아제 활성의 억제, 또는 암의 치료와 같은 치료 결과를 달성하기 위해, 숙주, 또는 숙주의 세포, 조직, 또는 기관에 투여하기에 필요한 양을 시사한다. 내과의사 또는 본 기술분야에서 통상의 기술을 갖는 숙련자는 필요한 약학 조성물의 유효량을 용이하게 결정 및 처방할 수 있다. 예를 들면, 내과의사 또는 숙련자는 원하는 치료 효과를 달성하기 위해 필요한 것보다 낮은 수준으로 약학 조성물에 본 발명의 화합물의 용량을 도입해 시작하고, 원하는 효과가 달성될 때까지 점진적으로 복용량을 증가시킬 수 있다.
시아닌 염료는 고형 종양, 예를 들어 전립선암, 위암, 신장암, 간세포암, 폐암, 및 교모세포종에서 유래된 세포에 축적되지만, 시험관 내 건강한 세포에는 축적되지 않는다. 시아닌 염료는 산화환원-기반 메커니즘을 통해, 선택적인 화학적으로-유도된 세포독성을 생성하여 암세포의 미토콘드리아를 우선적으로 표적화한다. 또한, 생체 내 실험에 따르면 NIR 시아닌 유도체(예: IR-780)는 일반적으로 단기간 축적되고 혈청에서 수 분 내지 시간의 반감기로 사용하기에 안전한 반면, 종양에서는 그 형광 신호가 동물에서 수 일간 지속된다. 또한, 티올 반응성 클로로-메틸 모이어티(메조-염소-기)는 생체 내에서 IR-780 종양 국소화를 증가시켰다. 그러나, 이러한 화합물은 광역학 및 광열 치료법뿐만 아니라, 치료학적(theranostic) 접근법에 사용되어왔다.
본 접근법은 항암 활성을 갖는 미토콘드리아 억제제로서, 시아닌 화합물, 특히 헵타메틴 시아닌 화합물의 적합성을 포함한다. 시아닌 화합물은 일반식 R2N[CH=CH]nCH=N + R2 ↔ R2N+=CH[CH=CH]nNR2를 가지며, 여기서 'R'은 다양한 기일 수 있고, 'n'은 정수(일반적으로 2 내지 7)이고 여기서 질소 및 공액 사슬의 일부가 헤테로사이클릭 시스템, 예를 들어, 이미다졸, 피리딘, 피롤, 퀴놀린 및 티아졸의 일부를 형성할 수 있다. 헵타메틴 시아닌 화합물은 질소 원자 사이에 확장하는 7개의 메틴 기를 가지며, 기본 헵타메틴 구조를 나타내기 위해 종종 "Cy5"를 사용하여 언급된다.
본 접근법의 일부 구현예에서, 헵타메틴 시아닌 화합물은 1-{4-[(클로로메틸)페닐]메틸}-3,3-디메틸-2-[5-(1,3,3-트리메틸-1,3-디히드로-2H-인돌-2-일리덴)펜타-1,3-디엔-1-일]-3H-인돌륨 클로라이드이고, 이는 달리 미토트래커 딥 레드(MTDR)로 알려져 있고, 미토콘드리아를 표적화하고 유방암 줄기 세포의 전파를 효과적으로 억제하는 데 사용될 수 있는 잘 알려진 미토콘드리아 형광 프로브이다. MTDR은 활성 미토콘드리아를 염색하는 원적외선 형광 염료이고 살아있는 세포에서 미토콘드리아 분포를 시각화하기 위해 티올 반응성 클로로메틸 모이어티가 있는 무독성 형광 화학 프로브로 사용되며, FACS 또는 형광 현미경 분석에 의해 미토콘드리아 전위를 정량화한다. MTDR은 친유성 양이온이고, 이는 미토콘드리아를 표적화하는 그 효율을 증가시키는 화학적 특징이다. MTDR의 화학 구조는 아래와 같다.
Figure pct00001
원래, MTDR은 미토콘드리아 활성 또는 막 전위와 독립적으로, 미토콘드리아 질량을 측정하기 위한 프로브로서 사용하기 위해 설계되었다. 그러나, 최근 실험은 MTDR 염색이 강력한 미토콘드리아 커플링 해제제(uncoupling agent)인, FCCP(카르보닐 시아나이드 4-(트리플루오로메톡시) 페닐히드라존)으로 처리함으로써 예방 및/또는 감소됨을 직접적으로 보여준다. 대조적으로, 미토트래커 그린(MitoTracker Green, MTG) 염색은 FCCP 처리 동안 변하지 않은채 유지되었다. 따라서, MTDR은 높은 활성의 미토콘드리아에 우선적으로 축적될 수 있으므로, 잠재적으로 미토콘드리아 기능을 표적화 및 억제하는 더 나은 치료 약물이 될 가능성이 있다.
본 명세서에 서술된 바와 같이, MTDR은 CSC에서 미토콘드리아를 표적화하고, CSC 고정-독립적 전파를 예방하는 수많은 시아닌 화합물 중 하나이다. 이 활성은 ER(+) 및 삼중 음성 유방암 하위-유형을 모두 나타내는, 3개의 독립적인 유방암 세포주, 즉 MCF7, MDA-MB-231 및 MDA-MB-468 세포를 사용하여 입증되었다. MTDR은 나노몰 농도에서도, 3개의 암 세포주 모두에서 3D 전파 CSC를 강력하게 억제했다. 또한, 시호스(Seahorse) XFe96 대사 플럭스 분석기를 이용한 분석은 MTDR이 미토콘드리아 대사를 구체적으로 표적화하고 ATP 고갈을 유도했음을 직접적으로 검증했다.
본 발명자들은 앞서 트리페닐-포스포늄(TPP)의 특정 유도체와 같은, 다른 친유성 양이온이 CSC에서 미토콘드리아를 표적화하고, 3D 맘모스피어 형성을 현저히 예방하는 데 효과적임을 보여주었다. 그러나, 본 명세서에 서술된 많은 시아닌 화합물과 비교할 때, 이러한 TPP 유도체는 IC-50이 500 nM 내지 5 μM로, MCF7 세포에서 3D 회전타원체(spheroid) 형성을 억제함에 있어서, 훨씬 덜 강력했다. 따라서, MTDR은 2,4-디클로로벤질-TPP, 1-나프틸메틸-TPP, 3-메틸벤질-TPP, 2-클로로벤질-TPP, 및 2-부텐-1,4-비스-TPP와 같은, 이러한 TPP-유도체보다 대략 10~50배 더 강력하다. 이와 같이, MTDR은 더 강력하고 효과적이다.
본 접근법 하에서, MTDR의 다양한 유사체는 미토콘드리아 억제제일 수 있고 CSC를 특이적으로 표적화할 수 있다. 아래 식 [A]의 화학 구조는 MTDR 유사체에 대한 일반식이다. 작용기 R1 내지 R14는 의료 화학을 통해, 예를 들어 화합물의 항-CSC 활성을 향상시키기 위해, MTDR이 수정 및 최적화될 수 있는 위치를 나타낸다.
Figure pct00002
식 [A]에서, 각각의 R1 내지 R14는 같거나 다를 수 있고, 수소, 탄소, 질소, 황, 산소, 불소, 염소, 브롬, 요오드, 카르복실, 알칸, 사이클릭 알칸, 알칸계 유도체, 알켄, 사이클릭 알켄, 알켄계 유도체, 알카인, 알카인계 유도체, 케톤, 케톤계 유도체, 알데히드, 알데히드계 유도체, 카르복실산, 카르복실산계 유도체, 에테르, 에테르계 유도체, 에스테르 및 에스테르계 유도체, 아민, 아미노계 유도체, 아미드, 아미드계 유도체, 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 아렌, 헤테로아렌, 아렌계 유도체, 헤테로아렌계 유도체, 페놀, 페놀계 유도체, 벤조산, 벤조산계 유도체, 막-표적화 신호, 및 미토콘드리아-표적화 신호로부터 선택되고, 단, R1 내지 R14 중 적어도 하나는 H가 아니다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 R 기는 카르보시아닌 화합물의 미토콘드리아 흡수를 추가로 증가시키기 위한 표적화 신호를 포함할 수 있다. 막-표적화 신호 및 미토콘드리아-표적화 신호를 포함하는 표적화 신호의 예로는, 예를 들어, 각각 그 전체가 참조로서 본 명세서에 포함되는, 2018년 5월 18일에 출원된 국제 특허 출원 PCT/US2018/033466, 2018년 11월 21일에 출원된 국제 특허 출원 PCT/US2018/062174, 및 2019년 11월 29일에 출원된 국제 특허 출원 PCT/US2018/062956에 개시된 접근법을 참조한다. 카르보시아닌 화합물에 하나 이상의 표적화 신호를 더하면 해당 화합물의 효과가 현저히 증가할 수 있으며, 어떤 경우에는 표적 소기관에서 100배 이상 증가할 수 있다. 이러한 수정은 더 작은 농도 또는 용량을 가능하게 할 수 있으며, 이는 본 접근법의 또 다른 유리한 이점이다.
하나 이상의 R-기는 막-표적화 신호를 포함할 수 있다. 막-표적화 신호의 예는 팔미트산, 스테아르산, 미리스트산, 올레산, 단쇄 지방산(즉, 화학 구조에서 5개 이하의 탄소 원자를 가짐), 중쇄 지방산(화학 구조에서 6-12개의 탄소 원자를 가짐)을 포함한다. 예를 들어, R1 내지 R14 중 하나는 미리스테이트와 같은, 지방산 모이어티일 수 있다. 하나 이상의 R-기는 막-표적화 신호를 포함할 수 있다. 미토콘드리아-표적화 신호의 예는 트리페닐-포스포늄(TPP), TPP-유도체, 구아니디늄, 구아니디늄 유도체, 및 10-N-노닐 아크리딘 오렌지와 같은 친유성 양이온을 포함한다. 이들 예는 철저한 것으로 의도되지 않음을 인식해야 한다. 많은 카르보시아닌 화합물과 마찬가지로, MTDR은 이미 친유성 양이온이므로, 세포 미토콘드리아를 우선적으로 표적화한다. 그럼에도 불구하고, 일부 구현예는 친유성 양이온의 첨가로 향상된 표적화를 경험한다.
MTDR 및 그 유사체에 더하여, 다른 NIR 염료는 MCF7 세포에서 CSC 성장을 억제하는 것으로 나타났다. 여기에는 HITC 요오다이드, DDI, 및 IR-780이 포함된다. 이들 화합물의 구조는 아래에 나타낸다. 데이터는 MTDR, HITC 및 DDI가 모두 MCF7 CSC 성장의 효과적인 억제제임을 보여준다. 그러나, IR-780은 나노몰 범위에서 유의미한 효과를 나타내지 않았다. 이러한 설명적인 화합물 외에도, 상이한 반응성 기를 갖는 7개의 시아닌 5(Cy5) 헵타메틴 유사체에 대해 CSC 성장을 억제하는 그의 능력을 조사하였다. 전반적으로, 아래에 설명된, Cy5-아지드 및 Cy5-알카인으로 확인된 화합물들은 모두 나노몰 범위에서 CSC의 효과적인 억제제이다. 다른 카르보시아닌 화합물이 유사한 효능을 가질 수 있으며, MTDR의 유도체를 포함하여, 본 접근법에 사용될 수 있는 다른 카르보시아닌 화합물을 확인하기 위한 노력이 진행 중임을 인식해야 한다. 더 높은 농도에서 본 명세서에 서술된 몇 가지를 포함하여, 다른 시아닌 화합물에 대한 추가적인 분석이 진행 중이다.
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
미토콘드리아를 표적화하고 유방 CSC의 전파를 효과적으로 억제하기 위한 시아닌 화합물의 적합성을 다양한 분석 및 3개의 1차 모델 세포주: MCF7, MDA-MB-231 및 MDA-MB-468을 사용하여 조사하였다. MCF7은 ER(+) 유방암 세포주인 반면, MDA-MB-231 및 MDA-MB-468은 모두 삼중 음성 [ER(-), PR(-), HER2(-)] 세포주로 간주된다. 이러한 맥락에서, 본 발명자들은 단층 배양에서 3D CSC 전파 및 전체 대사율에 대한 MTDR의 표적 효과를 평가하였다.
MTDR은 CSC의 3D 고정-독립적 전파를 억제한다. CSC 전파에 대한 MTDR의 효과를 평가하기 위해, "줄기능(stemness)" 및 3D 고정-독립적 성장의 기능적 판독값으로서 맘모스피어 분석이 사용되었다. CSC는 많은 유형의 세포 스트레스에 대한 높은-내성 때문에, 낮은-부착 조건 하에서, 고정-독립적 전파를 겪을 수 있다. 궁극적으로, 이는 >50 μM 크기의 3D 회전타원체-유사 구조의 생성을 초래한다. 이 "맘모스피어"는 CSC 및 전구체-유사(progenitor-like) 세포가 매우 풍부하고, 배아 발달의 상실기 단계, 속이 빈 내강이 없는 세포의 단단한 공과 매우 유사하다. 이러한 비-부착 배양 조건에서, 대부분의 상피모양 암 세포는 아노이키스(anoikis)로 알려진, 비정상적인 형태의 아폽토시스를 통해 죽는다.
각각의 단일 3D 맘모스피어는 개별 CSC의 고정-독립적 클론 전파로부터 구성되고, 이러한 제한 희석 조건 하에서, 자가-응집 과정을 수반하지 않는다. 결과적으로, 3D 회전타원체의 성장은 EMT 특성을 갖고 있는, 상피모양 CSC의 개체군을 선택하기 위한 기능적 배양 조건을 제공한다. 이와 같이 이는 CSC의 고정-독립적 성장을 표적화할 수 있는 소분자를 식별하기 위한 이상적인 분석을 제공한다.
도 1은 MCF7 세포에서 3D 맘모스피어 형성에 대한 MTDR의 효과를 보여주는 막대 그래프이다. 맘모스피어 형성 효율(MFE)은 비히클-단독 대조군 대비 맘모스피어 성장을 상대적으로 나타낸 것이다. 맘모스피어 형성 분석은 1 nM 내지 1,000 nM 범위의 MTDR 농도에서 수행되었다. 알 수 있는 바와 같이, MTDR은 100 nM 미만의 IC-50으로 MCF7 세포에서 3D 고정-독립적 성장을 억제한다.
MTDR은 또한 적어도 100 nM 초과의 농도에서, MDA-MB-231 세포의 고정-독립적 성장을 억제했다. 도 2는 MDA-MB-231 세포에서 3D 맘모스피어 형성에 대한 MTDR의 효과를 보여주는 막대 그래프이다. MDA-MB-468 세포에 대한 맘모스피어 형성 분석 결과를 보여주는 도 3에서 유사한 효과를 볼 수 있다. MTDR은 대략 50 nM의 IC-50으로 MDA-MB-468 세포에서 3D 구체 형성을 억제했다. 이러한 결과는 MTDR이 ER(+) 및 삼중-음성 유방암-유래 세포주 모두에서, CSC를 표적화하는 데 효과적임을 입증한다. 유리하게는, 이러한 효과는 나노몰 범위의 농도에서 존재한다.
MTDR의 항암 효과는 (적어도 부분적으로) 화합물의 미토콘드리아 대사 억제 활성에 기인한다. 이 활성은 시호스 XFe96을 이용하여, 단층 배양에 대한 대사 플럭스 분석을 통해 입증되었다. 도 4a-4d는 MCF7 세포의 대사 플럭스 분석 결과를 보여주고, 도 5a-5d는 MDA-MB-231 세포의 대사 플럭스 분석 결과를 보여주고, 도 6a-6d는 MDA-MB-468 세포의 대사 플럭스 분석 결과를 보여준다. 도 4a, 5a, 및 6a는 대표적인 시호스 추적을 보여 주는 반면, 도 4b-4d, 5b-5d, 및 6b-6d는 기저 호흡, 최대 호흡 및 ATP 생산에 대한 MTDR의 정량적, 용량-의존적 효과를 강조하는 막대 그래프이다.
미토콘드리아 OCR에 대한 MTDR의 영향은 3개의 세포주 모두에서 분명하다. 알 수 있는 바와 같이, MTDR 처리는 500 nM의 농도에서 시작하여, 미토콘드리아 기능 및 ATP 생산에 대해 거의 완전한 억제를 유도했다. MTDR은 MCF7 세포에서 미토콘드리아 OCR을 강력하게 억제한다.
대사 플럭스 분석에 더하여, 상이한 농도의 MTDR에서 해당과정 기능을 분석하였다. 이는 세포외 산성화율(ECAR) 측정, 해당과정, 해당과정 능력, 및 해당과정 예비력을 포함했다. 도 7a-7d는 각각 ECAR, 해당과정, 해당과정 능력, 및 해당과정 예비력을 포함하는, MCF7 세포의 해당과정 기능의 결과를 보여준다. 도 8a-8d는 각각 ECAR, 해당과정, 해당과정 능력, 및 해당과정 예비력을 포함하는, MDA-MB-231 세포의 해당과정 기능의 결과를 보여준다. 도 9a-9d는 각각 ECAR, 해당과정, 해당과정 능력 및 해당과정 예비력을 포함하는, MDA-MB-468 세포의 해당과정 기능의 결과를 보여준다.
데이터는 MTDR이 MCF7 세포 또는 MDA-MB-468 세포에서 해당과정에 영향을 미치지 않지만, MDA-MB-231 세포에서 해당과정에 미미한 영향을 미친다는 것을 보여준다. 대표적인 시호스 추적을 도 7a, 8a, 및 9a에 나타낸다. 이들 도면은 해당과정 기능의 척도인, ECAR이 최대 1 μM의 MTDR 수준에서, MCF7 및 MDA-MB-468 세포 단층에서 크게 변하지 않고 유지되었음을 보여준다. 도 7b-7d, 8b-8d, 및 9b-9d에 나타낸 막대 그래프는 각 세포 유형에 대한 해당과정, 해당과정 능력 및 해당과정 예비력에 대한 MTDR의 정량적, 용량-의존적 효과를 보여준다. MCF7 세포 및 MDA-MB-231 세포의 경우 MTDR은 최대 1 μM의 농도에서 해당과정에 유의미한 영향을 미치지 않고, MDA-MB-231 세포의 경우 MTDR은 최대 100 nM의 농도에서 해당과정에 유의미한 영향을 나타내지 않았으며, 500 nM에서 시작해서, 해당과정의 경도-내지-중등도의 억제만 관찰되었음을 알 수 있다. 따라서, 500 nM 이상의, 높은 나노몰 농도의 MTDR은 시험된 3개의 유방암 세포주 모두에서 미토콘드리아 대사에 우선적으로 영향을 미쳤다.
미토콘드리아 대사를 억제하는 것 외에도, MTDR은 암 세포를 우선적 및 특이적으로 표적화한다. 회이스트(Hoechst)-기반 생존률 분석을 이용하여 암 세포의 우선적 표적화에 대한 MTDR의 선택성을 특징화했다. 간략히, MCF7, MDA-MB-231 및 MDA-MB-468 세포 단층을 하루 동안, 1 nM 내지 1 μM 범위의 농도로, MTDR로 처리했다. 세포 생존률은 살아있는 세포의 DNA를 염색하는 핵 염료인, 회이스트 33342를 이용하여 평가하였다. MTDR로 처리된 정상 인간 섬유아세포(hTERT-BJ1)의 생존률도 동시에 평가하였다. 플레이트-판독기로 정량분석을 수행했다.
도 10은 MTDR로 처리된 MCF7, MDA-MB-231 및 MDA-MB-468 세포 단층에 대한 세포 생존률을 보여준다. MTDR이 MCF7(IC-50=90.66)을 효과적으로 사멸시켰지만, MDA-MB-231(IC-50=399.1), MDA-MB-468(IC-50=432.2) 및 hTERT-BJ1(IC-50=467.8)에 대해서는 덜 효과적임을 알 수 있다. MTDR은 암 세포를 우선적 및 특이적으로 표적화한다. MCF7, MDA-MB-231 및 MDA-MB-468 세포 단층을 72시간 동안 MTDR로 처리하였고, 살아있는 세포의 DNA를 염색하는 핵 염료인 회이스트 33342를 이용하여 생존률을 평가했다. 정상 인간 섬유아세포(hTERT-BJ1)의 생존률에 대한 MTDR의 효과를 동시에 평가했다. 결과는 MTDR이 MCF7, MDA-MB-231 및 MDA-MB-468 세포를 효과적으로 사멸시켰음을 보여준다. 정상 세포 생존률(hTERT-BJ1)에 대한 MTDR의 효과에 대한 IC-50은 1 μM이었다. 따라서, MTDR은 정상 섬유아세포에 비해, 유방암 세포를 표적화하는 데 10배 더 강력하고 선택적이다. 또한, MTDR은 ER(+) 유방암 세포를 표적화화는 데 더 강력하고 선택적이었고, 삼중-음성 유방암 세포에는 덜 효과적이었으며, 정상 섬유아세포 생존률에는 거의 영향을 미치지 않았다.
MTDR과 유사한 스펙트럼 방출을 갖는 다른 근적외선 시아닌 화합물은 항암 활성을 갖는 것으로 나타났다. MCF7 3D-맘모스피어 분석을 이용하여 CSC 전파에 대한, 시아닌 화합물 HITC, DDI, 및 IR-780의 효과를 평가하였다. 이러한 화합물의 구조는 위에 나타나 있다. MTDR에 사용된 것과 동일한 나노몰 농도 범위를 사용하여 HITC, DDI 및 IR-780을 시험하였다. HITC, DDI, 및 IR-708에 대한 맘모스피어 분석 결과를 각각 도 11a-11c에 나타낸다.
도 11a-11c는 각각 HTIC, DDI, 및 IR-780에 대한 맘모스피어 형성 분석 결과를 보여준다. 간략히, 비-부착 MCF7 세포를 5일 동안 상이한 약물 농도의 HITC, DDI 및 IR780(1, 50, 100, 500, 1000 nM)을 이용하여 처리한 후, 수동으로 계수했다. 데이터는 대조군 대비 증가 배수로 표시된다. 일원 분산분석을 이용하여 통계 분석을 수행했다(p=0.05). 데이터는 HITC 및 DDI가 모두, 100 내지 1,000 nM에서, CSC 전파를 현저히 억제했음을 보여준다. 이에 반해, IR-780은 효과적이지 않았다. 이러한 발견을 뒷받침하는 것으로, 세포의 이미지는 HITC와 DDI만이 3D-맘모스피어에 효율적으로 통합되었음을 보여주었다. 반면, IR-780은 나노몰 범위의 농도에서, MCF7 CSC에 의해 흡수되지 않았다.
HITC 및 DDI가 미토콘드리아 호흡 및 호기성 해당과정에 미치는 영향을 조사하기 위해, 부착 MCF7을 각 화합물로 처리한 후 OCR 및 ECAR을 측정하였다. 도 12a-c는 16시간 동안 5개의 상이한 농도를 이용하여 HITC로 처리된 부착 MCF7 세포의 대사 플럭스 분석에 대한 기저 호흡, 최대 호흡, 및 ATP 생산 결과를 보여준다. 처리 후, 시호스 XFe96 분석기를 이용하여 미토콘드리아 산소 소모율(OCR)을 측정했다. 데이터는 대조군 대비 OCR의 백분율로 표시된다. 모든 데이터는 세포 수에 대해 정규화되었다. 일원 분산분석을 이용하여 통계 분석을 수행했다.
도 13a-c는 HITC 처리에 대한 해당과정 기능 분석의 결과를 보여준다. 각각 기초 해당과정, 유도된 해당과정, 및 보상적 해당과정이다. 데이터는 HITC가 비히클-단독 대조군 세포와 비교하여, ATP 생산 수준뿐만 아니라, 기저 및 최대 OCR을 현저히 억제했음을 보여준다. 대조적으로, 500 및 1000 nM에서 ECAR 수준은 현저히 증가했다.
반면, DDI는 MCF7 세포에서 OCR 또는 ECAR에 영향을 미치지 않았다. 도 14a-c는 DDI로 처리된 부착 MCF7 세포의 대사 플럭스 분석에 대한 기저 호흡, 최대 호흡, 및 ATP 생산 결과를 보여준다. 도 15a-c는 MCF7 세포를 DDI로 처리한 것에 대한 해당과정 기능 분석의 결과로서, 각각 기초 해당과정, 유도된 해당과정, 및 보상적 해당과정을 보여준다.
이러한 결과는 HITC가 미토콘드리아 대사를 구체적으로 표적화하고 3D-맘모스피어 형성을 억제함을 보여준다. 대조적으로, DDI도 3D-맘모스피어 형성을 억제하지만, 미토콘드리아-독립적 메커니즘에 의한다. 따라서, 일부 IR-780은 나노몰 범위에서 CSC 전파를 억제하지 않았다.
다른 시아닌 5(Cy5) 유사체의 미토콘드리아 억제 효과를 분석하였다. Cy5 친유성 형광발색단의 가능한 항암 특성을 평가하기 위해, 상업적으로 이용가능한 7개의 Cy5 유사체의 잠재적 억제 활성을 시험하였고, 추가 화합물에 대한 시험이 진행 중이다. 이들 화합물에 대한 기본 식은 하기 식 [B]로 표시된다:
Figure pct00006
여기서 R i 는 특정 Cy5 유사체에 따라 다르다. 시아닌 5 화합물의 화학 구조는 2개의 질소 원자 사이에 폴리메틴 브릿지가 있는 것을 특징으로 한다. 양전하(+)는 2개의 암민 기(N+) 중 하나 상의 스캐폴드 내에서 비국소화된다. 아민 기는 여러 잠재적인 측쇄를 공유 결합하는 데 사용할 수 있다. 하기 표는 본 명세서에서 서술된 7개의 Cy5 유사체에 대한 R i 를 확인한다. 추가적인 Cy5 유사체가 평가되고 있음을 인식해야 한다.
Figure pct00007
도 16a-16g는 NHS 에스테르, 아지드, 알카인, 아민, 말레이미드, 알카인, 히드라지드, 및 카르복실산 유사체에 대한 맘모스피어 형성 분석 결과를 보여준다. 간략히, MCF7 맘모스피어 세포를 5일 동안 상이한 농도의 각 화합물(1, 50, 100, 500 및 1000 nM)로 처리했다. 50<㎛이 넘는 맘모스피어는 명시야 현미경을 이용하여 수동으로 계수했다(n=4). 데이터는 대조군 대비 증가 배수로 표시된다. 일원 분산분석을 이용하여 통계 분석을 수행했다(p=0.05). 데이터는 아지드(Cy5-아지드) 및 알카인(Cy5-알카인) 유사체가 시험된 7개의 유사체 중에서 500 nM 내지 1000 nM의 농도에서 MCF7 3D-맘모스피어 형성을 현저히 억제한 유일한 2개의 화합물임을 보여준다.
그러나, 모든 Cy5 유사체가 그들의 항-CSC 효과와 독립적으로, 낮은 나노몰 농도(50 nM)에서 맘모스피어에 의해 내재화되었음이 형광 이미지 분석으로부터 분명했다. 각 유사체에 대해 50 nM 농도에서의 MCF7 염료 내재화의 현미경 분석을 이용하고, Cy5 채널 및 20x 대물렌즈를 이용하여, EVOS 형광 현미경으로 이미지를 획득했다. 이러한 결과는 Cy5 보유가 CSC에서 수일 동안 지속됨을 보여준다. 또한, 두 카르보시아닌 화합물(Cy5-아지드 및 Cy5-알카인)은 500 nM 이상의 농도 범위에서 미토콘드리아 OXPHOS 억제제이고, 미토콘드리아 ATP 고갈을 보상하기 위해 해당과정을 유도한다.
앞서 말한 것으로부터 MTDR, MTDR의 유사체, 및 특정 다른 Cy5 유사체를 포함하는 시아닌 화합물이 미토콘드리아 기능을 표적화하고 CSC 전파를 정지시키기 위한 대사 억제제로서 효과적으로 사용될 수 있음을 인식해야 한다. 특히, MTDR은 나노몰 범위에서 항-CSC 치료제로서 효과적이다. 미토콘드리아 산소 소비율(OCR) 및 ATP 생산에 대한 MTDR의 대사 효과가 직접적으로 검증되었고, 이로써 MTDR이 미토콘드리아 대사의 효과적이고 강력한 억제제임이 확립되었다. 이러한 특성을 감안할 때, 본 접근법의 일부 구현예에서, MTDR은 다양한 암 유형에서, CSC 개체군을 표적화하기 위한, 강력하고 선택적인 항암제로서 용도가 변경된다. MTDR의 항-미토콘드리아 효과 때문에, 일부 구현예는 항노화 활성, 방사선감작 활성, 감광 활성, 및/또는 항미생물 활성도 보유할 수 있다. 일부 구현예는 암 세포를 화학치료제, 천연 물질, 및 칼로리 제한에 민감하게 할 수 있다.
일부 구현예에서, 본 접근법은 본 접근법의 카르보시아닌 화합물, 및 제2 대사 억제제(해당과정 또는 OXPHOS)의 "2개-히트" 조합을 통해 이 의존성을 표적으로 하여 잔류 CSC 개체군을 더욱 절식시킨다. 카르보시아닌 화합물이 1개-히트로 작용하는 제1 대사 억제제(구체적으로는, 미토콘드리아 손상제)로 사용된 다음, 2개-히트로 작용하는 제2 대사 억제제(예: 해당과정 또는 OXPHOS 억제제)를 사용한다.
이러한 보상적 해당과정 거동의 획득에도 불구하고, 카르보시아닌 화합물 처리는 CSC를 해당과정 억제제 및 OXPHOS 억제제의 작용에 더 민감하게 만듦으로써 CSC를 약화시킨다. 따라서, 카르보시아닌 화합물의 효과는 다양한 병용 치료법을 가능하게 한다. 본 접근법 하에서, 카르보시아닌 화합물은 하나 이상의 이러한 억제제와 함께 투여되어, CSC를 근절하기 위한 "2개-히트" 치료 접근법을 제공할 수 있다. 제2 대사 억제제의 설명적인 예는 해당과정 억제제 비타민 C 및 2-데옥시-D-글루코오스(2-DG), 뿐만 아니라 OXPHOS 억제제 독시사이클린, 아지트로마이신, 니클로사미드, 및 베르베린 클로라이드를 포함한다. 예를 들어, 테트라사이클린, 클로르테트라사이클린, 미노사이클린, 및 티게사이클린을 포함하는, 테트라사이클린 계열, 또는 예를 들어, 에리트로마이신, 텔리트로마이신, 클라리트로마이신, 및 록시트로마이신을 포함하는, 에리트로마이신 계열, 에라바사이클린, 사레사이클린, 및 오마다사이클린의 FDA-승인된 다른 구성원은 본 접근법을 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
활성 화합물과 관련하여, 설명적인 제2 억제제 화합물은 본 기술분야에서 다양한 형태로 입수가능하다. 예를 들어, MTDR, Cy5, 및 그의 유사체와 같은 카르보시아닌 화합물의 경우, 화합물은 고체 또는 액체로서 경구 투여될 수 있다. 일부 구현예에서, 카르보시아닌 화합물은 용액, 현탁액, 또는 에멀젼으로서 근육내, 정맥내, 또는 흡입에 의해 투여될 수 있다. 일부 구현예에서, 카르보시아닌 화합물(의심의 여지를 피하기 위해, 그의 염을 포함함)은 리포솜 현탁액으로서 흡입, 정맥내, 또는 근육내 투여될 수 있다. 흡입을 통해 투여되는 경우 활성 화합물 또는 염은 임의의 원하는 입자 크기, 예를 들어, 약 0.001, 0.01, 0.1, 또는 0.5 마이크론, 내지 약 5, 10, 20 이상의 마이크론, 및 선택적으로 약 1 내지 약 2 마이크론을 갖는 다수의 고체 입자 또는 액적의 형태일 수 있다. 특정 투여 형태는 다양할 수 있으며, 본 개시내용의 범위를 벗어난 매개변수(예: 제조, 운송, 보관, 저장 수명 등)가 카르보시아닌의 일반적인 형태 및 농도를 결정할 수 있음을 인식해야 한다.
본 접근법의 약학 조성물은 임의의 약학적으로 허용가능한 담체에, 활성 화합물로서 카르보시아닌 화합물(그의 염을 포함함)을 포함한다. 용액을 원하는 경우, 물은 수용성 화합물 또는 염에 대해 선택되는 담체일 수 있다. 수용해도와 관련하여, 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 또는 그의 혼합물과 같은 유기 비히클이 적합할 수 있다. 또한, 본 접근법에서 벗어나지 않고 수용해도를 증가시키는 방법이 사용될 수 있다. 후자의 경우, 유기 비히클은 상당한 양의 물을 함유할 수 있다. 이후 어느 경우의 용액이든 본 기술분야의 기술자에게 알려진 적절한 방식으로, 그리고 예시를 위해 0.22-마이크론 필터를 통한 여과에 의해 멸균될 수 있다. 멸균 후, 용액은 발열원 제거 유리 바이알과 같은 적절한 용기에 분배될 수 있다. 분배는 선택적으로 무균 방법으로 수행된다. 이후 멸균된 마개를 바이알에 두고, 원하는 경우, 바이알 내용물은 동결건조될 수 있다. 해당과정 억제제 또는 OXPHOS 억제제와 같은 제2 억제제 화합물을 포함하는 구현예는 본 기술분야에서 이용가능한 제2 억제제의 형태를 공동-투여할 수 있다. 본 접근법은 달리 명시되지 않는 한 특정 형태의 투여로 제한되는 것으로 의도되지 않는다.
활성 화합물(들)에 더하여, 본 접근법의 약학 제형물은 본 기술분야에 알려진 다른 첨가제를 함유할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예는 산(예: 염산), 및 염기 또는 완충액(예: 나트륨 아세테이트, 나트륨 보레이트, 나트륨 시트레이트, 나트륨 글루코네이트, 나트륨 락테이트, 및 나트륨 포스페이트)과 같은 pH-조정제를 포함할 수 있다. 일부 구현예는 메틸파라벤, 프로필파라벤, 및 벤질 알코올과 같은 항균 보존제를 포함할 수 있다. 다회 투여용으로 설계된 바이알에 제형물을 넣을 때 항균 보존제가 종종 포함된다. 본 명세서에 서술된 약학 제형물은 본 기술분야에서 잘 알려진 기술을 이용하여 동결건조될 수 있다.
활성 화합물의 경구 투여를 포함하는 구현예에서, 약학 조성물은 캡슐, 정제, 환, 분말, 용액, 현탁액 등의 형태를 취할 수 있다. 나트륨 시트레이트, 칼슘 카보네이트 및 칼슘 포스페이트와 같은 다양한 부형제를 함유하는 정제는 폴리비닐피롤리돈, 수크로오스, 젤라틴 및 아카시아와 같은 결합제와 함께, 전분(예: 감자 또는 타피오카 전분) 및 특정 복합 실리케이트와 같은 다양한 붕해제와 함께 사용될 수 있다. 또한, 타정을 위해 마그네슘 스테아레이트, 나트륨 라우릴 설페이트, 및 탈크와 같은 윤활제가 포함될 수 있다. 유사한 유형의 고체 조성물은 연질 및 경질-충전 젤라틴 캡슐의 충전제로 사용될 수 있다. 이와 관련된 물질은 락토오스 또는 유당, 뿐만 아니라 고분자량 폴리에틸렌 글리콜도 포함한다. 수성 현탁액 및/또는 엘릭시르가 경구 투여에 필요한 경우, 현재 개시된 주제의 화합물은 다양한 감미제, 향미제, 착색제, 유화제 및/또는 현탁제, 뿐만 아니라 물, 에탄올, 프로필렌 글리콜, 글리세린 및 그의 다양한 유사 조합과 같은 희석제와 조합될 수 있다. 제2 억제제 화합물과 함께 카르보시아닌 화합물을 갖는 구현예에서, 제2 억제제 화합물은 카르보시아닌 화합물의 형태에 제한 없이, 별도의 형태로 투여될 수 있다.
본 명세서에 제공된 추가 구현예는 본 명세서에 개시된 활성 화합물의 리포솜 제형물을 포함한다. 리포솜 현탁액을 형성하는 기술은 본 기술분야에 잘 알려져 있다. 화합물이 수용성 염인 경우, 통상적인 리포솜 기술을 이용하여, 그것이 지질 소포에 포함될 수 있다. 이러한 경우에, 활성 화합물의 수용해도로 인해, 활성 화합물은 리포솜의 친수성 중심 또는 코어 내에 실질적으로 흡수될 수 있다. 사용된 지질 층은 임의의 통상적인 조성물일 수 있고 콜레스테롤을 함유할 수 있거나 콜레스테롤이 없을 수 있다. 관심있는 활성 화합물이 수불용성인 경우, 다시 통상적인 리포솜 형성 기술을 사용하여, 리포솜의 구조를 형성하는 소수성 지질 이중층 내에 염이 실질적으로 흡수될 수 있다. 두 경우 모두, 표준 초음파처리 및 균질화 기술을 사용하여, 생성되는 리포솜의 크기를 줄일 수 있다. 본 명세서에 개시된 활성 화합물을 포함하는 리포솜 제형물은 동결건조되어 동결건조물을 생성할 수 있으며, 이는 물과 같은, 약학적으로 허용가능한 담체로 재구성되어 리포솜 현탁액을 재생시킬 수 있다.
약학 조성물과 관련하여, 본 명세서에 서술된 카르보시아닌 화합물의 약학적 유효량은 의료 종사자에 의해 결정될 것이고, 환자의 상태, 크기 및 연령, 뿐만 아니라 전달 경로에 따라 달라질 것이다. 하나의 비제한적인 구현예에서, 약 0.1 내지 약 200 ㎎/㎏의 투여량이 치료 효능을 가지며, 여기서 중량비는 대상체의 중량에 대한, 염이 사용되는 경우를 포함하는, 활성 화합물의 중량이다. 일부 구현예에서, 투여량은 최대 약 1 및 5, 10, 20, 30, 또는 40 μM 사이의 활성 화합물의 혈청 농도를 제공하는 데 필요한 활성 화합물의 함량일 수 있다. 일부 구현예에서, 약 1 ㎎/㎏ 내지 약 10, 및 일부 구현예에서는 약 10 ㎎/㎏ 내지 약 50 ㎎/㎏의 투여량이 경구 투여에 사용될 수 있다. 일반적으로, 약 0.5 ㎎/㎏ 내지 5 ㎎/㎏의 투여량이 근육내 주사를 위해 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 투여량은 정맥내 또는 경구 투여를 위한 화합물의 약 1 μmol/㎏ 내지 약 50 μmol/㎏, 또는 선택적으로, 약 22 μmol/㎏ 내지 약 33 μmol/㎏일 수 있다. 경구 투여 형태는, 예를 들어 정제 또는 다른 고체 투여 형태 당 5 ㎎ 내지 50, 100, 200, 또는 500 ㎎을 포함하는, 임의의 적절한 함량의 활성 물질을 포함할 수 있다.
다음의 단락은 본 명세서에 제시된 데이터 및 구현예와 관련하여 사용된 물질 및 방법을 기술한다. 본 기술분야의 통상의 기술을 가진 자는 본 접근법에서 벗어나지 않고, 본 기술분야에서 일반적으로 허용되는 대체 물질 및 방법을 사용할 수 있음을 인식해야 한다.
세포주: 인간 유방암 세포주(MCF7, MDA-MB-231 및 MDA-MB-468)는 아메리칸 타입 컬쳐 컬렉션(American Type Culture Collection, ATCC)으로부터 입수하였다. 카르보시아닌계 염료인 미토트래커 딥 레드 FM(cat. 번호 M22426)은 써모피셔 사이언티픽 사(ThermoFisher Scientific, Inc.)에서 구입했다. 폴리(2-히드록시에틸 메타크릴레이트)[폴리-HEMA]는 시그마 알드리치 사(Sigma-Aldrich, Inc.)에서 구입했다.
3D-맘모스피어 형성 분석: 효소(1x 트립신-EDTA, 시그마 알드리치, cat. #T3924), 및 수동 분해(25 게이지 바늘)를 이용해 단일 세포 현탁액을 제조하였다. 2-히드록시에틸메타크릴레이트(폴리-HEMA, 시그마, cat. #P3932)로 코팅된 6개의 웰 플레이트에, 비-부착 조건 하에서, 맘모스피어 배지(DMEM-F12/B27/20 ng/㎖ EGF/PenStrep)에 5,000개의 세포를 플레이팅했다. 세포를 5일 동안 성장시키고 5%(v/v) 이산화탄소/공기 중 대기압에서 37℃에서 가습 인큐베이터에서 유지시켰다. 5일 후, 계수선 접안렌즈가 장착된 현미경을 이용하여 50 ㎛보다 큰 직경을 갖는 3D 회전타원체를 계수하고, 회전타원체를 형성한 세포의 백분율을 계산하여 1로 정규화했다(1 = 100% MFE; 맘모스피어 형성 효율). 맘모스피어 분석은 3회 수행했으며 독립적으로 3회 반복하였다.
대사 플럭스 분석: 시호스 XFe96 분석기(애질런트/시호스 바이오사이언스, USA)를 이용하여 세포외 산성화 속도 및 산소 소비율을 분석하였다. 세포는 10% FBS(소태아 혈청), 2 mM 글루타맥스(GlutaMAX), 및 1% 펜-스트렙(Pen-Strep)이 보충된 DMEM에서 유지시켰다. XFe96-웰 세포 배양 플레이트에, 40,000개의 유방암 세포를 웰 당 분주하고, 5% CO2 가습 분위기에서 37℃에서 인큐베이션하였다. 24-48시간 후, MCF7 세포를 이전에 설명한 대로 예열된 XF 분석 배지에서 세척했다. ECAR 및 OCR 측정은 SRB 비색 분석에 의해 세포 단백질 함량에 대해 정규화하였다. 데이터 세트는 XFe96 소프트웨어와 엑셀 소프트웨어를 이용하여 분석하였다.
통계적 유의성: 막대 그래프는 평균±SEM(평균의 표준 오차)으로 나타낸다. 0.05 미만의 p-값은 통계적으로 유의미한 것으로 간주되고 별표로 표시된다: *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001 및 ****p<0.0001.
본 접근법의 구현예의 설명에서 사용된 용어는 특정 구현예만을 기술하기 위한 것이고 제한하기 위한 것은 아니다. 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용될 때, 문맥이 달리 명확하게 나타내지 않는 한, 단수형 용어 "한", "하나" 및 "그"는 복수형도 포함하기 위한 의도이다. 본 접근법은 다음의 상세한 설명을 고려할 때 자명해질 다수의 대체물, 변형물, 및 균등물을 포괄한다.
용어 "제1", "제2", "제3", "a)", "b)", 및 "c)" 등이 본 접근법의 다양한 요소들을 기술하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있지만, 청구범위는 상기 용어들에 의해 제한되어서는 안된다는 점이 이해될 것이다. 상기 용어들은 본 접근법의 한 요소를 다른 요소와 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 본 접근법의 교시를 벗어나지 않으면서, 아래에 논의된 제1 요소는 요소 양태로서 지칭될 수 있고, 제3 요소도 유사하게 지칭될 수 있다. 따라서, 용어 "제1", "제2", "제3", "a)", "b)", 및 "c)" 등은 반드시 관련 요소에 대한 순서 또는 다른 계층을 전달하기 위한 의도가 아니라, 확인 목적으로만 사용된다. 작업 (또는 단계)의 순서는 청구범위에서 제시된 순서로 제한되지 않는다.
달리 정의되어 있지 않은 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어들(기술 용어 및 과학 용어를 포함함)은 본 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 보통 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어와 같은 용어들은, 본 명세서에서 명시적으로 정의되어 있지 않은 한, 본 출원의 문맥 및 관련 분야에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상화된 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되어서는 안된다는 점도 이해될 것이다. 본 명세서에서 언급된 모든 공개문헌, 특허 출원, 특허 및 다른 참고문헌은 그 전체가 참조로서 포함된다. 용어의 불일치가 있는 경우, 본 명세서가 우선한다.
또한, 본 명세서에서 사용될 때, "및/또는"은 관련 나열된 항목들 중 하나 이상의 항목의 임의의 모든 가능한 조합들뿐만 아니라, 대안적("또는")으로 해석될 때 조합의 결여도 지칭하고 포괄한다.
문맥이 달리 나타내지 않은 한, 본 명세서에 기술된 본 접근법의 다양한 특성들은 임의의 조합으로 사용될 수 있음이 특별히 의도된다. 또한, 본 접근법은 일부 구현예에서 설명적 구현예와 관련하여 기술된 임의의 특성 또는 특성의 조합이 배제되거나 누락될 수 있음도 고려한다.
본 명세서에서 사용될 때, 전환 어구 "본질적으로 이루어지는" (및 문법적 변형체)은 언급된 물질 또는 단계, 및 청구항의 "기본 및 신규 특징(들)에 물질적으로 영향을 미치지 않는 물질 또는 단계"를 포괄하는 것으로서 해석되어야 한다. 따라서, 본 명세서에서 사용될 때 용어 "본질적으로 이루어지는"은 "포함하는"과 동등한 것으로서 해석되어서는 안된다.
본 명세서에서 사용될 때, 측정 가능한 값, 예를 들면, 양 또는 농도 등을 언급할 때 용어 "약"은 특정된 양의 ±20%, ±10%, ±5%, ±1%, ±0.5%, 또는 심지어 ±0.1%의 편차를 포괄하는 것을 의미한다. 측정가능한 값에 대해 본 명세서에서 제공되는 범위는 그 범위 내의 임의의 다른 범위 및/또는 개별 값을 포함할 수 있다.
따라서, 본 접근법의 소정 구현예가 기술되어 있지만, 첨부된 청구항의 범위는 이하에 청구된 그의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않으면서 그의 많은 자명한 변경이 가능하기 때문에 상기 설명에 기재된 특정 세부사항에 의해 제한되지 않아야 함이 이해되어야 한다.

Claims (23)

  1. 약학적 유효량의 카르보시아닌 화합물을 환자에게 투여하는 단계를 포함하는, 환자에서 암을 치료하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 카르보시아닌 화합물은 미토트래커 딥 레드(MitoTracker Deep Red)(1-{4-[(클로로메틸)페닐]메틸}-3,3-디메틸-2-[5-(1,3,3-트리메틸-1,3-디히드로-2H-인돌-2-일리덴)펜타-1,3-디엔-1-일]-3H-인돌륨 클로라이드), HITC 요오다이드(B-1,1',3,3,3',3'-헥사메틸인도트리카르보시아닌 요오다이드), 및 DDI(1,1'디에틸-2-2'-디카르보시아닌 요오다이드) 중 하나를 포함하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 카르보시아닌 화합물은 하기 화학 구조를 갖는 화합물을 포함하는 방법:
    Figure pct00008
    ,
    여기서, 각각의 R1 내지 R14는 같거나 다를 수 있고, 수소, 탄소, 질소, 황, 산소, 불소, 염소, 브롬, 요오드, 카르복실, 알칸, 사이클릭 알칸, 알칸계 유도체, 알켄, 사이클릭 알켄, 알켄계 유도체, 알카인, 알카인계 유도체, 케톤, 케톤계 유도체, 알데히드, 알데히드계 유도체, 카르복실산, 카르복실산계 유도체, 에테르, 에테르계 유도체, 에스테르 및 에스테르계 유도체, 아민, 아미노계 유도체, 아미드, 아미드계 유도체, 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 아렌, 헤테로아렌, 아렌계 유도체, 헤테로아렌계 유도체, 페놀, 페놀계 유도체, 벤조산, 벤조산계 유도체, 막-표적화 신호, 및 미토콘드리아-표적화 신호로부터 선택되고, 단, R1 내지 R14 중 적어도 하나는 H가 아니다.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 카르보시아닌 화합물은 하기 화학 구조를 갖는 화합물을 포함하는 방법:
    Figure pct00009
    ,
    여기서, R i 는
    Figure pct00010
    및
    Figure pct00011
    로부터 선택된다.
  5. 청구항 1에 있어서,
    해당과정 억제제 화합물 및 OXPHOS 억제제 화합물 중 하나로부터 선택되는 제2 억제제 화합물을 환자에게 투여하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 억제제 화합물은 비타민 C, 2-데옥시-글루코오스, 독시사이클린, 니클로사미드, 및 베르베린 클로라이드 중 하나를 포함하는 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 방법은 암에서 미토콘드리아 대사를 억제하는 것, 암에서 암 줄기 세포(CSC)를 근절하는 것, 암에서 종양 개시 세포(TIC)를 근절하는 것, 암에서 순환하는 종양 세포를 근절하는 것, 암의 증식을 억제하는 것, CSC를 표적화 및 억제하는 것, TIC를 표적화 및 억제하는 것, 순환하는 종양 세포를 표적화 및 억제하는 것, 전이를 예방하는 것, 재발을 방지하는 것, 암을 화학치료법에 민감하게 하는 것, 암을 방사선치료법에 민감하게 하는 것, 및 암을 광선치료법에 민감하게 하는 것 중 하나를 포함하는 방법.
  8. 약학적 유효량의 카르보시아닌 화합물을 포함하는 약학 조성물.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 카르보시아닌 화합물은 미토트래커 딥 레드(1-{4-[(클로로메틸)페닐]메틸}-3,3-디메틸-2-[5-(1,3,3-트리메틸-1,3-디히드로-2H-인돌-2-일리덴)펜타-1,3-디엔-1-일]-3H-인돌륨 클로라이드), HITC 요오다이드(B-1,1',3,3,3',3'-헥사메틸인도트리카르보시아닌 요오다이드), 및 DDI(1,1'디에틸-2-2'-디카르보시아닌 요오다이드) 중 하나를 포함하는 약학 조성물.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 카르보시아닌 화합물은 하기 화학 구조를 갖는 화합물을 포함하는 약학 조성물:
    Figure pct00012
    ,
    여기서, 각각의 R1 내지 R14는 같거나 다를 수 있고, 수소, 탄소, 질소, 황, 산소, 불소, 염소, 브롬, 요오드, 카르복실, 알칸, 사이클릭 알칸, 알칸계 유도체, 알켄, 사이클릭 알켄, 알켄계 유도체, 알카인, 알카인계 유도체, 케톤, 케톤계 유도체, 알데히드, 알데히드계 유도체, 카르복실산, 카르복실산계 유도체, 에테르, 에테르계 유도체, 에스테르 및 에스테르계 유도체, 아민, 아미노계 유도체, 아미드, 아미드계 유도체, 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 아렌, 헤테로아렌, 아렌계 유도체, 헤테로아렌계 유도체, 페놀, 페놀계 유도체, 벤조산, 벤조산계 유도체, 막-표적화 신호, 및 미토콘드리아-표적화 신호로부터 선택되고, 단, R1 내지 R14 중 적어도 하나는 H가 아니다.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 카르보시아닌 화합물은 하기 화학 구조를 갖는 화합물을 포함하는 약학 조성물:
    Figure pct00013
    ,
    여기서, R i 는
    Figure pct00014
    및
    Figure pct00015
    로부터 선택된다.
  12. 청구항 8 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    해당과정 억제제 화합물 및 OXPHOS 억제제 화합물 중 하나로부터 선택되는 제2 억제제 화합물을 추가로 포함하는 약학 조성물.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2 억제제 화합물은 비타민 C, 2-데옥시-글루코오스, 독시사이클린, 니클로사미드, 및 베르베린 클로라이드 중 하나를 포함하는 약학 조성물.
  14. 청구항 10에 있어서,
    R1 내지 R4 및 R6 내지 R13은 각각 수소이고, R5는 메틸이고, 및 R14는 염소인 약학 조성물.
  15. 청구항 10에 있어서,
    R1 내지 R14 중 적어도 하나는 막-표적화 신호인 약학 조성물.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 막-표적화 신호는 팔미트산, 스테아르산, 미리스트산, 올레산, 단쇄 지방산, 및 중쇄 지방산 중 하나를 포함하는 약학 조성물.
  17. 청구항 10에 있어서,
    R1 내지 R14 중 적어도 하나는 미토콘드리아-표적화 신호인 약학 조성물.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 미토콘드리아-표적화 신호는 트리-페닐-포스포늄(TPP), TPP-유도체, 친유성 양이온, 및 10-N-노닐 아크리딘 오렌지 중 하나인 약학 조성물.
  19. 암 치료용 약제의 제조에서의 약학적 유효량의 카르보시아닌 화합물의 용도.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 카르보시아닌 화합물은 미토트래커 딥 레드(1-{4-[(클로로메틸)페닐]메틸}-3,3-디메틸-2-[5-(1,3,3-트리메틸-1,3-디히드로-2H-인돌-2-일리덴)펜타-1,3-디엔-1-일]-3H-인돌륨 클로라이드), HITC 요오다이드(B-1,1',3,3,3',3'-헥사메틸인도트리카르보시아닌 요오다이드), 및 DDI(1,1'디에틸-2-2'-디카르보시아닌 요오다이드) 중 하나를 포함하는 용도.
  21. 청구항 19에 있어서,
    상기 카르보시아닌 화합물은 하기 화학 구조를 갖는 화합물을 포함하는 용도:
    Figure pct00016
    ,
    여기서, 각각의 R1 내지 R14는 같거나 다를 수 있고, 수소, 탄소, 질소, 황, 산소, 불소, 염소, 브롬, 요오드, 카르복실, 알칸, 사이클릭 알칸, 알칸계 유도체, 알켄, 사이클릭 알켄, 알켄계 유도체, 알카인, 알카인계 유도체, 케톤, 케톤계 유도체, 알데히드, 알데히드계 유도체, 카르복실산, 카르복실산계 유도체, 에테르, 에테르계 유도체, 에스테르 및 에스테르계 유도체, 아민, 아미노계 유도체, 아미드, 아미드계 유도체, 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 아렌, 헤테로아렌, 아렌계 유도체, 헤테로아렌계 유도체, 페놀, 페놀계 유도체, 벤조산, 벤조산계 유도체, 막-표적화 신호, 및 미토콘드리아-표적화 신호로부터 선택되고, 단, R1 내지 R14 중 적어도 하나는 H가 아니다.
  22. 청구항 19에 있어서,
    상기 카르보시아닌 화합물은 하기 화학 구조를 갖는 화합물을 포함하는 용도:
    Figure pct00017
    ,
    여기서, R i 는
    Figure pct00018
    및
    Figure pct00019
    로부터 선택된다.
  23. 청구항 19에 있어서,
    상기 약제는 암에서 미토콘드리아 대사를 억제하는 것, 암에서 암 줄기 세포(CSC)를 근절하는 것, 암에서 종양 개시 세포(TIC)를 근절하는 것, 암에서 순환하는 종양 세포를 근절하는 것, 암의 증식을 억제하는 것, CSC를 표적화 및 억제하는 것, TIC를 표적화 및 억제하는 것, 순환하는 종양 세포를 표적화 및 억제하는 것, 전이를 예방하는 것, 재발을 방지하는 것, 암을 화학치료법에 민감하게 하는 것, 암을 방사선치료법에 민감하게 하는 것, 및 암을 광선치료법에 민감하게 하는 것 중 적어도 하나를 통해 암을 치료하는 용도.
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