KR20230127310A - 광선 각화증 치료 - Google Patents

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KR20230127310A
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actinic keratosis
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cell carcinoma
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베리트 요한센
토레 듀볼트
아스트리드 율룸스트뢰 포이어헤름
펠리시티 애쉬크로프트
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코에긴 파르마 아베
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Abstract

편평 세포 암종 또는 광선 각화증의 치료에 사용하기 위한 하기 화학식 I의 화합물 또는 이의 염: R-S-CH2-CO-CF3 (I) (여기서, R은 4개 이상의 비공액 이중 결합을 포함하는 C10-24 불포화 탄화수소 기이다).

Description

광선 각화증 치료
본 발명은 광선 각화증(actinic keratosis) 또는 편평 세포 암종(squamous cell carcinoma)의 치료를 위한 특정 다중불포화 장쇄 케톤의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 환자에게 본 발명의 화합물을 투여하는 것을 포함하는 환자의 광선 각화증 또는 편평 세포 암종을 치료하는 방법에 관한 것이다.
일광 각화증(solar keratosis)으로도 알려진 광선 각화증은 일반적으로 햇빛 형태의 자외선으로 인해 만성 손상을 입은 피부에서 발생하는 전(pre)-암성 병변이다. 이는 일반적으로 피부의 두껍고 비늘 모양의 패치로 나타나며, 질감이 거칠고 적색, 황갈색, 백색 또는 분홍색으로 색상이 다를 수 있다.
머리, 목, 귀, 및 손과 같이 햇빛에 노출되는 신체 부위가 가장 흔하게 침범되는 부위이다. 광선 각화증은 일반적으로 자외선에 상당한 노출로 인해 발생하기 때문에 고령 환자, 특히 40세 이상의 환자에게서 더 흔하다. 대부분의 환자는 일반적으로 다발성 광선 각화증을 가지고 있다. 또한, 피부색이 진한 사람보다 흰 피부를 가진 사람에게서 훨씬 더 많이 발생한다.
피부가 태양 또는 기타 공급원의 UV 복사선에 노출되면 표피 각질 세포(keratinocyte)의 DNA에 돌연변이가 발생하여 돌연변이 세포의 증식 및 확장을 유발할 수 있다. 자외선은 또한, 아라키돈산과 같은 염증 마커(marker)뿐만 아니라 염증과 관련된 다른 분자를 증가시키는 것으로 알려져 있다. 돌연변이된 각질 세포와 증가된 염증 마커를 포함하는 환경의 조합은 궁극적으로 광선 각화증의 성장으로 이어질 수 있다.
광선 각화증에 대한 현재 치료법은 냉동 요법, 외과적 제거, 광역학 요법 및 국소 화학 요법을 포함한다. 광선 각화증은 편평 세포 암종(SCC; squamous cell carcinoma)으로 발전할 수 있기 때문에 정확하고 신속하게 진단하고 치료하는 것이 중요하다. 광선 각화증의 최대 10%는 치료하지 않고 방치하면 편평 세포 암종으로 발전할 수 있으며 대부분의 SCC는 광선 각화증에서 유래하는 것으로 보고되었다.
따라서, 본 발명자들은 이 상태에 대한 대안적 및/또는 조합적 치료법을 찾았다.
아라키도닐 캐스케이드를 표적으로 하는 비스테로이드성 항염증제(NSAIDS)를 사용한 치료가 암 진행을 감소시킬 수 있다는 것이 관찰되었다(문헌[Johannesdottir, SA, et al., Nonsteroidal anti-inflammatory drugs and the risk of skin cancer: a population--based case-control study. Cancer, 2012. 118(19): p. 4768-76]; [Gonzalez-Periz, A. and J. Claria, New approaches to the modulation of the cyclooxygenase-2 and 5-lipoxygenase pathways. Curr Top Med Chem, 2007. 7(3): p. 297-309)] 참조).
본 발명자들은, 세포질 포스포리파제(cytosolic phospholipase) A2 그룹 IVa(cPLA2α) 효소가 또한 광선 각화증의 병인 및 광선 각화증의 편평 세포 암종으로의 진행에 관여할 수 있다고 가정한다. 포스포리파제 A2 효소는 가수분해에 의해 막(membrane) 인지질의 sn2 위치에서 불포화 지방산을 방출하는 리파제 그룹이다. 일단 방출되면, 지방산은 다양한 효소에 의해 생물학적으로 중요한 신호 분자로 전환된다. 세포질 그룹 IVa PLA2(cPLA2α)는 염증에 중추적인 역할을 하며, 이는 세포내 칼슘에 의해 활성화되고, 전(pro)-염증성 사이토카인 및 분열 촉진 성장 인자(mitogenic growth factor)와 같은 자극에 대한 반응으로 인산화에 의해 활성화된다. cPLA2α는 시험관 내에서 AA-함유 아실 사슬에 대해 선택적이며, AA-유래된 에이코사노이드(eicosanoid) 생산의 중심 효소로 간주된다. 인지질로부터 아라키돈산이 방출되면 아라키돈산 캐스케이드가 시작되어, 프로스타글란딘과 같은 에이코사노이드가 합성된다. 에이코사노이드는 다양한 생리학적 과정에서 중요하며 염증에서 중심적인 역할을 한다. 아라키돈산, 에이코사노이드 및 기타 생리활성 지질 매개체의 수치 상승이 염증성 피부병에서 보고되었다. 특히, 아라키돈산-유래된 에이코사노이드 PGE2는 각질 세포의 증식과 광선 각화증의 발생에 중요한 매개자로 여겨진다. 본 발명자들은 또한 만성 염증성 미세환경이 이러한 증식을 촉진하는 것으로 현재 인정되고 있음을 인식하고 있다. 이와 관련하여, 이러한 환경은 비정상 세포의 개시 및 성장을 촉진하는 암의 특징으로 간주된다. 따라서, 생리 활성 지질은 염증과 광선 각화증 사이의 연결 고리를 나타낼 수 있으며, 광선 각화증이 편평 세포 암종으로 진행하는 데 관여할 수 있다.
COX-2/PGE2 경로는 광선 각화증의 발달 및 편평 세포 암종으로의 진행에 모두 중요한 것으로 가정된다 (최근 문헌[Thomas GJ, Herranz P, Cruz SB, Parodi A. Treatment of actinic keratosis through inhibitor of cyclooxygenase-2: Potential mechanism of action of diclofenac sodium 3% in hyaluronic acid 2.5. Dermatol Ther. 2019;32(3)] 참조).
추가로 COX-2/PGE2 및 PAF 둘 다가, 광선 각화증의 발달에 중요한 것으로 간주되는 UV 유도 면역 억제의 매개체와 관련되며, 이는 광선 각화증의 발달 및 편평 세포 암종으로의 진행 둘다에 결정적인 것으로 간주된다 (문헌[Liu B, Qu L, Yan S. Cyclooxygenase-2 promotes tumor growth and suppresses tumor immunity.　Cancer Cell Int. 2015;15:106. Published 2015 Nov 5]; [Damiani E, Ullrich SE. Understanding the connection between platelet-activating factor, a UV-induced lipid mediator of inflammation, immune suppression and skin cancer.　Prog Lipid Res. 2016;63:14-27] 참조).
cPLA2 및 COX-2의 과발현 또한 편평 세포 암종에서 추정된다 (문헌[Zhang S, Du Y, Tao J, Wu Y, Chen N: Expression of Cytosolic Phospholipase A2 and Cyclooxygenase 2 and Their Significance in Human Oral Mucosae, Dysplasias and Squamous Cell Carcinomas. ORL 2008;70:242-248]; [Kuzbicki L, Lange D, Stanek-Widera A, Chwirot BW. Different expression of cyclooxygenase-2 (COX-2) in selected nonmelanocytic human cutaneous lesions. Folia Histochem Cytobiol. 2011;49(3):381-8] 참조).
따라서, 아라키돈산 및 리소인지질(lysophospholipid) 방출 및 이용성에 대한 제한 인자인 cPLA2α 효소의 억제는, PGE2 및 PAF와 같은 생체 활성 지질의 생산 감소로 인해, 염증 환경을 감소시키는 것 및 광선 각화증의 형성 및 편평 세포 암종으로의 발달을 촉진하는 것과 관련된 면역 억제를 억제하는 것에 있어서 잠재력을 가질 수 있다.
NSAID가 현재 광선 각화증의 치료에 사용된다(문헌[Wolf JE Jr, Taylor JR, Tschen E, Kang S. Topical 3.0% diclofenac in 2.5% hyaluronan gel in the treatment of actinic keratoses. Int J Dermatol. 2001 Nov;40(11):709-13] 참조).
본 발명자들은 놀랍게도,
1) 본원에 정의된 화합물의 사용이 HaCaT 세포로부터 PGE2의 FBS-자극 방출을 차단하고,
2) 본원에서 정의된 화합물은 또한, FBS의 존재 및 부재 하에 HaCaT 세포의 성장을 억제함
을 발견하였다.
본 발명에서 사용하도록 제안된 화합물은, 예를 들어 건선(피부 상태이지만 광선 각화증 또는 편평 세포 암종과 관련되지는 않음)의 치료를 위해, 예를 들어 EP-A-1469859에서 이미 개시되었다. 건선은 광선 각화증과는 매우 다른 생화학/면역학을 가지고 있다. EP-A-2925326은 본 발명 화합물의 피부염 치료를 위한 용도를 기술한다.
상기 화합물은 또한 EP-3148519에서 피부암 (구체적으로 편평 세포 암종 또는 광선 각화증은 아님)의 치료를 위해 제안되었다.
본 발명자들은, 본 발명의 화합물이 cPLA2 억제의 항염증 효과에 제한되지 않는 일련의 유용한 생화학적 과정을 통해 광선 각화증의 치료에 유용하다는 것을 실험적으로 입증하였다. 이들 화합물의 능력은, 세포 증식, 생존능 및 가능한 분화(세포 운명)를 포함하는 여러 생화학적 과정에 영향을 미치는 것이며, 이로 인해 이들 화합물은 광선 각화증의 치료, 및 편평 세포 암종의 치료 및 특히 예방에 있어서 매력적이다.
따라서, 한 양태에서 볼 때, 본 발명은 광선 각화증의 치료에 사용하기 위한 하기 화학식 I의 화합물 또는 이의 염을 제공한다:
R-S-CH2-CO-CF3 (I)
여기서, R은 4개 이상의 비공액 이중 결합을 포함하는 C10-24 불포화 탄화수소 기이다.
또 다른 양태에서 볼 때, 본 발명은, 유효량의 하기 화학식 I의 화합물 또는 이의 염을 이를 필요로 하는 동물, 바람직하게는 포유동물, 예를 들어 인간에게 투여하는 것을 포함하는 광선 각화증의 치료 방법을 제공한다:
R-S-CH2-CO-CF3 (I)
여기서, R은 4개 이상의 비공액 이중 결합을 포함하는 C10-24 불포화 탄화수소 기이다.
또 다른 양태에서 볼 때, 본 발명은, 광선 각화증 치료용 약제의 제조에 사용하기 위한 상기 기재된 바와 같은 화학식 I의 화합물 또는 이의 염의 용도를 제공한다.
추가 양태에서 볼 때, 본 발명은 편평 세포 암종의 치료에 사용하기 위한 하기 화학식 I의 화합물 또는 이의 염을 제공한다:
R-S-CH2-CO-CF3 (I)
여기서, R은 4개 이상의 비공액 이중 결합을 포함하는 C10-24 불포화 탄화수소 기이다.
추가 양태에서 볼 때, 본 발명은, 유효량의 하기 화학식 I의 화합물 또는 이의 염을 이를 필요로 하는 동물, 바람직하게는 포유동물, 예를 들어 인간에게 투여하는 것을 포함하는 편평 세포 암종의 치료 방법을 제공한다:
R-S-CH2-CO-CF3 (I)
여기서, R은 4개 이상의 비공액 이중 결합을 포함하는 C10-24 불포화 탄화수소 기이다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 광선 각화증 또는 편평 세포 암종의 치료에서의 화학식 I의 화합물 또는 이의 염의 용도에 관한 것이다.
광선 각화증 및 편평 세포 암종
본 발명은 광선 각화증 및 편평 세포 암종을 표적으로 한다. 위에서 언급한 바와 같이, 광선 각화증은 피부의 일광 노출 부위에서 발생하는 전-암성 병변이다. 이는 일반적으로 직경이 약 2 내지 약 6mm 사이이며, 색상이 상당히 다양할 수 있다.
광선 각화증의 임상적 변이는, 고전적(또는 일반적), 비대성(또는 과각화성), 위축성, 광선 각화증(피부 호른(cutaneous horn)을 동반), 착색성 광선 각화증, 광선 구각염 및 보웬형(Bowenoid) 광선 각화증을 포함한다. 달리 명시적으로 표시되지 않는 한, 본원에 설명된 방법은 본원에 나열된 것을 포함하여 모든 임상적 변형체에 적용 가능하다.
광선 각화증 병변은 피부암 편평 세포 암종(SCC)에서 관찰되는 것과 동일한 세포 변화를 많이 가지고 있으며, 치료하지 않고 방치하면 SCC로 발전할 수 있다. SCC는 편평 세포의 비정상적이고 가속화된 성장을 특징으로 하는 피부암의 두 번째로 흔한 형태이다. SCC는 비늘 모양의 붉은 반점, 개방성 궤양, 거칠고 두꺼워지거나 사마귀 같은 피부 또는 중앙 함몰이 있는 융기된 성장으로 나타날 수 있다. 때때로 SCC는 딱지가 생기거나 가렵거나 피가 날 수 있다. 치료되지 않은 SCC는 침습적이 되어 피부의 더 깊은 층으로 성장하고 신체의 다른 부분으로 퍼질 수 있다. 따라서, 가능하면 SCC의 발생을 방지하는 것이 바람직하다.
대부분의 SCC는 광선 각화증에서 유래하므로, 광선 각화증의 효과적인 치료는 또한 SCC의 효과적인 예방을 구성함을 알 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 광선 각화증의 치료 방법 및 광선 각화증 치료에 사용하기 위한 화합물은 SCC의 예방에도 적용될 수 있다. 대안적으로, 광선 각화증의 치료에 대한 본원의 모든 언급은 추가로 편평 세포 암종의 예방에 대한 언급으로 읽을 수 있다.
본 발명의 화합물
본 발명은 하기 화학식 I의 화합물 또는 이의 염에 의존한다.
R-S-CH2-CO-CF3 (I)
여기서, R은 4개 이상의 비공액 이중 결합을 포함하는 C10-24 불포화 탄화수소 기이다.
기 R은 바람직하게는 5 내지 9개의 이중 결합, 바람직하게는 5 또는 8개의 이중 결합, 예를 들어 5 내지 7개의 이중 결합, 예컨대 5 또는 6개의 이중 결합을 포함한다. 이러한 결합은 비공액이어야 한다. 이중 결합이 카르보닐 작용기(CO)와 공액되지 않는 것이 또한 바람직하다.
기 R에 존재하는 이중 결합은 시스 또는 트랜스 배열일 수 있지만, 존재하는 이중 결합의 대부분(즉, 적어도 50%)이 시스 배열인 것이 바람직하다. 추가의 유리한 실시양태에서는, 기 R의 모든 이중 결합이 시스 배열이거나, 카르보닐기에 가장 가까운 이중 결합(트랜스 배열일 수 있음)을 제외한 모든 이중 결합이 시스 배열이다.
기 R은 10 내지 24개의 탄소 원자, 바람직하게는 12 내지 20개의 탄소 원자, 특히 17 내지 19개의 탄소 원자를 가질 수 있다.
R 기는 바람직하게는 선형이다. 이는 바람직하게는 장쇄 지방산 또는 에스테르와 같은 천연 공급원에서 유도된다. 특히, R 기는 AA, EPA 또는 DHA에서 유래할 수 있다.
하기 화합물들이 본 발명에서 사용하기에 매우 바람직하다:
가능한 경우, 본 발명의 화합물은 염 형태로 투여될 수 있다. 그러나, 이러한 형태는 사용하지 않는 것이 바람직하다.
화학식 I의 화합물은 예를 들어 EP-A-2925326 또는 PCT/EP2016/051456에서와 같이 공지된 화학적 합성 경로를 사용하여 제조될 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 화합물인 아라키돈산(AA), EPA(all-Z-에이코사-5,8,11,14,17-펜타엔산) 또는 DHA(all-Z-도코사-4,7,10,13,16,19-헥사엔산)로부터 합성을 시작하는 것이 편리하다. 이들 화합물의 산 작용기의 -COCF3 기로의 전환은, 예를 들어 카르복실산을 그의 상응하는 산 클로라이드로 전환하고 이를 피리딘의 존재 하에 트리플루오로아세트산 무수물과 반응시킴으로써 쉽게 달성될 수 있다.
탄소 사슬에 S 원자를 도입하는 것도 또한 쉽게 달성된다. 예를 들어 편리하게, 출발 산을 알코올로 환원하고, 필요한 경우 상응하는 티올로 전환한다. 친핵성 티올을 이어서 BrCH2COCF3 와 같은 기와 반응시켜 카르보닐 및 전자 트리플루오로메틸 종을 도입할 수 있다. 완전한 합성 프로토콜은 문헌[J. Chem. Soc., Perkin Trans 1, 2000, 2271-2276] 또는 [J. Immunol., 1998, 161, 3421]에서 확인할 수 있다.
본 발명의 화합물은 특히 광선 각화증의 치료에 사용하는 것으로 주로 제안된다.
"치료하다" 또는 "치료"라는 용어는 다음 중 적어도 하나를 의미한다:
(i) 포유동물에서 발생하는 질병의 임상 증상의 출현을 예방하거나 지연시키는 것;
(ii) 질병을 억제하는 것, 즉 질병의 진행 또는 이의 재발 또는 이의 적어도 하나의 임상적 또는 준임상적 증상을 저지, 감소 또는 지연시키는 것, 또는
(iii) 질병의 임상적 또는 준임상적 증상 중 하나 이상을 완화하거나 약화시키는 것.
편평 세포 암종을 예방하는데 본 발명의 화합물을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 광선 각화증의 임상 증상들 중 하나 이상을 경감 또는 약화시키는데 본 발명의 화합물을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
치료할 대상체에 대한 이점은 통계적으로 유의하거나 또는 적어도 환자 또는 의사에게 인지될 수 있다. 일반적으로 당업자는 "치료"가 발생하는 시기를 알 수 있다. 본 발명의 화합물이 치료학적으로 (즉, 예방적이라기보다는 이미 나타난 병태를 치료하기 위해) 사용되는 것이 특히 바람직하다. 본 발명의 화합물은 예방적으로 사용할 때보다 치료적으로 사용될 때 더 효과적일 수 있다.
본 발명의 화합물은 임의의 동물 대상체, 특히 포유동물, 보다 특히 인간 또는 질병에 대한 모델로서 제공되는 동물(예를 들어, 마우스, 원숭이 등)에 사용될 수 있다.
질병을 치료하기 위해서는 유효량의 활성제를 환자에게 투여해야 한다. "치료적 유효량"은, 상태, 장애 또는 증상을 치료하기 위해 동물에게 투여될 때 그러한 치료를 수행하기에 충분한 화합물의 양을 의미한다. "치료적 유효량"은 화합물, 질병 및 이의 중증도, 및 치료 대상체의 연령, 체중, 신체 상태 및 반응성에 따라 달라질 것이며, 궁극적으로 주치의의 재량에 따를 것이다.
화학식 I의 화합물이 특정 간격으로 재적용되어야 하는 것이, 본 발명에 따라 상태를 치료하는 것일 수 있다. 적절한 투약법은 의사가 처방할 수 있다.
본 발명의 방법에 사용하기 위해 화학식 I의 화합물을 벌크 물질로서 투여할 수도 있지만, 예를 들어 의도된 투여 경로 및 표준 약학 관행과 관련하여 선택된 약학적으로 허용되는 담체와 제제가 혼합된 약제학적 제형으로 활성 성분을 제공하는 것이 바람직하다.
용어 "담체(carrier)"는 활성 화합물과 함께 투여되는 희석제, 부형제 및/또는 비히클을 의미한다. 본 발명의 약제학적 조성물은 하나 초과의 담체의 조합물을 함유할 수 있다. 이러한 약제학적 담체는 당업계에 잘 알려져 있다. 약제학적 조성물은 또한 임의의 적합한 결합제(들), 윤활제(들), 현탁화제(들), 코팅제(들) 및/또는 가용화제(들) 등을 포함할 수 있다.
상기 조성물은 또한 다른 활성 성분, 예를 들어 광선 각화증 또는 편평 세포 암종의 치료를 위한 다른 약물을 함유할 수 있다.
따라서, 본 발명의 활성제는 스테로이드 또는 장벽 물질(예컨대, 산화아연)과 조합될 수 있다.
본 발명에 따라 사용하기 위한 약제학적 조성물은 경구, 비경구, 경피, 설하, 국소, 이식, 비강 또는 장관 투여 (또는 다른 점막 투여) 현탁액, 캡슐 또는 정제의 형태일 수 있음을 이해할 것이며, 이들은 하나 이상의 약제학적으로 허용되는 담체 또는 부형제를 사용하여 통상적인 방식으로 제형화될 수 있다.
그러나, 광선 각화증의 치료를 위해, 본 발명의 조성물은 바람직하게는 경구로 또는 이상적으로는 국소적으로 투여될 것이다. 따라서, 상기 화합물은 연고(ointment), 크림, 살베(salve), 폼 또는 젤의 형태로 제공될 수 있다.
본 발명의 약제학적 조성물은 부피당 0.01 내지 99중량%의 활성 물질을 함유할 수 있다.
본 발명의 화합물의 치료적 유효량은 당업계에 공지된 방법에 의해 결정될 수 있다. 치료적 유효량은 환자의 연령 및 일반적인 생리학적 상태, 투여 경로 및 사용되는 약제학적 제형에 따라 달라질 것이다. 치료 용량은 일반적으로 약 1.0 내지 200mg/일, 바람직하게는 약 3.0 내지 150mg/일이다. 예를 들어, 5.0 내지 50mg/일, 5.0 내지 30mg/일을 비롯한 다른 범위가 사용될 수도 있다. 일반적인 범위는 10 내지 200mg/일이다.
투여는 1일 1회, 1일 2회 또는 그 이상일 수 있고, 질환 또는 장애의 유지 단계 동안 감소될 수 있다 (예컨대, 1일 1회 또는 1일 2회 대신 2일 또는 3일마다 1회). 투여량 및 투여 빈도는, 당업자에게 공지된 급성기의 임상 징후 중 적어도 하나 이상 또는 하나 초과의 감소 또는 부재로 관해 단계(remission phase)의 유지를 확인시켜주는 임상 징후에 따라 달라질 것이다.
본 발명의 화합물은, 상기 목적을 위한 다른 공지된 약제와 함께 편평 세포 암종을 치료하는데 사용될 수 있으며, 이는 본 발명의 추가 양태를 형성한다. 특히, 이미퀴모드(Imiquimod, 5-플루오로우라실(Fluorouracil)(5-FU) 또는 ErivedgeTM (비스모데깁(vismodegib))와의 조합이 고려된다.
대안적으로, 본 발명의 화합물은 방사요법, 냉동 요법, 광선 요법, 레이저 요법 또는 방사선 요법과 함께 사용될 수 있다. 본 발명은 다음의 비제한적 실시예 및 도면을 참조하여 하기에서 추가로 설명된다.
도 1은, 화합물 A의 부재 또는 존재 하에 DMEM-0,5% FBS(A) 또는 10% FBS(B)에서 배양된 HaCaT 세포의 세포수를 나타낸다 (범례는 화합물 A의 μM 단위의 농도를 나타낸다). 도 1의 C는 두 실험 모두에 대한 96시간 시점의 용량 반응 곡선을 도시한다.
도 2는, 화합물 A (5μM)의 부재 또는 존재하에, 10% FBS 또는 CTRL(0,5% FBS)을 첨가하여 24시간 동안 혈청이 결핍된 HaCaT 세포의 자극 후 PGE2의 농도를 도시한다. *P<0.05 대 CTRL, #p<0.05 대 10% FBS.
도 3은 AVX001이 1차 각질 세포의 성장, 증식 및 생존능을 억제함을 보여준다. 성장 곡선(growth curve): 세포를 비히클 또는 AVX001로 처리하고 최대 6일 동안 매일 자동 이미징으로 계수했다. 데이터는 2-3회 실험 값이다. 생존능 검정(viability assay): 레자주린(resazurin) 검정을 사용하여, 3일 동안 배양하고 비히클 또는 AVX001로 추가 3일 동안 처리한 세포에서 세포 생존능을 측정했다. 데이터는 대표적인 실험이며, 데이터 포인트는 6개의 기술적 복제물에 대한 평균 ± 표준 편차이다. 3번의 실험에서 얻은 AVX001의 평균 IC50은 3.7μM ± 0.7이었다. 증식 지수(proliferation index): 비히클 또는 AVX001로 24시간 처리 후의 증식/전체 세포. 데이터는 3회 실험에 대한 평균 ± SEM이다. *p<0.05, ***p<0.001 대 비히클(일방향 ANOVA).
도 4는, AVX001이 A431 피부 편평 세포 암종 세포의 생존능을 억제함을 보여준다.
A: AVX001을 처리한 A431 세포의 대표 이미지. 비히클 또는 AVX001로 2일간 배양한 후 20X 배율로 위상차 이미지를 촬영했다.
B: 6개의 복제 웰에서 수행된 세포 생존능 검정. 6회 반복에 대한 개별 데이터 포인트가 표시된다. 비선형 회귀에 의한 곡선 피팅을 사용하여 IC50을 계산했다.
도 5는, BIRC5는 HaCaT 각질 세포에서 cPLA2α 억제의 표적(target)이다. 비히클 또는 AVX001(5μM)로 처리된 HaCaT 세포의 12일 동안 3D 배양에서 BIRC의 유전자 발현의 qPCR 분석. 데이터는 평균 정규화 상대량(NRQ) ± SEM이다. *p<0.05(짝이 없는 t-시험).
실시예
하기 화합물이 실험에 사용되었다.
화합물 A (AVX001)
(X = CF3)
실시예 1
재료
달리 명시되지 않는 한, 세포 배양 배지 및 화학 물질은 Sigma-Aldrich에서 구입했다. 플루오로케톤은 산화를 최소화하기 위해 아르곤 가스 하에서 DMSO 중의 20mM 저장 용액으로 -80℃에서 보관되었다.
HaCaT 각질 세포 유지
자발적으로 불멸화된 피부 각질 세포주 HaCaT를 사용했다. 이러한 세포는 일반적으로, 피부병학에서 증식 반응을 연구하는데 사용되고, EGFR을 발현하며, 성장 인자를 이용한 자극에 반응하여 및 그와 독립적으로 증식할 수 있다. HaCaT는 5%(v/v) FBS, 0.3 mg/ml 글루타민 및 0.1 mg/ml 겐타마이신(DMEM-5)이 보충된 DMEM에서 유지되었으며, 분화를 방지하기 위해 컨플루언시 미만(sub-confluency)으로 습한(humidified) 분위기에서 5% CO2, 37℃에서 유지되었다. 처리는 0.5%(v/v) FBS, 0.3 mg/ml 글루타민(DMEM-0.5)이 보충된 DMEM에서 수행되었다.
세포 성장 검정
HaCaT를 웰당 3000개 세포의 밀도로 DMEM-5에서 96웰 플레이트에 시딩하였다. 24시간 후, 10X 대물렌즈가 장착된 Biotek Cytation 5 멀티모드 플레이트 판독기를 사용하여 웰당 4개의 명시야(brightfield) 이미지를 캡처했다. 각 시야 이미지는, 자동적인 자동초점과, 시야당 셀 수의 정확한 검출 및 계산에 최적인 아웃포커스 이미지(out-of-focus image)를 생성하는 오프셋 둘 다를 사용하여 캡처되었다. 이어서, 배지를 표시된 용량의 화합물 A의 부재 또는 존재하에 DMEM-0.5로 교체했고; 처리당 6개의 웰을 사용하였다. 90분 후, 최종 농도의 10% FBS를 웰의 절반에 가하고, 플레이트를 37℃, 5% CO2에서 배양하였다. 세포 계수를 위한 명시야 이미지는 6일 동안 24시간 간격으로 촬영되었으며, 배지와 처리물은 3일 후에 교체되었다.
PGE2의 효소-결합된 면역측정법 검출
HaCaT 세포를 DMEM-5의 24-웰 플레이트에 웰당 20,000개의 세포 밀도로 시딩하였다. 3일 후, DMEM-0.5에서 24시간 동안 세포를 혈청-제거한 다음, 화합물 A 또는 비히클(DMSO)로 90분 동안 전처리한 후, 최종 농도의 10% FBS를 첨가하였다. 추가로 24시간 후에, 상청액을 제거하고, 제조자의 프로토콜에 따라 효소-결합된 면역흡착 검정(enzyme-linked immunosorbent assay, EIA)(Cayman #514435)으로 PGE2 수준을 측정했다. 세포 상청액을 희석되지 않은 상태에서 분석하였다. 상청액을 밤새 혼성화하고(hybridized), 기질의 효소적 전환율을 OD420 nm에서 판독하였다. 데이터는 4-매개변수 로지스틱 피트 모델을 사용하여 처리되었다.
결과
다양한 조건에서 HaCaT 세포의 성장은 cPLA2α 억제제 화합물 A에 의해 억제된다.
화합물 A 처리는 혈청-제거(0,5% FBS)(도 1의 A) 및 10% FBS(도 1의 B) 모두에서 성장한 HaCaT의 성장을 억제했다. 처리 96시간 후, 화합물 A는 0,5% FBS에서 3.2μM 및 10% FBS에서 5μM의 평균 IC50으로 HaCaT 세포의 성장을 억제했다(도 1의 C 및 표 1).
HaCaT 세포는 화합물 A의 부재 또는 존재(μM 단위의 농도) 하에 DMEM-0,5% FBS(A) 또는 10% FBS(B)에서 배양되었다. 세포 수는 6일 동안 24시간마다 기록되었다. 아래에 기재된 데이터는 3개의 기술적 복제의 평균이며, 상기 실험은 두 번 반복되었다. 비선형 회귀를 사용하여 용량 반응 곡선(도 1의 C)으로부터 IC50 값을 계산하였으며, 이는 각 생체 복제물(REP1 및 REP2)에 대해 기재되어 있다.
표 1. 96시간 후-처리시의 IC 50 값
Figure pct00003
HaCaT 세포로부터의 PGE2의 방출은 cPLA2α 억제제 화합물 A에 의해 차단된다.
24시간 동안 혈청-제거된 HaCaT 세포에서, 24시간 동안 10% FBS를 첨가하여 PGE2의 방출을 유도하였다. PGE2 수준은 효소-결합된 면역측정법으로 분석했다. 도 2에 도시된 데이터는 3회의 독립적인 실험의 평균이다. 화합물 A (5μM)를 사용한 사전-배양은 FBS-자극된 PGE2 방출을 완전히 차단했으며, 이는 cPLA2α의 활성화가 FBS로 자극된 PGE2 방출의 중요한 동인(driver)임을 나타낸다. 이 메커니즘은 각질 세포의 증식을 조절하는 데 중요할 수 있다.
실시예 2
방법
일차 인간 표피 각질 세포의 배양 및 실험
4 내지 6명의 개인으로부터 풀링된 인간 신생아 표피 각질 세포(Thermofisher #A13401)를, 공급업체의 지침에 따라, 보충제 S7이 보충된 Epilife 배지(M-EPI-500-CA)에서 콜라겐 코팅된 플라스크 상에서 성장시켰다. 배지는 2일마다 교체되었고 세포는 컨플류언스에 도달하기 전에 계대배양되었다(sub-cultured). 실험을 위해, 세포를 2500개 세포/cm2의 밀도로 96웰 플레이트에 플레이팅하였다. 성장 검정을 위해, 24시간 후, 세포를 지시된 용량의 AVX001로 처리하고, Cytation 5 멀티모드 이미징 플레이트 판독기(Biotek Inc.)를 사용한 자동 이미징 및 분석을 사용하여 6일 동안 매일 세포를 계수하여 성장을 모니터링했다. 세포 생존능 검정을 위해, 세포를 플레이팅 후 4일째에 표시된 용량으로 AVX001로 처리하고, 추가 3일 동안 배양한 다음, 2시간 동안 레자주린 시약을 첨가한 후, Cytation 5 다중 모드 이미징 플레이트 판독기(Biotek Inc.)를 사용하여 590nm에서 형광값을 살아있는 세포 수의 지표로서 판독하였다. 세포 증식 분석을 위해, 배지를 플레이팅 후 5일째에, 보충제 S7이 없는 Epilife 배지로 변경했다. 다음날, 세포를 표시된 용량의 AVX001로 24시간 동안 처리했다. EdU를 2시간 동안 첨가한 후, 세포를 4% 파라포름알데히드에 고정하고, 활발하게 증식하는 세포를 ClickIT EdU Alexafluor 594 HCS 분석(Thermofisher Scientific)을 사용하여 정량화했다. 투과 및 염색에 대한 프로토콜은 제조업체의 지침에 따라 수행되었다. HCS 핵 마스크(nuclear mask) 및 EdU를 각각 이미지화하기 위해, DAPI 및 TRITC 필터 세트가 구비된 Cytation 5 다중 모드 이미징 플레이트 판독기(Biotek Inc.)를 사용하여 10X 배율로 세포를 이미지화했다. 자동 분석 소프트웨어 CellProfiler를 사용하여 전체 및 EdU 양성 핵(positive nuclei)을 계수하고, 증식 지수(이미지당 EdU 양성/총 핵)로서 나타내었다.
A431 피부 편평 세포 암종 세포 및 HaCaT 세포의 배양 및 실험
A431 피부 편평 세포 암종 세포 및 HaCaT 불멸화된 각질 세포를, 5% FBS가 보충된 DMEM에서 배양하였다. 실험을 위해, 세포를, 5% FBS가 보충된 DMEM에서, 웰당 3000개 세포의 밀도로 96웰 플레이트에 플레이팅하였다. 2일 후, 비히클(0.1% DMSO) 또는 AVX001의 존재 하에 배지를 0,5% FBS가 보충된 DMEM으로 교체하고 추가 2일 동안 두었다. 레자주린(웰당 10μL)을 2시간 동안 첨가한 후, Cytation 5 멀티모드 이미징 플레이트 판독기(Biotek Inc.)를 사용하여 살아있는 세포 수의 지표로서 590nm에서 형광값을 판독했다.
정량적 PCR에 의한 유전자 발현의 분석
HaCaT 각질 세포를 3D 기관형(organotypic) 배양으로 유지 및 성장시켰다. RNeasy minikit(Qiagen)을 사용하여 배양물로부터 RNA를 추출하고, 제조업체 프로토콜에 따라 Quantitect 역전사 키트를 사용하여 역전사를 수행했다. 로슈의 LightCycler 96 기기를 사용하여 SYBR 그린 마스터 믹스(Roche)로 정량적 PCR을 수행했다. Cq 값은 LinReg PCR(버전 2017.1)에서 계산되었고, qbase+ 소프트웨어 버전 3.0(Biogazelle, Zwijnaarde, Belgium - www.qbaseplus.com)을 사용하여 3개의 기준 유전자(GAPDH, HPRT1 및 RPS18)에 대한 정량화를 수행했다.
Figure pct00004
결과 및 토론
AVX001은 배양에서 일차 인간 각질 세포 및 변형된 각질 세포의 생존능을 억제한다.
앞에서 본 발명자들은, AVX001이 2D 및 3D 배양 모두에서 불멸화된 HaCaT 각질 세포의 성장 및 증식을 억제할 수 있고 성장 인자 및 FBS에 대한 반응을 억제할 수 있음을 보여주었다. AVX001이 1차 각질 세포에서 증식을 억제할 수 있는지 여부를 시험하기 위해, 상업적으로 입수가능한 1차 인간 표피 각질 세포(HEK)를 배양하여 AVX001이 이의 성장, 생존능 및 증식에 미치는 영향을 조사했다. 2μM의 농도에서, AVX001은 HEK의 증식을 방지하였고(도 3a; 성장 곡선), 3.7 μM ±0.7의 평균 IC50으로 HEK의 생존능을 억제했다 (도 3b; 생존능 검정). 증식 분석은 이러한 농도(2 내지 5μM)에서 AVX001이 집단에서 활발하게 증식하는 세포의 비율을 상당히 감소시켰음을 나타낸다(도 3c; 증식 분석). 이는, cPLA2α 활성이 각질 세포의 증식/생존에 중요하다는 것을 시사하는 불멸화된 HaCaT 세포의 데이터를 뒷받침한다.
형질전환된 각질 세포의 성장을 억제하는 데 AVX001이 효과적인지 여부를 시험하기 위해, 본 발명자들은 피부 편평 세포 암종 A431 세포주를 배양하고, AVX001의 용량을 증가시키면서 치료 후 세포 생존능을 측정했다. AVX001은 A431 세포의 생존능을 감소시켰고, 이는 도 4의 A에 도시된 부착된 세포의 수 감소로 입증되었으며, 도 4의 B에 표시된 레자주린 분석에서 나타난 바와 같이 감소된 대사로 나타났다. 비교용으로서, 이전에 HaCaT 세포에서 수행된 생존 가능성 연구도 반복했다. AVX001은 6.7μM의 IC50으로 A431 세포의 생존능을 감소시켰으며, 이는 HaCaT 세포에서의 상기 화합물의 효과와 동등하였다.
AVX001은 서바이빈을 암호화하는 유전자인 BIRC5의 발현을 억제한다.
cPLA2α 활성이 여러 세포 유형의 성장 및 증식에 중요하다는 것은 분명하지만, 신호 경로 및 이펙터 단백질(effector protein)은 세포/조직의 기원 및 발달 단계에 따라 달라질 수 있다. 각질 세포의 cPLA2α-의존성 증식에 어떤 경로/이펙터가 중요할 수 있는지 조사하기 위해, AVX001의 존재 또는 부재 하에서, 3D로 배양된 HaCaT 세포에서 RNA를 추출하고, 피부를 포함하여 과증식성 질환의 발달에 관여하는 것으로 밝혀진 항아폽토시스(antiapoptotic) 단백질의 BIRC(baculovirus IAP repeat containing) 계열 구성원의 발현을 측정했다.
본 발명자들은, BIRC5 유전자 발현 수준은 비히클 대조군으로 처리된 것보다 상당히 낮은 반면, BIRC2, BIRC3 및 BIRC4의 발현은 영향을 받지 않는다는 것을 입증했다(도 5). BIRC5는, 각질 세포에서 세포 주기 진행 및 세포자멸사로부터 보호 역할을 하는 단백질인 서바이빈을 암호화하는 유전자이다. 서바이빈은 암 및 염증성 피부 질환에서 과도하게 발현되며, 과증식 및 피부 종양 발달에 관여한다. BIRC5는 또한, UV-자극된 각질 세포에서 PGE2/EP2/STAT3 신호 전달의 알려진 표적이며, 서바이빈을 표적으로 삼으면 마우스에서 흑색종 피부암의 성장을 억제할 수 있다. 따라서, AVX001 치료에 의한 서바이빈의 하향 조절은 각질 세포의 증식 및 생존을 손상시킬 것으로 예측되며, 이에 따라서, 광선 각화증 및 편평 세포 암종에서 AVX001에 대한 추정적 작용 메커니즘을 제시할 수 있다.
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Claims (10)

  1. 광선 각화증(actinic keratosis)의 치료에 사용하기 위한 하기 화학식 I의 화합물 또는 이의 염:
    R-S-CH2-CO-CF3 (I)
    상기 식에서, R은 4개 이상의 비공액 이중 결합을 포함하는 C10-24 불포화 탄화수소 기이다.
  2. 편평 세포 암종(squamous cell carcinoma)의 치료, 바람직하게는 편평 세포 암종의 예방에 사용하기 위한 하기 화학식 I의 화합물 또는 이의 염:
    R-S-CH2-CO-CF3 (I)
    상기 식에서, R은 4개 이상의 비공액 이중 결합을 포함하는 C10-24 불포화 탄화수소 기이다.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탄화수소기 R이 5 내지 7개의 이중 결합을 갖는, 화합물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화수소기 R에서 이중 결합이 카르보닐기와 공액 결합되지 않은, 화합물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화수소기 R에서 모든 이중 결합이 시스 배열이거나, 상기 탄화수소기에서 모든 이중 결합이 카르보닐에 가장 가까운 이중 결합을 제외하고는 시스 배열인, 화합물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    R 기가 17 내지 19개의 탄소 원자를 포함하는, 화합물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    화학식 I의 화합물이 하기 화합물인, 화합물:
    .
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    화합물이 경구 또는 국소 투여되는, 화합물.
  9. 유효량의 하기 화학식 I의 화합물 또는 이의 염을, 이를 필요로 하는 동물, 바람직하게는 포유동물, 예를 들어 인간에게 투여하는 것을 포함하는, 광선 각화증 또는 편평 세포 암종의 치료 방법:
    R-S-CH2-CO-CF3 (I)
    상기 식에서, R은 4개 이상의 비공액 이중 결합을 포함하는 C10-24 불포화 탄화수소 기이다.
  10. 광선 각화증 또는 편평 세포 암종을 치료하기 위한 약제의 제조에 사용하기 위한, 하기 화학식 I의 화합물 또는 이의 염의 용도:
    R-S-CH2-CO-CF3 (I)
    상기 식에서, R은 4개 이상의 비공액 이중 결합을 포함하는 C10-24 불포화 탄화수소기이다.
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