KR20230155992A - Ddx5 단백질에 결합하는 캄토테신계 약물이 산 민감성 링커에 연결된 접합체 및 이를 이용한 면역접합체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 DDX5 단백질에 결합하도록 설계된 화학식 1의 캄토테신계 약물(예, Exatecane 및 dxd)이 산 민감성(acid-sensitive) 링커에 연결된 접합체 및 이를 이용한 운반체-약물 접합체(Carrier-Drug Conjugate)에 관한 것이다.
본 발명에 따라 DDX5 단백질에 결합하도록 설계된 화학식 1의 캄토테신계 약물은 세포 내에서 DDX5 단백질에 결합하여 DDX5 단백질 분해를 통해 세포사멸(cell death)을 유도할 수 있을 뿐만 아니라, 바람직하게는 페이로드로 사용시 산 민감성 링커와 함께 이의 운반체-약물 접합체가 응집되는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 운반체-약물 접합체는 산 민감성 링커를 통해 화학식 1의 캄토테신계 약물 연결시 생체 내 주입 후 체내 투여, 분포 및 제거 경로에서 대식세포에 의해 탐식(phagocytosis)되지 않도록 정밀하게 설계한 것으로, 세망내피계 기관의 대식세포 식세포작용으로 인해 간, 비장, 골수, 림프절 등에 흡수되지 아니하며, 원하는 혈액 순환 프로파일을 제공할 수 있다.

Description

DDX5 단백질에 결합하는 캄토테신계 약물이 산 민감성 링커에 연결된 접합체 및 이를 이용한 면역접합체 {Conjugate of camptothecin-based drug linked to acid-sensitive linker and immunoconjugates using the same}
본 발명은 DDX5 단백질에 결합하도록 설계된 화학식 1의 캄토테신계 약물(예, Exatecane 및 dxd)이 산 민감성(acid-sensitive) 링커에 연결된 접합체 및 이를 이용한 운반체-약물 접합체(Carrier-Drug Conjugate)에 관한 것이다.
본 발명에 따라 DDX5 단백질에 결합하도록 설계된 화학식 1의 캄토테신계 약물은 세포 내에서 DDX5 단백질에 결합하여 DDX5 단백질 분해를 통해 세포사멸(cell death)을 유도할 수 있을 뿐만 아니라, 바람직하게는 페이로드(payload)로 사용시 산 민감성 링커와 함께 이의 운반체-약물 접합체가 응집되는 문제를 해결할 수 있다.
암 조절 유전자(Cancer Genes)는 원래는 세포의 정상적인 기능을 조절하기 위하여 존재하지만, 변이가 일어나거나 비 정상적으로 조절되면 암이 발생할 수 있는 유전자를 의미한다. 정상적인 세포 기능의 하나로 세포사멸 기능이 있으며, 이와 관련하여 사멸 촉진인자와 사멸 억제인자가 있다.
예컨대, 암 조절 유전자(Cancer Genes)에는 (i) 돌연변이가 발생했을 때 세포 분열을 활발하게 촉진하는 종양유전자(Oncogenes) 및 (ii) 돌연변이가 일어나면 세포 분열을 억제하지 못하는 종양 억제 유전자(Tumor suppressor genes)가 있다. 종양유전자(Oncogenes)의 일례로, Src, EGFR, HER2, RAS, APC, BCL-2 등이 있고, 종양 억제 유전자(Tumor suppressor genes)의 일례로 p53, BRCA, Rb, PTEN, BAX 등이 있다.
암은 성장과 분열의 세포주기가 조절되지 않는 질병 그룹이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 프로그램된 세포 사멸(예, 아폽토시스) 메커니즘이 손상되면 암이 발생할 수 있다.
암은 단백질 생성물이 세포 주기 조절에 관여하는 유전자의 돌연변이 발생으로 인해 발생한다. 많은 암은 특정 유전자의 과발현 또는 돌연변이 단백질 산물의 비정상적인 활동과 관련이 있다(Oncogenes).
바이러스 종양유전자들(viral oncogenes)에 의해 코딩되는 단백질들은 중요한 조절 기능을 가진 세포 단백질과 유사하다. 이러한 세포 상동체를 원종양유전자(proto-oncogenes) 또는 정상세포 종양유전자(normal cellular oncogenes)라고 한다. Proto-oncogenes의 돌연변이는 세포 증식을 적극적으로 촉진한다. 돌연변이 c-H-ras 단백질에는 GTP를 가수분해하는 능력을 손상시키는 돌연변이가 있다. 이것은 돌연변이 단백질을 활성 신호 모드로 유지하고 세포 분열을 자극한다. c-ras의 돌연변이 버전은 많은 유형의 종양에서 발견되었다.
단일 돌연변이는 일반적으로 암을 유발하지 않는다. 일반적으로 세포 성장을 조절하는 여러 유전자들이 암 상태가 발생하기 전에 돌연변이된다.
유방 상피세포에 HER2가 비정상적으로 많이 발현하는 HER2 양성 유방암은 유방암 환자 전체의 ¼ 정도이고, 여성호르몬 관련 유방암에 비해 화학 항암제 치료 시 재발율이 높고 예후가 나쁘다. HER2 표적치료제인 허셉틴(Herceptin, 성분명: Trastuzumab)은 세포 표면의 HER2의 수를 줄이고, 면역세포가 HER2 양성 유방암 세포를 죽이도록 도와 줌으로써, 유방암을 치료한다.
HER2 양성 유방암은 ErbB 수용체의 멤버인 HER2 (ErbB2) 암유전자의 증폭(amplification) 또는 과발현(overexpression)을 보유한 유방암이다. 트라스투주맙(허셉틴)은 HER2 양성유방암의 치료효과를 증대시켰으나, HER2 양성 유방암은 다른 유방암에 비해 공격적인 양상을 나타내며 환자의 과반수 이상이 기존 표적치료에 저항성을 갖거나 치료 중 내성이 생긴다.
세포막에 부착된 ErbB 수용체의 리간드들로는 NRG1, HB-EGF가 있으며, 활성화된 ErbB 리간드들은 이들의 수용체(EGFR, HER3)에 결합하여, 수용체들 간의 결합(EGFR-HER2, HER2-HER3)에 의한 인산화(phosphorylation, P)를 촉매하여, 세포 내 성장증식 신호를 유도한다. 이러한 과도한 ErbB 수용체의 활성화에 의해 항HER2 치료제에 내성을 나타내게 된다.
STAT(signal transducer 및 activator of transcription의 약자) 전사 인자 패밀리에는 STAT1, STAT2, STAT3, STAT4, STAT5 및 STAT6이 포함된다. STAT 단백질은 성장 인자, 사이토카인, 인터페론 또는 발암 유전자로 자극 시 JAK 키나아제에 의해 활성화되어 인터페론 신호 전달을 조절할 수 있다. STAT의 DNA 결합 도메인은 특정 DNA 표적 서열에 대한 결합을 매개하는 면역글로빈 유사 구조이다. 활성화 동안 JAK 키나아제에 의한 STAT3의 인산화는 이합체화를 활성화한다. 그런 다음 이합체는 핵 구획으로 이동하고 표적 프로모터의 서열에 결합하여 표적 유전자의 발현을 유도한다. STAT3 표적 유전자에는 서바이빈(survivin), bcl-xl, mcl-1, 사이클린 D1, MMP2, MMP9, VEGF, Myc, Sox2 등이 포함된다. STAT 단백질은 세포 성장, 세포 사멸, 분화 및 면역을 포함한 많은 생물학적 과정을 조절한다. STAT 계열 내에서 STAT3 및 STAT5는 암 진행에 관여했다.
조절되지 않은 STAT3 및 활성화된 STAT5는 발암유전자로 간주되어 혈관신생을 증가시키고 암세포의 생존을 향상시킨다. cBioPortal 데이터베이스의 많은 샘플을 사용한 연구에서 STAT3는 정상 조직에 비해 폐암, 난소암, 위암, 조혈암 및 뇌암에서 더 자주 과발현되는 것으로 나타났으며, STAT3의 과발현은 낮은 전체 생존율과 관련이 있었다. JAK 키나아제에 의한 STAT3의 인산화는 STAT3 활성화의 첫 번째 단계이다. 교모세포종 환자 90명을 대상으로 한 또 다른 연구에서는 높은 p-STAT3 수치가 무진행 생존율 및 전체 생존율 저하와 유의한 관련이 있음을 발견했다. 다변량 생존 분석은 높은 p-STAT3 수준이 불량한 무진행 생존 및 전체 생존에 대한 중요한 예후 지표 역할을 할 수 있음을 보여주었다.
제1형 토포이소머라아제(Topoisomerase I)의 저해제(Irinotecan, Topotecan 등)는 임상에서 효능/안전성이 검증된 항암기전이며, 임상에서 대장암, 폐암, 유방암, 난소암 등 다양한 난치성 고형암에서 뛰어난 항암 효능이 검증되었다.
이와 관련하여, 제1형 토포이소머라제(topoisomerase-1)를 저해하여 항종양 작용을 발현하는 저분자 화합물인 캄토테신 유도체가 알려져 있다.
캄토테신(camptothecin)은 DNA의 복제 및 재조합 등에 관여하는 이성질화 효소인 제1형 토포이소머라제(topoisomerase-1)의 선택적인 억제제이다. 이미 1966년 미국의 Wall 등에 의해 중국 원산지의 희수 나무(Camptotheca acuminata)에서 단리된 천연 항종양 알카로이드이다. in vitro에서 강력한 세포독성(cytotoxicity)을 나타낸 것으로 판명된 이래 미국 암연구센터(NCI) 등에서 임상시험을 통한 개발에 착수되었으나 극히 난용성이라는 한계로 인해 그와 관련된 골수억제 및 출혈성 방광염 등의 다양한 부작용을 보임에 따라 개발이 중단되었다. 그러나 1990년 이후, 캄토테신이 가지는 독특한 작용기전, 즉 DNA 제2형 토포이소머라제(topoisomerase-2) 저해기전과는 달리 DNA 제1형 토포이소머라제를 선택적으로 억제하여 항종양효과를 나타냄이 확인되었다.
DNA 토포이소머라제는 기라아제(gyrase) 효소군의 일원이다. 이들은 핵내의 효소들로서, 복제나 전사를 위해 세포가 유전 물질에 접근이 요구될 때 일시적으로 DNA의 절단하거나 이중 나선을 푸는 역할을 한다. 이들은 또한 염색체 농축 및 재조합, DNA 수리 등 다양한 세포내 활동에 참여한다. 토포이소머라제의 유전암호는 종들 간에 상당히 보존적이다.
캄토테신의 약물 표적인 제1형 토포이소머라제는 다양한 악성 종양에서 그 수준이 증가하는 것이 관찰되었다. 이 약물은 유리효소를 억제하지는 못하나 토포이소머라제-DNA 복합체의 공유결합을 안정화시켜 절단된 DNA 조각들이 다시 연결되는 것을 방해한다. 따라서, 이러한 토포이소머라제-대상 약물에 대한 세포의 민감성은 핵내 존재하는 효소의 수준과 관련이 있다. 이 약물은 DNA의 재결합을 방해함으로써 전사가 진행되는 것을 불가능하게 한다. 제1형 토포이소머라제의 양이 더 많을수록, 더 많은 절단가능한 복합체를 형성하며 이는 약제 감수성이 높음을 의미한다. 이것은 중요한 임상적 관련성을 가지는데, 제1형 토포이소머라제 억제제는 제2형 토포이소머라제의 발현을 증가시키는데 사용되어 이는 제2형 토포이소머라제 억제제에 더욱 감수성을 가지게 한다. 이러한 결과는 제1형 토포이소머라제와 제2형 토포이소머라제 간의 대립 관계에 의해 지지된다. 이러한 제1형 토포이소머라제는 제2형 토포이소머라제와 달리 정상 조직에서는 증식과 밀접한 관련이 없으며, 임파종으로 포함한 대장암, 난소암, 식도암 등의 세포분열이 왕성한 “S”기의 고형암에 주변의 정상 조직에 비해 다량 존재하며, 실제적으로 세포주기상“S”기에 종양세포 내에 유전자의 복제 및 전사를 차단함으로써 세포사를 유발할 수 있다고 알려져 있다.
지금까지 확인된 모든 캄토테신 유도체들은 세포독성에 필수적인 5 개의 고리를 갖는 모 구조를 함유한다(도 1). 분자구조상 E-고리와 A-, B-고리 부위가 중요부위로 확인되었다. 캄토테신은 세포독성에 필수적인 E-고리에 펜타사이클릭 락톤구조를 포함한다. 이중 E-고리의 20번 탄소에 위치한 락톤기와 알파수산화기는 제1형 토포이소머라제-DNA 부산물의 안정을 위해 중요하며, A- 및 B-고리의 변형이 수용성과 활성도를 증가시킬 수 있다는 사실이 증명되었다. 첫 번째 고리상의 변경은, 예를 들어 상기 언급한 약물의 경우에 물에 대한 용해도를 증가시키고 보다 큰 허용성을 허용하는 것으로 입증되었다.
CKD-602 역시 수용성 및 항암효과의 증가를 위해 7번 탄소의 B-고리 부위의 치환을 시도하였다. Lee 등은 CKD-602가 광범위한 암세포주에서 캄토테신(camptothecin)과 토포테칸(topotecan)에 비해 우수한 항암효과가 있다고 하였다. 또한 L1210 백혈병 누드마우스모델에서 최대내약용량(maximum tolerated dose, MTD)이 25mg/kg로 비교적 안전한 약물임을 확인하였다. 일반적으로 알려진 캄토테신계 약물의 부작용은 크게 혈액학적 부작용과 비혈액학적 부작용으로 분류할 수 있다. 혈액학적 부작용으로는 발열을 동반한 호중구감소증, 패혈증, 출혈 등이 있으며, 비혈액학적 부작용으로는 구역, 구토, 탈모 등 피부계 부작용 및 위장관, 신장, 신경계에 대한 독성을 들 수 있다. Kim 등은 CKD-602의 동물 연구에서 이러한 캄토테신계 약물의 부작용 중 임상적용이 가능한 용량보다 10배 이상의 고용량의 투여시에도 위액분비 증가를 제외한 이상약물반응은 발견되지 않았다. 또한 최근 국내 임상 연구들에서도 심각한 전신적인 독성 보다는 호중구감소증 및 백혈구감소증의 가역적이며 조절가능한 수준의 부작용만이 보고되는 등 비교적 안정성이 입증되고 있다. 하지만 현재까지는 표준 화학요법에 실패하거나 표준 화학요법을 시행할 수 없는 환자, 즉 표준치료 후에 재발 또는 악화되어 더 이상의 항암화학요법, 수술로 효과를 보기 어려울 것으로 판단되는 저항성(refractory) 또는 재발성(recurrent) 난소암 및 대장암의 치료, 1차화학요법에 실패한 저항성 또는 재발성 제한병기(limited disease) 소세포성 폐암의 치료, 진행병기(extensive disease) 소세포성 폐암의 치료에 주된 적응증을 두고 제한적으로 사용되고 있다.
항체-약물 접합체(ADC)는 항체의 높은 조직 선택성을 이용하여 강한 항암 효능을 가진 페이로드(payload)를 암 조직에만 선택적으로 전달하는 신약 플랫폼이다. ADC는 pM 수준의 낮은 농도에서도 암세포를 사멸하는 강력한 Payload를 암 조직에만 선택적으로 전달하고, 전신으로의 약물 노출은 최소화하여 항암 효능과 안전성을 동시에 확보할 수 있다.
ADC는 약물, 단클론 항체, 그리고 항체와 약물을 연결하는 링커 (linker)를 포함한 세 가지 구성 요소로 구성되어 있으며, ADC 테크놀로지는 암세포의 표면에 발현된 특정 항원에 특이적으로 결합하는 항체를 사용하여 약물을 종양세포에 전달하는 방법이다. 대부분 ADC의 세포 내 도입은 clathrin-coated pit 기능으로 진행된다. 세포 내로 이동된 ADC는 clathrin에서 떨어지고 세포 내 다른 vesicles와 융합한 다음 endosome-lysosome 경로로 진행된다. 이어서 endosomes의 산성 환경에 있는 proteases가 링커를 절단하고, 활성화(active)된 “free” 약물은 lysosomal membrane을 통과하여 cytoplasm로 이동한 후 약물의 molecular 타겟에 결합함으로써 종양세포의 세포주기는 정지되고 apoptosis로 인해 암세포가 죽게 된다. 이중 일정 양의 약물은 세포에서 수동적 확산되거나(passive diffusion), 능동적으로 수송되거나(active transport), 또는 죽은 세포를 통해 세포 밖으로 유출된다. 이때, 유출된 약물이 세포막 투과성을 지니면 주변 세포에도 들어가 소위 by-stander cell-killing 현상이 일어날 수도 있다.
링커는 혈류에 안정(stable)하여 약물이 항체로부터 분리되는 것을 막아 타겟에 도달할 때까지 prodrug 상태로 유지되어 정상적인 조직에 입히는 피해를 최소화해야 한다. 또한, ADC는 항체가 약물과 결합되기 전의 항체와 같은 친화력을 유지해야 한다. 즉, 항체에 결합된 약물로 인해 항체-항원 결합에 지장이 없어야 한다.
표적 세포에 결합한 후에는, receptor-mediated endocytosis라는 프로세스에 의해 ADC는 세포 내로 내재화(internalize)된다. 이때 충분한 농도의 활성 약물이 세포 내로 들어가야 하지만, 항원-항체 complex에 의한 internalization 과정은 일반적으로 비효율적이고 세포 표면에 있는 항원의 수도 일반적으로 <1 × 105 receptors/cell로 제한되어 있어서, 매우 강력한 약물을 사용하여 낮은 농도의 약물에서도 충분히 종양 세포를 죽일 수 있어야 한다. 따라서 항체에 결합되어 ADC로 사용될 약물은 보편적으로 사용되는 항암제보다 100-1000배 이상 세포독성이 있는 약물을 사용한다.
강력한 세포독성약물을 특정 암세포에만 전달하기 위해서는 표적화할 항원을 결정하는 것이 ADC 개발의 첫 번째 주요 단계이다. 항체를 사용함으로써 표적에 대한 높은 특이성과 긴 반감기로 장기적인 전신 순환을 가능하게 하는데 이로 인해 세포독성약물을 종양세포에만 선택적으로 축적이 가능하게 하고 정상조직의 노출을 최소화해 손상을 줄여 부작용을 줄이고 치료효과를 증가시킬 수 있다. 이를 위해 종양세포를 특정할 수 있는 표적 항원을 찾아야 하는데 다음과 같은 조건이 필요하다. 첫 번째로 표적 항원은 종양 세포 표면에서 균일하게 과발현되어야 하며 정상 세포에서는 상대적으로 발현이 적거나 없어야 한다. 대표적인 예로 Human epidermal growth factor receptor 2 (HER2)가 있으며 HER2 양성 유방암에서는 정상 세포보다 100배 이상 더 많이 발현이 되는 것으로 알려져 있다. 그래서 항체를 만들기 전에 다양한 프로파일링을 통해 표적 항원의 종양 발현을 분석하여 특정 항원의 과발현을 확인하면 이 항원을 인식하는 단일 클론 항체를 생성한다. 두 번째는 항원에 대한 결합력인데 수용체를 매개로 내재화가 일어나는 항체의 특징으로 인해 항원의 에피토프 (epitope)에 결합하는 힘이 강할수록 더 많은 내재화가 일어날 수 있어 치료효과를 증가시킬 수 있기 때문이다. 추가적으로 낮은 면역원성이 있다.
암세포의 항원을 인지한 항체는 약물과 함께 세포 내재화가 일어나야 한다. 암세포에서 세포 내재화를 높이기 위해 이중특이성 항체(bispecific antibody)가 개발되고 있다.
SN-38은 여러 세포주에서 나노몰 범위의 IC50 값을 갖는 강력한 토포이소머라제-I 억제제이다. 결장직장암 치료에 사용되는 전구약물인 이리노테칸의 활성 형태이며 폐암, 유방암 및 뇌암에서도 활성을 나타낸다. Trop-2-SN-38 ADC의 경우 현재 TNBC, 방광암, 위암 등 다수의 암종에서 성공적으로 개발되고 있으나, 여전히 Drug efflux transporter 과발현, epigenetic silencing of Top1, anti-apoptotic protein 증가 등으로 인한 내성 문제는 남아 있다.
US 9629926 B에 따르면, hRS7-CL2A-SN-38의 체내분포는 모 hRS7 IgG와 유사한 종양에 의해 흡수(tumor uptake)되나, SN-38의 소수성으로 인해 2배 더 높은 간 흡수로 빠르게 제거된다. 상기 ADC는 간을 통해 제거됨에 따라, 간 및 위장 독성은 용량 제한적인 것으로 예상되었다.
한편, 다이이치산쿄(Daiichi Sankyo)는 엔허투(Enhertu®)의 개발에 SN-38보다 암세포에서 10배 정도 활성이 높은 세포독성약물인 DXD (exatecan계)를 사용하였다. DXD는 용해성이 좋고 비교적 안전하며 주변세포살상효과가 높아서 비균질종양의 치료에 이점이 있다. 그러나, 오프타겟 효과를 줄일 수 있는 반감기는 짧다. DXD는 항-HER2 항체의 시스테인 잔기에 maleimide 링커로 생접합되었는데 균질 DAR 값이 8에 달한다. 높은 DAR 값에도 불구하고 DXD가 혈장에서 21일 동안 단 2.1%만 방출되었을 정도로 안정성이 높다(Ogitani et al., 2016). 엔허투는 2019년 US FDA에서 허가를 받았는데 대상 환자는 과거 2번 이상 HER2 표적치료를 받은 전력이 있는 절제 불가능한 전이성 Her2 양성 유방암 성인 환자이다.
Trodelvy, Enhertu 등 캄토테신 유도체를 Payload로 사용하는 항체-약물 접합체 (ADC)들은 암세포에만 선택적으로 강력한 항암 효능을 보이는 캄토테신 화합물을 전달하여 심한 전신 부작용 없이도 우수한 항암 효능을 가져오는데 성공하고 있으나, 아직 여러 부족한 부분을 보이고 있으며, 가장 대표적으로는 ABCG2 Drug Efflux Pump의 과발현에 의한 저항성 발생을 들 수 있다. 많은 캄토테신 유도체들은 ABCG2에 의하여 세포 밖으로 빠르게 배출되며, 이로 인하여 ABCG2를 발현하지 않거나 정상 수준으로 낮게 발현하고 있는 암 세포에 비하여, ABCG2를 과발현하는 암세포에서는 치료 효능이 심각하게 낮아지는 문제를 보인다. 이러한 ABCG2의 과발현은 Irinotecan, Topotecan 등 small molecule 캄토테신 화합물뿐아니라, 캄토테신 화합물을 payload로 사용하는 Trodelvy, Enhertu 등의 ADC에서도 치료 효능을 떨어뜨리는 주된 원인이 되고는 한다.
한편, 캐사일라의 DM1과 대조적으로 엔허투의 DXd는 막 투과성이 높았고 그 결과 세포 내부에서 방출된 페이로드가 표적 세포 근처에 인접한 HER2를 발현하지 않는 세포로 전달된다는 연구 결과 또한 보고됐다. 이는 엔허투가 페이로드의 특성으로 인해 잠재적인 방관자살상효과(bystander effect)를 가지고 허셉틴 혹은 캐사일라 불응성 환자에게도 임상적 이점을 제공할 수 있다.
본 발명자들은 탁월한 제1형 토포이소머라제 저해 능력과 함께 종양단백질(oncoprotein) DDX5(p68)를 분해하는 dual MoA를 갖는 캄토테신계 약물인 FL118 화합물을 합성하여, 이의 물리화학적 특성에 대한 다양한 연구를 계속 수행하고 있었다. 그러나, FL118 화합물은 물리화학적 특성의 제한으로 인해 제형 개발의 한계가 있었다.
이에 본 발명자들은 SN38 약물과 차별화되는 FL118 화합물의 구조를 바탕으로 FL118 화합물의 장점인 제1형 토포이소머라제 저해 및 DDX5 분해 측면에서 이중 작용기전(dual MoA)를 발휘하는 구조의 캄토테신 유도체를 설계하는 도중, 엑사테칸 또는 Dxd과 같은 캄토테신 유도체도 DDX5 단백질을 분해하는 작용기전(MoA)를 발휘한다는 것을 발견하였다(도 4 및 도 5).
따라서, 본 발명은 제1형 토포이소머라제 저해 능력과 함께 종양단백질(oncoprotein) DDX5를 분해하는 이중 작용기전(dual MoA)을 가지는 화학식 1의 캄토테신계 약물을 종양 조직과 같은 표적 부위에서만 주로 방출하도록 산 민감성 링커를 통해 연결시킨 이의 프로드럭인 항체-약물 접합체(ADC)를 체액 내 응집문제 없이 새롭게 설계 및 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 SN-38를 페이로드로 하는 ADC(예, hRS7-CL2A-SN-38)의 응집문제 및 간 독성으로 인한 용량 제한 문제를 해결하기 위해 및/또는 SN-38의 상대적으로 약한(충분하지 않은) 효력을 개선하기 위해서, 산 민감성 링커의 일 말단을 캄토테신계 유도체의 E-고리의 20번 탄소에 위치한 알파수산화기에 연결 시 SN-38 보다 분자구조상 수소결합 강도가 강화된 작용기 및 배향을 가질 뿐만아니라 표적 세포를 사멸시키는 약물 후보로, DDX5 단백질에 결합하도록 설계된 화학식 1의 캄토테신계 약물(예, 엑사테칸 또는 Dxd)를 페이로드로 사용하고자 하며, 이로인해 화학식 1의 캄토테신계 약물을 산 민감성(acid-sensitive) 링커에 연결시킴으로써 접합체의 수분산성을 향상시키고자 한다.
또한, 본 발명은 (i) 원하는 간청소율(hepatic clearance) 프로파일 및 혈액 순환 프로파일을 제공하도록 및/또는 (ii) 종양조직 심부까지 침투하면서 주변세포살상효과(bystander effect)가 발휘 또는 그 효과의 정도가 제어되도록, 화학식 1의 캄토테신계 약물(예, 엑사테칸 또는 Dxd)이 산 민감성(acid-sensitive) 링커에 연결된 다양한 페이로드-산 민감성 링커 조합의 접합체를 설계하고자 한다.
나아가, 본 발명은 엑사테칸을 모핵으로 하는 화학식 1의 캄토테신 유도체가 방관자 효과(bystander effect)와 함께, 세포 내에서 DDX5 단백질에 결합하여 DDX5 단백질 분해를 통해 세포사멸(cell death)을 유도하게 함으로써, 내인성 또는 후천성 약물 내성 이전에 암세포 및/또는 주변세포를 사멸시키는 새로운 모달리티로서 항암기전을 제공하고자 한다.
본 발명의 제1양태는 [화학식 1의 캄토테신계 약물]-[산 민감성(acid-sensitive) 링커]-[항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편]을 포함하여, 화학식 1의 캄토테신계 약물을 생체내 표적부위에서 방출하도록 설계된 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염으로서,
화학식 1의 캄토테신계 약물은 DDX5 단백질 및/또는 E3 리가아제에 결합하도록 설계된 페이로드(payload)이고,
항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편에 산 민감성 링커를 통해 화학식 1의 캄토테신계 약물이 하나 이상 연결되어 있고,
암세포의 항원을 표적화하는 항원결합부위에 의해 암세포로 표적화된 후, 암 주변 산성 환경(pH ≤ 7)에서 산 민감성 링커가 분해되어 화학식 1의 캄토테신계 약물이 적어도 일부 유리되고, 유리형 화학식 1의 캄토테신계 약물은 세포막을 관통해 세포내로 이동하고,
선택적(optionally)으로, 화학식 1의 캄토테신계 약물이 연결되어 있는 면역접합체는 세포안으로 내재화(internalization)되어 리소좀(lysosomes)에서 화학식 1의 캄토테신계 약물이 유리되는 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다.
[화학식 1]
X1 및 X3는 각각 독립적으로 탄소, 산소, 질소, 또는 황이고, X1 및 X3는 동일 또는 상이할 수 있으며,
X2는 탄소, 산소, 질소, 황, 단일결합 또는 이중결합이고,
X1, (X2)n 및 X3는 5각, 6각 또는 7각 고리를 형성할 수 있으며(n=0~2의 값),
Y1, Y2 및 Y3는 각각 독립적으로 수소이거나, 또는 산소, 질소, 인 또는 황을 포함하는 작용기일 수 있음.
본 발명의 제2양태는 제1양태의 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
예컨대, HER2 양성 암, 유방암, 폐암, 대장암을 치료하기 위해 투여하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 암 예방 또는 치료용 약학 조성물은 암 진단 후 1차 치료제로 사용하거나 또는 암 조직에서 DDX5을 (과)발현하는 개체에 투여할 수 있다.
본 발명의 제3양태는 화학식 1-1 또는 화학식 1-2의 캄토테신계 약물이 화학식 3의 산 민감성 링커에 연결된, 약물-링커 접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다.
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 3]
여기서, X1 및 X2는 각각 독립적으로 -H 또는 -할로젠이고;
Y는 -NH-, -NRA-, 또는 아무 것도 아니며 (null);
Z는 -C1-C4알킬-, -C3-C6시클로알킬-, -(C1-C2알킬)-(C3-C6시클로알킬)-, -(C3-C6시클로알킬)-(C1-C2알킬)-, 또는 -(C1-C2알킬)-(C3-C6시클로알킬)-(C1-C2알킬)-이고;
W는 -RB-, -M- -RB-M-, -M-RB- 또는 -RB-M-RC-이며;
RA 내지 RC는 각각 독립적으로 C1-C4알킬이고,
M은 이며; 및
n은 5 내지 9의 정수임.
본 발명의 제4양태는 (a) 제3양태의 약물-링커 접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염; 및 (b) 항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편을 포함하되, 항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편에 화학식 3의 산 민감성 링커를 통해 화학식 1-1 또는 화학식 1-2의 캄토테신계 약물이 하나 이상 연결되어 있는 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다.
본 발명의 제5양태는 제3양태의 약물-링커 접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 사용하여, 운반체(Carrier)에 화학식 3의 산 민감성 링커를 통해 화학식 1-1 또는 화학식 1-2의 캄토테신계 약물을 하나 이상 연결시키는 것이 특징인 운반체-약물 접합체(Carrier-Drug Conjugate)의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 설명한다.
본 명세서에서, 화학식 1-1 또는 화학식 1-2의 캄토테신계 약물은 각각 엑사테칸(exatecan) 또는 Dxd로 혼용 사용한다.
본 명세서에서, 암 및 종양은 서로 혼용하여 사용될 수 있다.
본 발명에서, 용어 "약물-링커 접합체"는 면역접합체 또는 운반체-약물 접합체(Carrier-Drug Conjugate)의 제조를 위한 물질로서 항체, 이의 항원결합부위 함유 단편 또는 운반체가 연결되지 않은 것을 의미할 뿐만아니라, 목적하는 바에 따라 임의의 항체, 이의 항원결합부위 함유 단편, 또는 운반체와 결합하여 면역접합체 또는 운반체-약물 접합체(Carrier-Drug Conjugate)로도 사용될 수 있다.
본 명세서에서, 화학식 1의 캄토테신계 약물은
(1) 화학식 1로 표시되는 캄토테신계 골격을 모핵으로 포함한 화합물 라이브러리에서 제1형 토포이소머라제를 저해하는 작용기전(MoA) 및/또는 종양단백질(oncoprotein) DDX5를 분해하는 작용기전(MoA)을 갖도록 설계된 활성형 캄토테신 유도체를 선택하고/하거나,
(2) 화학식 1로 표시되는 캄토테신계 골격을 모핵으로 포함한 화합물이 제1형 토포이소머라제 저해 및/또는 종양단백질(oncoprotein) DDX5를 분해시키는지 인비트로(in vitro) 실험 및/또는 인비보(in vivo) 실험을 통해 확인하는 단계를 통해 제공될 수 있다.
약의 특성을 알아야 약을 제대로 사용할 수 있다. 약의 특성을 이해하는데 약물의 약력학, 약동학적 파라미터는 도움을 준다.
약력학은 약이 수용체에 결합한 후 일어나는 세포나 몸에서 일어나는 변화(약효, effect) (cell viability, clinical effect)(therapeutic action, toxic effect, adverse effect )의 크기와 양상을 약물농도와의 관계로 설명한다.
PK(Pharmaco-kinetics)는 약물 또는 약물의 모달리티에 따라 ADME을 통해 신체의 다른 구획(Compartment)을 통해 이동할 때 약물 농도는 어떻게 변하는지를 보여준다.
약동학적 측면에서 신약 개발시 실패이유는, 독성 약물(Toxic drugs)이 축적될 수 있으며, 유용한 약물(Useful drugs)은 치료를 확립하기에는 복용량(doses)이 너무 적기 때문에 이점이 없을 수 있고, 약물이 빠르게 대사될 수 있기 때문이다.
따라서, 약을 제대로 사용하기 위해 적절한 약물을 선택 및 적절한 용량(dose)-용법(dosage)을 적용하여야 한다.
용량(Dose)은 한 번에 투여되는 약물의 양을 나타낸다. 약물의 용량은 일반적으로 환자의 나이, 체중 및 건강 상태와 같은 요인에 따라 의료 제공자가 처방한다. 반면, 용법(Dosage)은 약물 투여 빈도와 기간을 나타낸다. 일정 기간 동안 주어진 총 약물 양을 측정한 것으로 일반적으로 일일 또는 주간 양으로 표시된다. 용량(Dose)과 용법(Dosage)은 약물의 안전하고 효과적인 사용에 중요한 고려 사항이다.
한편, 항암제의 생체 내 효능(in vivo efficacy) 및 생체 내 부작용(in vivo side effects)은 항암제의 흡수, 분포, 대사 및 배설(ADME) 특성과 밀접한 관련이 있다. 약물의 ADME는 약물이 신체(body)를 통해 이동하고 조직 및 기관과 상호 작용하는 방식을 설명하는 약동학을 결정한다.
약물의 흡수(Absorption)는 효능과 부작용에 영향을 미칠 수 있다. 잘 흡수되지 않는 약물은 표적 조직(target tissue)에서 치료 농도에 도달하지 못하여 효능이 감소될 수 있다. 반면에 흡수가 잘 되는 약물은 전신노출을 증가시켜 비표적 부작용을 일으킬 수 있다.
약물의 분포(Distribution)도 효능과 부작용에 영향을 미칠 수 있다. 표적 조직에 잘 분포되지 않는 약물은 효과가 없을 수 있고, 비표적 조직(non-target tissues)에 광범위하게 분포하는 약물은 해당 조직에서 독성을 유발할 수 있다. 또한 혈장 단백질과 결합력이 높은 약물은 표적 조직으로의 분포가 감소하여 효능이 감소할 수 있다.
신체 내 약물 분포는 크기, 전하 및 친유성을 포함한 물리화학적 특성에 의해 영향을 받을 수 있다. 종양 조직에 침투하는 약물의 능력은 혈류 및 세포 밀도를 포함한 종양의 미세 환경과 같은 요인에 의해 영향을 받을 수도 있다. 일부 항암제는 특정 조직에 축적되어 독성 효과를 유발할 수 있다.
따라서, 항암제의 ADME 특성을 분석하여 생체 내에서 효능을 최적화하고 부작용을 최소화하는 것이 필수적이다. 즉, ADME 프로파일을 평가하고 최적화하면 이러한 약물의 치료 지수를 개선하여 암 환자에게 더 나은 결과를 가져올 수 있다.
놀랍게도, 본 발명자들은 후술하는 바와 같이 SN38 약물과 차별화되는 화학식 2의 FL118 약물의 구조를 바탕으로 FL118 약물의 장점인 제1형 토포이소머라제 저해 및 DDX5 분해 측면에서 이중 작용기전(dual MoA)를 발휘하는 구조의 캄토테신 유도체를 설계하는 도중(도 1), 엑사테칸 또는 Dxd도 DDX5 단백질을 분해하는 작용기전(MoA)를 발휘한다는 것을 발견하였다(도 4 및 도 5).
[화학식 2]
Figure pat00006
놀랍게도, 엑사테칸(Exatecan) 약물은 FL118 약물과 같이, 또 다른 항암제 내성의 주원인인 항세포사멸 단백질(anti-apoptotic protein)(Survivin, cIAP2, XIAP 등)의 발현을 낮은 농도에서 강하게 억제할 뿐만 아니라, 이로인해 약물 내성 기전을 차단할 수 있다는 것을 발견하였다(도 4 및 도 5).
본 발명은 이러한 발견들에 기초한 것이다.
따라서, 본 발명에서 [산민감성 링커]에 연결하여 페이로드로 사용하는 화학식 1의 캄토테신계 약물은 일반식 1에서 A고리상의 R1 및 R2 (Group A)가 화학식 2의 FL118 화합물과 유사하면서, 화학식 1-1의 화합물(엑사데칸) 및 화학식 1-2의 화합물(dxd)과 동일하게 설계함으로써(도 4), 세포내 종양단백질(oncoprotein) DDX5를 분해하는 항암기전을 발휘시키는 것이 특징이다(실시예 1).
[일반식 1]
제1형 토포이소머라제 저해 능력과 함께 종양단백질(oncoprotein) DDX5를 분해하는 이중 작용기전(dual MoA)을 가지는 활성형 캄토테신 유도체의 합성 설계 개념(synthetic design concept)은, 도 1에 도시된 바와 같이 SAR(Structure Activity Relationship)을 기준으로 제1형 토포이소머라제 저해 영역인 Group C의 구조를 유지하고, DDX5 분해를 위한 결합 부위인 Group A 역시 FL118과 유사하면서, 화학식 1-1의 화합물(엑사데칸) 및 화학식 1-2의 화합물(dxd)과 동일한 구조를 유지하되, 일반식 1 중 Group B의 구조(R3 및 R4)를 화학식 1과 같이 조절함으로써 약물의 응집 문제를 해결하도록 약물의 물리화학적 특성을 개선할 뿐만 아니라, 약물의 세포독성(cytotoxicity) 및/또는 약물의 종양조직 침투 및/또는 세포막 투과도를 조절하여 방관자 살상효과(bystander effect)를 정밀하게 제어할 수 있는 구조로 디자인할 수 있다.
일반식 1 또는 화학식 2에서 Group C 부위는 제1형 토포이소머라제에 결합하고 Group A 부위는 DNA에 결합하여 토포이소머라제-DNA 복합체의 공유결합을 안정화시켜 절단된 DNA 조각들이 다시 연결되는 것을 방해하고/하거나, 일반식 1 또는 화학식 2에서 Group A 부위는 DDX5에 결합하고 Group C 부위는 E3 리가아제에 결합하여 DDX5 분해를 유도하는 것일 수 있다(본 명세서에 통합되는 PCT/KR2023/005380 참조).
본 발명은 일반식 1 중 R3 및/또는 R4 변형을 통해 세포막 투과도를 원하는 대로 조절하여 종양조직에서 적절한 방관자 효과(bystander effect)가 발휘되도록 화학식 1의 캄토테신계 약물을 설계하는 것이 바람직하다.
따라서, 다양한 부작용 뿐만아니라 치료계수감소와 같은 문제점까지 고려하여, 적절한 항암 효능을 발휘하는 ADC의 페이로드의 선택 범위를, 분자접착제(molecular glue degrader)로 DDX5 단백질 및 E3 리가아제에 결합하도록 설계된, 화학식 1의 활성형 캄토테신 유도체들을 포함하는 다양한 후보군으로 확장시킬 수 있게 하는 것도 본 발명의 주요 특징이다.
[화학식 1]
X1 및 X3는 각각 독립적으로 탄소, 산소, 질소, 또는 황이고, X1 및 X3는 동일 또는 상이할 수 있으며,
X2는 탄소, 산소, 질소, 황, 단일결합 또는 이중결합이고,
X1, (X2)n 및 X3는 5각, 6각 또는 7각 고리를 형성할 수 있으며(n=0~2의 값),
Y1, Y2 및 Y3는 각각 독립적으로 수소이거나, 또는 산소, 질소, 인 또는 황을 포함하는 작용기일 수 있음.
여기서, 산소, 질소, 인 또는 황을 포함하는 작용기(functional group)의 비제한적인 예들은 -CHO, -COOH, -NH2, -SH, -CONH2, -PO3H, -PO4H2, -OPO4H, -PO2(OR1)(OR2)(R1, R2=CsHtNuOwSxPyXz, X = -F, -Cl, -Br 또는 -I, 0≤s≤20, 0≤t≤2(s+u)+1, 0≤u≤2s, 0≤w≤2s, 0≤x≤2s, 0≤y≤2s, 0≤z≤2s), -SO3H, -OSO3H, -NO2, -N3, -NR3OH(R=CnH2n+1, 0≤n≤16), 　-NR3 +X-(R= CnHm, 0≤n≤16, 0≤m≤34, X = OH, Cl 또는 Br), NR4 +X-(R= CnHm, 0≤n≤16, 0≤m≤34, X = OH, Cl 또는 Br), 　-COSH, -COOCO-, -CORCO- (R = ClHm, 0≤l≤3, 0≤m≤2l+1), -COOR, -CN, -N3, -N2, -NROH(R = CsHtNuOwSxPyXz, X = -F, -Cl, -Br 또는 -I, 0≤s≤20, 0≤t≤2(s+u)+1, 0≤u≤2s, 0≤w≤2s, 0≤x≤2s, 0≤y≤2s, 0≤z≤2s), -NR1NR2R3(R1, R2, R3　= CsHtNuOwSxPyXz, X = -F, -Cl, -Br 또는 -I, 0≤s≤20, 0≤t≤2(s+u)+1, 0≤u≤2s, 0≤w≤2s, 0≤x≤2s, 0≤y≤2s, 0≤z≤2s), -CONHNR1R2(R1, R2　= CsHtNuOwSxPyXz, X = -F, -Cl, -Br 또는 -I, 0≤s≤20, 0≤t≤2(s+u)+1, 0≤u≤2s, 0≤w≤2s, 0≤x≤2s, 0≤y≤2s, 0≤z≤2s), -NR1R2R3X’(R1, R2, R3　= CsHtNuOwSxPyXz, X = -F, -Cl, -Br 또는 -I, X’= F-,Cl-,Br-,또는 I-, 0≤s≤20, 0≤t≤2(s+u)+1, 0≤u≤2s, 0≤w≤2s, 0≤x≤2s, 0≤y≤2s, 0≤z≤2s),　-OH, -O-, >C=O, -SS-, -SO-, -NO2, -COX(X = F, Cl, Br 또는 I), -COOCO-, -CONH-, -CN, -SCOCH3, -SCN, -NCS, -NCO, -OCN, -CN, -F, -Cl, -I, -Br, 에폭시기, -하이드라존, -ONO2, -PO(OH)2, -C=NNH2, -HC=CH-, -C=C-, -C≡C- 및 탄소 수 2개 이상의 탄화수소로 구성된 군으로부터 선택되는 작용기를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따라 DDX5 단백질 및/또는 E3 리가아제에 결합하도록 설계된 화학식 1의 캄토테신계 약물은 분자접착제(molecular glue degrader) 기전(MoA)을 통해 DDX5 단백질을 발현하는 표적 세포를 사멸시킬 수 있다.
표적 세포는 암세포 또는 노화세포일 수 있다. 노화세포에는 장기 고유의 특징적인 기능을 수행하지 않는 세포도 포함한다.
바람직하게는, 본 발명에 따라 DDX5 단백질 및/또는 E3 리가아제에 결합하도록 설계된 화학식 1의 캄토테신계 약물은 제1형 토포이소머라제 저해 능력과 함께 종양단백질(oncoprotein) DDX5를 분해하는 다중 작용기전(MoA)를 갖는 것일 수 있다.
본 발명에 따라 화학식 1, 예컨대 화학식 1-1 및 1-2로 표시되는 캄토테신 유도체는 도 1에 도시된 캄토테신과 같이 세포독성에 필수적인 E-고리에 락톤을 갖는 펜타사이클릭 구조를 가지며, 제1형 토포이소머라제-DNA 부산물의 안정을 위해 중요한 E-고리의 20번 탄소에 위치한 락톤기와 알파수산화기는 유지하도록 설계된 것으로, 일반식 1 중 Exatecan계 약물의 구조적 특징, 즉 (1) DDX5 단백질에 결합하는, FL118 약물(-OCH2O- (methylenedioxo) 5각형 링)과 배향 구조가 유사한 R1 및 R2 의 구조적 특징(CH3-C=C-F)을 유지하면서, (2) R3 및 R4을 통해, A- 및 B-고리가 형성하는 방향족 고리들의 π-π적층(stacking)에 의해 응집이 유도되는 SN-38 대비, 예컨대 A- 및 B-고리로부터 확장된 6각 또는 7각 고리의 연속적인 탄소-탄소 단일 결합의 다양한 배향들이 동적 평형을 이루어 A- 및 B-고리가 형성하는 방향족 고리들의 적층(stacking)이 약화 또는 억제가능하다.
이에 더하여, 화학식 1-1로 표시되는 화합물은, A- 및 B-고리로부터 확장된 6각 고리에 있는 탄소-탄소 단일 결합에 대하여 분자 결합의 회전이 가능하여 자유도가 큰 -NH2가 물(H2O)에 노출되어 (+) 전하를 띠거나 물과 수소결합하여 수분산성(water dispersibility)을 증가시킬 수 있다.
이에 더하여, 화학식 1-2 로 표시되는 화합물은, A- 및 B-고리로부터 확장된 6각 고리에 있는 탄소-탄소 단일 결합에 대하여 분자 결합의 회전이 가능하여 자유도가 큰 -NH2의 Lactic acid 형태의 작용기 CH2(OH)CONH-가 물(H2O)에 노출되어 프로펠러처럼 회전하면서 물과 수소결합하여 수분산성을 증가시킬 수 있다.
한편, Enhertu에 사용되는 DXd payload는 원래는 ABCG2에 영향을 거의 받지 않는 Exatecan 화합물로부터 만들어졌지만, Exatecan을 DXd로 전환시키기 위하여 사용된 glycolic acid (alpha-hydroxy acetic acid) 관능기의 존재로 인하여 ABCG2에 의하여 강하게 영향을 받게 되었다. 하지만, glycolic acid 관능기는 Enhertu의 우수한 안전성/효력 프로파일에 매우 중요한 역할을 하는 것으로서, 이를 제거할 경우 ADC 제조 시의 난점과 동시에 동물 모델, 임상 시험에서 ADC의 성능이 나빠지는 (안전성 문제 대두 또는 효력의 감소) 문제를 가지고 온다.
도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, ABCG2를 발현하지 않는 Her2-low/mid 암 세포인 FaDu와 ABCG2를 과발현하고 있는 암세포인 A549에서 각종 캄토테신계 약물들을 다양한 농도로 처리하여, 세포내 DDX5 단백질의 분해정도 및 이로 인한 survivin, Mcl-1, XIAP 및 cIAP2의 암-관련 생존 유전자 (cancer-associated survival genes)의 발현 억제 활성을 확인할 수 있고, 간접적으로 세포막 투과도를 비교 확인할 수 있었다.
또한, 본 발명은 화학식 1로 표시되는 캄토테신계 골격을 모핵으로 포함하는 화합물(예, 엑사테칸 또는 Dxd)을 임의의 항체, 이의 항원결합부위 함유 단편, 또는 운반체와 결합하여 면역접합체 또는 운반체-약물 접합체(Carrier-Drug Conjugate)의 페이로드로 사용 시, (1) 세포내 DDX5 단백질을 분해하는 작용기전(MoA)을 통한 우수한 세포 사멸 효과; (2) 종양조직 심부까지 침투하면서 최적화된 주변세포살상효과(bystander effect); 및 (3) 높은 DAR ADC 생성에 적합한 우수한 물리화학적 특성과 같은 특징을 최적화 또는 극대화하기 위해, [화학식 1의 캄토테신계 약물]-[산 민감성(acid-sensitive) 링커]-[항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편]을 포함하는 면역접합체; 또는 [화학식 1의 캄토테신계 약물]-[산 민감성(acid-sensitive) 링커]를 포함하는 운반체-약물 접합체(Carrier-Drug Conjugate)를 제공하는 것이 특징이다.
본 발명에 따라 [화학식 1의 캄토테신계 약물]-[산 민감성(acid-sensitive) 링커]-[항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편]을 포함하는 면역접합체; 또는 [화학식 1의 캄토테신계 약물]-[산 민감성(acid-sensitive) 링커]를 포함하는 운반체-약물 접합체(Carrier-Drug Conjugate)는, 암 주변 산성 환경(pH ≤ 7)에서 산 민감성 링커가 분해되어 화학식 1의 캄토테신계 약물이 적어도 일부 유리되므로, 종양조직 심부까지 침투하면서 적절한 주변세포살상효과(bystander effect)가 발휘 또는 그 효과의 정도가 제어하기 위해, 화학식 1의 캄토테신계 약물의 상대적인 친수성/소수성 성질은 약물의 용해도, 흡수, 분포, 대사, 배설 (ADME)에 중요한 영향을 미친다. 특히, 약물이 세포막을 얼마나 쉽게 통과하는지, 그리고 약물 표적인 DDX5 단백질 및/또는 E3 리가아제와의 상호 작용에서 중요하다.
도 2에 예시된 바와 같이, 각종 캄토테신계 약물의 소수성은 분배계수(partition coefficient, p)로 나타낼 수 있다.
소수성은 p값이 크고, 친수성(극성)인 경우 p값이 작다. 실제로 그 log P 값은 소수성을 평가하는 척도로 사용한다. Clog P는 적절한 소프트웨어를 통하여 주어진 화합물의 log P 값을 구한 것을 의미한다. cLogP 값이 작아질수록 극성이 높다.
분자의 극성 표면적(PSA) 또는 위상 극성 표면적(TPSA)은 부착된 수소 원자를 포함하여 주로 산소와 질소인 모든 극성 원자 또는 분자에 대한 표면 합으로 정의된다. tPSA는 약물의 세포 투과 능력을 최적화하기 위해 일반적으로 사용되는 의약 화학 측정법이다. 140 Å2보다 큰 극성 표면적을 가진 분자는 세포막을 투과하지 못하는 경향이 있다. 분자가 혈액-뇌 장벽을 통과하여 중추 신경계의 수용체에 작용하려면 일반적으로 90Å2 미만의 tPSA가 필요하다.
본 발명에서 페이로드로 사용되는 화학식 1의 캄토테신계 약물은 일반식 1의 R3 및 R4를 변형하더라도 세포막을 투과할 수 있는 소수성 저분자이므로, 종양조직으로 전달되면 종양조직 심부까지 침투하면서 높은 농도로 축적 가능하고, 화학식 1의 캄토테신계 약물 또는 이의 프로드럭인 ADC이 세포막을 관통한 후 화학식 1의 캄토테신계 약물이 세포 내부에서 DDX5에 결합하는 분자 접착 분해제(molecular glue degrader)로서 세포 사멸시키면서 세포 외액으로 방출되어 연속적으로 주변 세포에도 세포막을 관통해 세포내로 이동하여 세포사멸 기전을 발휘할 수 있다. 따라서, 본 발명의 면역접합체 또는 운반체-약물 접합체에서 유리된 화학식 1의 캄토테신계 약물은 세포 밀도가 높아 뭉친 고형암을 세포 밀도가 낮은 흩어진 암로 전환시키고/시키거나 면역활성이 낮은 cold tumor를 면역활성이 높은 hot tumor로 전환시킬 수 있다. 또한, 주변세포살상효과가 높아서 비균질종양의 치료에 이점이 있다.
약물 효능이란 대상 적응증에 효과를 나타내는 기대 시간 동안 분해되지 않고 체내에 남아 있는 것을 의미한다.
항암제의 생체 내 효능(in vivo efficacy)은 흡수, 분포, 대사 및 배설(Absorption, Distribution, Metabolism, and Excretion, ADME) 특성에 의해 영향을 받을 수 있다. 약물의 ADME 프로파일은 암세포에 도달하여 작용하는 능력에 영향을 줄 수 있다. 즉, 항암제의 ADME 특성은 생체 내 효능(in vivo efficacy)에 상당한 영향을 미칠 수 있다.
종양 조직에 침투하는 약물의 능력은 혈류 및 세포 밀도를 포함한 종양의 미세 환경과 같은 요인에 의해 영향을 받을 수도 있다.
따라서, 항암제의 ADME 특성을 이해하고 약물/약물 모달리티 선택 및 용량/용법을 최적화하면 이러한 항암제의 치료 지수를 개선하여 암 환자에게 더 나은 결과를 가져올 수 있다.
항체-약물 접합체(ADC)는, 이의 페이로드인 약물 그 자체 뿐만아니라 링커와의 다양한 조합에 따라, 항체(Ab)와는 서로 다른 구조와 작용 메커니즘으로 인해 서로 다른 수명(life time)과 ADME 프로파일을 갖는다.
항체는 통상 외부 물질(항원)에 반응하여 면역 체계에 의해 자연적으로 생성되는 큰 단백질이다. 크기와 복잡한 구조로 인해 순환 반감기가 길며(몇 주에서 몇 달) 분해 및 제거로부터 보호할 수 있다. 항체는 조직을 포함하여 신체 전체에 분포하며 높은 특이성과 친화력으로 표적 항원과 상호 작용할 수 있다. 항체들은 주로 간과 비장을 포함하는 세망내피계(RES)와 신장 및 기타 기관의 이화작용에 의해 제거된다.
ADC는 세포독성 약물 분자에 접합된 항체(일반적으로 단클론 항체)로 구성된다. 항체 성분은 종양 또는 질병 조직에 대한 특이성과 표적화를 제공하는 반면, 약물 성분은 표적 세포를 죽이는 세포독성 활성을 제공한다. ADC는 항체보다 짧은 반감기를 가지며 일반적으로 며칠에서 일주일에 이른다. 이는 ADC가 표적 세포로 내재화되어 ADC의 리소좀 분해 및 약물 페이로드의 방출을 초래하기 때문이다(도 3). ADC는 주로 RES에 의해 제거되지만, 약물 페이로드는 간과 신장을 통해 대사 및 배설(Metabolism and Excretion)을 겪을 수도 있다.
항체는 일반적으로 피하 또는 정맥 주사로 투여되며 혈류로 흡수된다. 그들은 조직을 포함하여 몸 전체에 분포할 수 있지만 일반적으로 크기 때문에 세포외 공간으로 제한된다. ADC도 주사로 투여되어 혈류로 흡수되지만, 항체 성분으로 인해 종양 또는 질병 조직에 표적화 및 경우에 따라서는 수용체 매개 내재화(Receptor-mediated endocytosis)된 후 ADC에서 방출된 약물 페이로드는 세포와 조직으로 침투할 수 있다. 나아가, ADC의 대사 및 배설은 특정 구조 (specific structure) 및 사용된 특정 약물, 링커 또는 항체(specific drug or antibody)에 따라 다르다.
본 발명에서, 산 민감성(acid-sensitive) 링커는 혈액의 중성 환경인 pH 7.3~7.5에서는 안정적이지만 종양세포 주변 (pH 6.5~7.2)이나 세포내 내재화가 일어나 엔도좀 (pH 5.0~6.5)과 리소좀(pH 4.5~5.0) 같은 약산성 환경에서 가수분해되어 약물을 방출하는 링커를 의미한다. 따라서, 본 발명에서 산 민감성 링커는 가수분해 환경을 조성하도록 친수성 분자 구조를 가진다. 이를 위해, 산 민감성 링커는 예컨대 폴리에틸렌글리콜 (PEG) 스페이서를 포함할 수 있다.
화학식 3의 산 민감성 링커의 일종인 CL2A 링커를 통해 화학식 1-1 또는 화학식 1-2의 캄토테신계 약물을 HER2 항체의 일종인 Trastuzumab에 연결시킨 ADC인 Trastuzumab-CL2A-exadecane(제조예 3) 및 Trastuzumab-CL2A-dxd(제조예 4) (DAR 7-8)은 응집 문제 없이 쉽게 합성되었다.
도 8에 도시된 바와 같이, ABCG2를 발현하지 않는 Her2-low/mid 암 세포인 FaDu와 ABCG2를 과발현하고 있는 암세포인 A549에서 Trastuzumab-CL2A-exadecane(제조예 3)은 세포내 DDX5 단백질의 분해정도 및 이로 인한 survivin, Mcl-1, XIAP 및 cIAP2의 암-관련 생존 유전자 (cancer-associated survival genes)의 발현 억제 활성이 농도 의존적으로 나타났다.
도 9 및 도 10에 나타난 바와 같이, Trastuzumab-CL2A-exadecane(제조예 3)은 Her2-high 세포주(MDA-MB-453) 및 HER2 positive breast cancer 유래 세포주(SK-BR-3)에서 세포 독성을 나타냈다.
따라서, 본 발명은 분자접착제(molecular glue degrader)로 DDX5 단백질 및 E3 리가아제에 결합하는 다양한 화학식 1의 캄토테신계 약물들을 다양한 페이로드 후보로 제공함으로써, 하나 이상의 적절한 약물을 선택 및 이의 용량-용법을 적절히 적용하여, 원하는 효능(예, 항암, 병용요법) 및 부작용(캄토테신계 약물의 응집 문제)을 정밀하게 제어할 수 있다.
예컨대, 화학식 1의 캄토테신계 약물은 약물 모달리티(small molecule, ADC)에 따라 종양조직 내에서 특정 약물 농도(高)를 넘는 것이 중요할 수 있고, 경우에 따라서 종양조직 내에서 특정 약물 농도(低) 이상으로 유지된 시간이 중요할 수 있다.
[화학식 1의 캄토테신계 약물 및 화학식 3의 산민감성 링커의 다양한 조합을 통한 운반체-약물 접합체의 분포(Distribution) 및 제거(Excretion) 제어]
약물이 체내에 들어가면 제거과정이 시작된다. 약물제거 주요경로는 (1) 간장대사, (2) 담즙배설, (3) 요중배설이다.
항체-약물 접합체(ADC)와 같은 운반체-약물 접합체(Carrier-Drug Conjugate)는 약물을 질병 부위에 선택적으로 전달하거나 더 많은 양의 약물을 질병 부위에 전달할 수 있는 가능성을 갖고 있다. 하지만, 인공 나노 캐리어, 리포솜 및 고분자 나노입자 등 대부분의 약물 나노 제형은 질병 부위에 도달하기 전에 체내 면역 체계 중 하나인 망상내피계에 의해 탐식되어 혈액 순환계에서 빠르게 제거되는 등 한계가 있다.
망상내피계는 대식세포계, 단핵식세포계(mononuclear phagocyte system, MPS)라고도 한다. 인체의 여러 부분에서 특정 물질들을 흡수하는 세포들이다. 이 세포들은 인체방어 메커니즘의 일부를 이룬다.
망상내피세포는 골수에 있는 전구세포로부터 만들어진다. 전구세포는 혈류로 방출되는 식세포인 단핵구로 발달되는데, 일부 단핵구는 순환계에 남지만 대부분은 체조직으로 들어가서 대식세포(macrophage)라고 하는 훨씬 더 큰 식세포가 된다. 대식세포 대다수는 움직이지 않는 세포로 조직 안에 남아서, 이물질을 걸러 파괴시킨다. 그러나 일부는 떨어져 나와 순환계나 세포사이 공간 안에서 떠돌아다닌다.
조직 내의 대식세포는 그 세포가 위치한 곳에 따라 모양과 이름이 다르다. 망상세포는 림프 절동과 비장, 골수에 있는 반면, 조직구는 피하조직에서 많이 발견된다. 신경소교세포(microglia)는 신경조직에, 폐포대식세포(alveolar macrophage)는 폐의 폐포에, 쿠퍼세포는 간에서 나타난다. 식세포작용을 통해 대식세포는 인체 내부에 들어온 해로운 입자들에 대한 첫 방어선을 형성한다.
체내에서 응집된 나노입자는 크기에 따라 섭취되는 장기와 그에 따른 인체 내 분포가 달라진다. 50 nm 이상의 나노입자는 망상내피계가 발달한 장기인 간의 쿠퍼셀에 탐식되어 빠르게 간에 축적된다.
운반체-약물 접합체(Carrier-Drug Conjugate)가 링커를 통해 연결된 소수성 캄토테신계 약물에 의해 응집되어 대식세포 탐식에 의해 간에 축적되면, 간에서 산 민감성 링커에 연결된 캄토테신계 약물 일부가 유리형 소수성 캄토테신계 약물로 방출되어 정상 세포의 세포막 투과 후 세포독성을 발휘하는 간 독성 문제를 일으킬 수 있다.
본 발명은 운반체-약물 접합체가 산 민감성 링커를 통해 연결된 소수성 캄토테신계 약물에 의해 응집되어 대식세포 탐식에 의해 간에 축적되지 않도록 하기 위해, (1) 산 민감성 링커에 연결되는 캄토테신계 페이로드로, A- 및 B-고리가 형성하는 방향족 고리들의 π-π적층(stacking)에 의해 응집이 유도되는 SN-38 대신, A- 및 B-고리로부터 확장된 6각 또는 7각 고리의 연속적인 탄소-탄소 단일 결합의 다양한 배향들이 동적 평형을 이루어 A- 및 B-고리가 형성하는 방향족 고리들의 적층(stacking)이 억제가능한, 화학식 1로 표시되는 캄토테신계 골격을 모핵으로 포함하는 화합물(예, 엑사테칸 또는 Dxd)를 사용하고, (2) 바람직하게는 링커의 일 말단을 화학식 1의 캄토테신계 약물의 E-고리의 20번 탄소에 위치한 알파수산화기에 연결함으로써, A- 및 B-고리로부터 확장된 6각 또는 7각 고리에 있는 탄소-탄소 단일 결합에 대하여 분자 결합의 회전이 가능하여 자유도가 큰 -NH2 또는 -OH가 수 환경(aqueous environment), 즉 물(H2O)에 노출되어 (+) 전하를 띠거나 물과 수소결합되도록 설계하여, 운반체-약물 접합체에 산 민감성 링커를 통해 배향된 화학식 1의 캄토테신계 약물 부위의 수 분산성을 향상시키는 것이 특징이다.
즉, 본 발명은 화학식 1의 캄토테신계 약물이 연결된 운반체-약물 접합체가, 캄토테신계 약물을 통해 응집되어 대식세포 탐식에 의해 간에 축적되지 않도록 설계함으로써, SN-38를 페이로드로 하는 ADC(예, hRS7-CL2A-SN-38)의 응집문제 및 이로 인해 야기되는 간 독성으로 인한 용량 제한 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명은 운반체-약물 접합체에 산 민감성 링커를 통해 배향된 화학식 1의 캄토테신계 약물 부위의 수 분산성을 향상시킴으로써, 간 내 망상내피계에 의한 탐식을 줄이고 이에 따라 혈류에서의 체류시간을 증대시켜 장시간 혈중 약물농도를 고농도로 유지할 수 있다. 또한, 링커와 약물의 소수성이 증가되면, ADC의 응집력 증가와 이에 따른 약물의 치료계수감소와 같은 문제점을 야기된다. 따라서, 화학식 1의 캄토테신계 약물 및 화학식 3의 산민감성 링커의 다양한 조합으로 인한 친수성 조절을 통해, 운반체-약물 접합체에 원하는 간청소율(hepatic clearance) 프로파일 및 혈액 순환 프로파일을 제공할 수 있다.
[DDX5에 결합하는 분자 접착 분해제(molecular glue degrader)로서 FL118 약물의 항암 기전]
화학식 2의 FL118은 DDX5와 유비퀴틴화 조절자를 직접 접착하여 DDX5를 분해하는 분자 접착 분해제(molecular glue degrader) 역할을 할 수 있다.
분자 접착제(molecular glue) 역할을 하는 FL118은, DDX5 mRNA를 감소시키지 않고 프로테아좀 분해 경로를 통해 다기능 마스터 조절인자(multifunctional master regulator)인 종양단백질 DDX5에 직접 결합하고 이를 탈인산화 및 분해하는 기능을 가지고 있으며, DDX5의 사일런싱은, DDX5가 서바이빈, Mcl-1, XIAP, cIAP2, c-Myc 및 돌연변이 Kras를 비롯한 여러 발암성 단백질의 발현을 조절하는 마스터 조절인자임을 나타낸다.
또한, 대부분의 암에 공통된 내성발생 기전인 항세포사멸 단백질(anti-apoptotic protein)의 과발현을 원천적으로 차단하여 내성 회피가 가능하고; 환자에서의 항암 반응을 예측할 수 있는 바이오마커 (DDX5, K-ras, p53), 동반진단 기법 등이 이미 확립되어 있으며, 맞춤형 바이오마커 확보로 동반 진단을 통한 개인 맞춤형 치료 가능하고, 특히 예후가 좋지 않은 p53/K-ras 돌연변이 암세포들에서 강력한 효능을 보인다.
FL118은 DDX5 다운스트림 표적들을 간접적으로 제어하여 인간 결장 직장암/췌관 선암종 세포 및 종양 모델을 사용한 연구에서 입증된 바와 같이 높은 효능으로 암 개시, 발달, 전이, 재발 및 치료 내성(cancer initiation, development, metastasis, recurrence and treatment resistance)을 억제한다.
PDAC 세포에서 DDX5의 유전적 조작은 종양 성장에 영향을 미친다. DDX5 KO가 있는 PDAC 세포는 FL118 처리에 내성이 있다. 인간 종양 동물 모델 연구에서 FL118이 DDX5 발현이 높은 인간 PDAC 및 CRC 종양을 제거하는 데 높은 효능을 나타내는 반면, FL118은 DDX5 발현이 낮은 PDAC 및 CRC 종양에서 덜 효과적인 것으로 나타났다.
DDX5 단백질은 FL118 약물의 직접 표적이며 FL118에 대한 PDAC 및 CRC 종양 감수성(tumour sensitivity)을 예측하기 위한 바이오마커 역할을 할 수 있다.
한편, FL118 약물은 암세포에서 SN-38과 동등 이상 수준의 Top1 저해 효능을 가지고 있으며, 다양한 암 세포주에서 SN-38에 비하여 5 - 20배 강력한, 즉 낮은 수준의 IC50 수치로 세포독성(Cytotoxicity)를 보이며, 다양한 암종에서 기원한 140개의 세포주에 대한 평가 결과에서도 대다수의 암세포에 대하여 < 100nM의 IC50를 보이는 매우 강력한 항암 효능을 보였다. FL118 약물은 쥐와 비글견에서의 GLP-독성 시험을 통하여 우수한 안전성이 확보되었으며, 다양한 암 세포주 Xenograft 모델에서 SN-38 대비 탁월한 효능을 보였다. 한편, Camptothecin계 항암제의 경우 환자에 사용 시 초기에는 우수한 항암 반응을 보이나 Top1 유전자의 Epigenetic Silencing과 암세포의 Top2 Dependence를 통하여 이들 약물에 대한 강력한 내성이 나타난다. 반면, FL118 약물은 Top1이 Epigenetic Silencing 또는 Knock-out을 통하여 발현되지 않는 암 세포주의 Xenograft 모델에서도 강력한 효능을 보였다.
또한, FL118 약물은 잘 확립된 항암 타깃인 제1형 토포이소머라제를 직접 표적으로 하면서, 내성 기전에 관여하는 내성 단백질인 Survivin 등 Bcl family를 동시에 억제하고, 유출펌프(efflux pump)의 작용을 억제하는 삼중 표적 항암제이다.
구체적으로, SN-38 등 Camptothecin 계열 항암제들은 ABCG2 Transporter의 과발현에 의해서 약물이 세포 밖으로 배출되는 방식의 내성을 보이게 되는데, FL118 약물은 ABCG2 Transporter에 영향을 받지 않기 때문에 이에 의한 내성 극복이 가능하다. FL118 약물은 또 다른 항암제 내성의 주원인인 항세포사멸 단백질(anti-apoptotic protein)(Survivin, cIAP2, XIAP 등)의 발현을 낮은 농도에서 강하게 억제함으로써 내성의 발현을 차단할 수 있다.
따라서, FL118 약물은 유출펌프(efflux pump)인 ABCG2에 의해 세포 밖으로 배출되지 않으며, 다양한 항세포사멸 단백질(anti-apoptotic protein)에 의한 내성을 차단할 수 있다. 그 결과, FL118 약물은 SN-38/Exatecan의 다양한 내성 작용 기전을 극복할 수 있다.
FL118 약물은 SN-38과 동일한 양으로 in vivo 투여 시 대장암/두경부암/췌장암 등에서 SN-38 대비 강력한 tumor regression 효능을 보였다.
FL118 약물은 tumor xenograft에서 SN-38 내성 유도 후 FL118 투여 시에도 강력한 항암 효능을 보유하였다.
더욱이, FL118 약물은 targeted drug delivery (예, Carrier-drug Conjugate) 적용에 최적인 PK/safety profile을 가지고 있다. FL118 약물을 단독으로 전신투여 시 혈액에서 빠르게 대사/배출되어 낮은 농도만을 보이나 암 조직에는 투여 직후부터 빠르게 축적되어 장시간 높은 농도를 유지한다. 예컨대, ADC 적용시 종양 조직과 정상 조직 사이의 최대 선택성을 보장한다.
이를 기반으로 하여, FL118 약물에서 예시되는 항암제로서의 다양한 잇점들을 발휘할 수 있도록, 본 발명에 따라 화학식 1의 캄토테신계 약물을 다양하게 설계하여, 페이로드로 사용할 수 있다.
[DDX5에 결합하는 분자 접착 분해제(molecular glue degrader)로서 항암기전]
유비퀴틴-프로테아좀 시스템(UPS)은 광범위한 세포 과정을 조절하는 세포내 단백질의 분해를 위한 중요한 경로이다. 유비퀴틴은 유비퀴틴 활성화 효소(E1s), 유비퀴틴 접합 효소(E2s) 및 유비퀴틴 리가아제(E3s)를 포함하는 일련의 효소 반응에 의해 기질 단백질의 라이신 잔기에 공유 결합되는 작은 단백질이다. 이 과정을 유비퀴틴화(ubiquitination)라고 하며 단백질 분해, 신호 전달 및 트래피킹을 조절하는 중요한 메커니즘이다.
유비퀴틴 리가아제는 유비퀴틴화 경로에서 기질 특이성을 담당한다.
이와 관련하여, 본 발명에 따른 화학식 1의 캄토테신계 약물은 DDX5 단백질 및 E3 리가아제에 결합하도록 설계된 것이다.
정상 세포가 암성 세포(cancerous cell)로 변형되는 것은, 단백질-단백질 상호 작용의 복잡한 네트워크를 포함하는 상이한 대사 경로가 조절되지 않음 (deregulation)으로써 발생한다. 세포 효소 및 DDX5는 정상적인 세포 대사 유지에 중요한 역할을 하지만 이들이 조절되지 않으면(deregulation), 종양 변형을 가속화할 수 있다. DDX5는 모두 수백 가지의 다른 세포 단백질과 상호 작용하며, 관련된 특정 경로에 따라 두 단백질 모두 종양 억제 유전자 또는 종양유전자로 작용할 수 있다.
DEAD-box 계열의 RNA 헬리카제는, 전사 및 번역뿐만아니라, 세포 증식, 선천적 면역 및 스트레스 반응에 이르기까지, 여러 대사 경로에 관여한다. 그들의 다양한 역할을 감안할 때 그들이 조절되지 않거나(deregulation) 또는 그들의 돌연변이가 암을 포함한 다양한 병리학적 상태(pathological conditions)와 연결되어 있다. 그러나 어떤 경우에는 주어진 DEAD-box helicase의 기능 상실이 종양 변형(tumor transformation)을 촉진하여 종양 억제 역할을 나타내는 반면, 다른 상황에서는 동일한 효소의 과발현이 암 진행을 선호하여 전형적인 발암 유전자로 작용한다.
DDX5(p68이라고도 함)는 하기와 같은 기전에 작용하는 다기능 마스터 조절자(multifunctional master regulator)이다: (1) 발암 유전자 프로모터(oncogenic gene promoters)에서 다양한 전사 인자들(예: c-Myc)와의 직접적인 상호작용을 통해 많은 종양 유전자들의 전사를 함께 활성화(co-activation)시키는 생물학적 과정, (2) miRNA 및 pre-RNA 스플라이싱(예: U1, U2, U3, ... snRNP)을 조절하는 생물학적 과정, 및 (3) 리보솜 생합성(예: 32S rRNA, pre-ribosome).
본 발명에 따른 화학식 1의 캄토테신계 약물은 DDX5 mRNA 감소 없이 DDX5 단백질에 결합하여 기능적으로 탈인산화 및 프로테아좀 분해 경로를 통해 분해시키는데, 이는 화학식 1의 캄토테신계 약물이 DDX5 및 유비퀴틴 관련 단백질 안정성/분해 조절제(ubiquitin-involved protein stability/degradation regulators) 모두에 붙을 수 있다는 것을 시사하며, "분자 접착 분해제" 역할을 한다.
DDX5 다운스트림 단백질 표적들(DDX5 downstream protein targets)은 모두 암 개시, 발달, 전이, 재발 및 치료 내성에 관여하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 발명에 따른 화학식 1의 캄토테신계 약물에 의한 DDX5 단백질의 분해를 통해 DDX5 다운스트림 표적을 간접적으로 차단하면, 화학식 1의 캄토테신계 약물은 높은 항종양 효능이 나타날 수 있다.
DDX5(p68)는 잘 알려진 다기능 DEAD-box RNA helicase이자 전사 보조인자(transcription cofactor)이다. 따라서, DDX5의 생리학적 상태에 의해 전사 인자가 조절되지 아니하여(deregulation) 암이 발병한 경우, 전사 보조인자(transcription cofactor)인 DDX5(p68)를 선택적으로 분해시킴으로써, 암 질환을 치료할 수 있다. 마찬가지로, 전사 보조인자(transcription cofactor)인 DDX5(p68)를 선택적으로 분해시킴으로써, 암 질환을 예방할 수 있다.
본 발명에 따른 화학식 1의 캄토테신계 약물은 DDX5 단백질이 약물 표적이므로, 약물 내성, 표적치료에 저항성 및/또는 치료 중 내성을 피할 수 있게 할 수 있다. 또한, 화학식 1의 캄토테신계 약물에 의해, 항세포사멸 유전자(anti-apoptotic genes)의 전사 유도를 차단(off)시킬 수 있다. 나아가, 화학식 1의 캄토테신계 약물에 의해, 전사 보조인자(transcription cofactor)인 DDX5 단백질이 분해되어, 화학 요법이나 방사선 요법에 대한 암 세포의 민감도를 유지 또는 향상시킬 수 있다.
[본 발명의 면역접합체의 작용기전(MoA)]
본 발명의 일 양태는 [화학식 1의 캄토테신계 약물]-[산 민감성(acid-sensitive) 링커]-[항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편]을 포함하는 면역접합체에 관한 것으로,
(i) 화학식 1의 캄토테신계 약물은 DDX5 단백질 및/또는 E3 리가아제에 결합하도록 설계된 페이로드(payload)이고,
(ii) 항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편에 산 민감성 링커를 통해 화학식 1의 캄토테신계 약물이 하나 이상 연결되어 있고,
(iii) 암세포의 항원을 표적화하는 항원결합부위에 의해 암세포로 표적화된 후, 암 주변 산성 환경(pH ≤ 7)에서 산 민감성 링커가 분해되어 화학식 1의 캄토테신계 약물이 적어도 일부 유리되고, 유리형 화학식 1의 캄토테신계 약물은 세포막을 관통해 세포내로 이동하고,
(iv) 선택적(optionally)으로, 화학식 1의 캄토테신계 약물이 연결되어 있는 면역접합체는 세포안으로 내재화(internalization)되어 리소좀(lysosomes)에서 화학식 1의 캄토테신계 약물이 유리되는 것이 특징이다.
본 발명의 면역접합체는 산 민감성 링커를 사용함으로써 항원결합 이후 암세포 내부에서뿐만 아니라 암 조직 주변에서도 효율적으로 화학식 1의 캄토테신계 약물을 방출하여, ADC 프로세싱과 관련한 내성 기전을 극복할 수 있다(도 3).
ADC가 효율적으로 작동하기 위해서는 단순히 in vitro에서 세포 대상으로 강력한 항원 선택적 세포독성을 최대화하는 것만으로는 부족하며, in vivo 내지는 실제 환자에서 암 조직에 잘 침투하여 효율적으로 약물을 전달할 수 있어야 한다.
본 발명의 면역접합체는 암세포의 항원을 표적화하는 항원결합부위에 의해 암세포로 표적화된 후, 암 주변 산성 환경(pH ≤ 7)에서 산 민감성 링커가 분해되어 화학식 1의 캄토테신계 약물이 적어도 일부 유리되고, 유리형 화학식 1의 캄토테신계 약물은 소수성 저분자이나 SN-38 대비 혈액, 간질액 등 체액에서 응집되지 않도록 수분산성이 향상된 약물이므로 종양조직 심부까지 침투하면서 세포막을 관통해 세포내로 이동할 수 있다.
따라서, 본 발명의 면역접합체는 암 주변 산성 환경(pH ≤ 7)에서 분해되는 산 민감성 링커를 사용함으로써 암 주변의 종양 미세 환경에서 빠르게 약물을 방출할 수 있고, 유리형 화학식 1의 캄토테신계 약물은 낮은 분자량으로 항체와 달리 암 조직 침투력이 높으므로, 암 조직의 심부까지 침투가 잘 되지 않는 항체의 문제점을 보유한 기존의 ADC 문제점을 해결할 수 있다.
따라서, 유리형 화학식 1의 캄토테신계 약물이 세포내로 이동하는 세포는 표적화된 암세포 및/또는 이의 주변 세포일 수 있다.
또한, 화학식 1의 캄토테신계 약물은 세포막을 투과할 수 있는 소수성 저분자이므로, 암 주변 세포 밖 링커 분해를 통해 본 발명의 면역접합체에서 유리된 화학식 1의 캄토테신계 약물은 종양조직에 빠르게 축적되어 장시간 높은 농도를 유지 가능하고, 세포막을 관통해 세포 내부에서 세포독성을 발휘하여 세포 사멸시킨 후 방출되어 연속적으로 주변 세포에도 세포막을 관통해 세포내로 이동하여 작용할 수 있다.
요컨대, 본 발명의 운반체-약물 접합체에 적용가능한, 본 발명의 [화학식 1의 캄토테신계 약물]-[산 민감성 링커] 접합체는
(i) 산성 환경(pH ≤ 7)인 암 주변의 종양 미세 환경에서, 세포막을 관통할 수 있고 세포 내부에서 제역할을 할 수 있는 소수성 저분자 약물을 유리시킨 후, 다량의 유리형 소수성 저분자 약물을 세포 안으로 도입 및/또는 조직 심부까지 침투시키기 위해, 화학식 3의 CL2A 링커와 같은 산 민감성(acid-sensitive) 링커를 사용하는 점; 및
(ii) 산성 환경(pH ≤ 7)인 암 주변의 종양 미세 환경에서 산 민감성 링커가 분해되어 유리된 다량의 유리형 약물이 종양조직 심부까지 침투가능하고 세포막을 관통해 세포내로 이동하고 세포내 고 풍부화(enrichment)되기 위해, 세포막을 관통할 수 있는 소수성 저분자 약물이지만, 혈액, 간질액 등 체액에서 응집되지 않도록 SN-38 대비 수분산성이 향상된 화학식 1의 캄토테신계 약물을 사용한 점을 특징으로 하며,
이의 조합 사용을 통해 항암 효능 및 응집에 의한 독성 측면에서 화학식 1의 캄토테신계 약물-산 민감성 링커의 유기적인 작용기전을 활용하는 점이 또다른 특징이다.
산성 환경(pH ≤ 7)에서 분해되고 산 민감성 링커 분해시 유리형 화학식 1의 캄토테신계 약물이 방출되도록, 화학식 1의 캄토테신계 약물과 산 민감성 링커는 탄산염 또는 에스테르 결합으로 연결된 것이 바람직하다.
본 발명에서, [산 민감성 링커]-[항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편]의 연결은 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편에 포함된 티올기가 산 민감성(acid-sensitive) 링커의 말레이미드기 (maleimide) 또는 말레익 하이드라자이드기 (maleic hydrazide)에 반응식 1 의“click” 반응을 통해 결합된 것일 수 있다.
[반응식 1]
또한, 본 발명은 화학식 1의 캄토테신계 약물이 다양한 산 민감성 링커와 연결되어 있는 약물-링커 접합체를 제공하며, 이를 이용하여 다양한 산 민감성 링커를 통해 화학식 1의 캄토테신계 약물이 다양한 운반체(Carrier)에 연결된 운반체-약물 접합체(Carrier-Drug Conjugate)를 제공한다.
나아가, 본 발명은 전술한 본 발명의 약물-링커 접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 사용하여, 운반체(Carrier)에 화학식 3의 산 민감성 링커를 통해 화학식 1의 캄토테신계 약물을 하나 이상 연결시키는 것이 특징인 운반체-약물 접합체(Carrier-Drug Conjugate)의 제조방법도 제공한다.
[다양한 운반체-약물 접합체 (Carrier-Drug Conjugate)용 Payload]
제1형 토포이소머라아제(Topoisomerase I)의 저해제(Irinotecan, Topotecan 등)는 임상에서 효능/안전성이 검증된 항암기전으로, 임상에서 대장암, 폐암, 유방암, 난소암 등 다양한 난치성 고형암에서 뛰어난 항암 효능이 검증되었다. 캄토테신계 약물로 Exatecan, SN-38 등이 ADC 용 Payload로 개발되어 있다.
화학식 1-1의 엑사테칸(Exatecan)은 캄토테신 유도체로서, 제1형 토포이소머라아제를 저해하는 항종양성 저분자 화합물이다. 엑사테칸은 SN-38 보다 5 - 10배 강력한 세포독성(Cellular Cytotoxicity)이 확인된 물질이다.
엑사테칸은 이리노테칸과는 상이하고, 효소에 의한 활성화가 불필요하다. 또, 이리노테칸의 약효 본체인 SN-38이나, 동 임상에서 사용되고 있는 토포테칸보다 제1형 토포이소머라아제 저해 활성이 강하고, in vitro 에서 여러 가지의 암 세포에 대해, 보다 강한 세포독성 활성을 가지고 있다. 특히 P-glycoprotein의 발현에 의해 SN-38 등에 내성을 나타내는 암 세포에 대해서도 효과를 나타냈다. 또, 마우스의 인간 종양 피하 이식 모델에서도 강한 항종양 효과를 나타내어, 임상 시험이 실시되었다.
화학식 1-2의 Dxd(ADC용 Exatecan 유도체)는, HER2 표적 ADC(DS-8201a)의 접합 약물로 사용되는 IC50이 0.31μM인, 강력한 DNA 토포이소머라제 I 억제제이다.
이에 제한되는 것은 아니나, 상기 화학식 1의 화합물에 C1-3 알킬, 히드록시, 할로젠, 아민기 등의 간단한 작용기를 부가하거나 혹은 이미 존재하는 히드록시, 에틸, 옥소 작용기를 다른 작용기로 치환하거나 제거하더라도, 본 발명의 면역접합체 또는 운반체-약물 접합체와 동등한 효능을 나타내는 한 본 발명의 균등범위에 포함됨은 자명하다.
[효율적 약물 전달이 가능한 링커 기술]
기존 MMAE, Calicheamicin, PBD 등 슈퍼톡신(super toxin)을 활용한 ADC의 경우 약물이 암 조직에 도달하기 전에 혈중에서 분리되는 것을 최소화하는 것을 목표로 하는 Stable Linker 시스템을 활용(2세대 ADC의 특징)하였다.
대부분의 2세대 ADC가 암세포에서 작동하는 원리는 첫 단계로 ADC를 구성하는 항체부분이 암세포에서 과발현된 항원에 결합하고, 두번째 단계로 항원-항체 반응에 의해 암세포 표면에서 항원에 결합된 ADC가 엔도좀, 리소좀을 거치며 암세포 내부로 이송되며, 세번째 단계로 리소좀에서 항원-항체 부분이 분해되고, 효소 (cathepsin B) 약물이 방출되며, 마지막 단계로 암세포 내부에서 방출된 약물에 의해 암세포가 사멸하게 된다.
다양한 고형암에 선택적으로 사용할 수 있는 새로운 ADC의 개발을 위해서는 기존 ADC의 약물전달 효율을 능가하는 링커 시스템의 활용이 필수적이다. 이미 정립된 약물 표적인 Trop-2, Her2, Folate Receptor 등을 넘어서 새로운 항원 대상의 ADC 개발을 위해서는 CEACAM-5 등 Slow Internalizing 항원 및/또는 NY-ESO-1/HLA Complex 등 암특이 항원에 대한 ADC의 개발이 이루어져야 하나 기존 Val-Cit 또는 MAC-glucuronide Linker 시스템의 제한된 약물전달 효율로는 충분한 양의 약물을 전달하기가 어렵다.
특히 CEACAM-5 등의 항원에 대해서 효율적인 약물전달을 위해서는 혈중 및/또는 정상 조직의 주변환경에서는 항체-약물 결합이 안정성을 유지하지만, 종양 미세환경 등 암세포 주변 환경에서는 빠르게 약물을 방출하는 특성이 필요하다.
암 주변의 종양 미세 환경에서도 빠르게 약물을 방출할 수 있는 경우에는 ADC uptake 속도에 제한이 있는 여러 항원들 (대표적으로는 CEACAM-5, 각종 Cancer Specific antigen-HLA Complex 등)의 타겟팅에도 유리하게 사용할 수 있다.
따라서, 화학식 1의 캄토테신계 약물은 SN-38 대비 혈액, 간질액 등 체액에서 응집되지 않도록 수분산성이 향상된 약물이므로 종양조직 심부까지 침투하면서 세포막을 관통해 세포내로 이동할 수 있는 소수성 저분자라는 점을 십분 활용하도록, 본 발명은 암 조직에 다다른 후에는 빠르고 효율적으로 약물을 전달하는 방출 프로파일(Release Profile)의 링커로 암 주변 산성 환경(pH ≤ 7)에서 분해되는 산 민감성 링커를 선정한 것이다.
본 발명에 따라 산 민감성 링커를 통해 화학식 1의 캄토테신계 약물이 연결된 항체는 2세대 ADC가 암세포에서 작동하는 첫 단계와 동일하게 암세포 표면에 과발현된 항원에 항체가 결합하지만, 일부는 2세대 ADC와 동일하게 세포 내 처리 단계를 거치고 이외의 상당 부분은 암세포 주위의 낮은 pH에 의해 약물을 방출할 수 있다. 이후 암 조직에서 방출된 약물은 확산에 의해 암세포 내부로 이동하여 엔도좀, 리소좀을 거치지 않을 뿐만 아니라 효소 (cathepsin B) 반응 없이 바로 암세포에 작동하여 세포사멸을 유도한다. 이로인해 효소 반응에 의해서만 약물 방출이 가능한 2세대 ADC들과 비교하면 암세포의 항원선택성은 동일하지만, pH 민감성 링커를 사용하여 약물 방출 및 암세포 내로의 전달 효율을 극대화시킬 수 있다는 것이 본 발명의 면역 접합체의 주요한 특징이다.
또한, 링커는 혈류에 안정(stable)하여 약물이 항체로부터 분리되는 것을 막아 타겟에 도달할 때까지 prodrug 상태로 유지되어 정상적인 조직에 입히는 피해를 최소화해야 함에도 불구하고, 본 발명은 가수분해 환경을 조성하도록 친수성 분자 구조를 가진 산 민감성 링커를 사용하여, 소수성 약물과 결합하여 ADC 응집이 일어나는 문제를 완화시킬 수 있다.
링커의 종류에 따라 상이한 대사체(catabolite)가 형성된다. 이와 관련하여, 본 발명의 [화학식 1의 캄토테신계 약물]-[산 민감성 링커]는, 산 민감성 링커 분해시 유리형 화학식 1의 캄토테신계 약물이 방출되도록, 화학식 1의 캄토테신계 약물과 산 민감성 링커는 탄산염 또는 에스테르 결합으로 연결된 것이 바람직하다.
일반적으로 가수분해와 관련하여 에스테르 및 탄산염 결합에 비해 카르바메이트 결합(Carbamate bonds)이 우수한 약물 링커 안정성을 제공한다. 그러나, 본 발명은 화학식 1의 캄토테신계 약물이 암세포 주변 산성 환경(pH)에서 암세포 주변 세포 밖 및 세포 내에서 모두 약물 링커로부터 분리가능하게 설계하기 위해, 카르바메이트 결합(Carbamate bonds) 대신, 불안정한 에스테르 또는 탄산염 결합(carbonate bonds)를 사용하는 것이 특징이다.
혈액은 pH가 7.3~7.4로 일정하게 유지된다. 따라서, 혈액 중에서 산 민감성 링커로부터 화학식 1의 캄토테신계 약물은 절단되지 않으며, 절단되더라도 혈청의 중성 pH에서 화학식 1의 캄토테신계 약물의 ADC로부터 방출 속도는 산성 환경의 종양 조직에서 보다 훨씬 감소된다.
또한, 소수성 약물에 의한 혈장 내 ADC 응집을 감소하기 위해, 본 발명은 화학식 1의 캄토테신계 약물에서 E-고리의 20번 탄소에 위치한 알파수산화기에 산 민감성(acid-sensitive) 링커를 연결하는 것이 특징이다.
이경우, 캄토테신계 약물에서 A- 및 B-고리로부터 확장된 6각 또는 7각 고리에 있는 예컨대 탄소-탄소 단일 결합에 대하여 분자 결합의 회전이 가능하여 자유도가 큰 -NH2 또는 -OH가 수 환경(aqueous environment), 즉 물(H2O)에 노출되어 (+) 전하를 띠거나 물과 수소결합됨으로써, 산 민감성 링커를 통해 배향된 엑사테칸 또는 Dxd 약물 부위의 수 분산성을 향상시킬 수 있다.
Tetrapeptide 링커는 소수성 약물과 결합하여 ADC 응집이 일어날 수 있는 한계가 나타났다.
기존 FDA 승인된 ADC인 Trodelvy에 사용된 링커인 CL2A는 (i) 제조 후 보관 안정성, (ii) 투여 시 혈중에서의 안정성 (Plasma 중에 Free Payload 노출이 거의 없음), (iii) 암 조직에서 Payload의 빠른 방출 등의 특성을 모두 만족하는 링커이다.
최초 CL2 유도체에 삽입된 Phe-Lys 펩타이드는 카텝신 B를 통해 절단을 가능하게 한다. 합성 과정을 간소화시키기 위한 일환으로, CL2A에서 페닐알라닌이 제거되었고, 이에 따라 카텝신 B 절단 부위가 제거되었다. 이러한 변화는 접합체 결합, 안정성, 또는 효능에 대해 영향을 주지 않았다. 이는 CL2에서의 카텝신 B 절단 부위가 아니라, SN-38의 락톤 고리에 대한 pH 민감성 탄산 벤질 결합(pH-sensitive benzyl carbonate bond)의 절단에 의해 주로 접합체로부터 방출되었음을 시사한다.
본 발명에서 사용되는 산 민감성 링커는, CL2A 링커를 활용할 수 있으며, 화학식 1의 캄토테신계 약물을 암 조직에 선택적, 효율적으로 전달하도록 하기 화학식 3과 같이 설계될 수 있다. 즉, 본 발명에서 산 민감성 링커는 하기 화학식 3의 화합물로부터 유래되는 것일 수 있다:
[화학식 3]
여기서, X1 및 X2는 각각 독립적으로 -H 또는 -할로젠이고;
Y는 -NH-, -NRA-, 또는 아무 것도 아니며 (null);
Z는 -C1-C4알킬-, -C3-C6시클로알킬-, -(C1-C2알킬)-(C3-C6시클로알킬)-, -(C3-C6시클로알킬)-(C1-C2알킬)-, 또는 -(C1-C2알킬)-(C3-C6시클로알킬)-(C1-C2알킬)-이고;
W는 -RB-, -M- -RB-M-, -M-RB- 또는 -RB-M-RC-이며;
RA 내지 RC는 각각 독립적으로 C1-C4알킬이고,
M은 이며; 및
n은 5 내지 9의 정수임.
바람직하게는 상기 화학식 3에서,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 -H 또는 -할로젠이고;
Y는 -NRA-, 또는 아무 것도 아니며 (null);
Z는 -C1-C4알킬-, -(C1-C2알킬)-(C3-C6시클로알킬)-, 또는 -(C3-C6시클로알킬)-(C1-C2알킬)-이고;
W는 -RB- 또는 -RB-M-RC-이며;
RA 내지 RC는 각각 독립적으로 C1-C4알킬이고;
M은 이며; 및
n은 5 내지 9의 정수일 수 있다.
본 발명에서, 링커의 길이, 즉 상기 화학식 3에서 n은 5 내지 9의 정수일 수 있고, 구체적으로 n은 6 내지 8의 정수일 수 있으며, 더욱 구체적으로 n은 7일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 위 범위를 벗어나는 경우라도, 링커 길이 변화에 따른 별 다른 효과 차이가 없는 경우에는 당연히 모두 본 발명의 균등 범위 내에 포함된다.
약물의 수분산도는 약물과 운반체 사이에 폴리에틸렌글리콜 (PEG) 스페이서를 배치하여 향상될 수 있으므로, 화학식 3의 링커는 한정된 수(n=5 내지 9)의 PEG 모노머를 포함하는 저분자량 PEG 모이어티를 포함한다.
화학식 3의 산 민감성 링커는 Targeting 대상, Payload, Carrier의 특성에 따라 최적화 가능한 맞춤형 링커이다.
화학식 1의 캄토테신계 약물은 운반체-약물 접합체 제작을 위하여 다양한 링커와 부착이 용이한 Site를 가지고 있다. 예컨대, 화학식 1의 캄토테신계 약물의 알코올기 부위를 링커와의 부착 부위(site)로 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명에서 [화학식 1의 캄토테신계 약물]-[산 민감성 링커]는 화학식 1의 캄토테신계 약물의 알코올기 부위와 화학식 3의 산 민감성 링커의 알코올기 부위가 연결된 것일 수 있다.
본 발명에서 [화학식 1의 캄토테신계 약물]-[산 민감성 링커] 접합체는 하기 화학식 4 또는 5로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 4]
[화학식 5]
(여기서, n은 각각 독립적으로 5 내지 9의 정수임).
약물전달 효율 개선을 위해 본 발명의 산 민감성 링커는, site-specific conjugation의 단점으로 생각되는 낮은 DAR의 문제를 극복할 수 있는 multivalent linker 시스템을 개발, 적용하여 1개의 attachment site에 2-3개의 payload를 부착하는 방식으로 Site-specific conjugation 시에도 DAR 4 - 12의 high DAR ADC를 제조할 수 있는 방법을 확보할 수 있다.
이를 위해, 본 발명에서는 화학식 4 및 5에 예시된 바와 같은 Bridgeable Linker 시스템을 링커로 사용할 수 있다.
이러한 Bridgeable Linker 시스템은, CL2A 링커 시스템의 최대 장점인, 암 조직에서 Payload의 빠른 방출 특성을 그대로 유지하면서 DAR 4의 ADC를 용이하게 제조할 수 있도록 CMC의 효율을 높이고 공정을 단순화시킬 수 있다. 별도의 항체 engineering을 수행하지 않고 DAR 4의 site-specific 항체-약물 복합체를 제조할 수 있다. 항체 내에 존재하는 disulfide(-S-S-)를 환원시키면 두 개의 Thiol(-SH)이 형성되고, 이렇게 생성된 Thiol은 새로운 bridgeable linker-화학식 1의 캄토테신계 약물 과 2:1로 conjugate를 형성하므로, 일반 항체 내부의 4개의 disulfide를 모두 반응시키는 방법으로 DAR 4의 항체-약물 복합체를 단일 product로 용이하게 제조할 수 있다.
[분자 접착 분해제(molecular glue degrader)라는 약물 모달리티의 잇점]
몸속 세포 내 단백질들은 제 기능을 수행한 후 수시간에서 수일 내 자연 분해된다. 체내의 모든 세포에는 단백질을 분해시키는 유비퀴틴 프로테아좀 시스템(Ubiquitin proteasome system, UPS)이라는 정화작용이 존재하는데, 이 과정에서 유비퀴틴은 분해되어야 하는 단백질을 알려주는 표식(marker) 역할을 하며, 프로테아좀은 유비퀴틴 표식을 인지하고 해당 단백질을 파괴하는 분쇄기 역할을 한다. 즉, 제 역할을 다한 단백질 옆에 유비퀴틴(Ubiquitin)이라는 물질 여러 개가 표식처럼 붙고, 프로테아좀(Proteasome)이라는 물질이 이 표식을 가진 단백질만 골라서 분쇄기처럼 분해해버린다. E3 리가아제는 체내 단백질 분해 시스템을 일으키는 효소로서, 유비퀴틴화 경로에서 기질 특이성을 담당한다.
분자 접착 분해제(molecular glue degrader) 또는 분자접착제(molecular glue)는 표적 단백질과 우리 몸의 특정 효소(E3 리가아제)를 서로 붙이는 접착제 기능을 하는 화합물이다. 분자접착제(molecular glue)의 장점 중 하나는 촉매 역할로, 표적 단백질을 분해한 뒤 다시 분리돼 또 다른 표적 단백질을 분해할 수 있다는 것이다.
분자접착제(molecular glue)를 통해 종양단백질에 E3 리가아제 효소가 붙으면 종양단백질이 분해되고, 표적인 종양단백질이 없어질 때까지 연속적으로 다른 종양단백질들이 분해되기 때문에 암세포 증식을 막을 수 있다. 따라서, 종양단백질에 대한 분자접착제는 표적 항암제의 문제점인 약물 내성을 극복하고, 적은 투여 용량으로도 치료 효과가 높다.
본 발명에 따라 페이로드로 사용되는 화학식 1의 캄토테신계 약물은 DDX5 단백질 및 E3 리가아제에 결합하는 분자접착 분해제(molecular glue degrader), 즉 종양단백질 DDX5 또는 이의 인산화된 DDX5 단백질(p-DDX5) 분해를 활성화하는 분자접착제이다(도 1, 도 4 내지 도 8).
분자접착제(molecular glue degrader)는 표적 단백질에 결합하는 리간드(warhead)일 뿐만아니라, E3 리가아제 리간드(binder) 역할을 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 화학식 1의 캄토테신계 약물은 종양단백질 DDX5 분해를 활성화하는 분자접착제이므로, DDX5 단백질을 표적화하는 리간드 또는 DDX5 단백질에 결합하는 리간드로서 사용될 수 있다.
분자접착제(molecular glue degrader)은 키나제 저해제와 달리 '위치 주도형 (proximity-driven)'이고 분해 유도 능력은 일시적인 '표적단백질- 분자접착제(molecular glue)-E3 리가아제' 삼중 복합체 형성에 달려 있는 '발생 주도형(event-driven)'이다. 분해 발생 이후에 분리된 분자접착제(molecular glue)이 표적 단백질과 추가적인 삼중 복합체를 형성하여 표적 단백질이 없어질 때까지 여러 번의 분해 과정을 진행할 수 있다.
대부분 약물 타겟이 되는 단백질은 약물에 적응해 진화하는 내성이 발생한다. 그러나, 종양단백질과 E3 리가아제를 서로 붙이는 접착제 기능을 하는 저분자 화합물인 분자접착제(molecular glue)은 내성에 강하기 때문에 암 치료제에 적합한 모달리티이다.
유전자 변이가 일어날 때마다 약물 타겟 단백질의 모양은 조금씩 바뀐다. 한 가지 약물로 모든 변이체의 활성을 막으면 좋겠지만 선택성의 문제 때문에 가능하지 않기에, 한 가지 약물이 모든 변이의 활성을 막기 위해, 약물 타겟 단백질을 분해시켜 아예 제거해 버리는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 화학식 1의 캄토테신계 약물은 DDX5 종양단백질에 정확하게 결합할 수 있는 약물로, 바로 선택적으로 단백질을 분해하는 분자접착제(molecular glue) 접근 방법을 통해, 표적치료제들의 내성 문제를 피할 수 있다.
본 발명에 따른 화학식 1의 캄토테신계 약물은 이의 물리화학적 특성에 따라 표적 단백질인 DDX5 종양단백질에 결합강도가 결정되며, 너무 강하게 결합해 다시 이전의 상태로 돌아오지 못하는 비가역적 약물인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화학식 1의 캄토테신계 약물은 기존 SN38 약물과 달리 DDX5와의 친화도가 높아 쉽게 떨어지지 않고 분자접착제(molecular glue) 기능을 통해 DDX5을 분해시켜 DDX5과 관련된 암세포의 신호전달을 비가역적으로 억제할 뿐만 아니라, 이의 물리화학적 특성에 따라 약물의 세포막 투과도를 원하는대로 조절하여, 방관자 효과(bystander effect)를 발휘 또는 그 효과의 정도를 제어시킴으로써 주변세포살상효과가 높아서 비균질종양의 치료에 이점이 있을 뿐만 아니라, 장기간 암 진행을 억제하고, 내성 발현의 위험을 줄여 치료 반응률을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 화학식 1의 캄토테신계 약물은 세포 내에서 종양단백질(oncoprotein)로 작동하는 DDX5에 결합하여 DDX5 단백질 분해를 통해 세포사멸(cell death)을 유도할 수 있다(도 11).
암 치료에서 본질적인 약물 내성은 세포 증식과 세포 사멸의 결정적인 조절자인 비정상적으로 발현된 전사 인자에 의해 야기될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 화학식 1의 캄토테신계 약물은, 전자인자 보조인자이면서 종양단백질(oncoprotein)인 DDX5에 결합하는 분자 접착분해제(molecular glue degrader)로서의 작용기전을 통해 DDX5 단백질 분해 및 이로인한 세포사멸(cell death)을 유도할 수 있다. 이때, DDX5 단백질 분해는 항세포사멸 유전자(anti-apoptotic genes)의 전사를 하향조절할 수 있다(도 4 내지 도 8). 따라서, 다른 표적치료제와 달리 비정상적으로 발현되는, 세포 증식 및/또는 세포 사멸 관련 전사 인자에 의해 야기되는 약물 내성이 잘 일어나지 않고/않거나, 화학요법 및/또는 방사선요법 동안 조절되지 않은 전사 인자의 활성화를 통해 유도되는 후천적 약물 내성을 억제할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 화학식 1의 캄토테신계 약물의 항암기전은 암 치료 저항성의 분자 메커니즘을 우회할 수 있으므로, 약물 내성 문제에서 자유로울 수 있다. 내성이 발생하면 이전보다 치료 효과가 떨어지기 때문에, 본 발명에 따른 화학식 1의 캄토테신계 약물은, 암 진단 후 표준 치료제 또는 1차 치료제로 선호될 수 있다.
요컨대, 본 발명에 따라 페이로드로 사용되는 화학식 1의 캄토테신계 약물은 암세포의 성장, 생존(cell survivor), 증식, 전이 및/또는 대사에 중요한 역할을 하는 DDX5 단백질에 작용하는 표적 항암제가 될 수 있다.
[면역접합체]
본 발명에서, 용어 "면역접합체"는 항체 또는 이의 항원 결합 단편에 세포 독성 약물-링커 접합체가 연결된 복합체를 의미한다.
항체-약물 접합체(ADC)은 면역접합체의 일례이므로, 본 발명에서 ADC에 대한 설명 및 면역접합체에 대한 설명은 서로 혼용하여 사용될 수 있다.
상기 면역접합체는 생체 내 투여될 경우 그 일 구성인 항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편이 표적하는 항원에 결합한 후 약물을 방출함으로써 표적 세포 및/또는 주변세포들에 약물이 작용할 수 있도록 하여, 표적 약물로서 우수한 약효와 감소된 부작용을 기대할 수 있다.
면역접합체의 효과에 중요한 영향을 미치는 요소는 특히, (1) 약물 효능 (drug potency), (2) 약물 링커 안정성 (drug linker stability), (3) 효율적인 표적 약물 방출 (efficient on-target drug release) 등이 있다. 효과에 여러 요소가 복합적으로 영향을 미치기 때문에 각각의 요소에 대해 알려진 사실만을 바탕으로 이들의 조합인 면역접합체의 효과를 예측하는 것은 대단히 곤란하다.
내재화 (internalization)된 후 약물을 방출하도록 설계된 면역접합체는 내재화 과정이 비효율적인 경우 충분한 농도의 활성 약물이 세포 내부로 전달되지 못하는 문제점이 있고, 소수성 약물을 세포 독성 약물로 채택하더라도 주변 세포에 대한 by-stander cell-killing 현상을 기대하기 어렵다는 단점을 가진다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 면역접합체는
(i) 암 주변의 종양 미세 환경(pH ≤ 7)에서, 세포막을 관통할 수 있고 세포 내부에서 제역할을 할 수 있는 소수성 약물을 유리시킨 후, 다량의 유리형 소수성 약물을 세포 안으로 도입시키기 위해, 산 민감성(acid-sensitive) 링커를 사용하고;
(ii) 암세포 주변 산성 환경(pH ≤ 7)에서 산 민감성 링커가 분해되어 약물을 유리하고 다량의 유리형 약물이 세포막을 관통해 세포내에 농축시키기 위해, 세포막을 관통할 수 있는 소수성 약물인 화학식 1의 캄토테신계 약물을 사용한 것이 특징이다(도 4).
화학식 1의 캄토테신계 약물은 토포아이소머라제 I 억제제로서 암 세포에 대한 세포 독성을 나타낼 수 있으나, 이를 페이로드로 이용하여 산 민감성(acid-sensitive) 링커를 통해 면역접합체를 제조한 예는 현재까지 전혀 보고된 바 없다.
화학식 1의 캄토테신계 약물은 세포막을 투과할 수 있는 소수성 저분자이므로, 종양조직에 빠르게 축적되어 장시간 높은 농도를 유지 가능하고, 세포 내부로 확산 및 세포독성을 발휘하여 세포를 사멸시킨 후 방출되어 연속적으로 주변 세포에도 세포막을 관통해 세포내로 이동하여 작용할 수 있다.
본 발명의 면역접합체는 전술한 바와 같이 화학식 1의 캄토테신계 약물과 산 민감성 링커를 조합하는 것에 기술적 특징이 있으므로, 원하는 목적에 따라 임의의 항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편을 결합하여 면역접합체를 설계할 수 있으며, 이는 모두 본 발명의 범주 내에 포함된다. 예컨대, 우수한 항암 효과를 위해, 본 발명의 화학식 1의 캄토테신계 약물-산 민감성 링커 접합체에 트라스투주맙, 세툭시맙 및 사시투주맙 (sacituzumab)을 결합시켜 면역접합체를 제조할 수 있다.
본 발명에서, 상기 면역접합체는 평균 약물/항체 비 (Drug-to-antibody ratio, DAR)가 2 내지 12일 수 있고, 바람직하게는 DAR 4 내지 12일 수 있다.
[표적 항원_약물 표적]
본 발명의 항체-약물 접합체(ADC) 또는 면역접합체(Immunoconjugate) 설계시 표적화하는 대상은 암세포뿐만 아니라, 노화세포, 감염성 질환 유기체 및/또는 자가면역 질환과 관련된 세포까지 확장될 수 있다.
따라서, 항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편이 표적화하는 세포는, 암 세포, 노화세포, 감염성 질환 유기체 및/또는 자가면역 질환과 관련된 세포일 수 있다.
표적 항원의 비제한적인 예로, Her2, FolR, PSMA 등 암 표면에 선택적으로 분포하는 항원 및 Trop2 등 정상 조직에도 소수 분포하는 암세포 과발현 항원이 있다.
암 세포 표적 항원은 예컨대, 5T4, ABL, ABCF1, ACVR1, ACVR1B, ACVR2, ACVR2B, ACVRL1, ADORA2A, AFP, Aggrecan, AGR2, AICDA, AIF1, AIGI, AKAP1, AKAP2, ALCAM, ALK, AMH, AMHR2, ANGPT1, ANGPT2, ANGPTL3, ANGPTL4, ANPEP, APC, APOCl, AR, 아로마타제 (aromatase), ASPH, ATX, AX1, AXL, AZGP1 (zinc-a-glycoprotein), B4GALNT1, B7, B7.1, B7.2, B7-H1, B7-H3, B7-H4, B7-H6, BAD, BAFF, BAG1, BAI1, BCR, BCL2, BCL6, BCMA, BDNF, BLNK, BLR1 (MDR15), BIyS, BMP1, BMP2, BMP3B (GDFIO), BMP4, BMP6, BMP8, BMP10, BMPR1A, BMPR1B, BMPR2, BPAG1 (플렉틴), BRCA1, C19orflO (IL27w), C3, C4A, C5, C5R1, CA6, CA9, CANT1, CAPRIN-1, CASP1, CASP4, CAV1, CCBP2 (D6/JAB61), CCL1 (1-309), CCLI1 (에오탁신), CCL13 (MCP-4), CCL15 (MIP-Id), CCL16 (HCC-4), CCL17 (TARC), CCL18 (PARC), CCL19 (MIP-3b), CCL2 (MCP-1), MCAF, CCL20 (MIP-3a), CCL21 (MEP-2), SLC, exodus-2, CCL22(MDC/STC-I), CCL23 (MPIF-I), CCL24 (MPIF-2/에오탁신-2), CCL25 (TECK), CCL26(에오탁신-3), CCL27 (CTACK/ILC), CCL28, CCL3 (MIP-Ia), CCL4 (MIPIb), CCL5(RANTES), CCL7 (MCP-3), CCL8 (mcp-2), CCNA1, CCNA2, CCND1, CCNE1, CCNE2, CCR1 (CKR1/HM145), CCR2 (mcp-IRB/RA), CCR3 (CKR3/CMKBR3), CCR4, CCR5(CMKBR5/ChemR13), CCR6 (CMKBR6/CKR-L3/STRL22/DRY6), CCR7 (CKR7/EBI1), CCR8 또는 CDw198 (CMKBR8/TERI/CKR-L1), CCR9 (GPR-9-6), CCRL1 (VSHK1), CCRL2 (L-CCR), CD13, CD164, CD19, CDH6, CDIC, CD2, CD20, CD21, CD200, CD22, CD23, CD24, CD27, CD28, CD29, CD3, CD33, CD35, CD37, CD38, CD3E, CD3G, CD3Z, CD4, CD40, CD40L, CD44, CD45RB, CD47, CD52, CD56, CD69, CD70, CD72, CD74, CD79A, CD79B, CD8, CD80, CD81, CD83, CD86, CD97, CD99, CD117, CD125, CD137, CD147, CD179b, CD223, CD279, CD152, CD274, CDH1 (E-카드헤린), CDH1O, CDH12, CDH13, CDH18, CDH19, CDH2O, CDH3, CDH5, CDH7, CDH8, CDH9, CDH17, CDK2, CDK3, CDK4, CDK5, CDK6, CDK7, CDK9, CDKN1A (p21Wap1/Cip1), CDKN1B (p27Kip1), CDKN1C, CDKN2A (p16INK4a), CDKN2B, CDKN2C, CDKN3, CEA, CEACAM5, CEACAM6, CEBPB, CERI, CFC1B, CHGA, CHGB, 키티나제 (Chitinase), CHST1O, CIK, CKLFSF2, CKLFSF3, CKLFSF4, CKLFSF5, CKLFSF6, CKLFSF7, CKLFSF8, CLDN3, CLDN6, CLDN7 (클라우딘-7), CLDN18, CLEC5A, CLEC6A, CLEC11A, CLEC14A, CLN3, CLU (클러스테린), CMKLR1, CMKOR1 (RDC1), CNR1, C-MET, COL18A1, COLIA1, COL4A3, COL6A1, CR2, Cripto, CRP, CSF1 (M-CSF), CSF2 (GM-CSF), CSF3 (GCSF), CTAG1B (NY-ESO-1), CTLA4, CTL8, CTNNB1 (b-카테닌), CTSB (카텝신 B), CX3CL1 (SCYD1), CX3CR1 (V28), CXCL1 (GRO1), CXCL1O (IP-IO), CXCLI1 (1-TAC/IP-9), CXCL12 (SDF1), CXCL13, CXCL14, CXCL16, CXCL2 (GRO2), CXCL3 (GRO3), CXCL5 (ENA-78/LIX), CXCL6 (GCP-2), CXCL9 (MIG), CXCR3 (GPR9/CKR-L2), CXCR4, CXCR6 (TYMSTR/STRL33/Bonzo), CYB5, CYC1, CYSLTR1, DAB2IP, DES, DKFZp451J0118, DLK1, DNCL1, DPP4, E2F1, Engel, Edge, Fennel, EFNA3, EFNB2, EGF, EGFR, ELAC2, ENG, Enola, ENO2, ENO3, EpCAM, EPHA1, EPHA2, EPHA3, EPHA4, EPHA5, EPHA6, EPHA7, EPHA8, EPHA9, EPHA10, EPHB1, EPHB2, EPHB3, EPHB4, EPHB5, EPHB6, EPHRIN-A1, EPHRIN-A2, EPHRINA3, EPHRIN-A4, EPHRIN-A5, EPHRIN-A6, EPHRIN-B1, EPHRIN-B2, EPHRIN-B3, EPHB4, EPG, ERBB2 (HER-2), ERBB3, ERBB4, EREG, ERK8, 에스 트로겐 수용체, Earl, ESR2, F3 (TF), FADD, FAP, 파르네실트란스퍼라제, FasL, FASNf, FCER1A, FCER2, FCGR3A, FGF, FGF1 (aFGF), FGF10, FGF1 1, FGF12, FGF12B, FGF13, FGF14, FGF16, FGF17, FGF18, FGF19, FGF2 (bFGF), FGF20, FGF21, FGF22, FGF23, FGF3 (int-2), FGF4 (HST), FGF5, FGF6 (HST-2), FGF7 (KGF), FGF8, FGF9, FGFR1, FGFR2, FGFR3, FGFR4, FIGF (VEGFD), FIL1(EPSILON), FBL1 (ZETA), FLJ12584, FLJ25530, FLRT1 (피브로넥틴), FLT1, FLT-3, FOLR1, FOS, FOSL1(FRA-1), FR-알파, FY (DARC), GABRP (GABAa), GAGEB1, GAGEC1, GALNAC4S-6ST, GATA3, GD2, GD3, GDF5, GFI1, GFRA1, GGT1, GM-CSF, GNAS1, GNRH1, GPC1, GPC3, GPNB, GPR2 (CCR10), GPR31, GPR44, GPR81 (FKSG80), GRCC1O (C1O), GRP, GSN (Gelsolin), GSTP1, GUCY2C, HAVCR1, HAVCR2, HDAC, HDAC4, HDAC5, HDAC7A, HDAC9, Hedgehog, HER3, HGF, HIF1A, HIP1, 히스타민 및 히스타민 수용체, HLA-A, HLA-DR, HLA-DRA, HLA-E, HM74, HMOXI, HSP90, HUMCYT2A, ICEBERG, ICOSL, ID2, IFN-a, IFNA1, IFNA2, IFNA4, IFNA5, EFNA6, BFNA7, IFNB1, IFN감마, IFNW1, IGBP1, IGF1, IGFIR, IGF2, IGFBP2, IGFBP3, IGFBP6, DL-1, ILIO, ILIORA, ILIORB, IL-1, IL1R1 (CD121a), IL1R2(CD121b), IL-IRA, IL-2, IL2RA (CD25), IL2RB(CD122), IL2RG(CD132), IL-4, IL-4R(CD123), IL-5, IL5RA(CD125), IL3RB(CD131), IL-6, IL6RA, (CD126), IR6RB(CD130), IL-7, IL7RA(CD127), IL-8, CXCR1 (IL8RA), CXCR2, (IL8RB/CD128), IL-9, IL9R(CD129), IL-10, IL10RA(CD210), IL10RB(CDW210B), IL-11, IL11RA, IL-12, IL-12A, IL-12B, IL-12RB1, IL-12RB2, IL-13, IL13RA1, IL13RA2, IL14, IL15, IL15RA, IL16, IL17, IL17A, IL17B, IL17C, IL17R, IL18, IL18BP, IL18R1, IL18RAP, IL19, ILIA, ILIB, ILIF10, ILIF5, IL1F6, ILIF7, IL1F8, DL1F9, ILIHYI, ILIR1, IL1R2, ILIRAP, ILIRAPLI, ILIRAPL2, ILIRL1, IL1RL2, ILIRN, IL2, IL20, IL20RA, IL21R, IL22, IL22R, IL22RA2, IL23, DL24, IL25, IL26, IL27, IL28A, IL28B, IL29, IL2RA, IL2RB, IL2RG, IL3, IL30, IL3RA, IL4, 1L4, IL6ST (당단백질 130), ILK, INHA, INHBA, INSL3, INSL4, IRAK1, IRAK2, ITGA1, ITGA2, ITGA3, ITGA6 (α6 인테그린), ITGAV, ITGB3, ITGB4 (β4 인테그린), JAG1, JAK1, JAK3, JTB, JUN, K6HF, KAI1, KDR, KIT, KITLG, KLF5 (GC Box BP), KLF6, KLK10, KLK12, KLK13, KLK14, KLK15, KLK3, KLK4, KLK5, KLK6, KLK9, KRT1, KRT19 (케라틴 19), KRT2A, KRTHB6 (헤어 (hair)-특이적 타입 II 케라틴), L1CAM, LAG3, LAMA5, LAMP1, LEP (렙틴), Lewis Y 항원 ("LeY"), LILRB1, Lingo-p75, Lingo-Troy, LGALS3BP, LRRC15, LPS, LTA (TNF-b), LTB, LTB4R (GPR16), LTB4R2, LTBR, LY75, LYPD3, MACMARCKS, MAG 또는 OMgp, MAGEA3, MAGEA6, MAP2K7 (c-Jun), MCP-1, MDK, MIB1, midkine, MIF, MISRII, MJP-2, MLSN, MK, MKI67 (Ki-67), MMP2, MMP9, MS4A1, MSMB, MT3 (메탈로티오넥틴-UI), mTOR, MTSS1, MUC1 (mucin), MUC16, MYC, MYD88, NCK2, NCR3LG1, 뉴로칸 (neurocan), NFKBI, NFKB2, NGFB (NGF), NGFR, NgR-Lingo, NgRNogo66, (Nogo), NgR-p75, NgR-Troy, NMEI (NM23A), NOTCH, NOTCH1, NOTCH3, NOX5, NPPB, NROB1, NROB2, NRID1, NR1D2, NR1H2, NR1H3, NR1H4, NR112, NR113, NR2C1, NR2C2, NR2E1, NR2E3, NR2F1, NR2F2, NR2F6, NR3C1, NR3C2, NR4A1, NR4A2, NR4A3, NR5A1, NR5A2, NR6A1, NRP1, NRP2, NT5E, NTN4, NY-ESO1, ODZI, OPRDI, P2RX7, PAP, PART1, PATE, PAWR, P-카드헤린, PCA3, PCD1, PD-L1, PCDGF, PCNA, PDGFA, PDGFB, PDGFRA, PDGFRB, PECAMI, L1-CAM, peg-아스파라기나제, PF4 (CXCL4), PGF, PGR, 포스파칸 (phosphacan), PIAS2, PI3 키나제, PIK3CG, PLAU (uPA), PLG, PLXDCI, PKC, PKC-베타, PPBP (CXCL7), PPID, PR1, PRAME, PRKCQ, PRKD1, PRL, PROC, PROK2, PSAP, PSCA, PSMA, PTAFR, PTEN, PTHR2, PTGS2 (COX-2), PTN, PVRIG, RAC2 (P21Rac2), RANK, RANK 리간드, RARB, RGS1, RGS13, RGS3, RNFI1O (ZNF144), Ron, ROBO2, ROR1, RXR, S100A2, SCGB 1D2 (리포필린 B), SCGB2A1 (맘마글로빈 2), SCGB2A2 (맘마글 로빈 1), SCYE1 (내피 단핵구-활성화 사이토카인), SDF2, SERPENA1, SERPINA3, SERPINB5 (마스핀), SERPINEI (PAI-I), SERPINFI, SHIP-1, SHIP-2, SHB1, SHB2, SHBG, SfcAZ, SLAMF7, SLC2A2, SLC33A1, SLC43A1, SLC44A4, SLC34A2, SLIT2, SPP1, SPRR1B (Spr1), ST6GAL1, ST8SIA1, STAB1, STATE, STEAP, STEAP2, TB4R2, TBX21, TCP1O, TDGF1, TEK, TGFA, TGFB1, TGFB1I1, TGFB2, TGFB3, TGFBI, TGFBR1, TGFBR2, TGFBR3, THIL, THBS1 (트롬보스폰딘-1), THBS2, THBS4, THPO, TIE (Tie-1), TIMP3, 조직 인자 (tissue factor), TLR1, TLR2, TLR3, TLR4, TLR5, TLR6, TLR7, TLR8, TLR9, TLR10, TLR11, TNF, TNF-a, TNFAIP2 (B94), TNFAIP3, TNFRSFI1A, TNFRSF1A, TNFRSF1B, TNFRSF21, TNFRSF5, TNFRSF6 (Fas), TNFRSF7, TNFRSF8, TNFRSF9, TNFSF1O (TRAIL), TNFRSF10A, TNFRSF10B, TNFRSF12A, TNFRSF17, TNFSF1 1 (TRANCE), TNFSF12 (APO3L), TNFSF13 (April), TNFSF13B, TNFSF14 (HVEM-L), TNFRSF14 (HVEM), TNFSF15 (VEGI), TNFSF18, TNFSF4 (OX40 리간드), TNFSF5 (CD40 리간드), TNFSF6 (FasL), TNFSF7 (CD27 리간드), TNFSF8 (CD30 리간드), TNFSF9 (4-1BB 리간드), TOLLIP, Toll-유사 수용체, TOP2A (토포이소머라제 Iia), TP53, TPM1, TPM2, TRADD, TRAF1, TRAF2, TRAF3, TRAF4, TRAF5, TRAF6, TRKA, TREM1, TREM2, TROP2, TRPC6, TSLP, TWEAK, 티로시나제 (Tyrosinase), uPAR, VEGF, VEGFB, VEGFC, 베르시칸 (versican), VHL C5, VLA-4, WT1, Wnt-1, XCL1 (림포탁틴), XCL2 (SCM-Ib), XCRI (GPR5/CCXCR1), YY1, ZFPM2, CLEC4C (BDCA-2, DLEC, CD303, CDH6, CLECSF7), CLEC4D (MCL, CLECSF8), CLEC4E (Mincle), CLEC6A (덱틴-2), CLEC5A (MDL-1, CLECSF5), CLEC1B (CLEC-2), CLEC9A (DNGR-1), CLEC7A (덱틴-1), CLEC11A, PDGFRa, SLAMF7, GP6 (GPVI), LILRA1 (CD85I), LILRA2 (CD85H, ILT1), LILRA4 (CD85G, ILT7), LILRA5 (CD85F, ILT11), LILRA6 (CD85b, ILT8), LILRB1, NCR1 (CD335, LY94, NKp46), NCR3 (CD335, LY94, NKp46), NCR3 (CD337, NKp30), OSCAR, TARM1, CD30, CD300C, CD300E, CD300LB (CD300B), CD300LD (CD300D), KIR2DL4 (CD158D), KIR2DS, KLRC2 (CD159C, NKG2C), KLRK1 (CD314, NKG2D), NCR2 (CD336, NKp44), PILRB, SIGLEC1 (CD169, SN), SIGLEC5, SIGLEC6, SIGLEC7, SIGLEC8, SIGLEC9, SIGLEC10, SIGLEC11, SIGLEC12, SIGLEC14, SIGLEC15 (CD33L3), SIGLEC16, SIRPA, SIRPB1 (CD172B), TREM1 (CD354), TREM2, KLRF1 (NKp80), 17-1A, SLAM7, MSLN, CTAG1B/NY-ESO-1, MAGEA3/A6, ATP5I (Q06185), OAT (P29758), AIFM1 (Q9Z0X1), AOFA (Q64133), MTDC (P18155), CMC1 (Q8BH59), PREP (Q8K411), YMEL1 (O88967), LPPRC (Q6PB66), LONM (Q8CGK3), ACON (Q99KI0), ODO1 (Q60597), IDHP (P54071), ALDH2 (P47738), ATPB (P56480), AATM (P05202), TMM93 (Q9CQW0), ERGI3 (Q9CQE7), RTN4 (Q99P72), CL041 (Q8BQR4), ERLN2 (Q8BFZ9), TERA (Q01853), DAD1 (P61804), CALX (P35564), CALU (O35887), VAPA (Q9WV55), MOGS (Q80UM7), GANAB (Q8BHN3), ERO1A (Q8R180), UGGG1 (Q6P5E4), P4HA1 (Q60715), HYEP (Q9D379), CALR (P14211), AT2A2 (O55143), PDIA4 (P08003), PDIA1 (P09103), PDIA3 (P27773), PDIA6 (Q922R8), CLH (Q68FD5), PPIB (P24369), TCPG (P80318), MOT4 (P57787), NICA (P57716), BASI (P18572), VAPA (Q9WV55), ENV2 (P11370), VAT1 (Q62465), 4F2 (P10852), ENOA (P17182), ILK (O55222), GPNMB (Q99P91), ENV1 (P10404), ERO1A (Q8R180), CLH (Q68FD5), DSG1A (Q61495), AT1A1 (Q8VDN2), HYOU1 (Q9JKR6), TRAP1 (Q9CQN1), GRP75 (P38647), ENPL (P08113), CH60 (P63038), 또는 CH10 (Q64433)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
표적 항원은 정상세포 대비 암세포에 10배 이상 많이 분포하는 항원일 수 있다.
[항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편]
본 발명에 따라 [화학식 1의 캄토테신계 약물]-[산 민감성(acid-sensitive) 링커]-[항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편]을 포함하는 면역접합체는, 항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편이 암세포의 항원을 표적화하기만 하면, 그 종류와 상관없이 전술한 [화학식 1의 캄토테신계 약물]-[산 민감성 링커]의 조합사용에 따른 유기적인 작용기전을 발휘할 수 있다. 특히, 유리형 엑사테칸 또는 Dxd 약물이 다양한 암 세포주에서 SN-38에 비하여 5 - 20배 강력한, 즉 낮은 수준의 IC50 수치로 매우 강력한 항암 효능을 공유하기 때문이다. 또한, 엑사테칸 또는 Dxd 약물이 임상에서 효능/안전성이 검증된 항암기전인 Topoisomerase I의 저해제를 활용한 것이며, Topoisomerase I 저해제(Irinotecan, Topotecan 등)는 임상에서 대장암, 폐암, 유방암, 난소암 등 다양한 난치성 고형암에서 뛰어난 항암 효능이 검증되어 있기 때문이다.
본 명세서에서, 용어 "항체"는 면역학적으로 특정 항원과 반응성을 갖는 면역글로불린 분자를 포함하는, 항원을 특이적으로 인식하는 리간드 역할을 하는 단백질 분자를 의미하며, 다클론 항체, 단일클론 항체, 전체 (whole) 항체를 모두 포함한다. 또한, 상기 용어는 키메라성 항체 및 이가 (bivalent) 또는 이중특이성 분자, 디아바디, 트리아바디 및 테트라바디를 포함한다. 상기 용어는 추가로 FcRn에 대한 결합 기능을 보유한 단쇄 항체, 스캡, 항체 불변영역의 유도체 및 단백질 스캐폴드에 기초한 인공 항체를 포함한다. 전체 항체는 2 개의 전체 길이의 경쇄 및 2 개의 전체 길이의 중쇄를 가지는 구조이며, 각각의 경쇄는 중쇄와 다이설파이드 결합으로 연결되어 있다. 상기 전체 항체는 IgA, IgD, IgE, IgM 및 IgG를 포함하며, IgG는 아형 (subtype)으로, IgG1, IgG2, IgG3 및 IgG4를 포함한다.
본 명세서에서 용어 "항원결합부위 함유 단편"은 항체의 항원-결합 활성을 보유하는 항체의 임의의 단편일 수 있다. 예시적인 항체 단편은 단일 쇄 항체, Fd, Fab, Fab', F(ab')2, dsFv 또는 scFv를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 상기 Fd는 Fab 단편에 포함되어 있는 중쇄 부분을 의미한다. 상기 Fab는 경쇄 및 중쇄의 가변 영역과 경쇄의 불변 영역 및 중쇄의 첫 번째 불변 영역 (CH1 도메인)을 가지는 구조로 1개의 항원 결합 부위를 가진다. Fab'는 중쇄 CH1 도메인의 C 말단에 하나 이상의 시스테인 잔기를 포함하는 힌지 영역 (hinge region)을 가진다는 점에서 Fab와 차이가 있다. F(ab')2 항체는 Fab'의 힌지 영역의 시스테인 잔기가 디설파이드 결합을 이루면서 생성된다. Fv (variable fragment)는 중쇄 가변부위 및 경쇄 가변부위만을 가지고 있는 최소의 항체조각을 의미한다. 이중디설파이드 Fv (dsFv)는 디설파이드 결합으로 중쇄 가변부위와 경쇄 가변부위가 연결되어 있고, 단쇄 Fv (scFv)는 일반적으로 펩타이드 링커를 통하여 중쇄의 가변 영역과 경쇄의 가변 영역이 공유 결합으로 연결되어 있다. 이러한 항체 단편은 단백질 가수분해 효소를 이용해서 얻을 수 있고 (예를 들어, 전체 항체를 파파인으로 제한 절단하면 Fab를 얻을 수 있고 펩신으로 절단하면 F(ab')2 단편을 얻을 수 있다), 바람직하게는 유전자 재조합 기술을 통하여 제작할 수 있다.
[약학적으로 허용가능한 염]
본 명세서에서, 약학적으로 허용가능한 염은 제약업계에서 통상적으로 사용되는 염을 의미하며, 예를 들어 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 리튬, 구리, 망간, 아연, 철 등을 비롯한 무기이온의 염과 염산, 인산, 황산과 같은 무기산의 염이 있으며, 그 외에 아스코르브산, 시트르산, 타르타르산, 락트산, 말레산, 말론산, 푸마르산, 글리콜산, 숙신산, 프로피온산, 아세트산, 오로테이트산, 아세틸살리실산과 같은 유기산의 염 등과 라이신, 아르기닌, 구아니딘 등의 아미노산 염이 있다. 또한 약학적인 반응, 정제 및 분리과정에서 사용될 수 있는 테트라메틸 암모늄, 테트라에틸 암모늄, 테트라프로파일 암모늄, 테트라부틸 암모늄, 벤질 트리메틸 암모늄, 벤제토늄 등의 유기이온의 염이 있다. 다만, 열거된 이들 염에 의해 본 발명에서 의미하는 염의 종류가 한정되는 것은 아니다.
[다양한 운반체-약물 접합체(Carrier-Drug Conjugate)]
본 명세서에서, 프로드럭은 미리 결정된 생리학적 환경에 배치된 후 생물학적으로 활성화되거나 더 활성화되는 프로드럭(pro-drug)을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
예를 들면, 생리 활성 물질(physiologically active substance) 또는 치료적 활성 유기 화합물(therapeutically active organic compound)을 화학적으로 수식하고, 생체 내에서 효소적 또는 그 외의 조건하에서 모 화합물(parent compound)을 유리 혹은 방출하도록 설계된 화합물을 의미한다. 프로드럭은 투여후에 생체내에서 목적으로 하는 화합물로 변화된다. 유용한 약물임에도 불구하고 부작용, 안정성, 용해성, 흡수성, 작용시간 등에서 적합치 않는 성질을 가지고 있는 것에 화학적 수식을 가해서 임상사용 가능하게 한다.
운반체-약물 접합체(Carrier-Drug Conjugate)도 일종의 프로드럭이다.
본 발명에 따른 [화학식 1의 캄토테신계 약물]-[산 민감성(acid-sensitive) 링커] 접합체는 항체 이외에 다양한 종류의 약물 운반체(Carrier)에 적용이 가능하며, 항체와는 다르게 암 조직의 심부까지 잘 침투가 가능하고 CMC가 용이한 특성을 가지고 있는 운반체를 사용하여, 다양한 용도로의 응용에 잘 활용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 운반체-약물 접합체(Carrier-Drug Conjugate)의 제조방법은
본 발명에 따른 [화학식 1의 캄토테신계 약물]-[화학식 2의 산 민감성 링커] 접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 사용하여, 운반체(Carrier)에 화학식 3의 링커를 통해 화학식 1의 캄토테신계 약물을 하나 이상 연결시키는 것이 특징이다.
이때 운반체(Carrier)는 항체, 펩타이드, 리피바디, 및/또는 압타머일 수 있다.
예컨대, 항체-약물 접합체(ADC)는 암세포의 표면에 발현된 특정 항원에 특이적으로 결합하는 항체의 높은 조직 선택성을 이용하여 강한 항암 효능을 가진 페이로드(payload)를 암 조직에만 선택적으로 전달하는 신약 플랫폼이다. ADC는 pM 수준의 낮은 농도에서도 암세포를 사멸하는 강력한 Payload를 암 조직에만 선택적으로 전달하고, 전신으로의 약물 노출은 최소화하여 항암 효능과 안전성을 동시에 확보할 수 있다.
HER2 양성 암의 경우, 본 발명에 따라 DDX5 단백질을 약물 표적으로 하는 화학식 1의 캄토테신계 약물의 프로드럭인 ADC은 항HER2 치료 내성을 해결할 수 있는 새로운 치료법이 될 수 있다.
본 발명의 프로드럭은 화학식 1의 캄토테신계 약물을 생체내에서 방출하도록 설계된, 항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편을 포함하는 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염일 수 있다.
본 발명의 면역접합체는 암 세포의 항원에 특이적으로 결합하고 암 세포 내외에서 약물을 방출하여 세포 독성을 나타내므로, 암의 치료 또는 예방에 유용하게 사용될 수 있다.
압타머-약물 접합체(Aptamer-Drug Conjugate, ApDC)는 ADC의 항체 대신 압타머를 도입한 것이다. 압타머는 3차원 입체구조를 갖는 단일 가닥 핵산이다. 'SELEX'(Systematic Evolution of Ligands by Exponential enrichment) 과정을 통해 발굴된다. 셀렉스는 화합물 라이브러리에 표적하는 단백질 분자를 넣어 이와결합하는 기능성 핵산을 얻는 기술이다.
압타머는 표적에 매우 강력하고 선택적으로 결합할 수 있어 화학적 항체(chemical antibody)라고도 불린다. 압타머는 20kDa 정도의 크기이며, 항체에 비해 우수한 세포 침투성과 낮은 면역원성을 가진 것으로 알려져 있다.
압타머는 화학적 합성이 가능하므로 압타머·약물 접합체의 제조 시 결합 약물의 접합 위치 및 개수에 대한 정밀한 설계가 가능하다. ADC에 비해 생산비용이 낮다.
압타머는 일반적으로 천연 핵산으로 이루어져 있어서 체내 핵산분해효소로 분해돼 생체 내 안정성이 떨어진다. 하지만 압타머의 화학적 변형이 용이하다는 점을 이용해 변형된 압타머의 안정성에 대한 한계를 극복할 수 있다.
펩타이드-약물 접합체(Peptide-Drug Conjugate, PDC)는 ADC에서 항체 대신 펩타이드를 도입한 형태다. 펩타이드는 아미노산으로 구성되며, 500~5000Da(달톤) 범위의 크기를 가진다. 이는 150kDa(킬로달톤)이상인 항체와 비교해 매우 작은 크기다. 따라서 펩타이드 기반인 PDC는 ADC에 비해 우수한 세포 침투 능력을 가지며, 면역원성이 발생할 가능성이 매우 낮다. 또한 펩타이드는 화학적 합성이 가능하다. 이 때문에 PDC는 생산비용이 매우 낮을 뿐 아니라 펩타이드와 약물의 접합 위치와 비율을 정밀하게 조절할 수 있다.
일반적으로 펩타이드는 단백질분해효소에 쉽게 분해되므로 짧은 생물학적 반감기를 갖는다. 이러한 펩타이드 기반 약물접합체의 한계를 극복하기 위해 고리형 펩타이드, 비천연아미노산 도입 등 변형된 펩타이드를 활용하는 전략이 제시되고 있다.
리피바디(Repebody)는 항체 골격을 갖고 있지는 않지만 항체와 같이 항원을 인식하는 기능을 갖는 일종의 인공항체다. 표적 단백질에 특이적인 리피바디는 파지디스플레이(phage display) 기술을 통해 발굴할 수 있다.
파지디스플레이는 박테리오파지의 표면에 원하는 단백질을 발현시키는 기술이다. 리피바디는 항체의약 20% 수준인 30kDa 정도의 크기다. 따라서 항체에 비해 상대적으로 낮은 면역원성과 향상된 세포침투성을 갖는다고 알려져 있다. 또한, 리피바디의 열적·pH 안정성을 조절할 수 있어 구조적 안정성을 높일 수 있을 것으로 기대된다. 항체에 비해 생산 비용 또한 비교적 낮은 것으로 평가된다. 이러한 리피바디의 장점 때문에 항체를 리피바디로 대체하는 전략으로서 리피바디-약물 접합체(Repebody-DC)개발에 대한 관심도 높아지고 있다.
[ADC 경우 항체 치료제로서의 역할]
본 발명의 ADC는 지난 10년동안 암, 자가면역 등의 질병 치료에서 중요한 역할을 하고 있는, 기본적인 항체 치료제(Therapeutic antibody)로서 역할도 수행할 수 있다.
항체는 항원과 우리 몸의 체내 세포를 구별하는 능력을 갖고 있기 때문에 항원에 대해 선택적으로 작용하는 우수한 선별 기능을 갖고 있다. 항체의 이러한 항원 선택적 결합 특성을 질병 치료제에 활용한 것이 바로 항체치료제이다. 항체는 Y자 모양을 하고 있는데 양 팔에 각각 항원 결합 부위 (Antigen binding site)가 존재하며 상보적 결정부위 (Complementarity determining regions, CDR)에 의해 항체는 표적 항원을 선택적으로 인지하게 된다. 또한 항체는 크게 5종류(IgM, IgD, IgG, IgA 및 IgE / Immunoglobulin(Ig))가 있으며 주로 IgG가 항체 치료제에 사용되고 있다.
항체 치료제는 항원에 대해 선택적으로 반응을 하면서 항원을 제거할 수 있다. 이를 위해 다양한 기전을 활용하게 되는데 항체 치료제에서 이용하는 대표적인 기전의 특징들은 다음과 같다.
첫 번째 기전은 차단 기능이다 (Blocking). 항체는 세포의 표적 수용체에 선택적으로 결합하게 되고 표적세포의 생리학적 기능을 차단한다. 세포 표면에서 발현되는 리간드 또는 수용체에 항체가 결합하여 표적 신호 전달 경로를 차단하고, 감소된 신호 전달로 인해 세포활성상실, 증식억제 및 세포사멸 등을 일으킨다.
세포 표면의 수용체 (Receptor)를 표적으로 하여 항체가 수용체에 결합을 하게 되면 수용체의 구조를 변화시키거나 수용체에 결합해야 하는 인자가 결합을 하지 못하게 하여 세포 내 신호 전달을 억제하고 이를 통해 세포의 성장 및 분화를 통제할 수 있게 된다. 또한 항체가 수용체에 결합하게 되면 수용체가 세포 내 유입 기전에 의해 세포 내로 들어가게 되어 세포 표면의 수용체 수가 감소하게 되면서 세포의 생리 기전을 조절할 수 있다. 이 기전으로 우수한 효과를 나타내는 대표적인 항체 치료제는 Human epidermal growth factor Receptor(HER/EGFR/ERBB) 중 하나인 HER2 양성 유방암을 표적으로 하는 Trastuzumab(Herceptin®)이 있다.
두 번째 기전은 항체-의존적 세포-매개 세포 독성 기전이다 (Antibody-Dependent Cellmediated Cytotoxicity, ADCC). 암세포의 경우 일반 세포와 다른 특이한 수용체 또는 과발현 수용체를 가지고 있으며 면역계가 이를 인식하여 항체를 생산하고 세포 표면에 결합하게 된다. NK cell이 Fc receptor(FcγRIII)를 인식 후 활성화되면 세포사멸 (Apoptosis)을 유도한다.
세 번째 기전은 보체-의존적 세포독성이다 (Complement-Dependent Cytotoxicity, CDC). 암세포 표면에 결합하여 보체 단백질 (C1q)을 활성화시켜 classical pathway를 일으켜 세포막을 공격해 구멍(pore)을 만들어 표적세포의 용해를 일으킨다. 이외에도 옵소닌 작용 (Opsonization), 중화 작용 (Neutralization)과 염증반응 등의 기전이 있다.
치료용 항체는 일반적으로 특정 치료 목적을 위해 항체를 여러 관점에서 다시 engineering하여 최적화된 형태로 만들어진다. 그리고 이러한 치료용 단클론 항체 개발에 적용되었던 항체공학 기술이 최적화된 ADC 개발에도 확장하여 적용되고 있다. 예를 들어 현재 치료용 항체나 임상 개발에 있는 ADC는 대부분 IgG1이고 소수만 IgG2와 IgG4를 사용하고 있다. 항체의 isotype 선택은 치료 용 항체와 ADC에 있어 동일하게 중요하다. 그 이유는 항체의 isotype이 antibody-dependent cellular cytotoxicity (ADCC), antibody-dependent cellular phagocytosis (ADCP) 및 complement-dependent cytotoxicity (CDC)의 기능에 영향을 미치기 때문이다. 또한 IgG4은 생체내 Fab arm 교환으로 functionally monovalent된다. 또한 isotype에 의한 ADC의 효능과 항체의 Fc-domain engineering을 응용하여 ADC의 in vivo 효능이 향상될 수 있다.
[암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물]
본 발명은 전술한 본 발명에 따른 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
또한 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 면역접합체의 치료학적으로 유효한 양을, 이를 필요로 하는 대상 (subject)에게 투여하는 단계를 포함하는, 암의 치료 또는 예방하는 방법을 제공한다. 상기 대상 (subject)은 인간을 포함하는 포유류일 수 있다.
본 발명의 면역접합체는 암 세포의 항원에 특이적으로 결합하고 암 세포 내외에서 약물을 방출하여 세포 독성을 나타내므로, 암의 치료 또는 예방에 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명의 면역접합체가 갖는 항암 활성은 전술한 바와 같다.
본 발명에서, 상기 암은 토포아이소머라제 I의 억제로 치료 가능한 모든　암을 포함하며, 고형암　또는 혈액암일 수 있다. 예컨대, 가성점액종, 간내 담도암, 간모세포종, 간암, 갑상선암, 결장암, 고환암, 골수이형성증후군, 교모세포종, 구강암, 구순암, 균상식육종, 급성골수성백혈병, 급성림프구성백혈병, 기저세포암, 난소상피암, 난소생식세포암, 남성유방암, 뇌암, 뇌하수체선종, 다발성골수종, 담낭암, 담도암, 대장암, 만성골수성백혈병, 만성림프구백혈병, 망막모세포종, 맥락막흑색종, 바터팽대부암, 방광암, 복막암, 부갑상선암, 부신암, 비부비동암, 비소세포폐암, 설암, 성상세포종, 소세포폐암, 소아뇌암, 소아림프종, 소아백혈병, 소장암, 수막종, 식도암, 신경교종, 신우암, 신장암, 심장암, 십이지장암, 악성 연부조직 암, 악성골암, 악성림프종, 악성중피종, 악성흑색종, 안암, 외음부암, 요관암, 요도암, 원발부위불명암, 위림프종, 위암, 위유암종, 위장관간질암, 윌름스암, 유방암, 육종, 음경암, 인두암, 임신융모질환, 자궁경부암, 자궁내막암, 자궁육종, 전립선암, 전이성골암, 전이성뇌암, 종격동암, 직장암, 직장유암종, 질암, 척수암, 청신경초종, 췌장암, 침샘암, 카포시 육종, 파제트병, 편도암, 편평상피세포암, 폐선암, 폐암, 폐편평상피세포암, 피부암, 항문암, 횡문근육종, 후두암, 흉막암, 혈액암, 및 흉선암으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기　암은 원발성　암뿐 아니라 전이성　암도 포함한다.
본 발명에서 사용되는 "치료학적으로 유효한 양"이라는 용어는 암의 치료 또는 예방에 유효한 상기 면역접합체의 양을 나타낸다. 구체적으로, "치료학적으로 유효한 양"은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분한 양을 의미하며, 유효 용량 수준은 개체 종류 및 중증도, 연령, 성별, 질병의 종류, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료기간, 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 본 발명의 약학적 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 시판되는 치료제와는 순차적으로 또는 동시에 투여될 수 있다. 그리고 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기 요소를 모두 고려하여 부작용없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 본 발명의 면역접합체는 용량 의존적인 효과를 나타내므로 투여 용량은 환자의 상태, 연령, 성별 및 합병증 등의 다양한 요인에 따라 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 본 발명의 약학적 조성물의 유효성분은 안전성이 우수하므로, 결정된 투여 용량 이상으로도 사용될 수 있다.
또한 본 발명의 일 구체예에 따르면, 본 발명은 암의 치료 또는 예방에 사용하기 위한 약제 (medicament)의 제조에 사용하기 위한, 상기 면역접합체의 용도 (use)를 제공한다. 약제의 제조를 위한 상기 면역접합체는 허용되는 보조제, 희석제, 담체 등을 혼합할 수 있으며, 기타 활성제제와 함께 복합 제제로 제조되어 활성 성분들의 상승 작용을 가질 수 있다.
본 발명의 용도, 조성물, 치료 방법에서 언급된 사항은 서로 모순되지 않는 한 동일하게 적용된다.
본 발명에 따라 DDX5 단백질에 결합하도록 설계된 화학식 1의 캄토테신계 약물은 세포 내에서 DDX5 단백질에 결합하여 DDX5 단백질 분해를 통해 세포사멸(cell death)을 유도할 수 있을 뿐만 아니라, 바람직하게는 페이로드로 사용시 산 민감성 링커와 함께 이의 운반체-약물 접합체가 응집되는 문제를 해결할 수 있다.
본 발명에 따른 운반체-약물 접합체(Carrier-Drug Conjugate)는 화학식 3의 산 민감성 링커를 통해 화학식 1의 캄토테신계 약물 연결시 생체 내 주입 후 체내 투여, 분포 및 제거 경로에서 대식세포에 의해 탐식(phagocytosis)되지 않도록 정밀하게 설계한 것으로, 세망내피계 기관의 대식세포 식세포작용으로 인해 간, 비장, 골수, 림프절 등에 흡수되지 아니하며, 원하는 혈액 순환 프로파일을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명의 면역접합체는 11mg/kg 이상의 용량으로 투여가능하다.
또한 본 발명의 면역접합체는 소수성 저분자 약물로 세포막 투과성인 화학식 1의 캄토테신계 약물 및 산 민감성 링커의 조합사용으로 인해, 항원-항체 복합체(complex)에 의한 내재화(internalization) 과정이 비효율적이라 충분한 농도의 약물이 세포 내로 들어가지 않는 문제점 및 암 조직의 심부까지 침투가 잘 되지 않는 항체의 문제점을 해결할 수 있고 표적화된 세포뿐만아니라 주변 세포에도 들어가는 by-stander 효과를 극대화할 수 있다.
본 발명의 면역접합체는 1-3세대 ADC의 개발 과정에서 확인된 문제들 중 ADC에 대한 내성발생과 3세대 ADC에서 사용되는 payload의 상대적으로 약한 효능에서 나타나는 좁은 therapeutic window의 문제를 극복할 수 있다. 즉, 본 발명의 면역접합체는 화학식 1의 캄토테신계 약물과 산 민감성 링커의 조합 사용으로 인해 기존 ADC payload에 비하여 강력한 항암 효능과 in vivo 안전성의 균형을 이루어 최적화된 therapeutic window를 보일 수 있다.
도 1은 다양한 Camptothecin계 항암제(SN-38, Exatecan, Dxd, FL118)의 구조식이다.
도 2는 캄토테신(camptothecin, CPT)의 구조식 및 이의 제1형 토포이소머라제(topoisomerase-1)와의 결합을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따라 산민감성 링커를 사용한 면역접합체에서 효율적인 약물 방출 기전을 도시한 모식도이다.
도 4 내지 도 7은 FaDu 세포주 및 A549 세포주에서 다양한 캄토테신계 약물(FL118 약물, SN-38 약물, Exatecan 약물, PBX-7011, PBX-7014, PBX-7016)의 DDX5 및 p-DDX5 단백질의 분해 여부/정도, 이외 다양한 anti-apoptotic protein들의 저해 정도를 보여주는 웨스턴 블럿 결과이다. 도 5 및 도 7은 FaDu 세포주 및 A549 세포주에서 실시한 western blot 실험결과(도 4 및 도 6)에서 농도를 그래프로 수치화한 결과이다.
도 8은 Tra-CL2A-FL118/Tra-CL2A-Exatecan의 Western blot 결과이다.
도 9 및 도 10은 각각 MDA-MB-453(HER2++) 세포주, SK-BR-3 세포주에서 다양한 캄토테신계 약물 및 이를 payload로 하는 ADC, 즉 Tra-CL2A-FL118/Tra-CL2A-Exatecan에 대해 in vitro cell viability 비교 평가 결과이다.
도 11은 프로그램된 세포사멸(programmed cell death)와 관련한 세포 사멸의 상세 분류도이다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 기술적 특징을 명확하게 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.
제조예 1: CL2A-Exatecan의 합성
1-1: 화합물 2의 합성
아르곤 분위기 하에 실온에서 N,N-디메틸포름아미드(건조)(3mL) 중 엑사테칸 메실레이트 이수화물(100mg, 0.176mmol) 현탁액에 트리에틸아민(0.098mL, 0.705mmol)을 첨가하였다. 이어서, MMTrCl(109 mg, 0.352 mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 DMSO로 희석하고 염기성 분취용 MPLC(XSelect40-80)로 정제하여, 동결 건조 후, 회백색 고체로 (1S,9S)-9-에틸-5-플루오로-9-히드록시-1-(((4-메톡시페닐)디페닐메틸)아미노)-4-메틸-1,2,3,9,12,15-헥사히드로-10H,13H-벤조[de]피라노[3',4':6,7]인돌리지노[1,2-b]퀴놀린-10,13-디온(103 mg, 83%)을 수득하였다.
SC_BASE: m/z 708.4 [M+H]+
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 7.73 (d, J = 10.9 Hz, 1H), 7.58 - 7.49 (m, 4H), 7.45 - 7.38 (m, 2H), 7.37 - 7.27 (m, 5H), 7.27 - 7.20 (m, 2H), 6.88 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 6.49 (s, 1H), 5.42 (s, 2H), 5.17 (d, J = 19.2 Hz, 1H), 4.91 (d, J = 19.2 Hz, 1H), 4.00 - 3.90 (m, 1H), 3.74 (s, 3H), 3.63 (d, J = 7.4 Hz, 1H), 3.23 - 3.11 (m, 1H), 2.80 - 2.68 (m, 1H), 2.33 (s, 3H), 1.96 - 1.80 (m, 2H), 1.67 - 1.55 (m, 1H), 1.31 - 1.19 (m, 1H), 0.88 (t, J = 7.3 Hz, 3H).
1-2: 화합물 4의 합성
질소 분위기 하 건조된 플라스크에 (1S,9S)-9-에틸-5-플루오로-9-히드록시-1-(((4-메톡시페닐)디페닐메틸)아미노)-4-메틸-1,2,3,9,12,15-헥사히드로-10H,13H-벤조[de]피라노[3',4':6,7]인돌리지노[1,2-b]퀴놀린-10,13-디온 (85 mg, 0.120 mmol) 및 DMAP(55mg, 0.456mmol)을 첨가하고 디클로로메탄(6mL)에 용해시켰다. 5분 동안 교반한 후, 디클로로메탄(0.750m) 중 트리포스겐(14.2mg, 0.048mmol)의 용액을 한번에 첨가하고 반응 혼합물을 실온에서 15분 동안 교반하였다. 10분 후 LCMS 분석(MeOH 중의 샘플)에 따르면, 메틸 카보네이트로 양호하게 전환되었다. (S)-2-(32-아지도-5-옥소-3,9,12,15,18,21,24,27,30-노나옥사-6-아자도트리아콘탄아미도)-N-(4-(하이드록시메틸) 페닐)-6-(((4-메톡시페닐)디페닐메틸)아미노)헥산아미드 용액(140mg, 0.132mmol)을 디클로로메탄(1.5mL)에 첨가하고, 반응 혼합물을 실온에서 30분 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 감압 하에 농축하고, DMSO에 용해시키고, 염기성 분취용 MPLC(XSelect50-100)로 정제하여 동결건조 후 생성물(153 mg, 71%)을 회백색 고체로서 수득하였다.
SC_BASE_M1800: m/z 1793.5 [M+H]+
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.60 (s, 1H), 7.69 (d, J = 10.6 Hz, 1H), 7.59 - 7.49 (m, 6H), 7.44 (d, J = 8.4 Hz, 6H), 7.38 - 7.28 (m, 8H), 7.24 - 7.09 (m, 6H), 6.89 - 6.74 (m, 4H), 5.65 (d, J = 17.3 Hz, 1H), 5.36 (d, J = 17.2 Hz, 1H), 5.11 (d, J = 12.0 Hz, 1H), 4.97 (d, J = 12.1 Hz, 1H), 4.69 - 4.44 (m, 3H), 4.21 - 3.97 (m, 5H), 3.84 - 3.74 (m, 6H), 3.68 - 3.51 (m, 33H), 3.50 - 3.41 (m, 2H), 3.40 - 3.27 (m, 3H), 2.96 - 2.85 (m, 1H), 2.43 (s, 3H), 2.33 - 1.79 (m, 7H), 1.78 - 1.34 (m, 14H), 0.97 (t, J = 7.4 Hz, 3H).
1-3. 화합물 5의 합성
디클로로메탄(9 mL) 중 4-((S)-35-아지도-2-(4-(((4-메톡시페닐)디페닐메틸)아미노)부틸)-4,8-디옥소-6,12,15,18,21,24,27,30,33-노나옥사-3,9-디아자펜타트리아콘탄아미도)벤질 ((1S,9S)-9-에틸-5-플루오로-1-(((4-메톡시페닐)디페닐메틸)아미노)-4-메틸- 10,13-디옥소-2,3,9,10,13,15-헥사히드로-1H,12H-벤조[de]피라노[3',4':6,7]인돌리지노[1,2-b]퀴놀린-9-일)카보네이트 용액(0.153 g, 0.085 mmol)에, 4-((2,5-디옥소-2,5-디히드로-1H-피롤-1-일)메틸)-N-(프로프-2-인-1-일)시클로헥산-1-카르복사미드(0.070g, 0.256mmol), 브롬화구리(I)(7.3mg, 0.051mmol) 및 DIPEA(0.045mL, 0.256mmol)를 첨가하였다. 반응 혼합물을 실온에서 밤새 교반하였다. 추가량의 브롬화구리(I)(7.3mg, 0.051mmol)를 첨가하였다. 3시간 동안 교반한 후, LCMS 상의 샘플-2에서 생성물이 증가하였다. 반응 혼합물을 추가로 5시간 동안 교반하고 감압 하에 농축하였다. 잔류물을 염기성 분취용 MPLC(XSelect50-100)로 정제하여 동결건조 후 회백색 고체로서 생성물(133 mg, 75%)을 얻었다.
SC_BASE_M1800: m/z 1795.5 [M-MMT+H]+, 1523.5 [M-2xMMT+H]+
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 10.16 (s, 1H), 8.24 - 8.11 (m, 2H), 8.11 - 8.02 (m, 1H), 7.81 (s, 1H), 7.78 - 7.69 (m, 1H), 7.63 - 7.49 (m, 6H), 7.44 - 7.08 (m, 27H), 7.03 - 6.96 (m, 3H), 6.89 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 6.85 - 6.78 (m, 2H), 5.60 - 5.45 (m, 2H), 5.30 - 4.97 (m, 4H), 4.51 - 4.39 (m, 3H), 4.24 (d, J = 5.6 Hz, 2H), 4.08 - 3.93 (m, 5H), 3.83 - 3.59 (m, 10H), 3.53 - 3.36 (m, 36H), 3.27 - 3.19 (m, 6H), 2.22 - 1.86 (m, 7H), 1.81 - 1.38 (m, 13H), 1.38 - 1.11 (m, 7H), 0.90 (t, J = 7.3 Hz, 4H), 0.87 - 0.80 (m, 1H).
1-4. CL2A-Exatecan 화합물의 합성
디클로로메탄(무수)(1.5mL) 중 4-((S)-35-(4-((4-((2,5-디옥소-2,5-디히드로-1H-피롤-1-일)메틸)시클로헥산-1-카르복사미도)메틸)-1H-1,2,3-트리아졸-1-일)-2-(4-(((4-메톡시페닐)디페닐메틸)아미노)부틸)-4,8-디옥소-6,12,15,18,21,24,27,30,33-노나옥사-3,9-디아자펜타트리아콘탄아미도)벤질 ((1S,9S)-9-에틸-5-플루오로-1-(((4-메톡시페닐)디페닐메틸)아미노)-4-메틸-10,13-디옥소-2,3,9,10,13,15-헥사히드로-1H,12H-벤조[de]피라노[3',4':6,7]인돌리지노[1,2-b] 퀴놀린-9-일)카보네이트 용액(100mg, 0.048mmol)에 아니솔(0.528mL, 4.83mmol)을 실온에서 불활성 분위기 하에 첨가한 다음, 디클로로아세트산(0.160 mL, 1.934mmol)을 적가하였다. 이어서, MTBE(~3mL)를 첨가했다. 반응 혼합물이 미세한 현탁액으로 변하였다. 헵탄(~3mL)을 첨가하였다. 피펫으로 용매를 최대한 제거하였다. 잔류물을 MTBE/헵탄(1:1, ~4 mL) 혼합물로 여러 번 세척했다. 습윤 잔류물을 감압 하에 밤새 건조시켜 옅은 녹색 고체를 얻었다(85 mg, 89%).
AN_ACID: m/z 763.0 [M+2H]2+/2
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 10.18 (s, 1H), 8.26 - 8.14 (m, 2H), 8.08 (t, J = 5.7 Hz, 1H), 7.89 (d, J = 10.8 Hz, 1H), 7.81 (s, 1H), 7.78 - 7.50 (m, 5H), 7.31 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.07 (s, 1H), 7.01 (s, 2H), 6.17 (s, 3H), 5.79 - 5.41 (m, 4H), 5.19 - 4.99 (m, 3H), 4.52 - 4.42 (m, 3H), 4.25 (d, J = 5.6 Hz, 2H), 4.09 - 3.94 (m, 4H), 3.78 (t, J = 5.3 Hz, 2H), 3.55 - 3.41 (m, 33H), 3.25 - 3.19 (m, 4H), 2.83 - 2.72 (m, 2H), 2.44 - 2.42 (m, 3H), 2.26 - 2.00 (m, 5H), 1.80 - 1.46 (m, 10H), 1.44 - 1.18 (m, 6H), 0.95 - 0.85 (m, 5H).
제조예 2: CL2A-Dxd의 합성
2-1: 화합물 1의 합성
2-히드록시아세트산(133mg, 1.749mmol) 및 트리에틸아민(0.729ml, 5.25mmol)을 디클로로메탄(4ml)에 용해시켰다. 반응 혼합물을 0℃로 냉각시켰다. 그 다음, 디클로로메탄(4.00ml) 중 MMTrCl(702mg, 2.273mmol)의 용액을 아르곤 분위기 하에 첨가하였다. 반응 혼합물을 천천히 실온에 도달하게 하고 2일 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 감압 하에 농축시켰다. 잔류물을 플래시 크로마토그래피(실리카, 디클로로메탄 중 0% 내지 10% 메탄올 + 1% TEA)로 정제하여 잔류 트리에틸아민으로 오염된 백색 고체로 생성물을 얻었다. 수율: 500 mg, 30%(잔여 트리에틸아민에 대해 보정됨). 생성물을 추가 정제 없이 사용하였다.
SC_BASE: m/z 347.2 [M+H]+
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.59 - 7.50 (m, 4H), 7.45 - 7.38 (m, 2H), 7.28 - 7.13 (m, 6H), 6.83 - 6.76 (m, 2H), 3.77 (s, 3H), 3.59 (s, 2H).
2-2: 화합물 2의 합성
N,N-디메틸포름아미드(건조)(1.2mL) 중 2-((4-메톡시페닐)디페닐메톡시)아세트산(126mg, 0.254mmol)의 용액에 NHS(29.2mg, 0.254mmol) 및 EDCI·HCl(48.7 mg, 0.254 mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반하였다. 이어서, 이를 N,N-디메틸포름아미드(건조)(1.2mL) 중 엑사테칸 메실레이트(90mg, 0.169mmol) 및 트리에틸아민(0.026mL, 0.186mmol)의 현탁액에 첨가하고 실온에서 밤새 교반하였다. 반응 혼합물을 DMSO로 희석하고 염기성 분취용 MPLC(XSelect30-70)로 정제하여, 아세토니트릴과 물의 혼합물(1:1, 10mL)로부터 농축 및 동결건조 후 N-((1S,9S)-9-에틸-5-플루오로-9-히드록시-4-메틸-10,13-디옥소-2,3,9,10,13,15-헥사하이드로-1H,12H-벤조[de]피라노[3',4':6,7]인돌리지노[1,2-b]퀴놀린-1-일)- 2-((4-메톡시페닐)디페닐메톡시)아세트아미드를 회백색 고체로 얻었다. 수율: 89 mg, 68%.
SC_BASE: m/z 766.4 [M+H]+
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.74 (d, J = 10.6 Hz, 1H), 7.61 (s, 1H), 7.26 - 7.09 (m, 13H), 6.90 (d, J = 9.1 Hz, 1H), 6.75 - 6.69 (m, 2H), 5.76 (d, J = 16.4 Hz, 1H), 5.61 - 5.52 (m, 1H), 5.35 - 5.20 (m, 3H), 4.03 - 3.93 (m, 2H), 3.74 (s, 3H), 3.22 - 3.12 (m, 1H), 3.10 - 2.99 (m, 1H), 2.44 (s, 3H), 2.27 - 2.19 (m, 2H), 1.98 - 1.84 (m, 2H), 1.06 (t, J = 7.4 Hz, 3H).
2-3: 화합물 4의 합성
질소 분위기 하에 건조된 플라스크에 N-((1S,9S)-9-에틸-5-플루오로-9-히드록시-4-메틸-10,13-디옥소-2,3,9,10,13,15-헥사히드로-1H,12H-벤조[de]피라노[3',4':6,7]인돌리지노[1,2-b]퀴놀린-1-일)-2-((4-메톡시페닐)디페닐메톡시)아세트아미드 (80 mg, 0.104 mmol) 및 DMAP(48.5 mg, 0.397 mmol)을 디클로로메탄(6 mL)에 용해시켰다. 5분 동안 교반한 후, 디클로로메탄(0.750mL) 중 트리포스겐(12.4mg, 0.042mmol)의 용액을 한번에 첨가하고 반응 혼합물을 실온에서 15분 동안 교반하였다. 디클로로메탄 (1.5 mL) 중 (S)-2-(32-아지도-5-옥소-3,9,12,15,18,21,24,27,30-노나옥사-6-아자도트리아콘탄아미도)-N-(4-(하이드록시메틸))페닐)-6-(((4-메톡시페닐)디페닐메틸)아미노)헥산아미드 (122 mg, 0.115 mmol)의 용액을 첨가하고 반응 혼합물을 실온에서 30분 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 감압하에 농축하고, DMSO에 용해시키고, 염기성 분취용 MPLC(XSelect50-100)로 정제하여 동결건조 후 무색 고체를 얻었다. 수율: 0.129g, 66%.
SC_BASE_M1900: m/z 1580.0 [M-MMT+H]+
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 10.14 (s, 1H), 8.32 (d, J = 8.7 Hz, 1H), 8.13 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 8.10 - 8.01 (m, 1H), 7.80 (d, J = 10.9 Hz, 1H), 7.58 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.45 - 7.33 (m, 8H), 7.33 - 7.11 (m, 19H), 7.02 (s, 1H), 6.89 - 6.78 (m, 4H), 5.56 (s, 1H), 5.50 (s, 2H), 5.33 - 5.15 (m, 2H), 5.09 (q, J = 12.2 Hz, 2H), 4.47 - 4.40 (m, 1H), 4.00 (s, 2H), 3.96 (d, J = 4.2 Hz, 2H), 3.71 (s, 3H), 3.70 - 3.68 (m, 3H), 3.64 - 3.57 (m, 4H), 3.56 - 3.52 (m, 4H), 3.52 - 3.47 (m, 24H), 3.43 - 3.36 (m, 5H), 3.28 - 3.21 (m, 3H), 3.13 (s, 2H), 2.42 - 2.36 (m, 4H), 2.24 - 2.10 (m, 4H), 2.00 - 1.88 (m, 2H), 1.73 - 1.53 (m, 2H), 1.53 - 1.42 (m, 2H), 1.41 - 1.22 (m, 3H), 0.90 (t, J = 7.4 Hz, 3H).
2-4: 화합물 5의 합성
디클로로메탄(7 mL) 중 4-((S)-35-아지도-2-(4-(((4-메톡시페닐)디페닐메틸)아미노)부틸)-4,8-디옥소-6,12,15,18,21,24,27,30,33-노나옥사-3,9-디아자펜타트리아콘탄아미도)벤질 ((1S,9R)-9-에틸-5-플루오로-1-(2-((4-메톡시페닐)디페닐메톡시)아세트아미도)-4- 메틸-10,13-디옥소-2,3,9,10,13,15-헥사히드로-1H,12H-벤조[de]피라노[3',4':6,7]인돌리지노[1,2-b] 퀴놀린-9-일)카보네이트(0.129g, 0.070 mmol)의 용액에, 4-((2,5-디옥소-2,5-디히드로-1H-피롤-1-일)메틸)-N-(프로프-2-인-1-일)시클로헥산-1-카르복사미드 (57mg, 0.209mmol), 브롬화구리(I)(6mg, 0.042mmol) 및 DIPEA(0.036mL, 0.209mmol)를 첨가하였다. 반응 혼합물을 실온에서 밤새 교반하였다. 추가량의 브롬화구리(I)(6 mg, 0.042 mmol)를 첨가하였다. 추가로 3시간 동안 교반한 후, 반응 혼합물을 감압 하에 농축시켰다. 잔류물을 염기성 분취용 MPLC(XSelect50-100)로 정제하였다. 생성물 분획을 동결건조하여 회백색 고체를 얻었다. 수율: 106mg, 71%
SC_BASE: m/z 1854.2 [M-MMT+H]+, 1582.0 [M-2xMMT+H]+
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 10.15 (s, 1H), 8.34 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 8.24 - 8.03 (m, 3H), 7.87 - 7.73 (m, 2H), 7.67 - 7.53 (m, 2H), 7.44 - 7.34 (m, 9H), 7.30 - 7.10 (m, 19H), 7.07 - 6.99 (m, 2H), 6.90 - 6.77 (m, 5H), 5.61 - 5.39 (m, 2H), 5.29 - 4.99 (m, 4H), 4.53 - 4.38 (m, 4H), 4.32 - 4.20 (m, 2H), 4.02 - 3.93 (m, 5H), 3.78 - 3.66 (m, 10H), 3.62 (d, J = 9.7 Hz, 2H), 3.52 - 3.38 (m, 38H), 3.25 - 3.20 (m, 3H), 2.42 - 2.36 (m, 3H), 2.24 - 2.10 (m, 3H), 1.99 - 1.87 (m, 3H), 1.76 - 1.55 (m, 6H), 1.55 - 1.41 (m, 4H), 1.29 (s, 6H), 0.90 (t, J = 7.0 Hz, 4H).
2-5: 화합물 CL2A-Dxd의 합성
디클로로메탄(무수)(1.14ml) 중 4-((S)-35-(4-((4-((2,5-디옥소-2,5-디히드로-1H-피롤-1-일)메틸)시클로헥산-1-카르복사미도)메틸)-1H-1,2,3-트리아졸-1-일)-2-(4-(((4-메톡시페닐)디페닐메틸)아미노)부틸)-4,8-디옥소-6,12,15,18,21,24,27,30,33-노나옥사-3,9-디아자펜타트리아콘탄아미도)벤질((1S,9R)-9-에틸-5-플루오로-1-(2-((4-메톡시페닐)디페닐메톡시)아세트아미도)-4-메틸-10,13-디옥소-2,3,9,10,13,15-헥사히드로-1H,12H-벤조[de]피라노[3',4':6,7]인돌리지노[1,2-b]퀴놀린-9-일)카보네이트(80mg, 0.038mmol) 의 용액에, 아니솔(0.411ml, 3.76mmol)을 실온에서 아르곤 분위기하에서 첨가한 후, 디클로로아세트산(0.047 ml, 0.564 mmol)을 적가하였다. 1시간 동안 교반한 후, MTBE(~3 mL)를 첨가하였다. 반응 혼합물은 미세한 현탁액으로 변하였다. 헵탄(~3mL)을 첨가하여 침전을 일으켰다. 피펫으로 용매를 최대한 제거하였다. 잔류물을 MTBE/헵탄(1:1, ~4 mL) 혼합물로 여러 번 세척했다. 습윤 잔류물을 감압 하에 건조시키고, 바이알로 옮기고, 진공 하에 밤새 건조시켜 회백색 고체를 수득하였다. 수율: 57 mg, 96%. 순도(LC-UV: 78%).
AN_ACID: 792.0 [M+2H]2+/2
1H NMR analysis contains the expected signals.
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 10.18 (s, 1H), 8.43 (d, J = 9.0 Hz, 1H), 8.26 - 8.15 (m, 2H), 8.12 - 8.03 (m, 1H), 7.86 - 7.53 (m, 8H), 7.45 - 7.18 (m, 6H), 7.05 - 6.97 (m, 3H), 6.19 (s, 2H), 5.66 - 5.54 (m, 1H), 5.50 (s, 3H), 5.23 (s, 2H), 5.17 - 5.00 (m, 2H), 4.52 - 4.44 (m, 3H), 4.25 (d, J = 5.7 Hz, 2H), 4.06 - 3.92 (m, 7H), 3.81 - 3.74 (m, 3H), 3.74 - 3.68 (m, 1H), 3.58 - 3.46 (m, 33H), 3.23 (d, J = 7.1 Hz, 7H), 2.40 (s, 3H), 2.27 - 1.98 (m, 7H), 1.82 - 1.44 (m, 11H), 1.28 (d, J = 12.2 Hz, 6H), 0.95 - 0.81 (m, 6H).
제조예 3: 항-HER2 항체-CL2A 링커-Exatecan/Dxd 면역접합체(DAR 8)의 제조
반응 버퍼 (20 mM 히스티딘, 150 mM NaCl, pH 6.0)중 2mg/ml의 항-HER2 항체 (트라스투주맙)를 825uM TCEP으로 2hrs 동안 25℃에서 환원시키고, 항체의 disulfide로부터 반응에 필요한 thiol 자리를 만들었다. 환원 후, 스핀 탈염 컬럼 (PD-10)을 통해 TCEP를 제거하였다.
DMSO 및 제조예 1 및 제조예 2의 화합물 용액 (DMSO 중 5mM 스톡)을 최종 DMSO 농도가 10 %인 환원된 항체 용액에 항체 대비 12 eq.로 첨가했다. 반응 혼합물을 적절히 혼합하고 반응 바이알을 25 ℃에서 1 시간 동안 방치하였다.
접합 후, 반응 혼합물을 스핀 탈염 컬럼 (PD-10)을 통해 미반응 화합물을 제거하고 ADC만을 분리했다. 이어서 생성물을 0.2 μm PVDF 일회용 필터를 통해 멸균 여과시켰다. 결과물인 면역접합체를 특성화하였으며, 0.07 mM PS80 및 20 mM 트레할로스 탈수물을 첨가했다.
HIC 및 MS를 이용하여 제조예 3의 면역접합체의 DAR을 결정하였으며, 평균 MS-DAR 값은 7.14, HIC-DAR 값은 8.00으로 확인되었다.
실시예 1. Western blot을 통한 DDX5, p-DDX5, survivin, Mcl-1, XIAP 및 cIAP2의 암-관련 생존 유전자 (cancer-associated survival genes)의 발현 억제 활성 확인
FL118, Exatecan, SN-38, Dxd, PBX-7011, PBX-7014, PBX-7016, Tra-CL2A-FL118, Tra-CL2A-SN-38 및 Tra-CL2A-Exatecan(제조예 3)에 대해, 하기와 같이 anti-apoptotic protein들의 발현 저해 분석을 수행하였다.
Tra-CL2A-FL118 및 Tra-CL2A-SN-38는 각각 Exatecan 약물 대신 FL118 약물 및 SN-38을 사용한 것을 제외하고 제조예 3와 동일한 방법을 제조하였다.
(1) protein extraction
6well plate에 well당 200000개의 FaDu 세포주를 파종(seeding)하고 항온배양(37℃, 5% CO2)하였다. 24시간 후, 0 nM, 10 nM, 100 nM의 농도로 약물(FL118, Exatecan, SN-38, Dxd, PBX-7011, PBX-7014, PBX-7016, Tra-CL2A-FL118, Tra-CL2A-SN-38 및 Tra-CL2A-Exatecan)을 well에 각각 처리하였다. 24시간동안 항온배양(37℃, 5% CO2) 시켰다. well에 protease inhibitor cocktail을 녹인 RIPA buffer 100ul를 처리하였다. plate를 얼음 위에 박고 orbital shaker에서 2시간동안 항온배양하였다. lysis된 cell이 포함된 RIPA buffer를 ep tube에 옮기고 원심분리 (16000rcf, 20min, 4℃)시켰다. 이후 상층액만 새로운 ep tube에 옮겼다. protein assay를 통해 단백질의 농도를 확인하였다.
(2) 전기영동을 통한 단백질 분리
protein sample과 4x SDS-PAGE Loading Buffer를 3:1비율로 섞고 95℃에서 10분간 끓인 후 식혔다. 단백질의 양이 동일하게끔 샘플들을 gel의 well에 로딩하였다. 60V로 gel에서 전기영동하였다.
(3) 단백질을 gel에서 membrane으로 transfer
Trans-Blot® Turbo™ Transfer System의 cassettes에 활성화된 filter paper 7장, PVDF membrane, gel, filter paper 7장을 차례로 놓고 뚜껑을 닫고, 기계에 꽂은 후 protocol을 작동시켰다.
(4) Antibody incubation
transfer된 membrane을 blocking buffer에 담그고 항온배양(RT,1h) 시켰다. 그다음, 1차 antibody solution에서 항온배양(4℃, overnight)하였다. TBST buffer로 3min동안 헹구었다(3회 반복). HRP가 conjugation된 2차 antibody solution에서 항온배양(RT,1h)시켰다. TBST buffer로 3min동안 헹구었다(3회 반복).
(5) Imaging과 결과 분석
membrane을 ECL substrate에 3~5min정도 담군 후 ChemiDoc™ MP Imaging System을 이용하여 signal을 확인하였다. 2차 항체에 결합된 HRP가 ECL의 Luminol을 산화시켜 방출되는 빛을 detection하여 이미지로 보여주었다. band의 굵기는 단백질의 양과 비례하므로 band의 굵기를 통해 단백질의 양을 비교할 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 약물(FL118 약물, SN-38 약물, exatecan 약물, PBX-7011, PBX-7014, PBX-7016, Tra-CL2A-FL118, Tra-CL2A-SN-38 및 Tra-CL2A-Exatecan) 처리에 의해 단백질의 발현량이 어떻게 변하는지 확인하였다. GAPDH는 세포에서 필수적인 대사과정인 glycolysis에 관여하는 효소이며, 세포내에서 항상 발현되면서 그 발현량이 잘 변하지 않는 유전자로 샘플들이 동일양의 단백질이 gel 로딩되었는지 알 수 있는 지표이다.
동일한 방법으로 ABCG2를 발현하지 않는 FaDu 세포주 대신 ABCG2를 과발현하고 있는 A549를 파종(seeding)하고, protein 4ug loading하여, Western blot을 수행하였다(도 6 및 도 7, 도 8).
다양한 캄토테신계 화합물들이 항세포사멸단백질의 발현에 직접 관여하는 인자로 알려진 DDX5 내지 인산화된 DDX5(p-DDX5)를 분해하는 것을 확인하였다. 뿐만 아니라, 항세포사멸단백질들인 Survivin, Mcl-1, cIAP2, XIAP 등의 발현도 일부 억제하는 것을 확인함으로써, 다양한 캄토테신계 화합물들이 토포아이소머라아제 I을 저해할 뿐만 아니라 항세포사멸단백질 억제제로서 작용하는 이중기전을 갖는 화합물임을 확인하였다.
실시예 2. Tra-CL2A-FL118 및 Tra-CL2A-Exatecan의 in vitro cell viability test
-80 ℃에서 저장된 용액 상태로 BCD에서 공급받은 트라스투주맙 (분자량 148 kDa, 순도 97 %)은 완충액 (20 mM Histidine, 150 mM NaCl, pH 6.0)에 용해된 상태 (농도 10.09 mg/mL)로 대조군으로 사용하였다.
96well plate에 well당 3000개의 Her2-high 세포주(MDA-MB-453) 및 HER2 positive breast cancer 유래 세포주(SK-BR-3)를 각각 파종(seeding)하고 항온배양(37℃, 5% CO2)하였다. 24시간 후, 9개 농도(1000nM부터 1/5씩 serial dilution)의 약물 100ul를 셀에 처리하였다. 이 때, 트라스투주맙, Tra-CL2A-FL118 및 Tra-CL2A-Exatecan을 처리하였다. 3일 또는 6일동안 항온배양(37℃, 5% CO2) 을 통해 cell viability를 관찰하였다. well에 CellTiter-Glo reagent(CellTiter-Glo® Luminescent Cell Viability Assay kit (Promega, G7571)를 사용) 100ul씩 추가한 후 파이펫팅해 주었다. 10분동안 항온배양 (RT)후 luminescence를 측정하였다. 약물농도가 0일 때의 발광 값을 100%로 볼 때, 50%의 발광 값을 나타내는 농도가 IC50값이다.
도 9 및 도 10에 나타난 바와 같이, Trastuzumab-CL2A-exadecane(제조예 3)은 Her2-high 세포주(MDA-MB-453) 및 HER2 positive breast cancer 유래 세포주(SK-BR-3)에서 세포 독성을 나타냈다.
이로부터, FL118 내지 엑사테칸과 같은 다양한 화학식 1의 캄토테신계 화합물을 페이로드로 하고 CL2A와 같은 산민감성 링커로 연결한 ADC가 우수한 세포 독성을 보이며 높은 효율로 작동하는 것을 확인하였다.

Claims (28)

  1. [화학식 1의 캄토테신계 약물]-[산 민감성(acid-sensitive) 링커]-[항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편]을 포함하여, 화학식 1의 캄토테신계 약물을 생체내 표적부위에서 방출하도록 설계된 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염으로서,
    화학식 1의 캄토테신계 약물은 DDX5 단백질 및/또는 E3 리가아제에 결합하도록 설계된 페이로드(payload)이고,
    항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편에 산 민감성 링커를 통해 화학식 1의 캄토테신계 약물이 하나 이상 연결되어 있고,
    암세포의 항원을 표적화하는 항원결합부위에 의해 암세포로 표적화된 후, 암 주변 산성 환경(pH ≤ 7)에서 산 민감성 링커가 분해되어 화학식 1의 캄토테신계 약물이 적어도 일부 유리되고, 유리형 화학식 1의 캄토테신계 약물은 세포막을 관통해 세포내로 이동하고,
    선택적(optionally)으로, 화학식 1의 캄토테신계 약물이 연결되어 있는 면역접합체는 세포안으로 내재화(internalization)되어 리소좀(lysosomes)에서 화학식 1의 캄토테신계 약물이 유리되는 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염:
    [화학식 1]

    X1 및 X3는 각각 독립적으로 탄소, 산소, 질소, 또는 황이고, X1 및 X3는 동일 또는 상이할 수 있으며,
    X2는 탄소, 산소, 질소, 황, 단일결합 또는 이중결합이고,
    X1, (X2)n 및 X3는 5각, 6각 또는 7각 고리를 형성할 수 있으며(n=0~2의 값),
    Y1, Y2 및 Y3는 각각 독립적으로 수소이거나, 또는 산소, 질소, 인 또는 황을 포함하는 작용기일 수 있음.
  2. 제1항에 있어서, 세포 내에서 DDX5이 종양단백질(oncoprotein)로 작동하는 환자군에 투여하기 위한 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  3. 제1항에 있어서, 화학식 1의 캄토테신계 약물은 X1, (X2)n, X3, Y1, Y2 및/또는 Y3 변형을 통해 세포막 투과도를 원하는 대로 조절하여, 종양조직에서 방관자 효과(bystander effect)가 발휘 또는 그 효과의 정도가 제어되도록 설계된 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  4. 제1항에 있어서, 화학식 1의 캄토테신계 약물은 화학식 1-1 또는 화학식 1-2의 캄토테신계 약물인 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염:
    [화학식 1-1]

    [화학식 1-2]
  5. 제1항에 있어서, 산 민감성 링커는 혈액의 중성 환경인 pH 7.3~7.5에서는 안정적이지만 종양세포 주변 (pH 6.5~7.2)이나 세포내 내재화 후 엔도좀 (pH 5.0~6.5) 또는 리소좀(pH 4.5~5.0)에서 가수분해되어 화학식 1의 활성형 캄토테신계 약물을 방출하는 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  6. 제1항에 있어서, 암세포의 항원을 표적화하는 항원결합부위에 의해 암세포로 표적화된 후, 암 주변 산성 환경(pH ≤ 7)에서 산 민감성 링커가 분해되어 화학식 1의 캄토테신계 약물이 적어도 일부 유리되고, 유리형 화학식 1의 캄토테신계 약물은 종양조직 심부까지 침투하면서 세포막을 관통해 세포내로 이동하는 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  7. 제1항에 있어서, 산 민감성 링커 분해시 유리형 화학식 1의 캄토테신계 약물이 방출되도록, 화학식 1의 캄토테신계 약물과 산 민감성 링커는 탄산염 또는 에스테르 결합으로 연결된 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  8. 제1항에 있어서, 유리형 화학식 1의 캄토테신계 약물이 세포내로 이동하는 세포는 표적화된 암세포 및/또는 이의 주변 세포인 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  9. 제1항에 있어서, 항체 또는 이의 항원결합부위는 세포 표면의 수용체 (Receptor)에 결합하는 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  10. 제1항에 있어서, 항체 또는 이의 항원결합부위는 암 표면에 선택적으로 분포하는 항원 또는 정상 조직에도 소수 분포하는 암세포 과발현 항원을 표적항원으로 하는 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  11. 제1항에 있어서, 항체 또는 이의 항원결합부위는 Human epidermal growth factor Receptor(HER/EGFR/ERBB) 중 하나인 HER2, FolR, PSMA 또는 Trop-2를 표적화하는 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  12. 제1항에 있어서, 산 민감성 링커는 하기 화학식 3의 화합물로부터 유래되는 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염:
    [화학식 3]

    여기서, X1 및 X2는 각각 독립적으로 -H 또는 -할로젠이고;
    Y는 -NH-, -NRA-, 또는 아무 것도 아니며 (null);
    Z는 -C1-C4알킬-, -C3-C6시클로알킬-, -(C1-C2알킬)-(C3-C6시클로알킬)-, -(C3-C6시클로알킬)-(C1-C2알킬)-, 또는 -(C1-C2알킬)-(C3-C6시클로알킬)-(C1-C2알킬)-이고;
    W는 -RB-, -M- -RB-M-, -M-RB- 또는 -RB-M-RC-이며;
    RA 내지 RC는 각각 독립적으로 C1-C4알킬이고;
    M은 이며; 및
    n은 5 내지 9의 정수임.
  13. 제12항에 있어서, 화학식 1의 캄토테신계 약물의 20번 탄소에 위치한 알코올기 부위와 화학식 3의 산 민감성 링커의 알코올기 부위가 연결된 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  14. 제1항에 있어서, [화학식 1의 캄토테신계 약물]-[산 민감성 링커]는 하기 화학식 4 또는 화학식 5로 표시되는 화합물로부터 유래된 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염:
    [화학식 4]

    [화학식 5]

    여기서, n은 각각 독립적으로 5 내지 9의 정수임.
  15. 제1항에 있어서, [산 민감성 링커]-[항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편]의 연결은 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편에 포함된 티올기가 산 민감성 링커의 말레이미드기 (maleimide) 또는 말레익 하이드라자이드기 (maleic hydrazide)에 결합된 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  16. 제1항에 있어서, DDX5 단백질 및 E3 리가아제에 결합하도록 설계된 화학식 1의 캄토테신계 약물은 분자접착제(molecular glue degrader) 기전(MoA)을 통해 DDX5 단백질을 발현하는 표적 세포를 사멸시키는 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  17. 제1항에 있어서, DDX5 단백질 및 E3 리가아제에 결합하도록 설계된 화학식 1의 캄토테신계 약물은 제1형 토포이소머라제 저해 능력과 함께 종양단백질(oncoprotein) DDX5를 분해하는 작용기전(MoA)를 갖는 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  18. 제17항에 있어서, (1) 일반식 1에서, 선택적으로(optionally) Group C 부위는 제1형 토포이소머라제에 결합하고, Group A 부위는 DNA에 결합하여 토포이소머라제-DNA 복합체의 공유결합을 안정화시켜 절단된 DNA 조각들이 다시 연결되는 것을 방해하고/하거나, (2) 일반식 1에서 Group A 부위는 DDX5 단백질에 결합하고, 선택적으로(optionally) Group C 부위는 E3 리가아제에 결합하여 DDX5 단백질 분해를 유도하는 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
    [일반식 1]
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  20. 화학식 1-1 또는 화학식 1-2의 캄토테신계 약물이 화학식 3의 산 민감성 링커에 연결된, 약물-링커 접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염:
    [화학식 1-1]

    [화학식 1-2]

    [화학식 3]

    여기서, X1 및 X2는 각각 독립적으로 -H 또는 -할로젠이고;
    Y는 -NH-, -NRA-, 또는 아무 것도 아니며 (null);
    Z는 -C1-C4알킬-, -C3-C6시클로알킬-, -(C1-C2알킬)-(C3-C6시클로알킬)-, -(C3-C6시클로알킬)-(C1-C2알킬)-, 또는 -(C1-C2알킬)-(C3-C6시클로알킬)-(C1-C2알킬)-이고;
    W는 -RB-, -M- -RB-M-, -M-RB- 또는 -RB-M-RC-이며;
    RA 내지 RC는 각각 독립적으로 C1-C4알킬이고;
    M은 이며; 및
    n은 5 내지 9의 정수임.
  21. 제20항에 있어서, 산 민감성 링커 분해시 유리형 화학식 1-1 또는 화학식 1-2의 캄토테신계 약물이 방출되도록, 화학식 1-1 또는 화학식 1-2의 캄토테신계 약물과 산 민감성 링커는 탄산염 또는 에스테르 결합으로 연결된 것이 특징인 약물-링커 접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  22. 제20항에 있어서, 화학식 1-1 또는 화학식 1-2의 캄토테신계 약물의 20번 탄소에 위치한 알코올기 부위와 화학식 3의 산 민감성 링커의 알코올기 부위가 연결된 것이 특징인 약물-링커 접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  23. 제20항에 있어서, 상기 약물-링커 접합체는 하기 화학식 4 또는 화학식 5로 표시되는 화합물인 것이 특징인 약물-링커 접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염:
    [화학식 4]

    [화학식 5]

    여기서, n은 각각 독립적으로 5 내지 9의 정수임.
  24. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 산성 환경(pH ≤ 7)에서 화학식 3의 산 민감성 링커가 분해되어 화학식 1-1 또는 화학식 1-2의 캄토테신계 약물이 유리되는 것이 특징인 약물-링커 접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  25. (a) 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항의 약물-링커 접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염; 및
    (b) 항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편
    을 포함하되,
    항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편에 화학식 3의 산 민감성 링커를 통해 화학식 1-1 또는 화학식 1-2의 캄토테신계 약물이 하나 이상 연결되어 있는 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  26. 제25항에 있어서, 항체는 트라스투주맙(trastzumab), 세툭시맙(cetuximab), 또는 사시투주맙 (sacituzumab)인 것이 특징인 면역접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  27. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항의 약물-링커 접합체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 사용하여, 운반체(Carrier)에 화학식 3의 산 민감성 링커를 통해 화학식 1-1 또는 화학식 1-2의 캄토테신계 약물을 하나 이상 연결시키는 것이 특징인 운반체-약물 접합체(Carrier-Drug Conjugate)의 제조방법.
  28. 제27항에 있어서, 운반체는 항체 또는 이의 항원결합부위 함유 단편, 리피바디, 압타머인, 및/또는 펩타이드인 것이 특징인 운반체-약물 접합체의 제조방법.
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IL277748B1 (en) * 2018-04-06 2024-03-01 Seagen Inc Camptothecin peptide conjugates
CN111001012A (zh) * 2018-10-19 2020-04-14 四川百利药业有限责任公司 一种亲水碳酸酯型抗体偶联药物
BR112022014189A2 (pt) * 2020-01-22 2022-11-29 Jiangsu Hengrui Medicine Co Conjugado de anticorpo anti-trop-2 análogo de exatecano e uso médico do mesmo
WO2022001864A1 (zh) * 2020-06-28 2022-01-06 昆山新蕴达生物科技有限公司 一种抗体-药物偶联物，其制备方法及应用
KR102349925B1 (ko) * 2020-07-16 2022-01-12 주식회사 피노바이오 Fl118 약물을 포함하는 화합물 및 이를 이용한 면역접합체

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