KR20230156532A - 신규 베르베린 유사체 및 이의 용도 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 신규 베르베린 유사체 및 이의 용도에 관한 것으로서, 본 발명은 신규 베르베린 유사체인 CD1-410을 합성하였으며, 신규 베르베린 유사체가 미토파지의 활성을 촉진시키며, 미토파지의 활성이 촉진되어 미토콘드리아가 감소하는 것을 확인하였다.
Description
본 발명은, 신규 베르베린 유사체 및 이의 용도에 관한 것이다.
일반적으로 미토콘드리아는 세포 내에 존재하는 소기관으로 "세포의 발전소"로 알려져있다. 미토콘드리아는 세포에서 산화적 인산화에 의한 에너지를 생산할 뿐 아니라 세포사멸(apoptosis), 이온 항상성(ion homeostasis), 당 및 지방 대사(intermediary metabolism), 피리미딘(pyrimidine)합성, 유레아(urea) 및 헴(heme) 합성 등 세포 및 개체의 생명유지에 필수적인 기능을 수행한다.
생체 내 미토콘드리아의 활성은 미토콘드리아 생성과 융합(fusion), 분열(fission) 기전과 더불어 새로운 미토콘드리아의 생성 및 수명을 다했거나 손상을 입은 미토콘드리아를 제거하는 미토파지 활성의 균형에 의해 유지된다. 미토파지 활성의 이상으로 유도되는 손상된 미토콘드리아로부터 발생하는 활성산소는 노화의 주요 원인으로 여겨져 왔으며, 손상된 미토콘드리아의 축적은 당뇨병을 비롯한 여러 대사질환과 노화 관련 퇴행성 질환들과 밀접한 연관이 있는 것으로 알려져 있다(Bratic and Larsson, 2013).
미토파지 (mitophagy)는 손상되었거나 불필요한 미토콘드리아를 제거하는 세포 내 분해기전으로서, 미토콘드리아 손상이 발생하였을 때 막으로 둘러싸 오토파고좀(autophagosome)을 형성하고 이를 리소좀(lysosome)과 융합함으로써 손상된 미토콘드리아를 선택적으로 제거하는 역할을 수행하는 것으로 보고되었다. 이러한 미토파지의 활성은 신경세포를 비롯한 여러 세포들에서 미토콘드리아 기능을 조절하고 조직의 기능을 유지하는데 중요하다는 것이 알려져 있다.
미토파지는 미토콘드리아의 선택적 분해 기전으로, 처음에는 영양결핍 조건에서 생존을 위해 세포 내 여러 요소를 분해하는 자식작용(autophagy)의 일부로 여겨졌으나 이후에 미토콘드리아를 막으로 둘러싼 후 리소좀과 융합시켜 완전히 분해시킴으로써 손상되거나 불필요한 미토콘드리아를 효과적으로 제거할 수 있는 기전임이 확인되었다. 미토파지는 세포자살촉진 단백질(pro-apoptotic protein)의 방출, 활성산소의 발생, 노화되고 손상되며 감극된 미토콘드리아의 쓸데없는 ATP의 가수분해로부터 미토콘드리아를 보호하는 역할을 한다.
최근 연구에 따르면, 미토파지의 활성 저해는 손상된 미토콘드리아의 축적을 통해 운동신경의 사멸을 야기하여 파킨슨병과 같은 퇴행성 뇌질환을 일으킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 또한, 미토파지 활성의 이상이 파킨슨병, 알츠하이머병, 루게릭병과 같은 퇴행성 뇌질환을 비롯하여, 말초신경병증, 심장질환, 대사질환, 암 등 광범위한 인체질환들과 관련되는 것으로 보고되면서 인체질환에서 미토파지의 역할과 질환치료에 이용가능성에 대한 연구자들의 관심이 높아지고 있다.
현재 실험적으로 미토파지 활성을 유도하는 방법은 CCCP, FCCP, rotenone 등과 같이 미토콘드리아의 기능이상을 유도하는 소위 '미토콘드리아 독소들 (mitochondrial toxins)'을 처리하는 것이다. CCCP와 FCCP는 미토콘드리아 막전위 저해제 (uncoupler)로서 미토콘드리아 막전위를 탈분극시키며, rotenone은 Complex I 저해제로 작용한다. 이들은 직접적으로 미토콘드리아 손상을 유도함으로써 손상된 미토콘드리아의 제거기전인 미토파지 활성을 유도하지만, 세포에 대한 독성이 강하기 때문에 미토파지 활성 촉진을 위한 약물로는 사용할 수 없는 제한이 있다.
본 발명의 목적은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 제공하는 것이다
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
X는 F, Cl, Br, I 또는 OH이고;
R은 C1-20의 알킬, C1-20의 알케닐 또는 C1-20의 알카이닐이고, 여기서 상기 C1-20의 알케닐은 말단에 2중결합이 있는 것을 특징으로 하고, 상기 C1-20의 알카이닐은 말단에 3중결합이 있는 것을 특징으로 하며;
R1 및 R2는 독립적으로 C1-3의 알킬옥시, 또는 서로 연결되어 1,3-다이옥솔란을 형성할 수 있고;
R3 및 R4는 독립적으로 C1-3의 알킬옥시, 또는 서로 연결되어 1,3-다이옥솔란을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이,
염기성 용액에서, 화합물 2 및 아세톤을 반응하여 화합물 3을 제조하는 단계(단계 1); 및
유기용매에서, 화합물 3 및 화합물 4를 반응하여 화합물 1을 제조하는 단계(단계 2);를 포함하는,
상기의 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법을 제공하는 것이다
[반응식 1]
상기 반응식 1에서,
X, R, R1, R2, R3 및 R4는 상기의 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
XA는 할로겐이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 미토콘드리아 기능이상(mitochondrial dysfunction)으로 인한 질환의 예방 또는 치료용 조성물을 제공하는 것이다
본 발명의 또 다른 목적은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 미토콘드리아 기능이상(mitochondrial dysfunction)으로 인한 질환의 예방 또는 개선용 식품조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 미토파지(mitophagy) 활성 촉진용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 미토파지(mitophagy) 활성 촉진용 식품조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 시험관 내(in vitro)에서, 세포에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 처리하는 단계;를 포함하는, 세포 내 미토파지(mitophagy)의 활성을 증가시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 시험관 내(in vitro)에서, 세포에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 처리하는 단계;를 포함하는, 미토콘드리아 기능이상(mitochondrial dysfunction)을 억제시키는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
X는 F, Cl, Br, I 또는 OH이고;
R은 C1-20의 알킬, C1-20의 알케닐 또는 C1-20의 알카이닐이고, 여기서 상기 C1-20의 알케닐은 말단에 2중결합이 있는 것을 특징으로 하고, 상기 C1-20의 알카이닐은 말단에 3중결합이 있는 것을 특징으로 하며;
R1 및 R2는 독립적으로 C1-3의 알킬옥시, 또는 서로 연결되어 1,3-다이옥솔란을 형성할 수 있고;
R3 및 R4는 독립적으로 C1-3의 알킬옥시, 또는 서로 연결되어 1,3-다이옥솔란을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이,
염기성 용액에서, 화합물 2 및 아세톤을 반응하여 화합물 3을 제조하는 단계(단계 1); 및
유기용매에서, 화합물 3 및 화합물 4를 반응하여 화합물 1을 제조하는 단계(단계 2);를 포함하는,
상기의 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법을 제공한다
[반응식 1]
상기 반응식 1에서,
X, R, R1, R2, R3 및 R4는 상기의 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
XA는 할로겐이다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 미토콘드리아 기능이상(mitochondrial dysfunction)으로 인한 질환의 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 미토콘드리아 기능이상(mitochondrial dysfunction)으로 인한 질환의 예방 또는 개선용 식품조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 미토파지(mitophagy) 활성 촉진용 약학적 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 미토파지(mitophagy) 활성 촉진용 식품조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 시험관 내(in vitro)에서, 세포에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 처리하는 단계;를 포함하는, 세포 내 미토파지(mitophagy)의 활성을 증가시키는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 시험관 내(in vitro)에서, 세포에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 처리하는 단계;를 포함하는, 미토콘드리아 기능이상(mitochondrial dysfunction)을 억제시키는 방법을 제공한다.
본 발명은 신규 베르베린 유사체인 CD1-410을 합성하였으며, 신규 베르베린 유사체가 미토파지의 활성을 촉진시키며, 미토파지의 활성이 촉진되어 미토콘드리아가 감소하는 것을 확인하여, 관련 산업에 유용하게 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 신규 베르베린 유사체인 CD1-410의 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 CD1-410의 미토파지 활성 증가효과를 유세포분석으로 분석한 도이다(A: 유세포분석 결과, B: 유세포분석 결과 정량화).
도 2는 본 발명의 CD1-410의 미토파지 활성 증가효과를 유세포분석으로 분석한 도이다(A: 유세포분석 결과, B: 유세포분석 결과 정량화).
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 설명에 있어, 당업자에게 주지 저명한 기술에 대해서는 그 상세한 설명을 생략할 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
따라서 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다
상기 화학식 1에서,
X는 F, Cl, Br, I 또는 OH이고;
R은 C1-20의 알킬, C1-20의 알케닐 또는 C1-20의 알카이닐이고, 여기서 상기 C1-20의 알케닐은 말단에 2중결합이 있는 것을 특징으로 하고, 상기 C1-20의 알카이닐은 말단에 3중결합이 있는 것을 특징으로 하며;
R1 및 R2는 독립적으로 C1-3의 알킬옥시, 또는 서로 연결되어 1,3-다이옥솔란을 형성할 수 있고;
R3 및 R4는 독립적으로 C1-3의 알킬옥시, 또는 서로 연결되어 1,3-다이옥솔란을 형성할 수 있다.
본 발명의 상기 화학식 1의 화합물은, 하기의 유사체(analogs)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 유효물질은 약학적으로 허용 가능한 염의 형태로 사용할 수 있으며, 염으로는 약학적으로 허용가능한 유리산(free acid)에 의해 형성된 산부가염이 유용하다. 약학적으로 허용가능한 염이란 표현은 환자에게 비교적 비독성이고 무해한 유효작용을 갖는 농도로서 이 염에 기인한 부작용이 유효물질의 염기 화합물의 이로운 효능을 떨어뜨리지 않는 유효물질의 염기 화합물의 어떠한 유기 또는 무기 부가염을 의미한다. 이들 염은 유리산으로는 무기산과 유기산을 사용할 수 있으며, 무기산으로는 염산, 브롬산, 질산, 황산, 과염소산, 인산 등을 사용할 수 있고, 유기산으로는 구연산, 초산, 젖산, 말레산, 푸마린산, 글루콘산, 메탄설폰산, 글리콘산, 숙신산, 타타르산, 갈룩투론산, 엠본산, 글루탐산, 아스파르트산, 옥살산, (D) 또는 (L) 말산, 말레산, 메테인설폰산, 에테인설폰산, 4-톨루엔술폰산, 살리실산, 시트르산, 벤조산 또는 말론산 등을 사용할 수 있다. 또한, 이들 염은 알칼리 금속염(나트륨염, 칼륨염 등) 및 알칼리 토금속염(칼슘염, 마그네슘염 등) 등을 포함한다. 예를 들면, 산부가염으로는 아세테이트, 아스파테이트, 벤즈에이트, 베실레이트, 바이카보네이트/카보네이트, 바이설페이트/설페이트, 보레이트, 캄실레이트, 시트레이트, 에디실레이트, 에실레이트, 포메이트, 퓨마레이트, 글루셉테이트, 글루코네이트, 글루큐로네이트, 헥사플루오로포스페이트, 하이벤제이트, 하이드로클로라이드/클로라이드, 하이드로브로마이드/브로마이드, 하이드로요오디드/요오디드, 이세티오네이트, 락테이트, 말레이트, 말리에이트, 말로네이트, 메실레이트, 메틸설페이트, 나프틸레이트, 2-나프실레이트, 니코티네이트, 나이트레이트, 오로테이트, 옥살레이트, 팔미테이트, 파모에이트, 포스페이트/수소 포스페이트/이수소 포스페이트, 사카레이트, 스테아레이트, 석시네이트, 타르트레이트, 토실레이트, 트리플루오로아세테이트, 알루미늄, 알기닌, 벤자틴, 칼슘, 콜린, 디에틸아민, 디올아민, 글라이신, 라이신, 마그네슘, 메글루민, 올아민, 칼륨, 나트륨, 트로메타민, 아연염 등이 포함될 수 있으며, 이들 중 하이드로클로라이드 또는 트리플루오로아세테이트가 바람직하다.
본 발명에 따른 산 부가염은 통상의 방법, 예를 들면, 유효물질을 유기용매, 예를 들면 메탄올, 에탄올, 아세톤, 메틸렌클로라이드, 아세토니트릴 등에 녹이고 유기산 또는 무기산을 가하여 생성된 침전물을 여과, 건조하여 제조되거나, 용매와 과량의 산을 감압 증류한 후 건조하거나 유기용매 하에서 결정화시켜셔 제조할 수 있다.
또한, 염기를 사용하여 약학적으로 허용 가능한 금속염을 만들 수 있다. 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염은 예를 들면 화합물을 과량의 알칼리 금속 수산화물 또는 알칼리 토금속 수산화물 용액 중에 용해하고, 비용해 화합물 염을 여과하고, 여액을 증발, 건조시켜 얻는다. 이때, 금속염으로는 나트륨, 칼륨 또는 칼슘염을 제조하는 것이 제약상 적합하다. 또한, 이에 대응하는 은 염은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염을 적당한 은 염(예, 질산은)과 반응시켜 얻는다.
나아가, 본 발명은 유효물질 및 이의 약학적으로 허용되는 염뿐만 아니라, 이로부터 제조될 수 있는 가능한 용매화물, 수화물, 이성질체, 광학 이성질체 등을 모두 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, X는 F, Cl, Br, I 또는 OH이고;
R은 C1-10의 알킬, C1-10의 알케닐 또는 C1-10의 알카이닐이고, 여기서 상기 C1-10의 알케닐은 말단에 2중결합이 있는 것을 특징으로 하고, 상기 C1-10의 알카이닐은 말단에 3중결합이 있는 것을 특징으로 하며;
R1 및 R2는 독립적으로 C1-3의 알킬옥시이고;
R3 및 R4는 서로 연결되어 1,3-다이옥솔란을 형성하는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, X는 F, Cl, Br, I 또는 OH이고;
R은 C3-5의 알킬, C3-5의 알케닐 또는 C3-5의 알카이닐이고, 여기서 상기 C3-5의 알케닐은 말단에 2중결합이 있는 것을 특징으로 하고, 상기 C3-5의 알카이닐은 말단에 3중결합이 있는 것을 특징으로 하며;
R1 및 R2는 독립적으로 C1-2의 알킬옥시이고;
R3 및 R4는 서로 연결되어 1,3-다이옥솔란을 형성하는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1A로 표시되는 화합물인 것일 수 있다
[화학식 1A]
상기 화학식 1A에서,
X는 상기의 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
본 발명의 상기 화합물 1A의 화합물은 13-(but-3-yn-1-yl)-9,10-dimethoxy-5,6-dihydro-[1,3]dioxolo[4,5-g]isoquinolino[3,2-a]isoquinolin-7-ium bromide로 명명될 수 있다.
또한, 본 발명은 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이,
염기성 용액에서, 화합물 2 및 아세톤을 반응하여 화합물 3을 제조하는 단계(단계 1); 및
유기용매에서, 화합물 3 및 화합물 4를 반응하여 화합물 1을 제조하는 단계(단계 2);를 포함하는,
상기의 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법을 제공한다
[반응식 1]
상기 반응식 1에서,
X, R, R1, R2, R3 및 R4는 상기의 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
XA는 할로겐이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 단계 1의 염기성 용액은 수산화나트륨 수용액인 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 단계 2의 유기용매는 다이클로로메탄, 에탄올, 테트라하이드로퓨란, 벤젠, 메탄올, 톨루엔, 헥산, 디메틸포름아미드, 디이소프로필에테르, 디에틸에테르, 디옥산, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드 및 클로로벤젠으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 미토콘드리아 기능이상(mitochondrial dysfunction)으로 인한 질환의 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다.
본 발명에서 사용되는 용어 “예방”은 본 발명의 조성물의 투여로 특정 질환의 증상을 억제하거나 진행을 지연시키는 모든 행위를 의미한다.
본 발명에서 사용되는 용어 “치료”는 본 발명의 조성물의 투여로 특정 질환의 증상을 호전 또는 이롭게 변경시키는 모든 행위를 의미한다.
본 발명의 용어, "미토파지 (mitophagy)"는 손상되었거나 불필요한 미토콘드리아를 제거하는 세포 내 분해기전으로서, 미토콘드리아의 손상이 발생한 경우 오토파고좀(autophagosome)을 형성하고 리소좀과 융합하여 손상된 미토콘드리아를 선택적으로 분해하여 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 약학적으로 허용가능한 담체를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에서 용어, "약학적으로 허용가능한"이란 상기 조성물에 노출되는 세포나 인간에게 독성이 없는 특성을 나타내는 것을 의미한다. 상기 담체는 완충제, 보존제, 무통화제, 가용화제, 등장제, 안정화제, 기제, 부형제, 윤활제 등 당업계에 공지된 것이라면 제한없이 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물은 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다. 나아가, 연고제, 로션제, 스프레이제, 패취제, 크림제, 산제, 현탁제, 겔제 또는 젤의 형태의 피부 외용제의 형태로 사용될 수 있다. 본 발명의 조성물에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다. 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다.
경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 싸이코트리아 루브라 추출물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트 (calcium carbonate), 수크로스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데, 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜 (propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈 (tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 약학 조성물은 개체에 다양한 경로로 투여될 수 있다. 투여의 모든 방식이 예상될 수 있는데, 예를 들면 경구, 정맥, 근육, 피하, 복강내 주사에 의해 투여될 수 있다.
본 발명에 따른 약학 조성물의 투여량은 개체의 연령, 체중, 성별, 신체 상태 등을 고려하여 선택된다. 상기 약학 조성물 중 포함되는 유효성분의 농도는 대상에 따라 다양하게 선택할 수 있음은 자명하며, 바람직하게는 약학 조성물에0.01 ~ 5,000 ㎍/ml의 농도로 포함되는 것이다. 그 농도가 0.01 ㎍/ml 미만일 경우에는 약학 활성이 나타나지 않을 수 있고, 5,000 ㎍/ml를 초과할 경우에는 인체에 독성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 화합물은 미토파지(mitophagy)의 활성을 촉진시키는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 미토파지 활성 촉진은, 기능이상 미토콘드리아를 제거하는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 미토콘드리아 기능이상으로 인한 질환은 퇴행성 질환인 것일 수 있으며, 상기 퇴행성 질환은 알츠하이머병 (Alzheimer's disease), 파킨슨병 (Parkinson's disease), 루게릭병(amyotrophic lateral sclerosis), 헌팅턴병 (Huntington's Disease), 다발성 경화증(Multiple sclerosis), 면역계이상 뇌기능 부전, 진행성 신경퇴행질환, 대사성 뇌질환, 니만-픽병(Niemann-Pick disease), 뇌 허혈 및 뇌출혈로 인한 치매(dementia)로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 미토콘드리아 기능이상으로 인한 질환은 MELAS 증후군 (mitochondrial encephalopathy, lactic acidosis, and stroke-like episodes) 또는 샤르코 마리 투스 질환(Charcot Marie Tooth disease, CMT)인 것일 수 있다.
또한, 상기 미토콘드리아 기능이상으로 인한 질환은 암 또는 알러지성 질환을 더 포함할 수 있다.
상기 암은 대장암, CTH 생성 종양, 급성 림프구성 또는 림프아구성 백혈병, 급성 또는 만성의 림포구성 백혈병, 급성 비림프구성 백혈병, 방광암, 뇌종양, 유방암, 경관암, 만성 골수성 백혈병, 장암, T-존 림프종, 자궁내막증, 식도암, 담즙 방광암, 에윙스 육종(Ewing's sarcoma), 두 및 목암, 설암, 홉킨스 림프종, 카포시스 육종, 신장암, 간암, 폐암, 중피종, 다발성 골수종, 신경아세포종, 비홉킨 림프종, 골육종, 난소암, 신경아세포종, 유선암, 경관암, 전립선암, 췌장암, 페니스암, 레티노블라스토마, 피부암, 위암, 갑상선암, 자궁암, 고환암, 윌름스 종양, 및 트로포블라스토마로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있다.
상기 알러지성 질환은, 아토피성 피부염(atopic dermatitis), 알러지성 피부염(allergic dermatitis), 접촉성 피부염, 두드러기, 가려움증, 곤충 알러지, 식품 알러지, 약품 알러지, 부종, 과민증(anaphylaxis), 알러지성 비염(allergic rhinitis), 천식(asthma) 및 알러지성 결막염(allergic conjunctivitis)으로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 미토콘드리아 기능이상(mitochondrial dysfunction)으로 인한 질환의 예방 또는 개선용 식품조성물을 제공한다.
본 발명에서 사용되는 용어 “개선”은 치료되는 상태와 관련된 파라미터, 예를 들면 증상의 정도를 적어도 감소시키는 모든 행위를 의미한다.
본 발명의 식품 조성물은 본 발명의 유효성분을 함유하는 것 외에 통상의 식품 조성물과 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다.
상술한 천연 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 시클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당, 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 상술한 향미제는 천연 향미제 (타우마틴), 스테비아 추출물(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등) 및 합성 향미제 (사카린, 아스파르탐 등)를 유리하게 사용할 수 있다. 본 발명의 식품 조성물은 상기 약학적 조성물과 동일한 방식으로 제제화되어 기능성 식품으로 이용하거나, 각종 식품에 첨가할 수 있다. 본 발명의 조성물을 첨가할 수 있는 식품으로는 예를 들어, 음료류, 육류, 초코렛, 식품류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 사탕류, 아이스크림류, 알코올 음료류, 비타민 복합제 및 건강보조식품류 등이 있다.
또한 상기 식품 조성물은 유효성분인 추출물 외에 여러 가지 영양제, 비타민, 광물 (전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제 (치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그밖에 본 발명의 식품 조성물은 천연 과일 쥬스 및 과일 쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다.
본 발명의 기능성 식품 조성물은 미토콘드리아 기능이상으로 인한질환의 예방 또는 치료 목적으로, 정제, 캅셀, 분말, 과립, 액상, 환 등의 형태로 제조 및 가공될 수 있다. 본 발명에서 '건강기능성 식품 조성물'이라 함은 건강기능식품에 관한 법률 제6727호에 따른 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 제조 및 가공한 식품을 말하며, 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건용도에 유용한 효과를 얻을 목적으로 섭취하는 것을 의미한다. 본 발명의 건강기능식품은 통상의 식품 첨가물을 포함할 수 있으며, 식품 첨가물로서의 적합 여부는 다른 규정이 없는 한, 식품의약품안전청에 승인된 식품 첨가물 공전의 총칙 및 일반시험법 등에 따라 해당 품목에 관한 규격 및 기준에 의하여 판정한다. 상기 '식품 첨가물 공전'에 수재된 품목으로는 예를 들어, 케톤류, 글리신, 구연산칼슘, 니코틴산, 계피산 등의 화학적 합성물; 감색소, 감초추출물, 결정셀룰로오스, 고량색소, 구아검 등의 천연첨가물; L-글루타민산나트륨 제제, 면류첨가알칼리제, 보존료 제제, 타르색소제제 등의 혼합제제류 등을 들 수 있다. 예를 들어, 정제 형태의 건강기능식품은 본 발명의 유효성분을 부형제, 결합제, 붕해제 및 다른 첨가제와 혼합한 혼합물을 통상의 방법으로 과립화한 다음, 활택제 등을 넣어 압축성형하거나, 상기 혼합물을 직접 압축 성형할 수 있다. 또한 상기 정제 형태의 건강기능식품은 필요에 따라 교미제 등을 함유할 수도 있다. 캅셀 형태의 건강기능식품 중 경질 캅셀제는 통상의 경질 캅셀에 본 발명의 유효성분을 부형제 등의 첨가제와 혼합한 혼합물을 충진하여 제조할 수 있으며, 연질 캅셀제는 본 발명의 유효성분을 부형제 등의 첨가제와 혼합한 혼합물을 젤라틴과 같은 캅셀기제에 충진하여 제조할 수 있다. 상기 연질 캅셀제는 필요에 따라 글리세린 또는 소르비톨 등의 가소제, 착색제, 보존제 등을 함유할 수 있다. 환 형태의 건강기능식품은 본 발명의 유효성분과 부형제, 결합제, 붕해제 등을 혼합한 혼합물을 기존에 공지된 방법으로 성형하여 조제할 수 있으며, 필요에 따라 백당이나 다른 제피제로 제피할 수 있으며, 또는 전분, 탈크와 같은 물질로 표면을 코팅할 수도 있다. 과립 형태의 건강기능식품은 본 발명의 유효성분의 부형제, 결합제, 붕해제 등을 혼합한 혼합물을 기존에 공지된 방법으로 입상으로 제조할 수 있으며, 필요에 따라 착향제, 교미제 등을 함유할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 미토파지(mitophagy) 활성 촉진용 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 미토파지 활성은, 기능이상 미토콘드리아를 제거하는 것일 수 있고, 상기 기능이상 미토콘드리아는, 퇴행성 신경질환을 유도하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 미토파지(mitophagy) 활성 촉진용 식품조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 시험관 내(in vitro)에서, 세포에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 처리하는 단계;를 포함하는, 세포 내 미토파지(mitophagy)의 활성을 증가시키는 방법을 제공한다.
본 발명의 세포는 미토케이마(mt-Keima)를 발현하는 세포일 수 있으며, 본 발명의 "미토케이마(mt-Keima, mitochondria-targeted Keima)"는 pH 의존적으로 형광특성이 변화하는 산호유래 형광단백질 (Katayama H et al, 2011, Chem Biol)을 말한다. 미토케이마는 중성환경 (pH 7)에서는 458nm에서 형광신호가 현저히 강해지며, 산성조건 (pH 4)에서는 단백질 구조의 변화로 561nm에서 형광 신호가 강해지는 특징이 있다. 이러한 특성을 활용하여, 미토콘드리아에만 미토케이마를 발현시키도록 한 후 458nm 및 561nm에서의 형광신호를 통합분석함으로써 중성환경의 미토콘드리아 (pH=7.4~7.8)가 미토파지로부터 전달된 리소좀(lysosome)에 의하여 산성환경(pH=4.5)으로 변환될 때의 형광신호를 분석하여, 미토파지의 활성을 정량적으로 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 시험관 내(in vitro)에서, 세포에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 처리하는 단계;를 포함하는, 미토콘드리아 기능이상(mitochondrial dysfunction)을 억제시키는 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
<실시예 1> 베르베린 유사체의 합성
본 발명의 베르베린 유사체의 합성 과정을 하기 도면에 나타내었다.
구체적으로, 둥근 플라스크에 전구물질인 베르베린(berberine, 3g, 7.7 mmol)과 아세톤 5 ml 및 5 N의 수산화나트륨 수용액 20 ml을 순차적으로 넣고, 상온에서 6 시간 교반하였다. 이 후 감암농축하여 수득된 고체를 차가운 증류수 20ml로 5회 세척하였다. 그 후 진공건조하여 상기 합성 과정에서의 화합물 (2)를 90%의 수율로 수득하였다.
그 후 수득된 화합물 2(100 mg, 0.25 mmol)를 pressure tube에 넣고, CH2Cl2(5 ml)에 용해시킨 후 4-bromo-1-butyne (338 mg, 2.5 mmol)을 첨가한 후 100 ℃에서 4시간 동안 교반하였다. 그 후 혼합물을 감압농축하고, 실리카겔에 흡착시킨 후, 실리카겔 크로마토그래피(CH2Cl2 : MeOH = 50:1 to 15:1 v/v)로 정제하여 본 발명의 CD1-410 화합물을 20%의 수율로 수득하였다.
수득된 화합물의 구조를 분석하기 위하여 NMR 분석을 시행하였으며, 그 결과를 하기에 나타내었으며, 화합물의 구조를 도 1에 나타내었다.
CD1-410: 1H NMR (MeOH d4, 400 MHz) δ 9.76 (s. 1H), 8.70 (s, 1H), 8.12 (d, J = 8.8 Hz, 1H), 8.00 (d, J = 9.2 Hz, 1H), 7.65 (s, 1H), 6.95 (s, 1H), 6.10 (s, 2H), 4.93 (t, J = 6.0 Hz, 2H), 4.20 (s, 3H), 4.10 (s, 3H), 3.26 (d, J = 6.0 Hz, 2H), 2.03 (d, J = 9.2 Hz, 1H)
<실시예 2> CD1-410 화합물의 미토파지 활성촉진 확인
<2-1> 미토케이마 발현 분석
본 발명의 베르베린 유사체가 미토파지의 활성을 촉진시키는지 분석하였다. 구체적으로 살아있는 세포에서 미토파지 활성을 정량적으로 측정할 수 있는 미토케이마 형광단백질 정량법을 사용하였다. 인간 정상폐세포주인 BEAS-2B 세포주에 미토케이마 형광단백질을 발현시키고, 상기 실시예 1에서 제조된 베르베린 유사체를 10 μM의 농도로 24시간 동안 처리한 후, 유세포분석기를 이용하여 미토파지의 활성을 측정하였다. 대조군으로는 화합물을 처리하지 않은 대조군(Control, con)을 이용하였으며, 양성대조군으로는 실험적으로 미토파지 활성을 유도하는 CCCP(10 μM)을 이용하였다.
그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이, con 군에서는 미토파지의 활성이 9.8%였으나, CCCP 군에서는 86%로 증가하였으며, 본 발명의 CD1-410을 처리한 군에서는 84%로 증가한 것을 확인하여, 본 발명의 CD1-410이 미토파지의 활성을 유의적으로 증가시키는 것을 확인하였다.
<2-2> 미토콘드리아 단백질 발현 확인
본 발명의 베르베린 유사체가 미토파지의 활성을 촉진시키는지 확인하였다. 구체적으로 미토콘드리아가 미토파지에 의하여 감소되는 것을, 미토콘드리아 단백질 발현량으로 확인하였으며, 상기 실시예 2-1의 각 군의 세포로부터 미토콘드리아 단백질을 웨스턴블랏으로 분석하였다.
그 결과 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 CD1-410을 처리하면, 미토콘드리아 단백질의 양이 감소한 것을 확인하였으며, 상기의 결과로, 본 발명의 CD1-410이 미토파지 활성을 촉진시켜, 미토콘드리아의 양을 감소시키는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명은 신규한 베르베린 유사체인 CD1-410을 합성하였으며, 신규한 베르베린 유사체가 미토파지의 활성을 촉진시키며, 미토파지의 활성이 촉진되어 미토콘드리아가 감소하는 것을 확인하였다.
Claims (21)
- 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염:
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서,
X는 F, Cl, Br, I 또는 OH이고;
R은 C1-20의 알킬, C1-20의 알케닐 또는 C1-20의 알카이닐이고, 여기서 상기 C1-20의 알케닐은 말단에 2중결합이 있는 것을 특징으로 하고, 상기 C1-20의 알카이닐은 말단에 3중결합이 있는 것을 특징으로 하며;
R1 및 R2는 독립적으로 C1-3의 알킬옥시, 또는 서로 연결되어 1,3-다이옥솔란을 형성할 수 있고;
R3 및 R4는 독립적으로 C1-3의 알킬옥시, 또는 서로 연결되어 1,3-다이옥솔란을 형성할 수 있다). - 제 1항에 있어서,
X는 F, Cl, Br, I 또는 OH이고;
R은 C1-10의 알킬, C1-10의 알케닐 또는 C1-10의 알카이닐이고, 여기서 상기 C1-10의 알케닐은 말단에 2중결합이 있는 것을 특징으로 하고, 상기 C1-10의 알카이닐은 말단에 3중결합이 있는 것을 특징으로 하며;
R1 및 R2는 독립적으로 C1-3의 알킬옥시이고;
R3 및 R4는 서로 연결되어 1,3-다이옥솔란을 형성하는 것을 특징으로 하는,
화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염. - 제 2항에 있어서,
X는 F, Cl, Br, I 또는 OH이고;
R은 C3-5의 알킬, C3-5의 알케닐 또는 C3-5의 알카이닐이고, 여기서 상기 C3-5의 알케닐은 말단에 2중결합이 있는 것을 특징으로 하고, 상기 C3-5의 알카이닐은 말단에 3중결합이 있는 것을 특징으로 하며;
R1 및 R2는 독립적으로 C1-2의 알킬옥시이고;
R3 및 R4는 서로 연결되어 1,3-다이옥솔란을 형성하는 것을 특징으로 하는,
화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염. - 제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1A로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는, 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염:
[화학식 1A]
(상기 화학식 1A에서,
X는 제 1항의 화학식 1에서 정의한 바와 같다). - 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이,
염기성 용액에서, 화합물 2 및 아세톤을 반응하여 화합물 3을 제조하는 단계(단계 1); 및
유기용매에서, 화합물 3 및 화합물 4를 반응하여 화합물 1을 제조하는 단계(단계 2);를 포함하는,
제1항의 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법.
[반응식 1]
(상기 반응식 1에서,
X, R, R1, R2, R3 및 R4는 제 1항의 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
XA는 할로겐이다). - 제 5항에 있어서,
상기 단계 1의 염기성 용액은 수산화나트륨 수용액인 것을 특징으로 하는 제조 방법. - 제5항에 있어서,
상기 단계 2의 유기용매는 다이클로로메탄, 에탄올, 테트라하이드로퓨란, 벤젠, 메탄올, 톨루엔, 헥산, 디메틸포름아미드, 디이소프로필에테르, 디에틸에테르, 디옥산, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드 및 클로로벤젠으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 제조 방법. - 제 1항의 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 미토콘드리아 기능이상(mitochondrial dysfunction)으로 인한 질환의 예방 또는 치료용 조성물.
- 제 8항에 있어서,
상기 화합물은 미토파지(mitophagy)의 활성을 촉진시키는 것인, 조성물. - 제 9항에 있어서,
상기 미토파지 활성 촉진은, 기능이상 미토콘드리아를 제거하는 것인, 조성물. - 제 8항에 있어서,
상기 미토콘드리아 기능이상으로 인한 질환은 퇴행성 질환인 것인, 조성물. - 제 11 항에 있어서,
상기 퇴행성 질환은 알츠하이머병 (Alzheimer's disease), 파킨슨병 (Parkinson's disease), 루게릭병(amyotrophic lateral sclerosis), 헌팅턴병 (Huntington's Disease), 다발성 경화증(Multiple sclerosis), 면역계이상 뇌기능 부전, 진행성 신경퇴행질환, 대사성 뇌질환, 니만-픽병(Niemann-Pick disease), 뇌 허혈 및 뇌출혈로 인한 치매(dementia)로 이루어진 군에서 선택된 것인, 조성물. - 제 8항에 있어서,
상기 미토콘드리아 기능이상으로 인한 질환은 MELAS 증후군 (mitochondrial encephalopathy, lactic acidosis, and stroke-like episodes) 또는 샤르코 마리 투스 질환(Charcot Marie Tooth disease, CMT)인 것인, 조성물. - 제 1항의 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 미토콘드리아 기능이상(mitochondrial dysfunction)으로 인한 질환의 예방 또는 개선용 식품조성물.
- 제 1항의 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 미토파지(mitophagy) 활성 촉진용 약학적 조성물.
- 제 15항에 있어서,
상기 미토파지 활성은, 기능이상 미토콘드리아를 제거하는 것인, 조성물. - 제 16항에 있어서,
상기 기능이상 미토콘드리아는, 퇴행성 신경질환을 유도하는 것인, 조성물. - 제 17항에 있어서,
상기 퇴행성 신경질환은, 알츠하이머병 (Alzheimer's disease), 파킨슨병 (Parkinson's disease), 루게릭병(amyotrophic lateral sclerosis), 헌팅턴병 (Huntington's Disease), 다발성 경화증(Multiple sclerosis), 면역계이상 뇌기능 부전, 진행성 신경퇴행질환, 대사성 뇌질환, 니만-픽병(Niemann-Pick disease), 뇌 허혈 및 뇌출혈로 인한 치매(dementia)로 이루어진 군에서 선택된 것인, 조성물. - 제 1항의 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 미토파지(mitophagy) 활성 촉진용 식품조성물.
- 시험관 내(in vitro)에서, 세포에 제 1항의 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 처리하는 단계;를 포함하는, 세포 내 미토파지(mitophagy)의 활성을 증가시키는 방법.
- 시험관 내(in vitro)에서, 세포에 제 1항의 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 처리하는 단계;를 포함하는, 미토콘드리아 기능이상(mitochondrial dysfunction)을 억제시키는 방법.
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