KR20240069480A - Amphipathic conjugates comprising self-assembly peptide molecules and uses thereof - Google Patents
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Abstract
자가조립 가능한 펩타이드를 포함하는 양친매성 접합체 및 이의 용도에 관한 것으로, 일 양상에 따른 접합체 및 이를 포함하는 약학적 조성물에 의하면, 암 세포 리소좀의 막 완전성을 파괴하여 암의 예방 또는 치료에 유용하게 사용될 수 있는 효과가 있다. An amphipathic conjugate containing a peptide capable of self-assembly and a use thereof. According to one aspect, the conjugate and a pharmaceutical composition containing the same are useful for the prevention or treatment of cancer by destroying the membrane integrity of cancer cell lysosomes. There is a possible effect.
Description
자가조립 가능한 펩타이드를 포함하는 양친매성 접합체 및 이의 용도에 관한 것이다. It relates to an amphipathic conjugate containing a peptide capable of self-assembly and its use.
분자 자가조립 (Self-assembly)은 약물 전달, 조직공학, 유전자 치료 등의 다양한 생의학 분야에 적용될 수 있는 기능성 나노재료를 생성하는데 있어서 주목받는 분야이다. 대부분 분자의 나노 구조로의 자가조립은 용매에서 연구되어 왔지만, 합성 양친매성 펩타이드의 세포 내부에서의 조립은 많은 연구가 되어 있지 않아서 세포 기능을 조절하기 위한 생체 모방의 조립 분야에 촉망받는 연구 주제가 되고 있다.Molecular self-assembly is a field that is attracting attention in creating functional nanomaterials that can be applied to various biomedical fields such as drug delivery, tissue engineering, and gene therapy. Although the self-assembly of most molecules into nanostructures has been studied in solvents, the assembly of synthetic amphipathic peptides inside cells has not been studied much, making it a promising research topic in the field of biomimetic assembly to regulate cellular function. there is.
리소좀 세포 소기관은 원형질막에서의 세포 내 이입 또는 세포질에서의 자가포식을 통해 물질을 수용하는 산성 소포의 다이나믹 시스템을 포함하며, 궁극적으로 물질을 분해 및/또는 재활용한다. 암 세포에서의 이러한 리소좀을 통한 분해 경로는 리소좀 막의 구조와 기능에 다양한 변화를 일으키며, 다양한 내인성(p53 활성화, 산화 스트레스) 및 외인성(양이온 양친매성 약물, CAD) 인자에 의해 리소좀 막 투과성(lysosomal membrane permeabilization, LMP)에 더 민감한 것을 특징으로 한다. 리소좀 세포 사멸(lysosomal cell death, LCD)은 고전적인 카스파제 의존적 세포 사멸 경로를 우회하여, 세포 사멸요법 및 약물에 내성을 갖는 암을 표적으로 하는 새로운 전략이다. 이에 리소좀 세포 사멸을 암세포 특이적으로 유도할 수 있는 약물의 개발은 다양한 항암 요법, 암세포 사멸 요법, 및 약물의 내성을 갖는 암의 새로운 치료제로 강한 잠재력을 갖는다. Lysosomal organelles contain a dynamic system of acidic vesicles that receive material through endocytosis at the plasma membrane or autophagy in the cytoplasm, ultimately degrading and/or recycling the material. This lysosomal-mediated degradation pathway in cancer cells causes various changes in the structure and function of the lysosomal membrane, and lysosomal membrane permeabilization is caused by various endogenous (p53 activation, oxidative stress) and exogenous (cationic amphiphilic drugs, CAD) factors. It is characterized by being more sensitive to permeabilization (LMP). Lysosomal cell death (LCD) is a novel strategy to target cancers resistant to apoptosis therapies and drugs by bypassing the classical caspase-dependent cell death pathway. Accordingly, the development of a drug that can specifically induce lysosomal cell death in cancer cells has strong potential as a variety of anticancer therapy, cancer cell death therapy, and a new treatment for drug-resistant cancer.
본발명자들은 탄산탈수효소 IX(CAIX) 매개 내포 작용을 통해 암세포 리소좀 세포 사멸 유도하는 양친매성 펩타이드 접합체를 개발하였다. The present inventors developed an amphipathic peptide conjugate that induces cancer cell lysosomal apoptosis through carbonic anhydrase IX (CAIX)-mediated endocytosis.
일 양상은 탄산탈수효소 IX(CAIX) 표적화 모이어티; 세포막과 상호작용하는 결합 모이어티 및, (Xaa)n-Lys-Lys로 표시되는 펩타이드를 포함하고, 상기 탄산탈수효소 IX(CAIX) 표적화 모이어티 및 결합 모이어티는 상기 펩타이드의 라이신 아미노산에 각각 연결되는 것이고, 상기 n은 펩타이드 결합을 통하여 연결된 아미노산 Xaa의 개수로서, 2 내지 200의 정수이고, 상기 Xaa는 각각 독립적으로 발린, 류신, 이소류신, 메티오닌, 페닐알라닌, 아스파라긴, 글루탐산, 아스파르트산, 글라이신, 알라닌, 세린, 트레오닌, 시스테인, 프롤린, 글루타민, 히스티딘, 라이신, 아르기닌, 티로신, 트립토판 및 이들의 C3-C10 사이클로알킬 결합 변이체로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 상기 펩타이드는 베타 시트(beta-sheet) 2차 구조를 포함하는 것인, 접합체(conjugate)를 제공하는 것이다. One aspect includes a carbonic anhydrase IX (CAIX) targeting moiety; A binding moiety that interacts with a cell membrane and a peptide represented by (Xaa)n-Lys-Lys, wherein the carbonic anhydrase IX (CAIX) targeting moiety and the binding moiety are each linked to a lysine amino acid of the peptide. where n is the number of amino acids Xaa linked through a peptide bond, and is an integer of 2 to 200, and each , serine, threonine, cysteine, proline, glutamine, histidine, lysine, arginine, tyrosine, tryptophan and their C3-C10 cycloalkyl bond variants, and the peptide is a beta-sheet secondary It provides a conjugate, which contains a structure.
다른 양상은 상기 접합체를 포함하는 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating cancer containing the conjugate.
일 양상은 탄산탈수효소 IX(CAIX) 표적화 모이어티; 세포막과 상호작용하는 결합 모이어티 및, (Xaa)n-Lys-Lys로 표시되는 펩타이드를 포함하고, 상기 탄산탈수효소 IX(CAIX) 표적화 모이어티 및 결합 모이어티는 상기 펩타이드의 라이신 아미노산에 각각 연결되는 것이고, 상기 n은 펩타이드 결합을 통하여 연결된 아미노산 Xaa의 개수로서, 2 내지 200의 정수이고, 상기 Xaa는 각각 독립적으로 발린, 류신, 이소류신, 메티오닌, 페닐알라닌, 아스파라긴, 글루탐산, 아스파르트산, 글라이신, 알라닌, 세린, 트레오닌, 시스테인, 프롤린, 글루타민, 히스티딘, 라이신, 아르기닌, 티로신, 트립토판 및 이들의 C3-C10 사이클로알킬 결합 변이체로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 상기 펩타이드는 베타 시트(beta-sheet) 2차 구조를 포함하는 것인, 접합체(conjugate)를 제공하는 것이다. One aspect includes a carbonic anhydrase IX (CAIX) targeting moiety; A binding moiety that interacts with a cell membrane and a peptide represented by (Xaa)n-Lys-Lys, wherein the carbonic anhydrase IX (CAIX) targeting moiety and the binding moiety are each linked to a lysine amino acid of the peptide. where n is the number of amino acids Xaa linked through a peptide bond, and is an integer of 2 to 200, and each , serine, threonine, cysteine, proline, glutamine, histidine, lysine, arginine, tyrosine, tryptophan and their C3-C10 cycloalkyl bond variants, and the peptide is a beta-sheet secondary It provides a conjugate, which contains a structure.
일 구체예에 있어서, 상기 펩타이드 (Peptide)는 3 내지 201개의 아미노산이 펩타이드 결합을 통해 연결된 것을 의미하고, 상기 펩타이드는 (Xaa)n-Lys-Lys로 표시될 수 있다. 상기 n은 펩타이드 결합을 통하여 연결된 아미노산 개수로서, 2 내지200, 2 내지 150, 2 내지 100, 2 내지 50, 2 내지 40, 2 내지 30, 2 내지 20, 2 내지 15, 2 내지 10, 2 내지8, 2 내지 6, 2 내지 4, 또는 2 내지 3의 정수일 수 있고, 상기 Xaa는 각각 독립적으로 발린, 류신, 이소류신, 메티오닌, 페닐알라닌, 아스파라긴, 글루탐산, 아스파르트산, 글라이신, 알라닌, 세린, 트레오닌, 시스테인, 프롤린, 글루타민, 히스티딘, 라이신, 아르기닌, 티로신, 트립토판 및 이들의 C3-C10 사이클로알킬 결합 변이체로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있으며, 예컨대 상기 n은 2이고 상기 Xaa는 동일한 페닐알라닌, 알라닌, 사이클로헥실 알라닌, 또는 발린이 펩타이드 결합을 이루는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment, the peptide means 3 to 201 amino acids linked through a peptide bond, and the peptide may be expressed as (Xaa)n-Lys-Lys. The n is the number of amino acids linked through peptide bonds, and is 2 to 200, 2 to 150, 2 to 100, 2 to 50, 2 to 40, 2 to 30, 2 to 20, 2 to 15, 2 to 10, 2 to It may be an integer of 8, 2 to 6, 2 to 4, or 2 to 3, and Xaa is each independently valine, leucine, isoleucine, methionine, phenylalanine, asparagine, glutamic acid, aspartic acid, glycine, alanine, serine, threonine, It may be selected from the group consisting of cysteine, proline, glutamine, histidine, lysine, arginine, tyrosine, tryptophan, and C3-C10 cycloalkyl bond variants thereof, for example, where n is 2 and Xaa is the same phenylalanine, alanine, and cyclohexyl. Alanine or valine may form a peptide bond, but are not limited thereto.
일 구체예에 있어서, 상기 펩타이드 (Xaa)n-Lys-Lys는 아미노산의 N-말단에서 C-말단 순으로 각각의 아미노산 또는 아미노산의 R 그룹에C3-C10 사이클로알킬기가 결합한 변이체 (C3-C10 사이클로알킬 결합 변이체)가 펩타이드 결합으로 연결된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the peptide (Xaa)n-Lys-Lys is a variant in which a C3-C10 cycloalkyl group is bonded to each amino acid or the R group of the amino acid in the order from the N-terminus to the C-terminus of the amino acid (C3-C10 cycloalkyl group). Alkyl bond variants) may be linked with a peptide bond, but are not limited thereto.
일 구체예에 있어서, 상기 펩타이드 (Xaa)n-Lys-Lys의 Lys의 C-말단의 카르복실기의 하이드록시기는 아민기, 알코올기, 에테르기, 및 아세틸기로 이루어진 군에서 선택된 것과 치환된 것일 수 있으며, 특정한 화학적 그룹이 결합되지 않을 수도 있으며, 이외에 다른 화학적 그룹이 화학적 결합을 이룬 것일 수도 있으며, 예컨대 아민기가 결합한 것일 수 있다.In one embodiment, the hydroxy group of the carboxyl group at the C-terminus of Lys of the peptide (Xaa)n-Lys-Lys may be substituted with an amine group, an alcohol group, an ether group, and an acetyl group. , a specific chemical group may not be bonded, or other chemical groups may be chemically bonded, for example, an amine group may be bonded.
일 구체예에 있어서, 상기 C3-C10 사이클로알킬 결합 변이체는 탄소의 숫자가 3 내지 10인 사이클로알킬이 상기 아미노산의 R 그룹에 결합한 것일 수 있으며, 예컨대 알라닌의 R 그룹인 메틸기의 탄소에 사이클로헥실이 결합한 사이클로헥실 알라닌 (Cyclohexyl alanine; CHA)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the C3-C10 cycloalkyl bond variant may be one in which a cycloalkyl having 3 to 10 carbon atoms is bonded to the R group of the amino acid, for example, cyclohexyl is bonded to the carbon of the methyl group, which is the R group of alanine. It may be combined cyclohexyl alanine (CHA), but is not limited thereto.
일 구체예에 있어서, 상기 펩타이드는 베타 시트 (beta-sheet) 2차 구조를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 펩타이드는 펩타이드에 내부에 존재하거나 다른 펩타이드에 존재하는 2개 이상의 아미노산 사이에 베타 시트 (beta-sheet) 2차 구조를 형성하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the peptide may include a beta-sheet secondary structure, and the peptide may have a beta-sheet (beta) between two or more amino acids present inside the peptide or present in another peptide. -sheet) It may form a secondary structure, but is not limited to this.
일 구체예에 있어서, 상기 베타 시트 (beta-sheet) 2차 구조는 단백질을 구성하는 아미노산 서열 간의 상호작용으로 형성되는 2차 구조의 하나로서 수평적으로 연결되는 인정 분자간의 수소결합을 통해 형성된다. 상기 베타 시트 2차 구조는 많은 인간의 질병에서 단백질 엉김 (aggregates) 또는 섬유 형성과 관계 있는 것으로 알려져 있다.In one embodiment, the beta-sheet secondary structure is one of the secondary structures formed by interactions between amino acid sequences constituting proteins, and is formed through hydrogen bonds between horizontally connected molecules. . The beta sheet secondary structure is known to be involved in the formation of protein aggregates or fibers in many human diseases.
일 구체예에 있어서, 상기 탄산탈수효소 IX(CAIX) 표적화 모이어티(moiety)는 저산소 조건에서 배양된 세포, 또는 암세포의 표면에서 발현되는 탄산탈수효소 IX(CAIX)를 인식, 결합 또는 표적화 시키는 기능을 하는 것을 의미하며, 예컨대 아세타졸아마이드(acetazolamide)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the carbonic anhydrase IX (CAIX) targeting moiety functions to recognize, bind, or target carbonic anhydrase IX (CAIX) expressed on the surface of cells cultured under hypoxic conditions or cancer cells. This means that it may be, for example, acetazolamide, but is not limited thereto.
일 구체예에 있어서, 상기 세포막 상호작용하는 결합 모이어티(moiety)는 친유성(lipophilicity) 또는/및 양전하를 통해 막 상호작용을 증가시키는 기능을 하는 것을 의미하며, 예컨대 TPP(triphenylphosphonium)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 세포막은 리소좀 세포막을 포함할 수 있다. In one embodiment, the binding moiety that interacts with the cell membrane refers to a function of increasing membrane interaction through lipophilicity and/or positive charge, and may be, for example, triphenylphosphonium (TPP). , but is not limited to this. Specifically, the cell membrane may include a lysosomal cell membrane.
일 구체예에 있어서, 상기 접합체를 구성하는 탄산탈수효소 IX(CAIX) 표적화 모이어티로 인하여 본 접합체가 CAIX 과발현 세포의 CAIX를 표적화하여 국소적으로 접합체의 농도가 상승되어, CAIX 유도 자가조립체 형성이 유도될 수 있다. 구체적으로, CAIX 유도 자가조립체는 나노섬유 구조일 수 있다. 상기 CAIX 유도 자가조립체는 CAIX 매개 내포작용을 통해 리소좀 내부로 들어갈 수 있는 것일 수 있다.In one embodiment, due to the carbonic anhydrase IX (CAIX) targeting moiety constituting the conjugate, the conjugate targets CAIX in CAIX overexpressing cells, thereby increasing the concentration of the conjugate locally, leading to the formation of CAIX-induced self-assembly. can be induced. Specifically, CAIX-induced self-assembly may have a nanofiber structure. The CAIX-induced self-assembly may be able to enter the lysosome through CAIX-mediated endocytosis.
일 구체예에 있어서, 탄산탈수효소 IX(CAIX) 표적화 모이어티로 인하여 리소좀으로 들어간 접합체는 pH 산성조건에서 자가조립체의 구조는 정렬된 양전하의 카이랄 구조체로 변화하여 리소좀 막 완전성(integrity)를 파괴하고, 세포 자멸을 유도할 수 있다. 구체적으로, pH 산성조건에서 TPP의 친유성 및 양전하의 성질에 의해 리소좀 막 완전성이 파괴되도록 유도되는 것일 수 있다. In one embodiment, the conjugate entering the lysosome due to the carbonic anhydrase IX (CAIX) targeting moiety changes the structure of the self-assembly into an ordered positively charged chiral structure under acidic pH conditions, destroying the lysosomal membrane integrity. and can induce cell apoptosis. Specifically, under acidic pH conditions, the lipophilicity and positive charge of TPP may lead to destruction of lysosomal membrane integrity.
일 구체예에 있어서, 상기 펩타이드에 연결된 미토콘드리아 표적화 모이어티의 개수는 1 내지 상기 (Xaa)n-Lys-Lys로 표시되는 펩타이드에 존재하는 아민기 개수 범위에서 선택된 정수일 수 있다. 상기 펩타이드의 C 말단에 아민기가 존재하는 경우, 상기 펩타이드에 연결된 미토콘드리아 표적화 모이어티의 개수는 1 내지 상기 라이신 아미노산의 개수 (m)에 1을 더한 숫자인 m+1개 이내의 정수일 수 있다. 일 예에서, 상기 펩타이드에 연결된 미토콘드리아 표적화 모이어티의 개수는 1 개 또는 2개일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the number of mitochondrial targeting moieties linked to the peptide may be an integer selected from the range of 1 to the number of amine groups present in the peptide represented by (Xaa)n-Lys-Lys. When an amine group is present at the C-terminus of the peptide, the number of mitochondrial targeting moieties connected to the peptide may be an integer within 1 to m+1, which is the number of lysine amino acids (m) plus 1. In one example, the number of mitochondrial targeting moieties linked to the peptide may be 1 or 2, but is not limited thereto.
일 구체예에 있어서, 상기 접합체의 펩타이드 N-말단은 형광단과 아마이드 결합으로 연결된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment, the N-terminus of the peptide of the conjugate may be connected to a fluorophore through an amide bond, but is not limited thereto.
일 구체예에 있어서, 상기 형광단 (fluorophore)은 유기 화합물이 형광을 발하기 위해 필요한 원자단을 말한다. 본 발명에서 상기 형광단은 상기 펩타이드의 N-말단에 아마이드 결합으로 연결된 것으로, pyrene, NBD (4-nitro-2, 1, 3-benzoxadiazole), perylene, naphthalene, coronene, 및 방향족으로 이루어진 화합물로 평평한 구조를 가지고 있어 파이결합으로 서로 쌓이기 쉬운 형광단으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상이 될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the fluorophore refers to an atomic group required for an organic compound to emit fluorescence. In the present invention, the fluorophore is connected to the N-terminus of the peptide with an amide bond, and is a flat compound consisting of pyrene, NBD (4-nitro-2, 1, 3-benzoxadiazole), perylene, naphthalene, coronene, and aromatics. It may be one or more selected from the group consisting of fluorophores that have a structure and are easily stacked together through pi bonds, but are not necessarily limited thereto.
일 구체예에 있어서, 상기 펩타이드와 미토콘드리아 표적화 모이어티, 펩타이드와 형광단, 또는 이들 모두는 직접 연결된 것이거나, 링커를 통하여 연결된 것 일 수 있다. 상기 링커는 탄소수 1 내지 10개, 1 내지 5개, 1 내지 4, 또는 2 내지 3인 알킬기 (alkyl), 알켄기 (alkene), 알카인기 (alkyne)가 될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 상기 링커는 한 말단에 펩타이드와 아마이드 결합 등의 적절한 결합을 형성할 수 있는 관능기 (functional group)를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the peptide and the mitochondrial targeting moiety, the peptide and the fluorophore, or all of them may be connected directly or may be connected through a linker. The linker may be an alkyl group, an alkene group, or an alkyne group having 1 to 10 carbon atoms, 1 to 5 carbon atoms, 1 to 4 carbon atoms, or 2 to 3 carbon atoms, but is not limited thereto. Additionally, the linker may include a functional group at one end that can form an appropriate bond such as a peptide or amide bond.
일 구체예에 있어서, 상기 접합체는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 것일 수 있다;In one embodiment, the conjugate may have the structure of Formula 1 below;
[화학식 1][Formula 1]
일 구체예에 있어서, 상기 화학식 1에서, R1은 수소 또는 형광단을 의미하는 것으로, 수소, pyrene, NBD (4-nitro-2, 1, 3-benzoxadiazole), perylene, naphthalene, coronene, 및 방향족으로 이루어진 화합물로 평평한 구조를 가지고 있어 파이결합으로 서로 쌓이기 쉬운 형광단으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상일 수 있다.In one embodiment, in Formula 1, R1 refers to hydrogen or a fluorophore, and is selected from hydrogen, pyrene, NBD (4-nitro-2, 1, 3-benzoxadiazole), perylene, naphthalene, coronene, and aromatic It may be one or more compounds selected from the group consisting of fluorophores that have a flat structure and are easy to stack with each other through pi bonds.
일 구체예에 있어서, 상기 링커 (linker)는 펩타이드의 N-말단과 형광단을 연결해주는 것으로, 존재하지 않거나, 탄소수 1 내지 10개, 1 내지 5개, 1 내지 4, 또는 2 내지 3인 알킬기 (alkyl), 알켄기 (alkene), 알카인기 (alkyne)가 될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the linker connects the N-terminus of the peptide and the fluorophore, and may be absent or an alkyl group having 1 to 10, 1 to 5, 1 to 4, or 2 to 3 carbon atoms. It may be (alkyl), alkene, or alkyne, but is not limited thereto.
일 구체예에 있어서, 상기 링커는 한 말단에 펩타이드와 아마이드 결합 등의 적절한 결합을 형성할 수 있는 관능기 (functional group)를 포함하는 것일 수 있으며, pyrene, NBD (4-nitro-2, 1, 3-benzoxadiazole), perylene, naphthalene, coronene, 및 방향족으로 이루어진 화합물로 평평한 구조를 가지고 있어 파이결합으로 서로 쌓이기 쉬운 형광단으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상과 상기 펩타이드를 아마이드 결합을 통해 연결해 주는 것을 수 있다.In one embodiment, the linker may include a functional group at one end capable of forming an appropriate bond such as a peptide and amide bond, and may include pyrene, NBD (4-nitro-2, 1, 3) -benzoxadiazole), perylene, naphthalene, coronene, and aromatics. It has a flat structure and can be connected to one or more fluorophores selected from the group of fluorophores that are easy to stack with each other through pi bonds through an amide bond.
일 구체예에 있어서, 상기 R1은 수소인 경우, 링커는 존재하지 않을 수 있으며, R2는 펩타이드의 C-말단 (즉, 라이신의 C 말단) 부위로서, 하이드록시기 (OH), 아민기, 알킬기, 알코올기, 에테르기, 및 아세틸기, (상기, 알킬기, 알코올기, 에테르기 및 아세틸기는 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 10, 또는 탄소수 1 내지 5임)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.In one embodiment, when R1 is hydrogen, the linker may not exist, and R2 is the C-terminus of the peptide (i.e., the C-terminus of lysine), and includes a hydroxy group (OH), an amine group, and an alkyl group. , alcohol group, ether group, and acetyl group, (the alkyl group, alcohol group, ether group, and acetyl group may have 1 to 20 carbon atoms, 1 to 10 carbon atoms, or 1 to 5 carbon atoms). there is.
일 구체예에서, 상기 접합체는 자가조립되어 나노섬유(nanofiber)구조를 형성하는 것일 수 있다. 상기 나노섬유 구조는 CAIX 표적화 모이어티 및 세포막 상호작용 결합 모이어티에 의해 양친매성을 갖는 것일 수 있다. In one embodiment, the conjugate may be self-assembled to form a nanofiber structure. The nanofiber structure may have amphipathic properties due to the CAIX targeting moiety and the cell membrane interaction binding moiety.
일 구체예에 있어서, 상기 접합체는 pH에 따라 구조가 변화하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 접합체는 산성 조건에서 정렬된 카이랄 구조로 변화하는 것일 수 있다. 상기 산성 조건은 세포내 리소좀 내부의 환경과 동일 또는 유사한 pH범위를 의미할 수 있다. In one embodiment, the structure of the conjugate may change depending on pH. Specifically, the conjugate may change into an ordered chiral structure under acidic conditions. The acidic conditions may mean a pH range that is the same or similar to the environment inside intracellular lysosomes.
일 구체예에 있어서, 상기 접합체는 pH에 따라 전하가 변화하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 접합체는 양전하와 음전하가 공존하는 양친매성을 가지나, 산성 조건에서 음전하가 양전하로 변화하거나 양친매성을 잃는 것일 수 있다. 상기 산성 조건은 세포내 리소좀 내부의 환경과 동일 또는 유사한 pH 범위를 의미할 수 있다.In one embodiment, the charge of the conjugate may change depending on pH. Specifically, the conjugate has amphiphilic properties in which positive and negative charges coexist, but the negative charges may change to positive charges or lose amphipathic properties under acidic conditions. The acidic conditions may mean a pH range that is the same or similar to the environment inside intracellular lysosomes.
일 구체예에 있어서, 상기 자가조립체는 CAIX 과발현 부근에서 자가조립되어 CAIX 매개 내포작용에 의하여 세포내 리소좀에 들어가는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 자가조립체는 세포내 리소좀의 산성조건에서 접합체의 전하 및 구조를 변화할 수 있다. 상기 변화된 자가조립체의 TPP의 양전하 및 친유성 성질에 의해 리소좀 세포막의 완전성(integrity)가 손상될 수 있다. In one embodiment, the self-assembly may self-assemble near CAIX overexpression and enter intracellular lysosomes through CAIX-mediated endocytosis. Specifically, the self-assembly can change the charge and structure of the conjugate under the acidic conditions of intracellular lysosomes. The integrity of the lysosomal membrane may be damaged due to the positive charge and lipophilic nature of TPP of the altered self-assembly.
일 구체예에 있어서, 상기 접합체는 pH의 변화에 따라 접합체의 전하 및 구조의 변화를 통해 CAIX를 과발현하는 암 세포를 특이적으로 표적하는 것일 수 있다. In one embodiment, the conjugate may specifically target cancer cells overexpressing CAIX by changing the charge and structure of the conjugate according to changes in pH.
일 구체예에서, 상기 접합체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염은 화학식 2의 구조를 갖는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the conjugate, or a pharmaceutically acceptable salt thereof, may have the structure of Formula 2, but is not limited thereto.
[화학식 2][Formula 2]
일 구체예에 있어서, 상기 화학식 2에서 상기 R이 아민기인 것은 하기 실시예에서 Pep-AT라고 불리는 것으로서, 나노섬유 구조로 자가조립될 수 있고 이는 양친매성 성질을 갖는 것일 수 있다. In one embodiment, in Formula 2, where R is an amine group, it is called Pep-AT in the examples below, and can be self-assembled into a nanofiber structure, which may have amphipathic properties.
일 구체예에 있어서, 상기 나노섬유 구조는 CAIX 매개 내포작용에 의해 암세포 리소좀 내부로 들어가는 것일 수 있다In one embodiment, the nanofiber structure may enter the inside of cancer cell lysosomes through CAIX-mediated endocytosis.
일 구체예에 있어서, 상기 리소좀의 세포 내부는 산성 환경일 수 있고, 이로 인해 나노 섬유 구조의 변화를 유도하는 것일 수 있다. 구체적으로, Pep-AT 내 아세타졸아마이드가 음전하에서 양전하로 변화는 것일 수 있다. 구체적으로, 나노섬유 구조는 카이랄 구조로 변하는 것일 수 있다. In one embodiment, the inside of the cell of the lysosome may be an acidic environment, which may induce a change in the nanofiber structure. Specifically, acetazolamide in Pep-AT may change from a negative charge to a positive charge. Specifically, the nanofiber structure may change into a chiral structure.
일 구체예에 있어서, 상기 Pep-AT 내 TPP의 친유성 및 양전하를 갖는 성질로 인해 리소좀 막이 파괴되어 세포 자멸을 유도하는 것일 수 있다.In one embodiment, the lysosomal membrane may be destroyed due to the lipophilic and positive charge properties of TPP in Pep-AT, thereby inducing apoptosis.
일 구체예에 있어서, 상기 Pep-AT는 CAIX를 과발현 하는 세포 또는 암세포를 인식하여 나노섬유 구조의 자가조립체를 형성 및 내포작용이 유도되어 암세포 특이적으로 세포 자멸을 이끌어 정상 세포에는 작용되지 않고 암 세포를 특이적으로 표적화하는 것일 수 있다.In one embodiment, the Pep-AT recognizes cells or cancer cells overexpressing CAIX, forms self-assembly of nanofiber structure, induces endocytosis, and induces apoptosis specifically in cancer cells, so it does not act on normal cells but does not act on cancer cells. It may be to specifically target cells.
다른 양상은 상기 접합체를 유효성분으로 포함하는, 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.Another aspect provides a pharmaceutical composition for preventing or treating cancer, comprising the conjugate as an active ingredient.
일 구체예에 있어서, 상기 접합체는 약학적으로 허용되는 염의 형태로 존재할 수 있다. 상기 약학적으로 허용 가능한 염은 산 또는 염기의 부가염 및 그의 입체화학적 이성체 형태를 모두 포함하며, 예컨대, 유기산 또는 무기산의 부가염일 수 있다. 상기 염에는 투여 대상에서 모화합물 (parent compound)의 활성을 유지하며 바람직하지 못한 효과를 유발하지 않는 염이라면 어느 것이든 포함되는 것으로, 특별히 제한되는 것이 아니다.In one embodiment, the conjugate may exist in the form of a pharmaceutically acceptable salt. The pharmaceutically acceptable salt includes both addition salts of acids or bases and their stereochemical isomeric forms, and may be, for example, addition salts of organic acids or inorganic acids. The salt includes any salt that maintains the activity of the parent compound in the subject of administration and does not cause undesirable effects, and is not particularly limited.
일 구체예에 있어서, 상기 염에는 무기염과 유기염이 포함되며, 예를 들어, 아세트산, 질산, 아스파트산, 술폰산, 설퓨릭산, 말레산, 글루탐산, 포름산, 숙신산, 인산, 프탈산, 탄닌산, 타르타르산, 히드로브롬산, 프로피온산, 벤젠술폰산, 벤조산, 스테아르산, 락트산(lactic acid), 비카르본산, 비설퓨릭산, 비타르타르산, 옥살산, 부틸산, 칼슘이데트, 카르보닉산, 클로로벤조산, 시트르산, 이데트산, 톨루엔술폰산, 푸마르산, 글루셉트산, 에실린산, 파모익산, 글루코닉산, 메틸니트릭산, 말론산, 히드로클로린산, 히드로요도익산, 히드록시나프톨산, 이세티온산, 락토비오닉산, 만델산, 점액산, 나프실릭산, 뮤코닉산, p-니트로메탄설포닉산, 헥사믹산, 판토테닉산, 모노히드로겐인산, 디히드로겐인산, 살리실산, 술파민산, 술파닐린산, 메탄술폰산일 수 있다.In one embodiment, the salts include inorganic salts and organic salts, such as acetic acid, nitric acid, aspartic acid, sulfonic acid, sulfuric acid, maleic acid, glutamic acid, formic acid, succinic acid, phosphoric acid, phthalic acid, tannic acid. , tartaric acid, hydrobromic acid, propionic acid, benzenesulfonic acid, benzoic acid, stearic acid, lactic acid, bicarboxylic acid, bisulfuric acid, bitartaric acid, oxalic acid, butyric acid, calcium idate, carbonic acid, chlorobenzoic acid, Citric acid, idetic acid, toluenesulfonic acid, fumaric acid, gluceptic acid, esilinic acid, pamoic acid, gluconic acid, methylnitric acid, malonic acid, hydrochloric acid, hydroiodoic acid, hydroxynaphtholic acid, isethionic acid, Lactobionic acid, mandelic acid, mucilic acid, naphsilic acid, muconic acid, p-nitromethanesulfonic acid, hexamic acid, pantothenic acid, monohydrogen phosphate, dihydrogen phosphate, salicylic acid, sulfamic acid, sulfanyl. It may be linic acid or methanesulfonic acid.
일 구체예에 있어서, 상기 염의 형태로는, 암모늄염, 리튬염, 소듐염, 포타슘염, 마그네슘염 및 칼슘염과 같은 알칼리 및 알칼리 토금속의 염, 예를 들어, 벤자틴, N-메틸-D-글루카민, 하이드라바민 염과 같은 유기 염기를 갖는 염, 및 아르기닌, 라이신과 같은 아미노산을 갖는 염을 포함한다. 또한, 상기 염 형태는 적당한 염기 또는 산으로 처리함으로써 유리 형태로 전환될 수도 있다.In one embodiment, the salt forms include salts of alkali and alkaline earth metals such as ammonium salts, lithium salts, sodium salts, potassium salts, magnesium salts and calcium salts, for example benzathine, N-methyl-D- It includes salts with organic bases such as glucamine and hydrabamine salts, and salts with amino acids such as arginine and lysine. Additionally, the salt form may be converted to the free form by treatment with a suitable base or acid.
일 구체예에 있어서, 상기 접합체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 유효성분으로 포함하는 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물은 암 세포 내 리소좀에서 세포 자멸(apoptosis)을 유도하는 것일 수 있다.In one embodiment, the pharmaceutical composition for preventing or treating cancer comprising the conjugate or a pharmaceutically acceptable salt thereof as an active ingredient may induce apoptosis in lysosomes within cancer cells.
일 구체예에 있어서, 상기 세포 자멸(apoptosis)은 세포가 유전자에 의해 제어되어 죽는 방식의 한 형태로, 세포의 괴사나 병적인 죽음으로서 화상과 타박, 독극물 등의 자극에 의해 일어나는 세포의 죽음인 네크로시스와는 구별되는 것으로서, 세포가 축소되면서 시작되어, 이후 인접하는 세포 사이에 틈새가 생기고, 세포 내에서는 DNA가 규칙적으로 절단되어 단편화되는 방법으로 세포가 사망하는 것을 말한다.In one embodiment, apoptosis is a form of cell death controlled by genes, and is cell necrosis or pathological death, which is cell death caused by stimuli such as burns, bruises, and poisons. It is distinct from necrosis, and refers to a cell death that begins with the cell shrinking, and then a gap is created between adjacent cells, and the DNA within the cell is regularly cut and fragmented.
일 구체예에 있어서, 상기 암 세포 내 리소좀에서 자가조립체의 구조에 관하여, 리소좀의 산성 환경에 의한 자가조립체의 전하에 변화를 통해, 구체적으로 음전하에서 양전하로의 변화를 통해 리소좀 막의 완정성이 파괴되어 암세포 특이적 세포 자멸이 일어난다. In one embodiment, regarding the structure of self-assembly in the lysosome within the cancer cell, the integrity of the lysosomal membrane is destroyed through a change in the charge of the self-assembly due to the acidic environment of the lysosome, specifically a change from negative to positive charge. This causes cancer cell-specific apoptosis.
일 구체예에 있어서, 상기 약학적 조성물의 예방 또는 치료의 대상이 되는 암은 고형암 또는 혈액암일 수 있고, 원발성암 또는 전이암일 수 있다. 상기 암은 자궁경부암, 간암, 피부암, 전립선암, 유선암, 유방암, 비인두 선암, 폐암, 또는 뇌종양으로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment, the cancer targeted for prevention or treatment by the pharmaceutical composition may be solid cancer or hematological cancer, and may be primary cancer or metastatic cancer. The cancer may be selected from the group consisting of cervical cancer, liver cancer, skin cancer, prostate cancer, mammary cancer, breast cancer, nasopharyngeal adenocarcinoma, lung cancer, or brain tumor, but is not necessarily limited thereto.
일 구체예에 있어서, 상기 약학적 조성물은 의도한 투여 방법에 적합한 임의의 형태일 수 있다. 구체적으로, 약학적 조성물에 있어서 "투여"는 어떠한 적절한 방법으로 환자에게 소정의 물질을 도입하는 것을 의미하며, 상기 약학적 조성물의 투여경로는 약물이 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 투여될 수 있다. 예를 들어, 복강 내 투여, 정맥 내 투여, 근육 내 투여, 피하 투여, 피 내 투여, 경구 투여, 국소 투여, 비 내 투여, 폐 내 투여, 직장 내 투여 등을 거론할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 본 발명의 약학적 조성물은 유효성분이 표적 세포로 이동할 수 있는 임의의 장치에 의해 투여될 수 있다.In one embodiment, the pharmaceutical composition may be in any form suitable for the intended administration method. Specifically, "administration" in a pharmaceutical composition means introducing a predetermined substance into a patient by any appropriate method, and the administration route of the pharmaceutical composition is any general route as long as the drug can reach the target tissue. It can be administered through For example, intraperitoneal administration, intravenous administration, intramuscular administration, subcutaneous administration, intradermal administration, oral administration, topical administration, intranasal administration, intrapulmonary administration, intrarectal administration, etc. may be mentioned, but are not limited thereto. does not Additionally, the pharmaceutical composition of the present invention can be administered by any device that allows the active ingredient to move to target cells.
일 구체예에 있어서, 상기 약학 조성물은 경구 또는 비경구로 투여할 수 있고, 바람직하게는 경구로 투여된다. 비경구로 투여되는 경우, 본 발명의 약학 조성물은 정맥내 주입, 피하 주입, 근육 주입 및 복강 주입 등으로 투여할 수 있다.In one embodiment, the pharmaceutical composition can be administered orally or parenterally, and is preferably administered orally. When administered parenterally, the pharmaceutical composition of the present invention can be administered by intravenous injection, subcutaneous injection, intramuscular injection, and intraperitoneal injection.
일 구체예에 있어서, 상기 약학 조성물은 적용되는 질환의 종류에 따라, 투여 경로가 결정되는 것이 바람직하다.In one embodiment, the route of administration of the pharmaceutical composition is preferably determined depending on the type of disease to which it is applied.
일 구체예에 있어서, 상기 경구 투여용 제형 또는 비경구 투여 제형으로 제형화된 것인 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.In one embodiment, a pharmaceutical composition for preventing or treating cancer formulated as the oral administration formulation or parenteral administration formulation is provided.
일 구체예에 있어서, 상기 약학 조성물은, 통상의 방법에 따라 제형화 된, 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 또는 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 외용제, 좌제, 멸균 주사 용액, 이식용 제제 등의 비경구용 제형 등으로 제형화하여 사용될 수 있다.In one embodiment, the pharmaceutical composition is an oral dosage form such as powder, granule, tablet, capsule, suspension, emulsion, syrup, aerosol, or suspension, emulsion, lyophilization, etc., formulated according to a conventional method. It can be formulated and used in parenteral formulations such as preparations, external preparations, suppositories, sterilized injection solutions, and preparations for implantation.
일 구체예에 있어서, 상기 약학 조성물은 유효성분 (즉, 접합체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염) 이외에 제형화에 사용 가능한 약학적으로 허용 가능한 부형제를 추가로 포함할 수 있다.In one embodiment, the pharmaceutical composition may further include pharmaceutically acceptable excipients that can be used in formulation in addition to the active ingredient (i.e., conjugate, or pharmaceutically acceptable salt thereof).
일 구체예에 있어서, 상기 약학적 조성물의 제형화에 사용될 수 있는 부형제는 담체, 비히클, 희석제, 용매, 예를 들어 1가 알코올, 예를 들어 에탄올, 이소프로판올 및 다가 알코올, 예를 들어 글리세롤 및 식용 오일, 예를 들어 대두유, 코코넛유, 올리브유, 잇꽃유, 면실유, 유성 에스테르, 예를 들어 에틸 올레에이트, 이소프로필 미리스테이트; 결합제, 애주번트, 가용화제, 증점제, 안정화제, 붕해제, 활택제, 윤활제, 완충제, 유화제, 습윤제, 현탁제, 감미제, 착색제, 풍미제, 코팅제, 방부제, 항산화제, 가공제, 약물 전달 개질제 및 향상제(enhancer), 예를 들어 인산칼슘, 마그네슘 스테이트, 활석, 단당류, 이당류, 전분, 젤라틴, 셀룰로스, 메틸셀룰로스, 나트륨 카복시메틸 셀룰로스, 덱스트로스, 하이드록시프로필-β-사이클로덱스트린, 폴리비닐피롤리돈, 저융점 왁스, 이온 교환 수지 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, excipients that can be used in the formulation of the pharmaceutical composition include carriers, vehicles, diluents, solvents, such as monohydric alcohols such as ethanol, isopropanol and polyhydric alcohols such as glycerol and edible substances. Oils such as soybean oil, coconut oil, olive oil, safflower oil, cottonseed oil, oily esters such as ethyl oleate, isopropyl myristate; Binders, adjuvants, solubilizers, thickeners, stabilizers, disintegrants, glidants, lubricants, buffers, emulsifiers, wetting agents, suspending agents, sweeteners, colorants, flavors, coating agents, preservatives, antioxidants, processing agents, drug delivery modifiers. and enhancers such as calcium phosphate, magnesium state, talc, monosaccharides, disaccharides, starch, gelatin, cellulose, methylcellulose, sodium carboxymethyl cellulose, dextrose, hydroxypropyl-β-cyclodextrin, polyvinyl methylcellulose. It may include one or more selected from the group consisting of rolidone, low melting point wax, ion exchange resin, etc., but is not limited thereto.
일 구체예에 있어서, 상기 약학적 조성물에 포함되는 약학적으로 허용되는 담체는 제제 시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘 및 미네랄 오일 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 약제학적 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 약학적으로 허용되는 담체 및 제제는 Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995)에 상세히 기재되어 있다.In one embodiment, the pharmaceutically acceptable carrier included in the pharmaceutical composition is one commonly used in preparation, such as lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, starch, acacia gum, calcium phosphate, algae, etc. Contains nitrate, gelatin, calcium silicate, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, cellulose, water, syrup, methyl cellulose, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil. However, it is not limited to this. In addition to the above ingredients, the pharmaceutical composition of the present invention may further include lubricants, wetting agents, sweeteners, flavoring agents, emulsifiers, suspending agents, preservatives, etc. Suitable pharmaceutically acceptable carriers and formulations are described in detail in Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995).
일 구체예에 있어서, 상기 약학적 조성물은 다양한 경구 투여 제형의 형태로 제형화 될 수 있다. 예를 들어, 정제, 환제, 경·연질 캅셀제, 액제, 현탁제, 유화제, 시럽제, 과립제, 엘릭서제(elixirs) 등의 임의의 경구 투여용 제형으로 될 수 있다. 이러한 경구 투여용 제형은 각 제형의 통상적인 구성에 따라 상기 유효 성분 외에, 예를 들어, 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 만니톨, 솔비톨, 셀룰로즈 및/또는 글라이신 등의 희석제나, 실리카, 탈크, 스테아르산 및 그의 마그네슘 또는 칼슘염 및/또는 폴리에틸렌 글리콜 등의 활택제 등의 제약상 허용 가능한 담체를 포함할 수 있다.In one embodiment, the pharmaceutical composition may be formulated into various oral dosage forms. For example, it can be in any dosage form for oral administration, such as tablets, pills, hard/soft capsules, solutions, suspensions, emulsifiers, syrups, granules, and elixirs. These formulations for oral administration may contain, in addition to the above active ingredients, diluents such as lactose, dextrose, sucrose, mannitol, sorbitol, cellulose and/or glycine, silica, and talc, depending on the typical composition of each formulation. , stearic acid and its magnesium or calcium salts, and/or lubricants such as polyethylene glycol.
일 구체예에 있어서, 상기 경구 투여용 제형이 정제인 경우, 마그네슘 알루미늄 실리케이트, 전분 페이스트, 젤라틴, 트라가칸스, 메틸셀룰로즈, 나트륨 카복시메틸셀룰로즈 및/또는 폴리비닐피롤리딘 등의 결합제를 포함할 수 있고, 경우에 따라, 전분, 한천, 알긴산 또는 그의 나트륨염과 같은 붕해제나, 비등 혼합물 및/또는 흡수제, 착색제, 향미제 또는 감미제 등을 포함할 수도 있다.In one embodiment, when the formulation for oral administration is a tablet, it may include a binder such as magnesium aluminum silicate, starch paste, gelatin, tragacanth, methylcellulose, sodium carboxymethylcellulose, and/or polyvinylpyrrolidine. In some cases, it may include disintegrants such as starch, agar, alginic acid or its sodium salt, boiling mixtures and/or absorbents, colorants, flavoring agents, or sweeteners.
일 구체예에 있어서, 상기 약학적 조성물은 비경구투여 제형의 형태로 제형화 될 수도 있는데, 이러한 경우 피하주사, 정맥 주사, 근육 내 주사 또는 흉부 내 주사 등의 비경구투여 방법에 의해 투여된다. 이때, 상기 비경구투여 제형으로 제제화하기 위하여, 상기 약학적 조성물은 유효 성분이 안정제 또는 완충제와 함께 물에서 혼합되어 용액 또는 현탁액으로 제조되고, 이러한 용액 또는 현탁액이 앰플 또는 바이알의 단위 투여형으로 제조될 수 있다.In one embodiment, the pharmaceutical composition may be formulated in the form of a parenteral administration formulation, in which case it is administered by parenteral administration methods such as subcutaneous injection, intravenous injection, intramuscular injection, or intrathoracic injection. At this time, in order to formulate the parenteral dosage form, the pharmaceutical composition is prepared as a solution or suspension by mixing the active ingredient in water with a stabilizer or buffer, and this solution or suspension is prepared in a unit dosage form of an ampoule or vial. It can be.
일 구체예에 있어서, 상기 약학적 조성물은 멸균되거나, 방부제, 안정화제, 수화제 또는 유화 촉진제, 삼투압 조절을 위한 염 및/또는 완충제 등의 보조제를 더 포함할 수도 있고, 기타 치료적으로 유용한 물질을 더 포함할 수도 있으며, 혼합, 과립화 또는 코팅의 통상적인 방법에 따라 제제화될 수 있다.In one embodiment, the pharmaceutical composition may be sterilized, or may further contain auxiliaries such as preservatives, stabilizers, wetting agents or emulsification accelerators, salts and/or buffers for adjusting osmotic pressure, and other therapeutically useful substances. It may further include, and may be formulated according to conventional methods of mixing, granulating, or coating.
일 구체예에 있어서, 상기 약학적 조성물 내의 접합체 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염의 함량은 약학 조성물의 사용 목적, 제형의 형태 등에 따라서 적절하게 조절 가능하며, 예컨대, 약학 조성물의 전체 중량 기준으로 0.001 내지 99중량%, 0.001 내지 90중량%, 0.001 내지 50중량%, 0.01 내지 50중량%, 0.1 내지 50중량%, 또는 1 내지 50중량%일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the content of the conjugate or a pharmaceutically acceptable salt thereof in the pharmaceutical composition can be appropriately adjusted depending on the purpose of use of the pharmaceutical composition, the form of the formulation, etc., for example, from 0.001 to 0.001 based on the total weight of the pharmaceutical composition. It may be 99% by weight, 0.001 to 90% by weight, 0.001 to 50% by weight, 0.01 to 50% by weight, 0.1 to 50% by weight, or 1 to 50% by weight, but is not limited thereto.
일 구체예에 있어서, 본 발명의 약학적 조성물에 포함되는 접합체 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염의 치료상 유효량은 질환 치료 효과를 기대하기 위하여 투여에 요구되는 양을 의미한다. 따라서, 환자의 질환 종류, 질환의 경중, 투여되는 유효성분의 종류, 제형의 종류, 환자의 연령, 성별, 체중, 건강 상태, 식이, 약물의 투여 시간 및 투여 방법에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 사람을 포함하는 포유류에 대하여, 하루에 0.01 내지 500 ㎎/㎏(체중)의 약학적 유효량으로 투여될 수 있다. 상기 약학적 유효량은 원하는 효과, 예를 들어 암의 치료 및/또는 예방 효과를 얻을 수 있는 양에 따를 수 있다. 상기 약학적 유효량은 1 일 1 회 또는 2 회 이상 분할되어 경구 또는 비경구적 경로(예를 들어, 정맥 주사, 근육 주사 등)를 통해 투여될 수 있다.In one embodiment, the therapeutically effective amount of the conjugate or a pharmaceutically acceptable salt thereof included in the pharmaceutical composition of the present invention refers to the amount required for administration to expect a disease treatment effect. Therefore, it can be adjusted according to the type of patient's disease, the severity of the disease, the type of active ingredient administered, the type of dosage form, the patient's age, gender, weight, health status, diet, drug administration time, and administration method. For example, to mammals, including humans, it can be administered in a pharmaceutically effective amount of 0.01 to 500 mg/kg (body weight) per day. The pharmaceutically effective amount may depend on the amount that can achieve the desired effect, for example, the effect of treating and/or preventing cancer. The pharmaceutically effective amount may be divided and administered once or twice a day through oral or parenteral routes (eg, intravenous injection, intramuscular injection, etc.).
일 양상에 따른 접합체 및 이를 포함하는 약학적 조성물에 의하면, 암 세포 리소좀의 막 완전성을 파괴하여 암의 예방 또는 치료에 유용하게 사용될 수 있는 효과가 있다. According to one aspect, the conjugate and the pharmaceutical composition containing the same have the effect of destroying the membrane integrity of cancer cell lysosomes, which can be useful in the prevention or treatment of cancer.
도 1은 Pep-AT의 분자 구조를 나타낸 그림이다.
도 2는 pH에 따른 Pep-AT의 자가조립 구조 및 전하의 변화를 도식화한 그림이다.
도 3은 Pep-AT의 암세포 내에서 암세포 치료제로 작용하는 기전을 도식화한 그림이다.
도 4는 pH에 따른 Pep-AT의 자가조립 구조를 TEM을 통해 분석한 이미지이다.
도 5는 Pep-AT 및 대조군(Pep-T, Pep-A, Pep)의 전하를 나타낸 그래프이다.
도 6은 pH에 따른 Pep-AT의 구조의 변화를 형광 분석(좌), UV-vis 분석(가운데) 및 CD 스펙트럼(우)을 통해 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 HeLa 및 NIH 3T3 세포의 탄산탈수효소 IX(CAIX)의 발현량을 웨스턴 블랏팅을 통해 분석한 이미지(좌) 및 Pep-AT을 처리한 후 시간에 따른 HeLa 및 NIH 3T3 세포 표면의 변화를 SEM을 통해 분석한 이미지(우)이다.
도 8은 Pep-AT의 아세타졸아마이드와 암세포와의 상호작용을 경쟁 분석을 통해 확인한 이미지이다.
도 9는 HeLa 및 NIH 3T3 세포에서 Pep-AT의 세포내 위치화를 공초점 레이저 스캐닝 현미경을 통해 확인한 이미지이다.
도 10은 HeLa 세포에 NBD-AT 단독처리 및 Pep-AT 병용처리시 공동조립체의 형성을 공초점 레이저 스캐닝 현미경을 통해 확인한 이미지이다.
도 11은 HeLa 세포에 Pep-AT의 처리 유무에 따라 리소좀의 형태학적 변화를 TEM을 통해 확인한 이미지이다.
도 12는 HeLa 및 NIH 3T3 세포에서 Pep-AT처리에 따른 리소좀의 막 완전성을 AO분석을 통해 확인한 이미지(좌) 및 그래프(우)이다.
도 13은 HeLa 세포에 Pep-AT 및 대조군(Pep-T, Pep-A, Pep)의 세포독성 및 NT1, MDA-MB-468, 및 HEK293K 세포에 Pep-AT의 세포독성을 MTT 어세이를 통해 나타낸 그래프이다.
도 14는 HeLa, NT1, MDA-MB-468, NIH/3T3 및 HEK293K에서 Pep-AT의 세포독성을 IC50을 통해 나타낸 그래프이다.
도 15는 HeLa 세포에서 Pep-AT 처리에 따라 유발된 세포 자멸을 Annexin V/PI 염색을 통해 나타낸 이미지(좌) 및 그래프(우)이다.
도 16은 HeLa 세포에 세포 자멸 억제제인 Z-VAD-FMK 유무에 따른 세포독성을 MTT어세이를 통해 나타낸 그래프이다. Figure 1 is a diagram showing the molecular structure of Pep-AT.
Figure 2 is a diagram illustrating the change in self-assembly structure and charge of Pep-AT depending on pH.
Figure 3 is a diagram schematically illustrating the mechanism by which Pep-AT acts as a cancer cell treatment within cancer cells.
Figure 4 is an image analyzing the self-assembly structure of Pep-AT according to pH through TEM.
Figure 5 is a graph showing the charges of Pep-AT and control groups (Pep-T, Pep-A, Pep).
Figure 6 is a graph showing the results of analysis of changes in the structure of Pep-AT according to pH through fluorescence analysis (left), UV-vis analysis (middle), and CD spectrum (right).
Figure 7 shows an image analyzing the expression level of carbonic anhydrase IX (CAIX) in HeLa and NIH 3T3 cells through Western blotting (left) and changes in the surface of HeLa and NIH 3T3 cells over time after treatment with Pep-AT. This is an image (right) analyzed through SEM.
Figure 8 is an image confirming the interaction between acetazolamide of Pep-AT and cancer cells through competition analysis.
Figure 9 is an image confirming the intracellular localization of Pep-AT in HeLa and NIH 3T3 cells through confocal laser scanning microscopy.
Figure 10 is an image confirming the formation of co-assemblies when HeLa cells were treated with NBD-AT alone and in combination with Pep-AT using a confocal laser scanning microscope.
Figure 11 is an image confirming the morphological changes in lysosomes depending on the presence or absence of Pep-AT treatment in HeLa cells through TEM.
Figure 12 is an image (left) and graph (right) confirming the membrane integrity of lysosomes according to Pep-AT treatment in HeLa and NIH 3T3 cells through AO analysis.
Figure 13 shows the cytotoxicity of Pep-AT and controls (Pep-T, Pep-A, Pep) on HeLa cells and the cytotoxicity of Pep-AT on NT1, MDA-MB-468, and HEK293K cells through MTT assay. This is the graph shown.
Figure 14 is a graph showing the cytotoxicity of Pep-AT in HeLa, NT1, MDA-MB-468, NIH/3T3, and HEK293K using IC50.
Figure 15 is an image (left) and graph (right) showing apoptosis induced by Pep-AT treatment in HeLa cells through Annexin V/PI staining.
Figure 16 is a graph showing cytotoxicity according to the presence or absence of Z-VAD-FMK, an apoptosis inhibitor, in HeLa cells through MTT assay.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다. 실시예들은 다양한 변환을 가할 수 있는 바, 실시예들은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.Below, preferred embodiments are presented to aid understanding of the present invention. However, the following examples are provided only to make the present invention easier to understand, and the content of the present invention is not limited by the following examples. The embodiments may be subject to various changes, and the embodiments are not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various forms.
실시예 1. Pep-AT의 합성Example 1. Synthesis of Pep-AT
Pep-AT는 Phe-Phe-Lys-Lys(FFKK)의 4개의 펩타이드를 기본 단위로 구성되어 있고, 각각의 라이신 잔기에 아세타졸아마이드 및 TPP(triphenylphosphonium)이 결합되어 있는 구조이다. 구제척으로, 9-fluorenylmethoxycarbonyl(Fmoc)를 기초로 표준 고체상 합성(standard solid phase synthesis (SSPS))방법을 이용하여 하기와 같이 합성하였다. 비드 지지체로 연결 아마이드(rink amide) MBHA 레진(0.106 mol)을 사용하였다. 연결 아마이드 MBHA 레진은 DMF에서 30분 동안 부풀었고, 이어서 Fmoc을 탈보호화 과정을 위해 40분간 DMF에 20% 피페리딘(piperidine) 용액을 사용하였다. 보호화된 Fmoc 아미노산(0.5mol)은 DMF(dimethylformamide)에 디이소프로필 에틸 아민(DIPEA, 1.00mol) 및 O-(벤조트리아졸-1-일)-N,N,N',N'-테트라메틸우로늄 헥사플루오로아마이드 (HBTU, 0.45mol)을 처리하여 1시간 40분 동안 반응하였다. 탈보호화 및 아미노산 커플링 단계는 마지막 아미노산 컨쥬게이션을 얻을 때까지 반복되었다. 마지막 아미노산의 탈보호화 후에, 1-피렌부티르산(0.5 mol)은 HBTU(0.45 mol) 및 DIPEA(1.00 mol)과 처리되어 DMF에서 밤새 반응시켰다. 그 다음, 라이신 잔기의 4-메틸트리틸은 다이클로로메테인 중 3% TFA을 30분간 2번에 걸쳐 탈보호하였다. DMF에서 1-헥실 트리페닐포스포늄 브로마이드 염(0.04mmol) 및 트리에틸 아민(0.02 mmol)을 처리하고 수지와 밤새 반응시켰다. 그 후, 펩타이드는 절단 칵테일(TFA/트리 이소프로필 아민 혼합물/물 (95:2.5:2.5))을 3시간 동안 처리하여 수지로부터 절단하였다. 절단된 펩타이드는 차가운 에테르에 침전시키고, HPLC로 정제하여, MALDI-TOF/TOF를 사용한 질량 분석으로 확인하였다. 아세타졸아마이드(acetazolamide) 컨쥬게이션을 위해, 정제된 펩타이드를 DMF 중 4-오쏘-4-((5-설파모일-1,3,4-티아디아졸-2-일)아미노)부티르산(Az-COOH, 2 eq), HBTU (1.95 eq), 및 DIPEA (4 eq)으로 처리하고 밤새 교반하였다. 생성물은 HPLC에 의해서 정제하고, MALDI-TOF/TOF를 사용하여 질량분석을 수행하였다. Pep-AT is composed of four peptides of Phe-Phe-Lys-Lys (FFKK) as a basic unit, and has a structure in which acetazolamide and TPP (triphenylphosphonium) are bound to each lysine residue. As a practical example, it was synthesized as follows using standard solid phase synthesis (SSPS) method based on 9-fluorenylmethoxycarbonyl (Fmoc). Link amide MBHA resin (0.106 mol) was used as a bead support. The linked amide MBHA resin was swollen in DMF for 30 minutes, and then a 20% piperidine solution in DMF was used for 40 minutes to deprotect Fmoc. The protected Fmoc amino acid (0.5 mol) was incubated with diisopropyl ethyl amine (DIPEA, 1.00 mol) and O-(benzotriazol-1-yl)-N,N,N',N'-tetramethylformamide (DMF). It was treated with methyluronium hexafluoramide (HBTU, 0.45 mol) and reacted for 1 hour and 40 minutes. Deprotection and amino acid coupling steps were repeated until the final amino acid conjugation was obtained. After deprotection of the last amino acid, 1-pyrenebutyric acid (0.5 mol) was treated with HBTU (0.45 mol) and DIPEA (1.00 mol) and reacted in DMF overnight. Next, 4-methyltrityl of the lysine residue was deprotected twice with 3% TFA in dichloromethane for 30 minutes. 1-hexyl triphenylphosphonium bromide salt (0.04 mmol) and triethyl amine (0.02 mmol) were treated in DMF and reacted with the resin overnight. The peptide was then cleaved from the resin by treatment with a cleavage cocktail (TFA/triisopropylamine mixture/water (95:2.5:2.5)) for 3 hours. The cleaved peptide was precipitated in cold ether, purified by HPLC, and confirmed by mass spectrometry using MALDI-TOF/TOF. For acetazolamide conjugation, the purified peptide was incubated with 4-ortho-4-((5-sulfamoyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)amino)butyric acid (Az-) in DMF. COOH, 2 eq), HBTU (1.95 eq), and DIPEA (4 eq) and stirred overnight. The product was purified by HPLC and mass spectrometry was performed using MALDI-TOF/TOF.
도 1은 Pep-AT의 분자 구조를 나타낸 그림이다.Figure 1 is a diagram showing the molecular structure of Pep-AT.
도 2는 pH에 따른 Pep-AT의 자가조립 구조 및 전하의 변화를 도식화한 그림이다. Figure 2 is a diagram illustrating the change in self-assembly structure and charge of Pep-AT depending on pH.
도 3은 Pep-AT의 암세포 내에서 암세포 치료제로 작용하는 기전을 도식화한 그림이다. Figure 3 is a diagram schematically illustrating the mechanism by which Pep-AT acts as a cancer cell treatment within cancer cells.
실험예 1. Pep-AT의 특성 분석Experimental Example 1. Characteristic analysis of Pep-AT
Pep-AT의 pH에 따른 자가조립 경향성을 분석하기 위해, pH 7.4 및 pH 4.5의 조건에서 Pep-AT의 형태 변화를 투과전자 현미경(TEM, Transmission electron microscopy)을 통해 관찰하였다. To analyze the self-assembly tendency of Pep-AT according to pH, the morphological change of Pep-AT was observed through transmission electron microscopy (TEM) under conditions of pH 7.4 and pH 4.5.
구체적으로, 세포 내부에서 분자가 자가조립이 되기 위해서는 세포내의 분자의 농도가 CAC (Critical aggregation concentration) 값보다 훨씬 높아야 한다. 본 발명의 Pep-AT가 세포 내부에서 자가조립이 될 수 있는지 확인하기 위해, 정상-상태 형광 피렌 방출 방법(steady-state fluorescence pyrene emission method)에 의해 Pep-AT의 임계 응집 농도(CAC)를 분석하였다. 구체적으로, 각각 pH조건에 따라 다른 농도의 펩타이드 용액을 PBS (10 mM, pH 7.4) 및 아세트산 나트륨 버퍼(10mM, pH 4.5)에 준비하였다. 에탄올(2 mM)에 1 μL의 피렌 용액은 999 μL의 펩타이드 용액에 더해졌다. 2 μM의 피렌을 포함하는 펩타이드 용액은 형광 스펙트럼을 이용하여 분석하였다. 여기 파장(excitation wavelength)은 331.0nm로 측정되었다. 여기(exciation)와 방출(emission)의 슬릿 너비는 2.5nm로 설정하였고, 스캔 속도는 240 nm/min으로 설정하였다. 피렌에 대한 I1 밴드와 I3 밴드의 비율은 CAC를 얻기 위해 플롯되었다. Pep-AT, Pep-A, Pep-T, 및 Pep의 CAC값은 각각 28, 32, 52, 77 μM으로 확인하였다.Specifically, in order for molecules to self-assemble inside a cell, the concentration of molecules within the cell must be much higher than the critical aggregation concentration (CAC) value. To determine whether Pep-AT of the present invention can self-assemble inside cells, the critical aggregation concentration (CAC) of Pep-AT was analyzed by the steady-state fluorescence pyrene emission method. did. Specifically, peptide solutions of different concentrations were prepared in PBS (10mM, pH 7.4) and sodium acetate buffer (10mM, pH 4.5) according to each pH condition. 1 μL of pyrene solution in ethanol (2 mM) was added to 999 μL of peptide solution. A peptide solution containing 2 μM pyrene was analyzed using a fluorescence spectrum. The excitation wavelength was measured at 331.0 nm. The slit width of excitation and emission was set to 2.5 nm, and the scan speed was set to 240 nm/min. The ratio of I1 band and I3 band for pyrene was plotted to obtain CAC. The CAC values of Pep-AT, Pep-A, Pep-T, and Pep were found to be 28, 32, 52, and 77 μM, respectively.
PBS에 100μM의 Pep-AT을 녹여서 TEM(JEOL, JEM-1400)으로 관찰하였고, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 100 μM of Pep-AT was dissolved in PBS and observed using TEM (JEOL, JEM-1400), and the results are shown in Figure 4.
도 4는 pH에 따른 Pep-AT의 자가조립 구조를 TEM을 통해 분석한 이미지이다.Figure 4 is an image analyzing the self-assembly structure of Pep-AT according to pH through TEM.
도 4에 나타낸 바와 같이, Pep-AT의 자가조립 경향성은 pH에 따라(pH 7.4 및 pH 4.5) 다름을 확인하였다.As shown in Figure 4, the self-assembly tendency of Pep-AT was confirmed to vary depending on pH (pH 7.4 and pH 4.5).
실험예 2. Pep-AT의 pH에 따른 자가조립 구조의 변화 분석Experimental Example 2. Analysis of changes in self-assembly structure according to pH of Pep-AT
Pep-AT의 pH에 따른 자가조립 양상을 분석하기 위해, pH 7.4 및 pH 4.5의 조건에서 Pep-AT을 입도분석기(zeta sizer)를 통해 표면 전하를 측정하였고, 형광 스펙트럼, UV-vis 흡수 스펙트럼 및 원평광 이색성(Circular dichroism, CD) 스펙트럼을 Pep-AT의 구조의 변화 및 분자의 응집(molecular packing)을 분석하였다. To analyze the self-assembly pattern of Pep-AT according to pH, the surface charge of Pep-AT was measured using a zeta sizer under conditions of pH 7.4 and pH 4.5, and the fluorescence spectrum, UV-vis absorption spectrum, and Circular dichroism (CD) spectra were used to analyze changes in the structure and molecular packing of Pep-AT.
구체적으로, Pep-AT 및 이의 대조군(Pep-A, Pep-T, 및 Pep)의 표면 제타 전위(zeta potential)를 측정하였고, 그 결과를 도 5에 나타내었다. Specifically, the surface zeta potential of Pep-AT and its controls (Pep-A, Pep-T, and Pep) were measured, and the results are shown in FIG. 5.
구체적으로, 각 펩타이드 용액은 PBS (10 mM, pH 7.4) 또는 아세트산 나트륨 버퍼(10mM, pH 4.5)에 준비되었다. 형광 스펙트럼은 400 nm에서 600 nm 파장의 범위를 측정하였고, 스캔 속도는 240 nm/min로 설정하였다( ex = 360 nm). UV-vis 스펙트럼은 300 nm에서 400 nm 파장의 범위를 측정하였고, 스캔 속도는 200 nm/min로 설정하였다. 여기(exciation)와 방출(emission)의 슬릿 너비는 10nm로 설정하였다. 원평광 이색성(CD) 스펙트럼은 190 nm에서 400 nm 파장의 범위를 측정하였고, 스캔 속도는 10 nm/min로 설정하였다. 각각의 결과는 도 6에 나타내었다.Specifically, each peptide solution was prepared in PBS (10 mM, pH 7.4) or sodium acetate buffer (10 mM, pH 4.5). The fluorescence spectrum was measured in the wavelength range from 400 nm to 600 nm, and the scan speed was set at 240 nm/min ( ex = 360 nm). The UV-vis spectrum was measured in the wavelength range from 300 nm to 400 nm, and the scan speed was set at 200 nm/min. The slit width for excitation and emission was set to 10 nm. Circular dichroism (CD) spectra were measured in the wavelength range from 190 nm to 400 nm, and the scan speed was set at 10 nm/min. Each result is shown in Figure 6.
도 5는 Pep-AT 및 대조군(Pep-T, Pep-A, Pep)의 전하를 나타낸 그래프이다.Figure 5 is a graph showing the charges of Pep-AT and control groups (Pep-T, Pep-A, Pep).
도 6은 pH에 따른 Pep-AT의 구조의 변화를 형광 분석(좌), UV-vis 분석(가운데) 및 CD 스펙트럼(우)을 통해 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.Figure 6 is a graph showing the results of analysis of changes in the structure of Pep-AT according to pH through fluorescence analysis (left), UV-vis analysis (middle), and CD spectrum (right).
도 5에 나타낸 바와 같이, Pep-AT 및 Pep-A만 pH에 따라 음전하에서 양전하로 표면 전하의 전환이 발생함을 확인하였다. Pep-T 및 Pep은 아세타졸아마이드의 부재로 인해 pH에 의한 자가조립 구조의 변화가 일어나지 않은 것으로 보이며, Pep-AT에서 Pep-A보다 전하의 전환이 크게 일어난 것은 TPP의 높은 양전하로 인한 것으로 보인다. As shown in Figure 5, it was confirmed that only Pep-AT and Pep-A changed surface charge from negative to positive depending on pH. Pep-T and Pep appear to have no change in self-assembly structure due to pH due to the absence of acetazolamide, and the greater charge conversion in Pep-AT than in Pep-A seems to be due to the high positive charge of TPP. .
도 6에 나타낸 바와 같이, TPP에 의해 강한 양의 코튼 효과(Cotton effect)와 피린에 의해 pH 4.5에서 음의 밴드가 관찰되었다. 하지만, pH 7.4에서는 아무 신호도 나타나지 않았다. As shown in Figure 6, a strong positive Cotton effect was observed due to TPP and a negative band was observed at pH 4.5 due to pyrin. However, no signal appeared at pH 7.4.
이상의 결과를 통해, Pep-AT의 자가조립 경향성은 pH에 따라 변하는 것을 확인하였다. 구체적으로, pH 4.5에서 표면의 전하 변화와 함께 카이랄 나노섬유 구조로 초거대분자 J-응집체가 형성됨을 알 수 있었다. Through the above results, it was confirmed that the self-assembly tendency of Pep-AT changes depending on pH. Specifically, it was found that ultramacromolecule J-aggregates were formed with a chiral nanofiber structure along with a change in surface charge at pH 4.5.
실험예 3. CAIX-매개 내포 작용(endocytosis) 확인Experimental Example 3. Confirmation of CAIX-mediated endocytosis
HeLa 및 NIH/3T3 세포는 10% FBS 및 1% 페니실린/스트렙토마이신이 보충된 DMEM(Life Technologies)에서 5% CO2 하의 37℃에서 배양하였다. HeLa and NIH/3T3 cells were cultured at 37°C in 5% CO 2 in DMEM (Life Technologies) supplemented with 10% FBS and 1% penicillin/streptomycin.
3.1. 암세포의 CAIX 발현량 및 CAIX 유도 자가조립체 형성3.1. CAIX expression level and CAIX-induced self-assembly formation in cancer cells
Pep-AT의 아세타졸아마이드는 탄산탈수효소 IX(CAIX)를 타겟하는 모이어티로 작용하는 바, 정상세포와 대비하여 암세포에서 탄산탈수효소 IX(CAIX)의 발현양을 웨스턴 블랏팅을 통해 분석하였다. 또한, Pep-AT가 암세포에 특이적으로 나노섬유 구조 형성여부를 확인하기 위해, 주사전자현미경(SEM)을 통해 세포의 표면을 시간에 따라 분석하였다.Acetazolamide of Pep-AT acts as a moiety targeting carbonic anhydrase IX (CAIX), and the expression level of carbonic anhydrase IX (CAIX) in cancer cells compared to normal cells was analyzed through Western blotting. . also, To determine whether Pep-AT specifically formed nanofiber structures in cancer cells, the surface of the cells was analyzed over time using scanning electron microscopy (SEM).
구체적으로, 암세포인 HeLa 및 정상 세포인 NIH/3T3은 6-웰 플레이트에 각각 웰당 300,000의 밀도로 시딩하였다. 24시간의 배양 후, 배양액은 제거되고 1X PBS로 각 세포들을 세척하였다. 각 셀들은 Trypsin-EDTA (0.25%)를 이용하여 수득하였다. 수득된 세포는 1X PBS로 세척한 후, 프로테아제 억제제 칵테일이 처리된 100 μL의 RIPA 버퍼에서 4℃, 45분간 부유시켰다. 20분간 13,000 rpm에서 스핀-다운하여 얻은 세포 용해 상등액을 얻고, 단백질의 농도를 어세이(Bradford reagents)하였다. 단백질은 SDS-PAGE를 통해 분리되었고, PVDF(polyvinylidene difluoride) 멤브레인으로 옮긴 후, 1시간동안 5% 탈지 분유 용액 TBS-T 버퍼에서 블락킹하였다. 이 후, 1차 항체를 처리하고 4℃에서 밤새 인큐베이션 하였고, TBS-T 버퍼에서 15분씩 3번 세척하였고, 2차 항체로 HRP(horseradish peroxidase)를 처리하고 1시간 동안 상온에서 인큐베이션하였다. TBS-T버퍼로 15분씩 3번 세척을 한 후, 단백질은 BCIP/NBT 용액으로 이미지화 하였고, 이를 ChemiDoc Imaging Systems을 통해 관찰하였다. Specifically, HeLa, a cancer cell, and NIH/3T3, a normal cell, were seeded in a 6-well plate at a density of 300,000 per well. After 24 hours of culture, the culture medium was removed and each cell was washed with 1X PBS. Each cell was obtained using Trypsin-EDTA (0.25%). The obtained cells were washed with 1X PBS and then suspended in 100 μL of RIPA buffer treated with protease inhibitor cocktail at 4°C for 45 minutes. The cell lysis supernatant obtained by spinning down at 13,000 rpm for 20 minutes was obtained, and the protein concentration was assayed (Bradford reagents). Proteins were separated through SDS-PAGE, transferred to PVDF (polyvinylidene difluoride) membrane, and blocked in TBS-T buffer containing 5% nonfat dry milk solution for 1 hour. Afterwards, the cells were treated with primary antibodies and incubated at 4°C overnight, washed three times for 15 minutes each in TBS-T buffer, treated with HRP (horseradish peroxidase) as secondary antibodies, and incubated at room temperature for 1 hour. After washing with TBS-T buffer three times for 15 minutes each, the protein was imaged with BCIP/NBT solution and observed using ChemiDoc Imaging Systems.
구체적으로, 암세포인 HeLa 및 정상 세포인 NIH/3T3는 커버슬릿을 포함하는24-웰 플레이트에 100,000 밀도로 시딩하였다. 24시간의 배양 후, 펩타이드 용액은 세포 배양 배지에 희석되었고, 대조군에는 배양배지가 처리되지 않았다. 그 후, 배양배지를 제거하고 1X PBS과 증류수 순서대로 세포를 세척했다. 세포를 포함하는 커버글라스를 액체 질소에 담군 후, 완전히 탈수화된 커버글래스를 주사전자현미경으로 관찰하였다. 그 결과를 도 7에 나타내었다.Specifically, HeLa, a cancer cell, and NIH/3T3, a normal cell, were seeded at a density of 100,000 in a 24-well plate containing coverslits. After 24 hours of culture, the peptide solution was diluted in cell culture medium, and the control group was not treated with culture medium. Afterwards, the culture medium was removed and the cells were washed sequentially with 1X PBS and distilled water. After immersing the cover glass containing cells in liquid nitrogen, the completely dehydrated cover glass was observed using a scanning electron microscope. The results are shown in Figure 7.
도 7은 HeLa 및 NIH 3T3 세포의 탄산탈수효소 IX(CAIX)의 발현량을 웨스턴 블랏팅을 통해 분석한 이미지(좌) 및 Pep-AT을 처리한 후 시간에 따른 HeLa 및 NIH 3T3 세포 표면의 변화를 SEM을 통해 분석한 이미지(우)이다.Figure 7 shows an image analyzing the expression level of carbonic anhydrase IX (CAIX) in HeLa and NIH 3T3 cells through Western blotting (left) and changes in the surface of HeLa and NIH 3T3 cells over time after treatment with Pep-AT. This is an image (right) analyzed through SEM.
도 7에 나타낸 바와 같이, HeLa 세포는 NIH/3T3 세포에 비해 3배 이상 CAIX의 발현량이 측정되었다. 또한, 시간의 흐름에 따라 HeLa 세포의 나노 섬유 구조는 초대형구조를 형성하였으나, Pep-AT을 처리하지 않은 HeLa 세포 및 NIH/3T3 세포에서는 나노섬유 구조가 관찰되지 않았다. As shown in Figure 7, the expression level of CAIX in HeLa cells was measured to be more than three times that of NIH/3T3 cells. In addition, over time, the nanofiber structure of HeLa cells formed a very large structure, but the nanofiber structure was not observed in HeLa cells and NIH/3T3 cells that were not treated with Pep-AT.
이상의 결과를 통해, Pep-AT는 일반적으로 CAIX가 과발현 되어있는 암세포에서만 자가 조립되며, 일반 세포의 타겟은 거의 발견되지 않았다.Based on the above results, Pep-AT generally self-assembles only in cancer cells that overexpress CAIX, and few targets for normal cells have been found.
3.2. CAIX 매개 내포작용의 기전 확인3.2. Confirmation of the mechanism of CAIX-mediated endocytosis
Pep-AT의 CAIX-매개 내포작용(endocytosis)를 확인하기 위해, 소분자 억제제(예를 들어, 아세타졸아마이드)를 이용하여, 경쟁 분석(competition assay)통해 수행하였다. To confirm CAIX-mediated endocytosis of Pep-AT, a competition assay was performed using a small molecule inhibitor (e.g., acetazolamide).
구체적으로, 암세포인 HeLa는 웰당 10,000 밀도로 8-웰 Lab Tek II 슬라이드 챔버에 시딩하였다. 24시간 배양한 후, 20uM의 아세타졸아마이드는 HeLa와 함께 30분간 배양하였고, 음성대조군은 이를 포함하지 않았다. PBS로 세척한 후, 세포배양액은 20 μM의 Pep-AT을 포함하도록 교체하였고, 공초점 레이저 스캐닝 현미경(CLSM, confocal laser scanning microscopy)를 통해 관찰하였다. 그 결과를 도 8에 나타내었다. Specifically, cancer cells, HeLa, were seeded in an 8-well Lab Tek II slide chamber at a density of 10,000 per well. After 24 hours of incubation, 20uM acetazolamide was incubated with HeLa for 30 minutes, and the negative control group did not contain this. After washing with PBS, the cell culture medium was changed to contain 20 μM of Pep-AT and observed through confocal laser scanning microscopy (CLSM). The results are shown in Figure 8.
도 8은 Pep-AT의 아세타졸아마이드와 암세포와의 상호작용을 경쟁 분석을 통해 확인한 이미지이다.Figure 8 is an image confirming the interaction between acetazolamide of Pep-AT and cancer cells through competition analysis.
도 8에 나타낸 바와 같이, Pep-AT의 형광 청색의 신호가 감소되었다.As shown in Figure 8, the blue fluorescence signal of Pep-AT was reduced.
이상의 결과를 통해, CAIX-매개 내포 작용은 Pep-AT의 세포내 진입 메커니즘과 관련이 있음을 확인하였다. Through the above results, it was confirmed that CAIX-mediated endocytosis is related to the cellular entry mechanism of Pep-AT.
3.3. Pep-AT 세포내 위치화 확인3.3. Confirmation of Pep-AT intracellular localization
Pep-AT의 세포내 위치화를 확인하기 위해, 공동 국소화 실험을 수행하였고, 이를 공초점 레이저 스캐닝 현미경(CLSM)을 통해 관찰하였다. To confirm the intracellular localization of Pep-AT, co-localization experiments were performed and observed through confocal laser scanning microscopy (CLSM).
구체적으로, 암세포인 HeLa 및 정상세포인 NIH/3T3는 웰당 10,000 밀도로 8-웰 Lab Tek II 슬라이드 챔버에 시딩하였다. 세포 배양 24시간 후, 20 μM의 Pep-AT 펩타이드 용액을 세포 배양 배지에 희석하여 30분 동안 배양하였다. 이어서, 세포 배양 배지를 제거하고, 제조사의 프로토콜에 따라 순차적으로 LysotrackerTM 적색 DND-99 (InvitrogenTM) 및 MitotrackerTM 녹색 FM (InvitrogenTM)을 처리하여 배양하였다. 세포는 PBS로 세척하였고, LSM780 레이저 공초점 스캐닝 현미경을 사용하여 세포를 분석하였다. 그 결과를 도 9에 나타내었다.Specifically, HeLa, a cancer cell, and NIH/3T3, a normal cell, were seeded in an 8-well Lab Tek II slide chamber at a density of 10,000 per well. After 24 hours of cell culture, 20 μM Pep-AT peptide solution was diluted in cell culture medium and cultured for 30 minutes. Then, the cell culture medium was removed, and the cells were cultured by sequentially treating them with Lysotracker TM red DND-99 (Invitrogen TM ) and Mitotracker TM green FM (Invitrogen TM ) according to the manufacturer's protocol. Cells were washed with PBS and analyzed using an LSM780 laser confocal scanning microscope. The results are shown in Figure 9.
도 9는 HeLa 및 NIH 3T3 세포에서 Pep-AT의 세포내 위치화를 공초점 레이저 스캐닝 현미경을 통해 확인한 이미지이다.Figure 9 is an image confirming the intracellular localization of Pep-AT in HeLa and NIH 3T3 cells through confocal laser scanning microscopy.
도 9에 나타낸 바와 같이, HeLa는 Pep-AT의 청색 형광과 lysotracker의 적색 형광 사이의 겹침을 나타내는 반면, NIH/3T3는 CAIX의 발현이 부족하여 청색 형광을 나타나지 않았다. As shown in Figure 9, HeLa showed overlap between the blue fluorescence of Pep-AT and the red fluorescence of lysotracker, whereas NIH/3T3 did not show blue fluorescence due to lack of expression of CAIX.
이상의 결과를 통해, Pep-AT은 CAIX를 표적화 함으로써 암세포의 리소좀에 시공간적 위치화가 가능함을 의미한다.The above results indicate that Pep-AT can be spatially and temporally localized to the lysosomes of cancer cells by targeting CAIX.
3.4 Pep-AT의 자가조립체 형성의 기전 확인 3.4 Confirmation of the mechanism of self-assembly formation of Pep-AT
세포 내부에서 섬유의 자가조립체 형성을 분석하기 위해, NBD-AT라고 하는 또 다른 펩타이드를 합성하였다. Pep-AT에서 피린을 또 다른 환경에 민감한 염료로 교체하였다; 4-nitro-2, 1, 3-benzoxadiazole (NBD). NBD 염료는 생물학적 요소에 대한 이미징 연구에서 사용되는 형광단으로 친수성 환경에 비해 소수성 환경에서 보다 강렬한 형광을 나타내는 것으로 알려졌고 이러한 성질을 이용하여 세포 내부의 섬유 형성을 확인하는데 사용할 수 있다. 이때, NBD-AT는 상기 실시예 1. 의 Pep-AT 합성 과정에서, 1-피렌부티르산을 대신하여, NBD-NH2 와 반응하여 합성하였다.To analyze the formation of fiber self-assemblies inside cells, another peptide called NBD-AT was synthesized. In Pep-AT, pyrin was replaced with another environmentally sensitive dye; 4-nitro-2, 1, 3-benzoxadiazole (NBD). NBD dye is a fluorophore used in imaging studies of biological elements. It is known to exhibit more intense fluorescence in a hydrophobic environment compared to a hydrophilic environment, and this property can be used to identify fiber formation inside cells. At this time, NBD-AT was synthesized by reacting with NBD-NH 2 instead of 1-pyrenebutyric acid in the Pep-AT synthesis process of Example 1.
구체적으로, 암세포인 HeLa는 8-웰 플레이트 Lab Tek II 슬라이드 챔버에 웰당 10,000 밀도로 시딩하였다. 24시간의 배양후, HeLa는 Pep-AT 20 μM 및 NBD-AT 10 μM 과 함께 30분간 배양되었다. 음성대조군으로, HeLa에 NBD-AT 10 μM을 단독 처리하여 배양하였다. 세포는 PBS로 세척하였고, 레이저 공초점 스캐닝 현미경(LSM780)으로 관찰하였다. 그 결과를 도 10에 나타내었다.Specifically, cancer cells, HeLa, were seeded at a density of 10,000 per well in an 8-well plate Lab Tek II slide chamber. After 24 hours of incubation, HeLa was incubated with 20 μM of Pep-AT and 10 μM of NBD-AT for 30 minutes. As a negative control, HeLa was treated with 10 μM of NBD-AT alone and cultured. Cells were washed with PBS and observed with a laser confocal scanning microscope (LSM780). The results are shown in Figure 10.
도 10은 HeLa 세포에 NBD-AT 단독처리 및 Pep-AT 병용처리시 공동조립체의 형성을 공초점 레이저 스캐닝 현미경을 통해 확인한 이미지이다.Figure 10 is an image confirming the formation of co-assemblies when HeLa cells were treated with NBD-AT alone and in combination with Pep-AT using a confocal laser scanning microscope.
도 10에 나타낸 바와 같이, NBD-AT와 Pep-AT를 같이 처리시 형광이 관찰되었으나, NBD-AT만 처리시에는 관찰되지 않았다.As shown in Figure 10, fluorescence was observed when NBD-AT and Pep-AT were treated together, but was not observed when NBD-AT was treated alone.
이상의 결과를 통해, 세포 외에서 형성된 나노섬유 구조는 CAIX 매개 내포작용에 의해 시공간적으로 리소좀 내부로 이동하는 것을 알 수 있다. From the above results, it can be seen that the nanofiber structure formed extracellularly moves into the lysosome in a spatiotemporal manner by CAIX-mediated endocytosis.
실험예 4. Pep-AT의 리소좀에 대한 영향 분석Experimental Example 4. Analysis of the effect of Pep-AT on lysosomes
4.1. Pep-AT의 리소좀에 대한 형태학적 영향4.1. Morphological effects of Pep-AT on lysosomes
Pep-AT의 HeLa 및 NIH 3T3 리소좀의 형태학적 영향을 확인하기 위해 투과전자 형미경으로 관찰하였다.To confirm the morphological effect of Pep-AT on HeLa and NIH 3T3 lysosomes, the results were observed using a transmission electron microscope.
구체적으로, 암세포인 HeLa는 6-웰 플레이트(Thermo Fisher Scientific Inc.)에 웰당 300,000 밀도로 시딩하였다. 24시간의 배양후, 배양액은 희석된 펩타이드 용액으로 교체되었다. 이후, 배양액이 제거되고 세포들은 1X PBS로 세척되고, 트립신-EDTA (0.25%)을 이용해 수확되고, 5%의 수크로즈가 포함된 0.1M 인산 나트륨 버퍼로 한번 세척한다. 그 후, 세포는 4% paraformaldehyde (PFA)를 통해 상온에서 30분 동안 고정되고, 다시 5%의 수크로즈가 포함된 0.1M 인산 나트륨 버퍼로 3번 세척한다. 5% 수크로즈 및 1% 오스뮴 테트라옥사이드가 포함된 0.1M 인산 나트륨 버퍼로 1시간 후반 고정화를 한 부, 증류수로 3번 세척하였다. 세포들은 물에서 아세톤으로 순차적인 방법으로 탈수화를 거쳤고, 에폭시 레진으로 고정하였다. 에폭시 레진은 80℃에서 12시간동안 합성되고, CR-X 울트라마이크로톰에 의해 초박절편(ultrathin section)으로 잘랐다. 초박절편은 120kV에서 작동하는 TEM(JEM-1400)으로 관찰하였고, 그 결과를 도 11에 나타내었다.Specifically, cancer cells, HeLa, were seeded at a density of 300,000 per well in a 6-well plate (Thermo Fisher Scientific Inc.). After 24 hours of incubation, the culture medium was replaced with diluted peptide solution. Afterwards, the culture medium is removed and the cells are washed with 1X PBS, harvested using trypsin-EDTA (0.25%), and washed once with 0.1M sodium phosphate buffer containing 5% sucrose. Afterwards, the cells were fixed with 4% paraformaldehyde (PFA) at room temperature for 30 minutes and washed three times with 0.1M sodium phosphate buffer containing 5% sucrose. One part was immobilized for 1 hour with 0.1 M sodium phosphate buffer containing 5% sucrose and 1% osmium tetroxide, and then washed three times with distilled water. Cells were dehydrated sequentially from water to acetone and fixed with epoxy resin. The epoxy resin was synthesized at 80°C for 12 hours and cut into ultrathin sections using a CR-X ultramicrotome. Ultrathin sections were observed with a TEM (JEM-1400) operating at 120 kV, and the results are shown in Figure 11.
도 11은 HeLa 세포에 Pep-AT의 처리 유무에 따라 리소좀의 형태학적 변화를 TEM을 통해 확인한 이미지이다.Figure 11 is an image confirming morphological changes in lysosomes depending on the presence or absence of Pep-AT treatment in HeLa cells through TEM.
도 11에 나타낸 바와 같이, 대조군 HeLa는 매끈한 구형의 형태를 갖는 반면, Pep-AT이 처리된 HeLa는 눈에 띄게 손상되었다. As shown in Figure 11, control HeLa had a smooth spherical shape, while Pep-AT-treated HeLa was noticeably damaged.
4.2. Pep-AT의 리소좀의 막 완정성에 대한 영향4.2. Effect of Pep-AT on membrane integrity of lysosomes
Pep-AT의 HeLa 및 NIH 3T3 리소좀의 막 완전성(membrane integrity)를 분석하기 위해, 아크리딘 오렌지(Arcridine Orange, AO) 염색을 수행하였다. 아크리딘 오렌지 염색은 세포막을 투과할 수 있고, 리소좀에 축적되기 때문에, 리소좀의 막이 파괴되어 세포질으로 방출되는 경우 강한 초록 형광이 검출된다.To analyze the membrane integrity of HeLa and NIH 3T3 lysosomes in Pep-AT, Arcridine Orange (AO) staining was performed. Since acridine orange stain can penetrate the cell membrane and accumulates in lysosomes, strong green fluorescence is detected when the lysosome membrane is broken and released into the cytoplasm.
구체적으로, 암세포인 HeLa 및 정상세포인 NIH 3T3는 8-웰 Lab Tek II 슬라이드 챔버에 웰당 10,000 밀도로 시딩하였다. 24시간의 배양 후, 20uM의 펩타이드 용액이 세포 배양 배양액에 희석되었고, 20시간동안 인큐베이션하였다. 배양액이 제거된 후, 세포는 아크리딘 오렌지 염색약(abcam, ab270791)을 사용하여 제조사의 프로토콜에 따라 인큐베이션하였다. 세포는 PBS로 세척되었고, LSM 780 및 880(ZIESS)으로 분석되었다. 형광의 세기의 비율은 ImageJ 소프트웨어(NIH, USA)로 분석하였고, 그 결과는 도 12에 나타내었다.Specifically, HeLa, a cancer cell, and NIH 3T3, a normal cell, were seeded at a density of 10,000 per well in an 8-well Lab Tek II slide chamber. After 24 hours of incubation, 20uM of the peptide solution was diluted in the cell culture medium and incubated for 20 hours. After the culture medium was removed, cells were incubated using acridine orange dye (abcam, ab270791) according to the manufacturer's protocol. Cells were washed with PBS and analyzed with LSM 780 and 880 (ZIESS). The ratio of fluorescence intensity was analyzed using ImageJ software (NIH, USA), and the results are shown in Figure 12.
도 12는 HeLa 및 NIH 3T3 세포에서 Pep-AT처리에 따른 리소좀의 막 완전성을 AO분석을 통해 확인한 이미지(좌) 및 그래프(우)이다.Figure 12 is an image (left) and graph (right) confirming the membrane integrity of lysosomes according to Pep-AT treatment in HeLa and NIH 3T3 cells through AO analysis.
도 12에 나타난 바와 같이, Pep-AT이 처리된 HeLa에서 NIH/3T3 대비 3배 이상 큰 세기의 초록 형광이 검출되었다. 이는 리소좀의 나노섬유가 리소좀 막의 완전성을 파괴하였음을 의미한다. As shown in Figure 12, green fluorescence with an intensity more than 3 times greater than that of NIH/3T3 was detected in HeLa treated with Pep-AT. This means that the lysosomal nanofibers destroyed the integrity of the lysosomal membrane.
실험예 5. Pep-AT의 세포 독성 분석Experimental Example 5. Cytotoxicity analysis of Pep-AT
Pep-AT의 암 치료제로 가능성을 확인하기 위해 인 비트로(in vitro) 세포독성을 분석하기 위한 실험을 수행하였다. To confirm the potential of Pep-AT as a cancer treatment, an experiment was performed to analyze in vitro cytotoxicity.
구체적으로, 세포의 생존률은 3-[4,5-디메틸티아졸-2-yl]-2,5 디페닐 테트라졸륨 브로마이드(MTT) 어세이를 24시간동안 확인하였다. 구체적으로, 암세포인 HeLa를 웰당 10,000 밀도로 96-웰 플레이트(Thermo Fisher Scientific Inc.)에 시딩하였다. 24시간 동안 배양한 후, 서로 다른 농도의 펩타이드 용액(0, 10, 20, and 30 μM)을 세포와 함께 배양하였다. 24시간 후, 100 μL의 MTT 용액을 세포 배양 배지에 1/10으로 희석한 것으로 교체하여 4시간 배양한 후, MTT 용액을 SDS-HCL 용액 100 μL에 녹인 후, 12시간 배양하였다. 마이크로플레이트 리더기에 의해 측정된 MTT 흡수파장은 595 nm임을 확인하였다. 모든 실험은 3번 반복되었다. MTT 어세이의 결과는 도 13 및 도 14에 나타내었다.Specifically, cell survival rate was confirmed using 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5 diphenyl tetrazolium bromide (MTT) assay for 24 hours. Specifically, cancer cells, HeLa, were seeded in a 96-well plate (Thermo Fisher Scientific Inc.) at a density of 10,000 per well. After culturing for 24 hours, different concentrations of peptide solutions (0, 10, 20, and 30 μM) were incubated with the cells. After 24 hours, 100 μL of the MTT solution was replaced with 1/10 diluted cell culture medium and cultured for 4 hours. Then, the MTT solution was dissolved in 100 μL of SDS-HCL solution and cultured for 12 hours. The MTT absorption wavelength measured by the microplate reader was confirmed to be 595 nm. All experiments were repeated three times. The results of the MTT assay are shown in Figures 13 and 14.
도 13은 HeLa 세포에 Pep-AT 및 대조군(Pep-T, Pep-A, Pep)의 세포독성 및 NT1, MDA-MB-468, 및 HEK293K 세포에 Pep-AT의 세포독성을 MTT 어세이를 통해 나타낸 그래프이다.Figure 13 shows the cytotoxicity of Pep-AT and controls (Pep-T, Pep-A, Pep) on HeLa cells and the cytotoxicity of Pep-AT on NT1, MDA-MB-468, and HEK293K cells through MTT assay. This is the graph shown.
도 14는 HeLa, NT1, MDA-MB-468, NIH/3T3 및 HEK293K에서 Pep-AT의 세포독성을 IC50을 통해 나타낸 그래프이다. Figure 14 is a graph showing the cytotoxicity of Pep-AT in HeLa, NT1, MDA-MB-468, NIH/3T3, and HEK293K using IC50.
도 13에 나타낸 바와 같이, Pep-AT는 NIH/3T3 대비하여 HeLa에 대해 농도 의존적으로 세포 독성을 보였다. Pep-T는 Pep-AT와 비슷한 양상을 보였다. 이에 반해, Pep-A 및 Pep은 세포독성을 나타내지 않았다. 다른 유방암 암세포주인 4T1 및 MDA-MB-468 및 정상세포주인 HEK293T에서도 세포독성을 확인하였으나, 동일한 양상을 보였다. As shown in Figure 13, Pep-AT showed cytotoxicity against HeLa in a concentration-dependent manner compared to NIH/3T3. Pep-T showed similar behavior to Pep-AT. In contrast, Pep-A and Pep did not show cytotoxicity. Cytotoxicity was also confirmed in other breast cancer cell lines, 4T1 and MDA-MB-468, and in HEK293T, a normal cell line, but showed the same pattern.
도 14에 나타낸 바와 같이, CAIX가 양성인 암세포 세포주에서 CAIX가 음성인 정상세포 세포주에 비해 낮은 IC50 값을 가졌다. As shown in Figure 14, the CAIX-positive cancer cell line had a lower IC50 value compared to the CAIX-negative normal cell line.
실험예 6. Pep-AT에 의해 유도된 세포 자멸 확인Experimental Example 6. Confirmation of apoptosis induced by Pep-AT
Pep-AT의 암 치료제로 가능성을 확인하기 위해 암세포 자멸을 유도 여부를 확인하는 실험을 수행하였다. 세포 자멸의 형태는 Pep-AT 처리된 세포를 아폽토시스/괴사 검출 염료 FITC 아넥신/PI로 라벨링함으로써 조사하였다.To confirm the potential of Pep-AT as a cancer treatment, an experiment was performed to determine whether cancer cell apoptosis was induced. The pattern of apoptosis was examined by labeling Pep-AT treated cells with the apoptosis/necrosis detection dye FITC annexin/PI.
구체적으로, 암세포인 HeLa를 5 % CO2 하의 37℃에서 10% FBS 및 1% 페니실린/스트렙토마이신이 보충된DMEM(Life Technologies)에서 웰당 10,000 밀도로 8-웰 Lab Tek II 슬라이드 챔버에 시딩하였다. 세포 배양 24시간 후, 20 μM의 Pep-AT 펩타이드 용액을 세포 배양 배지에 희석하여 24 시간 동안 배양하였다. 이어서, 세포 배양 배지를 제거하고, Alexa Fluor488-컨쥬게이션된 아넥신 V 및 PI(Life Technologies, V13241)로 교체하고 상온에서 20분동안 배양하였다. 추가적인 세척 단계 없이, 레이저 공초점 스캐닝 현미경(LSM780)을 사용하여 세포를 분석하였다. 그 결과는 도 15에 나타내었다.Specifically, cancer cells, HeLa, were seeded in an 8-well Lab Tek II slide chamber at a density of 10,000 per well in DMEM (Life Technologies) supplemented with 10% FBS and 1% penicillin/streptomycin at 37° C under 5% CO 2 . After 24 hours of cell culture, 20 μM Pep-AT peptide solution was diluted in cell culture medium and cultured for 24 hours. Then, the cell culture medium was removed, replaced with Alexa Fluor488-conjugated Annexin V and PI (Life Technologies, V13241), and incubated for 20 minutes at room temperature. Cells were analyzed using a laser confocal scanning microscope (LSM780) without additional washing steps. The results are shown in Figure 15.
추가적으로, 세포자멸(apoptosis)의 억제제로 알려진, Z-VAD-FMK를 전처리한 후, HeLa 세포에서 Pep-AT에대한 세포 독성을 확인하였다. 상기 실시예 5. 동일한 방법으로 수행하였고, MTT 어세이의 결과는 도 16에 나타내었다.Additionally, after pretreatment with Z-VAD-FMK, a known inhibitor of apoptosis, cytotoxicity of Pep-AT was confirmed in HeLa cells. Example 5 was performed in the same manner as above, and the results of the MTT assay are shown in Figure 16.
도 15는 HeLa 세포에서 Pep-AT 처리에 따라 유발된 세포 자멸을 Annexin V/PI 염색을 통해 나타낸 이미지(좌) 및 그래프(우)이다. Figure 15 is an image (left) and graph (right) showing apoptosis induced by Pep-AT treatment in HeLa cells through Annexin V/PI staining.
도 16은 HeLa 세포에 세포자멸 억제제인 Z-VAD-FMK 유무에 따른 세포독성을 MTT어세이를 통해 나타낸 그래프이다. Figure 16 is a graph showing cytotoxicity according to the presence or absence of Z-VAD-FMK, an apoptosis inhibitor, in HeLa cells through MTT assay.
도 15에 나타낸 바와 같이, Pep-AT 처리된 HeLa 세포로부터 FITC-아넥신의 녹색 형광 및 PI의 적색 형광이 검출되어, 리소좀 막의 파괴 이후에 90% 이상의 암세포에서 세포 자멸 경로로 유도됨을 확인하였다. As shown in Figure 15, green fluorescence of FITC-annexin and red fluorescence of PI were detected from Pep-AT-treated HeLa cells, confirming that more than 90% of cancer cells were induced into the apoptosis pathway after destruction of the lysosomal membrane.
도 16에 나타낸 바와 같이, Z-VAD-FMK이 전처리된 HeLa 세포에서 Pep-AT에 의해 유도된 세포 자멸 유도가 회복되는 양상을 확인하였다. As shown in Figure 16, it was confirmed that the apoptosis induced by Pep-AT was recovered in HeLa cells pretreated with Z-VAD-FMK.
이상의 결과를 통해, Pep-AT는 직접적으로 세포의 운명(cell fate)을 조절하여 암 치료제로 유용하게 사용될 수 있음을 암시한다.The above results suggest that Pep-AT can be usefully used as a cancer treatment by directly controlling cell fate.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.
Claims (21)
세포막과 상호작용하는 결합 모이어티 및,
(Xaa)n-Lys-Lys로 표시되는 펩타이드를 포함하고,
상기 탄산탈수효소 IX(CAIX) 표적화 모이어티 및 결합 모이어티는 상기 펩타이드의 라이신 아미노산에 각각 연결되는 것이고,
상기 n은 펩타이드 결합을 통하여 연결된 아미노산 Xaa의 개수로서, 2 내지 200의 정수이고,
상기 Xaa는 각각 독립적으로 발린, 류신, 이소류신, 메티오닌, 페닐알라닌, 아스파라긴, 글루탐산, 아스파르트산, 글라이신, 알라닌, 세린, 트레오닌, 시스테인, 프롤린, 글루타민, 히스티딘, 라이신, 아르기닌, 티로신, 트립토판 및 이들의 C3-C10 사이클로알킬 결합 변이체로 이루어진 군에서 선택되는 것이고,
상기 펩타이드는 베타 시트(beta-sheet) 2차 구조를 포함하는 것인, 접합체(conjugate).Carbonic anhydrase IX (CAIX) targeting moiety;
a binding moiety that interacts with a cell membrane, and
It contains a peptide represented by (Xaa)n-Lys-Lys,
The carbonic anhydrase IX (CAIX) targeting moiety and binding moiety are each linked to the lysine amino acid of the peptide,
where n is the number of amino acids Xaa linked through peptide bonds and is an integer from 2 to 200,
The -C10 is selected from the group consisting of cycloalkyl bond variants,
The peptide is a conjugate containing a beta-sheet secondary structure.
[화학식 2]
The conjugate according to claim 8, having the structure of Formula 2.
[Formula 2]
The pharmaceutical composition for preventing or treating cancer according to claim 19, wherein the conjugate of the pharmaceutical composition forms self-assembly to induce apoptosis in lysosomes within cancer cells.
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