WO2022197028A1 - 신규 이중환형 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염, 이의 용도 및 이의 제조방법 - Google Patents

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WO2022197028A1
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WO
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substituted
formula
optical isomer
pharmaceutically acceptable
alkyl
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안종석
장준필
장재혁
고성균
권민철
황귀자
이재원
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한국생명공학연구원
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    • C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/465—Streptomyces

Definitions

  • the present invention relates to a novel bicyclic compound, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof, and more particularly, has a function of promoting Wnt/ ⁇ -catenin signaling system activity, and prevention of diseases related to Wnt/ ⁇ -catenin signaling , to a composition for improvement or treatment.
  • Physiologically active substances derived from microorganisms have generally been the source of antibacterial, antifungal, and anticancer drugs, and have been developed as new drugs for the treatment of various diseases or as a template for new drug development.
  • Antibiotics derived from microorganisms include, for example, amphotericin, erythromycin, streptomycin, tetracycline and vancomycin. Also, in 2003, daptomycin isolated from the actinomycete streptomyces was approved by the US Food and Drug Administration (FDA) as a next-generation antibiotic.
  • FDA US Food and Drug Administration
  • lipstatin found in a bacterium called Streptomyces toxytricini , as a drug for diet and calorie suppression, is marketed as Orlistat, a lipase inhibitor, with minor chemical modifications.
  • Orlistat a lipase inhibitor
  • Wnt signaling cascades are signaling substances involved in the influence of various embryonic development, including cell fate specification, polarity, and cell migration.
  • the Wnt signaling pathway is activated by Wnt ligands, and the Wnt growth factor family includes more than 10 genes identified in mice and at least 7 genes identified in humans.
  • Members of the Wnt family of signaling molecules mediate many important short and long-range patterning processes during invertebrate and vertebrate development.
  • the Wnt signaling pathway regulates growth and differentiation and its role in inducible interactions is known, which is likely to play an important role in the maintenance of homeostasis of post-embryonic tissue integrity.
  • Wnt stabilizes cytoplasmic ⁇ -catenin, which promotes the expression of genes including cmyc, c jun, fra-1, and cyclin D1.
  • Wnt signaling components There are also many genetic diseases caused by mutations in Wnt signaling components. Examples include Alzheimer's disease, osteoarthritis, colorectal polyps, bone density and vascular deficiency of the eye (osteoporosis-pseudoglioma syndrome, OPPG), familial exudative vitreous retinopathy, retinal neovascularization, and the like.
  • OPPG osteorosis-pseudoglioma syndrome
  • familial exudative vitreous retinopathy familial exudative vitreous retinopathy
  • retinal neovascularization and the like.
  • Activation of the Wnt signaling system in adipocytes blocks adipocyte differentiation by inhibiting the expression of adipocyte-specific transcription factors, peroxisome proliferator-activated receptor- ⁇ (PPAR ⁇ ) and C/EBPa (CCAAT/enhancer-binding proteins ⁇ ). Accordingly, research is being actively conducted to search for substances that reduce fat accumulation and the generation of adipocytes by inhibiting differentiation into adipocytes.
  • PPAR ⁇ peroxisome proliferator-activated receptor- ⁇
  • C/EBPa C/EBPa
  • Lrp5 low-density lipoprotein receptor-related protein 5
  • OPPG osteoporosis pseudoglioma syndrome
  • the Wnt pathway modulates axon pathfinding, dendrite development, and synaptic assembly, among others in neural tissue. Through different receptors, the Wnt pathway activates and/or modulates various signaling pathways and other processes, leading to local changes on the cytoskeleton or global cellular changes related to nuclear function.
  • novel bicyclic compounds derived from soil actinomycetes and derivatives thereof not only directly affect the Wnt/ ⁇ -catenin signaling system, but also have therapeutic and ameliorating effects on Wnt signaling-related diseases. completed.
  • An object of the present invention is to provide a novel bicyclic compound represented by Formula 1, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof, having an activity promoting effect of the Wnt/ ⁇ -catenin signaling system.
  • Another object of the present invention is to provide a method for preparing a novel bicyclic compound represented by Formula 1, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • Another object of the present invention is to provide a Wnt/ ⁇ -catenin signaling activator comprising a novel bicyclic compound represented by Formula 1, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • the present invention aims to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating a disease related to Wnt/ ⁇ -catenin signaling comprising a novel bicyclic compound represented by Formula 1, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof do it with
  • the present invention provides a food composition for preventing or improving a disease related to Wnt/ ⁇ -catenin signaling comprising a novel bicyclic compound represented by Formula 1, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof The purpose.
  • the present invention provides a Wnt/ ⁇ -catenin signal comprising administering to a subject in need thereof a therapeutically effective amount of a novel bicyclic compound represented by Formula 1, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof
  • a method of treating a transmission related disorder is provided.
  • Another object of the present invention is to provide the use of a novel bicyclic compound represented by Formula 1, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof for the manufacture of a medicament for the treatment of a disease related to Wnt/ ⁇ -catenin signaling. .
  • the present invention provides a novel Streptomyces rapamycinicus ( Streptomyces rapamycinicus ) 17A011 strain (Accession No.: KCTC 14890BP).
  • Cx-y means having x or more and y or less carbon atoms.
  • single bond means that in Chemical Formula 1 of the present invention, when X 1 is a single bond, X 1 is a linker such as a carbon atom or an oxygen atom, and a phenyl group that does not connect X 3 and a phenyl group is X 3 direct covalent bonding with Specifically, in Ph-X 1 -X 3 -X 2 -Ph, when X 1 and X 2 are each a single bond and X 3 is an oxygen atom (O), a structure may be formed by a Ph-O-Ph bond. .
  • halogen refers to a substituent selected from fluorine (F), chloro (Cl), bromo (Br) and iodo (I).
  • substituted denotes a moiety having a substituent replacing a hydrogen on one or more carbons of the main chain.
  • substitution or “substituted with” depends on the permissibility of the atoms and substituents being substituted, and is a compound that is stable by substitution, e.g., a compound that is not naturally modified by rearrangement, cyclization, removal, etc. It is defined as including an implicit condition that induces
  • C 1-6 alkyl refers to a C 1-6 linear or branched saturated hydrocarbon such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, pentyl, and hexyl.
  • Preferred alkyl groups contain about 1, 2, 3, 4, 5 or 6 carbon atoms in the chain.
  • Branched means that one or more lower alkyl groups such as methyl, ethyl or propyl are attached to the linear alkyl chain.
  • “Lower alkyl” means a group having from about 1 to about 4 carbon atoms in the chain, which may be straight or branched.
  • substituted alkyl may be an alkyl having 1 to 3 carbon atoms wherein at least one hydroxy is substituted.
  • C 2-6 alkene refers to a straight or branched chain hydrocarbon fact containing one or more double bonds.
  • the alkene may have 2 to 6 carbon atoms, and may be a lower alkene having 2 to 4 carbon atoms.
  • Alkenes may be referred to herein as alkenyls.
  • Alkenes or alkenyls For example, indicating that there are 2 to 6 carbon atoms in the alkene chain, i.e., the alkene chain is ethene(yl), propene(yl) (eg propen-1-yl, propene-2) -yl, propen-3-yl), buten(yl) (eg buten-1-yl, buten-2-yl, buten-3-yl, buten-4-yl), 1-methyl-propene -1-yl, 2-methyl-propen-1-yl, 1-ethyl-ethen-1-yl, 2-methyl-propen-3-yl, buta-1,3-dienyl, buta-1 ,2-dienyl and buta-1,2-dien-4-yl.
  • the alkene chain is ethene(yl), propene(yl) (eg propen-1-yl, propene-2) -yl, propen-3-yl
  • alkenyl groups include, but are not limited to, ethenyl, propenyl, butenyl, pentenyl and hexenyl, and the like.
  • the substituted alkene in the present invention is preferably ( Z)-prop-1-ene-1,2-diol ((Z ) -prop-1-ene-1,2-diol) substituted with two hydroxyls. or ( E )-prop-1-ene-1,2-diol (( E )-prop-1-ene-1,2-diol).
  • C 3-8 heterocycloalkyl refers to a saturated monocyclic and polycyclic heterocyclic ring containing 1 to 3 oxygen (O) atoms or a ring structure in which two or more rings share one or more pairs of carbon atoms. it means.
  • Heterocycloalkyl is oxirane (yl), oxetane (yl), morpholinyl, thietanyl, dioxolane, pyrrolidinyl, piperidinyl, tetrahydrofuranyl, tetrahydrothiophenyl, tetrahydropyranyl, tetra hydrothiopyranyl, and the like, and may preferably be oxirane or dioxolane, but is not limited thereto.
  • C 3-8 heterocycloalkene refers to monocyclic and polycyclic heterocycles containing 1 to 3 oxygen (O) atoms and having at least one double bond or two or more rings sharing one or more pairs of carbon atoms.
  • the ring is not aromatic.
  • Heterocycloalkene includes oxylene, oxetene, dihydrofuran, and the like, and may preferably be oxylene, but is not limited to the scope of the present invention.
  • substituted heterocycloalkenes may be substituted with one or more alkyl.
  • the present inventors have identified a bicyclic compound represented by the following Chemical Formula 1, an optical isomer thereof, or The present invention was completed by discovering that a pharmaceutically acceptable salt thereof promotes Wnt/ ⁇ -catenin signaling system activity and is effective in preventing, improving and treating diseases related to Wnt/ ⁇ -catenin signaling.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are the same as or different from each other and are each independently a hydrogen atom or hydroxy (-OH);
  • n is an integer of either 0 or 1;
  • X 1 and X 2 are the same as or different from each other, and each independently represents a hydrogen atom or hydroxy (—OH);
  • X 1 and X 2 are each independently a single bond, and X 3 is -O-.
  • the compound represented by Formula 1 may be a compound represented by Formula 2 below, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof, a compound, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof. .
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are the same as or different from each other and are each independently a hydrogen atom or hydroxy (-OH);
  • the compound represented by Formula 1 may be a compound represented by Formula 3 below, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof, a compound, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof. .
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are the same as or different from each other and are each independently a hydrogen atom or hydroxy (-OH);
  • R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently hydroxy (—OH); R 3 and R 6 may each independently be a hydrogen atom.
  • R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently hydroxy (—OH); R 3 and R 6 may each independently be a hydrogen atom.
  • R 7 may be C 1-4 alkyl in which one or more H is each independently substituted with hydroxy (-OH), preferably at least two hydroxy (-OH) It may be C 1-4 alkyl substituted with .
  • R 7 is propane, propene, oxirane, oxylene or dioxolane, wherein the propane, propene, oxirane, oxirane, and dioxolane are unsubstituted or each independently may be substituted with hydroxy (-OH) or C 1-3 alkyl.
  • R 7 is propane substituted with two hydroxy (-OH) groups, propene substituted with two hydroxy (-OH) groups, oxirane substituted with C 1-3 alkyl, and C 1-3 alkyl.
  • R 7 may be propane, preferably propane in which two hydroxy (-OH) groups are substituted.
  • R 7 is , , , or can be
  • R 7 is can be any organic compound. In one embodiment, in Formula 3, R 7 is can be any organic compound.
  • the compound represented by Chemical Formula 1, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof is represented by the following Chemical Formulas 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5 and It may be any one selected from the group consisting of 1-6:
  • the compound of Formula 2 may be any one selected from the group consisting of Formulas 1-1, 1-3, 1-4, 1-5, and 1-6.
  • the compound of Formula 3 may be of Formula 1-2.
  • the compound represented by Formula 1, its optical isomer, or a pharmaceutically acceptable salt thereof may be isolated from Streptomyces rapamycinicus 17A011 strain (Accession No.: KCTC 14890BP). And, the strain may have a 16s rRNA sequence of SEQ ID NO: 1 as follows.
  • the compound represented by Formula 1 of the present invention includes not only its salt, but also the form of an optical isomer that can be prepared from it by a conventional method.
  • Acid addition salts include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, nitrous acid, phosphorous acid, etc., aliphatic mono and dicarboxylates, phenyl-substituted alkanoates, hydroxy alkanoates and alkanes.
  • non-toxic organic acids such as dioates, aromatic acids, aliphatic and aromatic sulfonic acids, etc.
  • organic acids such as acetate, benzoic acid, citric acid, lactic acid, maleic acid, gluconic acid, methanesulfonic acid, 4-toluenesulfonic acid, tartaric acid, fumaric acid, and the like.
  • salts include sulfate, pyrosulfate, bisulfate, sulfite, bisulfite, nitrate, phosphate, monohydrogen phosphate, dihydrogen phosphate, metaphosphate, pyrophosphate chloride, bromide, iodide, fluoride.
  • the acid addition salt can be prepared by a conventional method, for example, by dissolving the compound represented by Formula 1 in an organic solvent such as methanol, ethanol, acetone, methylene chloride, acetonitrile, etc. and adding an organic or inorganic acid. It can be prepared by filtration and drying the precipitate, or by distilling the solvent and excess acid under reduced pressure and drying it to crystallize it in an organic solvent.
  • an organic solvent such as methanol, ethanol, acetone, methylene chloride, acetonitrile, etc.
  • bases can be used to make metal salts.
  • the alkali metal or alkaline earth metal salt is obtained, for example, by dissolving the compound in an excess of alkali metal hydroxide or alkaline earth metal hydroxide solution, filtering the undissolved compound salt, and evaporating and drying the filtrate. In this case, it is pharmaceutically suitable to prepare a sodium, potassium or calcium salt as the metal salt.
  • the corresponding salt is also obtained by reacting an alkali metal or alkaline earth metal salt with a suitable negative salt (eg silver nitrate).
  • optical isomer refers to two stereoisomers of a compound having non-overlapping mirror images of each other
  • diastereomer refers to stereoisomers having two or more asymmetric centers and whose molecules are not mirror images of each other.
  • “Pharmaceutically acceptable salt” of the present invention means salts commonly used in the pharmaceutical industry, for example, inorganic ionic salts prepared from calcium, potassium, sodium and magnesium, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, and hydrobromic acid.
  • inorganic acid salts prepared with iodic acid, perchloric acid and sulfuric acid; Acetic acid, trifluoroacetic acid, citric acid, maleic acid, succinic acid, oxalic acid, benzoic acid, tartaric acid, fumaric acid, manderic acid, propionic acid, lactic acid, glycolic acid, gluconic acid, galacturonic acid, glutamic acid, glutaric acid, glucuronic acid, aspartic acid organic acid salts prepared from acid, ascorbic acid, carbonic acid, vanillic acid, hydroiodic acid, and the like; sulfonic acid salts prepared from methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid and naphthalenesulfonic acid; amino acid salts prepared from glycine, arginine, lysine, and the like; and amine salts prepared from trimethylamine
  • the bicyclic compound represented by Formula 1 is isolated from the fraction of the culture of Streptomyces rapamycinicus 17A011 (Accession No.: KCTC 14890BP).
  • KCTC 14890BP Streptomyces rapamycinicus 17A011
  • the bicyclic compound represented by Formula 1 of the present invention can be used as an active ingredient of a drug for preventing, improving or treating a disease related to the Wnt/ ⁇ -catenin signaling system.
  • the fraction of the culture of Streptomyces rapamycinicus 17A011 (Accession No.: KCTC 14890BP) in a manufacturing method comprising the following steps may be prepared by, but not limited to:
  • step 3 fractionating the extract obtained in step 2) using an organic solvent.
  • the culture of the strain may be cultured in a medium containing a nutrient that can be used by ordinary microorganisms.
  • a nutrient source a known nutrient source conventionally used for culturing actinomycetes can be used.
  • a carbon source glucose, starch syrup, dextrin, starch, molasses, animal oil, vegetable oil, etc.
  • a nitrogen source wheat bran, soybean meal, wheat, malt, cottonseed meal, fish meal, corn starch, broth, yeast extract, Ammonium sulfate, sodium nitrate, urea, etc. can be used.
  • salt, potassium, magnesium, cobalt, chlorine, phosphoric acid, sulfuric acid and other inorganic salts that promote ion formation may be added.
  • shaking culture or stationary culture is possible under aerobic conditions.
  • the culture temperature is slightly different depending on the conditions when culturing under each of the above conditions, but in general, it may be cultured at 20° C. to 37° C., and may be cultured at 25° C. to 30° C., but is not limited thereto.
  • a more preferred culture medium in the present invention may be a YMG medium containing glucose, soluble starch, yeast extract, malt extract, and calcium carbonate.
  • the organic solvent may be water, a C 1 to C 4 lower alcohol, hexane, chloroform, methylene chloride, ethyl acetate, acetone, acetonitrile, and combinations thereof.
  • the bicyclic compound according to the present invention may be present not only in the culture medium of the strain but also in the cell part. Therefore, an organic solvent is added to the culture solution and cells of the strain to extract active ingredients from the culture solution and the cells, and then the obtained extract is concentrated by evaporation under reduced pressure. In this case, it is preferable to use ethyl acetate as the organic solvent.
  • the organic solvent may be water, ethanol, methanol, or a combination thereof, preferably a solvent in which water and methanol are mixed. Specifically, it can be fractionated by eluting with methanol/water (8:2-10/0, v/v) as a mixed solvent while increasing the methanol concentration step by step.
  • the fraction of the culture of Streptomyces rapamycinicus 17A011 is fractionated by thin layer chromatography or liquid chromatography technique to the compound represented by Formula 1, specifically can isolate compounds represented by Formulas 1-1 to 1-6.
  • the fractionation in step 3) may be to perform column chromatography on the extract obtained in step 2) using a mixed solvent of methanol and water, and then to purify the extract by high performance liquid chromatography.
  • the column chromatography and high performance liquid chromatography technique refer to a chromatography technique in which a mobile phase is a liquid, and is performed in a column filled with a stationary phase or a plane to which a stationary phase is attached.
  • the fraction of the culture of Streptomyces rapamycinicus 17A011 (Accession No.: KCTC 14890BP) of the present invention is not limited as long as it is a solvent fraction.
  • organic solvents such as water, hexane, methanol, ethanol, acetonitrile, acetone, chloroform, dichloromethane, and ethyl acetate may be used alone or in combination
  • silica gel, Diaion HP-20 , RP-18 or Sephadex LH-20 may be used, but is not limited thereto.
  • the bicyclic compound of the present invention is extracted and isolated from the terrestrial soil actinomycetes Streptomyces rapamycinicus 17A011 (Accession No.: KCTC 14890BP) strain, and the isolated compound is identified did.
  • a pharmaceutical or food composition comprising a novel bicyclic compound, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof
  • the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating a disease related to Wnt/ ⁇ -catenin signaling, comprising the compound represented by Formula 1, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • the present invention provides a Wnt/ ⁇ -catenin signaling activator comprising the compound represented by Formula 1, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • the compounds according to the present invention can be used for treating diseases related to Wnt/ ⁇ -catenin signaling by promoting the activity of the Wnt/ ⁇ -catenin signaling system.
  • the Wnt/ ⁇ -catenin signaling-related diseases may be neurodegenerative diseases, eye diseases, bone diseases, periodontal diseases, ear sclerosis, wound healing, oral mucositis, gastrointestinal mucositis, craniofacial defects, hair loss diseases, metabolic diseases, and the like.
  • the bone diseases include bone defects, osteoporosis, osteoarthrosis, osteodystrophy, bone defects, osteoporotic fractures, diabetic fractures, nonunion fractures, osteogenesis imperfecta, osteomalacia and fractures resulting therefrom, osteogenesis disorders, degenerative bone diseases, oncoli It may be oncolytic bone disease, Paget's disease, metabolic bone disease, leukemia, multiple myeloma, myeloma, thermogenic osteodysplasia, aplastic bone disease, osteonecrosis, rickets or malocclusion, etc. .
  • the bicyclic compound according to the present invention is useful for treating bone diseases by increasing alkaline phosphatase (ALP) activity ( FIGS. 14 to 17 ).
  • ALP alkaline phosphatase
  • the metabolic disease may be obesity, dyslipidemia, fatty liver, diabetes, hyperlipidemia, hypercholesterolemia, arteriosclerosis, myocardial infarction, cerebral infarction, sarcopenia, hyperinsulinemia and myocardial infarction.
  • the neurodegenerative disease may be Parkinson's disease, stroke, spinal cord injury, ischemic brain disease, epilepsy, Alzheimer's disease, dementia, depression, bipolar disorder, and schizophrenia.
  • the ocular disease is wet-macular degeneration, dry age-related macular degeneration, guided atrophy, diabetic retinopathy, diabetic macular edema, retinal detachment, retinal degeneration, retinal vein occlusion, retinopathy of prematurity, retinitis pigmentosa, It may be retinopathy, Leber's congenital amaurosis and glaucoma.
  • the pharmaceutical composition of the present invention may further include one or more pharmaceutically acceptable carriers in addition to the compound represented by Formula 1 or a pharmaceutically acceptable salt thereof for administration.
  • the pharmaceutically acceptable carrier may be used in a mixture of saline, sterile water, Ringer's solution, buffered saline, dextrose solution, maltodextrin solution, glycerol, ethanol, and one or more of these components. , and other conventional additives such as a bacteriostatic agent may be added.
  • diluents, dispersants, surfactants, binders and lubricants may be additionally added to form an injectable formulation such as an aqueous solution, suspension, emulsion, etc., pills, capsules, granules or tablets.
  • the pharmaceutical composition of the present invention may be a patch, solution, pill, capsule, granule, tablet, suppository, and the like.
  • composition of the present invention is administered in a pharmaceutically effective amount.
  • pharmaceutically effective amount refers to an amount sufficient to treat a disease at a reasonable benefit/risk ratio applicable to medical treatment and not to cause side effects
  • the effective dose level is the patient's Health status, disease type, severity, drug activity, drug sensitivity, administration method, administration time, administration route and excretion rate, treatment period, factors including drugs used in combination or concurrently, and other factors well known in the medical field can be determined according to
  • the composition of the present invention may be administered as an individual therapeutic agent or in combination with other therapeutic agents, may be administered sequentially or simultaneously with conventional therapeutic agents, and may be administered singly or multiple times.
  • the daily dose of the compound of Formula 1 of the present invention is about 0.01 to 1000 mg/kg, preferably 0.1 to 100 mg/kg, and may be administered once to several times a day in divided doses.
  • administration means introducing a predetermined substance into a patient by an appropriate method, and the administration route of the composition may be administered through any general route as long as it can reach a target tissue.
  • the pharmaceutical composition of the present invention may be administered by any device capable of transporting the active substance to a target tissue.
  • oral administration, intrathecal administration, intraperitoneal administration, intravenous administration, intramuscular administration, subcutaneous administration, intradermal administration, topical administration, intranasal administration, intrapulmonary administration, rectal administration, inner ear administration, intrauterine dural administration It may be administered by sublingual administration or intracerebrovascular injection, but is not limited thereto.
  • Solid preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules, etc., and such solid preparations include at least one excipient in the composition, for example, starch, calcium carbonate, sucrose, lactose, gelatin, etc. are mixed and formulated.
  • excipients for example, starch, calcium carbonate, sucrose, lactose, gelatin, etc.
  • lubricants such as magnesium stearate and talc may be used.
  • Liquid formulations for oral use may include suspensions, solutions, emulsions, syrups, etc., and various excipients, such as wetting agents, sweeteners, fragrances, preservatives, etc., in addition to water and liquid paraffin, which are commonly used simple diluents, may be included.
  • excipients such as wetting agents, sweeteners, fragrances, preservatives, etc., in addition to water and liquid paraffin, which are commonly used simple diluents, may be included.
  • Formulations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solutions, suspensions, emulsions, lyophilized formulations, and suppositories.
  • Non-aqueous solvents and suspending agents include propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oils such as olive oil, and injectable esters such as ethyl oleate.
  • the suppositories are Witepsol, Macrogol, and Twin61. Cacao butter, laurin fat, glycerogelatin, etc. may be used.
  • injections may include conventional additives such as solubilizers, isotonic agents, suspending agents, emulsifiers, stabilizers, and preservatives.
  • the administration route of the composition may be administered through any general route as long as it can reach the target tissue, but subcutaneous injection using an osmotic pump, intradermal injection, intravein injection ), intraperitoneal injection, or intravitreal injection.
  • the pharmaceutical composition of the present invention may further include one or more active ingredients exhibiting the same or similar efficacy in addition to the compound represented by Formula 1 or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • the present invention provides a food composition for preventing or improving a disease related to Wnt/ ⁇ -catenin signaling, comprising a compound represented by Formula 1, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • composition may include food pharmaceutically acceptable food supplement additives.
  • the term "food supplement additive” refers to a component that can be supplementally added to food, and is added to manufacture health functional food of each formulation, and those skilled in the art can appropriately select and use it.
  • food supplement additives include various nutrients, vitamins, minerals (electrolytes), synthetic flavoring agents and flavoring agents such as natural flavoring agents, coloring agents and fillers, pectic acid and salts thereof, alginic acid and salts thereof, organic acids, protective colloidal thickeners, pH adjusters, stabilizers, preservatives, glycerin, alcohol, carbonation agents used in carbonated beverages, etc. are included, but the types of food supplement additives of the present invention are not limited by the above examples.
  • the food composition of the present invention may include a health functional food.
  • health functional food used in the present invention refers to food manufactured and processed in the form of tablets, capsules, powders, granules, liquids, pills, etc. using raw materials or ingredients useful for the human body.
  • the term 'functionality' refers to obtaining useful effects for health purposes such as regulating nutrients or physiological effects on the structure and function of the human body.
  • the health functional food of the present invention can be manufactured by a method commonly used in the art, and at the time of manufacture, it can be prepared by adding raw materials and components commonly added in the art.
  • the dosage form of the health functional food may also be manufactured without limitation as long as it is a dosage form recognized as a health functional food.
  • composition for food of the present invention can be prepared in various forms, and unlike general drugs, it has the advantage that there are no side effects that may occur during long-term administration of the drug using food as a raw material, and has excellent portability, and the present invention health functional food can be taken as an adjuvant to enhance the effect of anticancer drugs.
  • prevention refers to any action that inhibits cancer formation or delays the onset of cancer by administering the composition.
  • the term “improvement” refers to any action that at least reduces a parameter related to the condition being treated, for example, the severity of symptoms.
  • treatment means any action in which the symptoms of the disease are improved or advantageously changed by the administration of the composition.
  • the present invention relates to a Wnt/ ⁇ -catenin signaling-related disease comprising administering to a subject in need thereof a therapeutically effective amount of a compound represented by Formula 1, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof method of treatment is provided.
  • a subject in need thereof is a mammal including a human, and includes mammals such as humans, monkeys, cattle, horses, dogs, cats, rabbits, rats, and mice.
  • the term “therapeutically effective amount” refers to an amount of the novel salt effective for the prevention or treatment of Wnt/ ⁇ -catenin signaling related diseases, or a pharmaceutical composition comprising the same, for example, to a subject to be treated.
  • the amount of the new salt to be administered prevents the occurrence or recurrence of Wnt/ ⁇ -catenin signaling related diseases, alleviates symptoms, inhibits direct or indirect pathological consequences, prevents metastasis, or reduces the progression rate reducing, alleviating or alleviating the condition, or improving the prognosis, in any amount of a pharmaceutical composition comprising the above-mentioned salts. That is, the therapeutically effective amount may be interpreted as encompassing all doses in which the symptoms of Wnt/ ⁇ -catenin signaling related diseases are improved or cured by the pharmaceutical composition.
  • the method for preventing or treating a disease related to Wnt/ ⁇ -catenin signaling of the present invention is to treat the disease itself before the onset of symptoms, as well as inhibit or avoid the symptoms, by administering the above-mentioned salt or a pharmaceutical composition containing the same.
  • the prophylactic or therapeutic dose of a particular active ingredient will vary depending on the nature and severity of the disease or condition and the route by which the active ingredient is administered. The dose and frequency of dose will vary with the age, weight and response of the individual patient. A suitable dosage regimen can be readily selected by one of ordinary skill in the art taking these factors into account.
  • the method for treating a disease related to Wnt/ ⁇ -catenin signaling may further include administration of a therapeutically effective amount of an additional active agent helpful for disease treatment together with the above-mentioned salt.
  • the additional active agent may exhibit a synergistic or auxiliary effect together with the above-mentioned salt, which is an active ingredient according to the present invention.
  • Another object of the present invention is to provide the use of a compound represented by Formula 1, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof for the manufacture of a medicament for the treatment of a disease related to Wnt/ ⁇ -catenin signaling.
  • the above-mentioned salts for the preparation of medicaments may be admixed with acceptable adjuvants, diluents, carriers, and the like, and may be prepared in combination with other active agents to have a synergistic action of the active ingredients.
  • the present invention also provides a pharmaceutical composition for use in the prevention or treatment of a disease related to Wnt/ ⁇ -catenin signaling, comprising the compound represented by Formula 1, an optical isomer thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • the novel bicyclic compound according to the present invention has an effect of activating the Wnt/ ⁇ -catenin signaling system, and thus can be used for the treatment of diseases related to Wnt/ ⁇ -catenin signaling.
  • the compound of the present invention can minimize side effects as a natural product, and since it uses a culturable actinomycete, it is very advantageous in terms of economy because extraction and purification are easy.
  • Figure 1 shows the TopFLASH luciferase assay (TopFLASH Luciferase assay) measurement protocol.
  • FIG. 3 shows the results of a cytotoxicity test in 3T3-L1 cells for the treatment of the bicyclic compound of Formula 1-1 alone (L) and the combination treatment of Wnt3a and Formula 1-1 (Wnt3a) of the present invention.
  • FIG. 10 shows the results of experiments on protein changes related to differentiation of adipocytes (3T3-L1 cells) for the bicyclic compound of Formula 1-1 of the present invention.
  • FIG. 11 shows the experimental results of mRNA changes related to differentiation of adipocytes (3T3-L1 cells) for the bicyclic compound of Formula 1-1 of the present invention.
  • Streptomyces rapamicinicus Streptomyces rapamycinicus 17A011 strain deposit, isolation and identification
  • a medium containing a nutrient source commonly used by microorganisms was prepared.
  • a YMG medium containing 10 g glucose, 20 g soluble starch, 5 g yeast extract, 5 g malt extract, and 0.5 g calcium carbonate per 1 L of distilled water was used as a crude medium and production medium for actinomycetes.
  • Streptomyces rapamycinicus was inoculated with platinum from a slope culture test tube of the 17A011 strain and cultured with shaking for 3 days.
  • fraction 7 (440 mg) containing Chemical Formulas 1-1 , 1-2, 1-3, 1-4, 1-5 and 1-6 was concentrated under reduced pressure, followed by high-performance liquid chromatography (Column: Cosmosil C18) , 25 mm in length, 10 mm in diameter) and eluted with acetonitrile containing 0.05% formic acid as a solvent and water at a concentration of 40:60 at an elution flow rate of 3 ml/min, and 210 nm, 260 nm Novel bicyclic compounds showing a UV absorption peak were prepared.
  • the molecular weight and molecular formula were determined using an Electrospray Ionization mass spectrometer (ESIMS). .
  • the measurement results are shown in Table 1 below.
  • the Streptomyces rapamycinicus Streptomyces rapamycinicus
  • the material isolated from the culture medium of the 17A011 strain is a novel double ring of Chemical Formulas 1-1 , 1-2 , 1-3 , 1-4 , 1-5 and 1-6 It was identified as a type compound, and the results are shown in Table 1 below:
  • TopFLASH luciferase assay was performed in HEK293T cell line ( FIG. 1 ).
  • TopFLASH luciferase assay was measured in the 293T cell line.
  • 293T cells were inserted after generation of 7TFC virus plasmid (Addgene, Plasmid #24307). Cells with mCherry signal were selected under a fluorescence microscope (ZEISS, observer Z1).
  • RPE cells were transfected with M50 Super 8x TOPFlash plasmid (Addgene, Plasmid #12456) using Lipofectamine 3000 transfection reagent (Thermo Fisher Scientific, L3000-015) according to the manufacturer's protocol. After 36 h incubation, the transfected cells were replaced with fresh medium and treated with Wintamide in the presence or absence of Wnt3a-CM (10%) at 37° C. in a 5% CO 2 incubator for 24 h.
  • 293T-7TFC and M50 Super 8x-transfected RPE cells were cultured in 96-well plates (1 x 10 4 cells/well). After overnight incubation, cells were treated with the indicated concentrations of formulas 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5 and 1-6 and Wnt3a-CM (10%), followed by Incubated for 24 hours. Cells were treated with One-GloTM used as the detector for the TOPFlash luciferase assay according to the manufacturer's instructions. Luciferase intensity was measured using a photometer (Perkin Elmer, victorTM X2).
  • a mouse pre-fatty 3T3-L1 cell line, a human malignant melanoma A375 cell line, a mouse malignant melanoma B16F10 cell line, a human oral cancer MDA-MB-435 cell line Toxicity was measured in mouse breast cancer 4T1 cell line, human breast cancer MCF7 cell line, human brain cancer U87MG cell line, human glioblastoma U373MG cell line, human cervical cancer HeLa cell line, mouse embryonic fibroblast MEF cell line, and human embryonic kidney HEK293T cell line (Korea Cell Line Bank).
  • DMEM Dulbecco's Modified Eagle's Medium
  • FBS fetal bovine serum
  • streptomycin 50 mg/ml streptomycin
  • penicillin 50 U/ml penicillin
  • 200 ⁇ l of 1 ⁇ 10 4 cells were divided into 96-well plates using a sieve, and incubated in a 37° C.
  • Inventive Chemical Formula 1-1 was treated at a maximum concentration of 100 ⁇ M and cultured for 48 hours under the same culture conditions. After the culture was completed, the culture medium was removed to confirm the cytotoxicity test results (Table 2 and FIG. 3 below).
  • TopFLASH luciferase assay was measured in HEK293T cell line.
  • the TopFLASH Luciferase assay was performed using a viral vector made by combining the TCF7 promoter with Luciferase (reporter gene), using a HEK293T-TopFLASH stable cell line.
  • HEK293T-TopFLASH cells were cultured in 96-well plates with 1 ⁇ 10 4 cells, and the next day, Formula 1-1 was treated with 1-50 ⁇ M, and 24 hours later, One-Glo TM (modified luciferin, pormega, USA) was used.
  • One-Glo TM modified luciferin, pormega, USA
  • the protein level of ⁇ was measured in 3T3-L1 cell line. After culturing 3T3-L1 cells in a 6-well plate with 2 ⁇ 10 5 cells, the next day, the normal culture medium (UND) and the differentiation induction medium (DM) were exchanged, respectively, and the formula 1-1 was replaced with 7.5 ⁇ M After treatment for 48 hours, it was replaced with a new general culture medium (Maintaining media; MM). At this time, Formula 1-1 was further cultured at a concentration of 7.5 ⁇ M for 72 hours, and then western blotting was performed. 6 and 7 , it was confirmed that the protein level of ⁇ was increased in the result of treatment with Formula 1-1 alone or with Formula 1-1 and Wnt3a.
  • UND normal culture medium
  • DM differentiation induction medium
  • Wnt3a-conditional media was treated with 10-2.5%, and the experiment was performed in the same manner as above.
  • the adipocyte differentiation-related protein level in the 3T3-L1 cell line was measured. After culturing 3T3-L1 cells in a 6-well plate with 2 ⁇ 10 5 cells, the next day, the normal culture medium (UND) and the differentiation induction medium (DM) were exchanged, respectively, and the formula 1-1 was replaced with 7.5 ⁇ M After 48 hours of treatment, it was replaced with a new general culture medium (Maintaining media; MM). When exchanging with a general culture medium, use the same formula 1-1 After further culturing for 72 hours by treatment with 7.5 ⁇ M, western blotting was performed.
  • UND normal culture medium
  • DM differentiation induction medium
  • Q-PCR real-time polymerase chain reaction
  • mice C57BL/C6 mice were used.
  • the control group general diet
  • the control group high-calorie diet
  • the anti-obesity suppression group high-calorie diet + Formula 1 (15 mg/kg)
  • FIG. 12 mice fed with a high-calorie diet than the general diet, the body weight increased by 131%, but decreased to 115% when the high-calorie diet and Formula 1 (15 mg/kg) were treated together. And when the liver weight and abdominal fat weight were measured, they were significantly decreased. Combining these results, Formula 1 was confirmed to have excellent anti-obesity activity in the mouse animal model (FIG. 12).
  • tCHO total cholesterol
  • LDL high density lipoprotein
  • LDL Blood low density lipoprotein
  • GOT liver damage markers glutamic oxaloacetic transaminase
  • GPT glutamic pyruvic transaminase
  • the compound of Formula 1 according to the present invention has a great help in not only suppressing obesity, but also improving liver damage and fatty liver formation caused by obesity.
  • the toxicity was measured in the MC3T3-E1 cell line (Korea Cell Line Bank), which is a progenitor of osteoblasts related to silver bone formation.
  • a cytotoxicity test was performed to determine the in vivo safety of Chemical Formula 1-1 .
  • Mouse osteoblastic MC3T3-E1 cells were inoculated in a 96-well plate at a concentration of 5 ⁇ 10 3 cell/well, and 10% fetal bovine serum (FBS, Gibco #16000, USA) and 1 X antibiotics (Gibco #15240062, USA) was added and cultured overnight in a growth medium containing an alpha-minimal medium (alpha-MEM, JBI #008-53). Thereafter, the medium to which the compound was added at the indicated concentrations (0, 2.5, 5, 10, 25 and 50 mM) was exchanged on the 3rd day and treated for 7 days. After incubation, the medium was removed, 90 ⁇ l of medium and 10 ⁇ l of WTS solution were added, and after 1 hour, absorbance was measured at 450 nm using a microplate reader. The result is shown in FIG. 14 .
  • MC3T3-E1 cell line alkaline phosphatase (ALP) staining was performed to analyze MC3T3-E1 treated with the compound of Formula 1 according to the present invention. The morphology of the cells was confirmed.
  • ALP alkaline phosphatase
  • Alpha minimal medium containing 10% FBS was used as a negative controller, and as a positive control, 100 ⁇ g/ml of ascorbic acid activating ALP and 10 mM of beta-glycerophosphate were mixed, By adding 5, 10, and 20 ⁇ M of Chemical Formula 1-1 to the positive control, the medium to which the compound was added was exchanged on the 3rd day, and treated for 7 days. After 7 days, the medium was discarded, washed with PBS, and cells were fixed with 10% formalin for 1 minute. Then, after washing twice with PBS, it was stained with BCIP/NBT solution (sigma). The solution was discarded when stained properly, washed with PBS, and then dried. The experimental results are shown in FIG. 15 .
  • alkaline phosphatase staining (ALP) positive cells were strongly stained in a concentration-dependent manner. Through these results, it was confirmed that the compound of Formula 1 according to the present invention has excellent bone formation promoting ability.
  • ALP alkaline phosphatase staining
  • mouse osteoblast MC3T3-E1 cells were inoculated into a 96-well plate at a concentration of 5 ⁇ 10 3 cell/well, and 10% fetal calf Serum (FBS, Gibco #16000, USA) and 1 X antibiotics (Gibco #15240062, USA) supplemented with alpha-minimum medium (alpha-MEM, JBI #008-53) were cultured overnight in a growth medium.
  • FBS fetal calf Serum
  • 1 X antibiotics Gibco #15240062, USA
  • alpha-MEM alpha-minimum medium
  • Alpha minimal medium containing 10% FBS was used as a negative controller, and as a positive control, 100 ⁇ g/ml of ascorbic acid activating ALP and 10 mM of beta-glycerophosphate were mixed, 5, 10, and 20 ⁇ M of Chemical Formula 1-1 (6-J) was added to the positive control to exchange the compound-added medium on the 3rd day, and treated for 7 days. After 7 days, the medium was discarded and washed with PBS, the cultured MC3T3-E1 cells were lysed with 0.1% TritonX-100 (in PBS) solution and centrifuged to obtain only the supernatant. A certain amount of supernatant and ALP were added, reacted for 30 minutes, and absorbance was confirmed at 405 nm. The experimental results are shown in FIG. 16 .
  • the cultured cells were washed twice with cold PBS and then lysed by adding 1 ml of Trizol reagent. After mixing with 200 ⁇ l chloroform, the supernatant was separated by centrifugation at 4 degrees Celsius and 12000 rpm for 20 minutes. The same amount of isopropanol was added to the separated supernatant, mixed, and then centrifuged again at 4 degrees Celsius and 12000 rpm. The supernatant was discarded, and the remaining pellet was washed three times with 70% ethanol, and then RNA was isolated.
  • cDNA was prepared by putting an RT-PCR amplification kit into the same amount of total RNA (5 ⁇ l) and reacting at 45°C for 60 minutes. cDNA was amplified by RT-PCR using the primers shown in Table 3 below. AccuPower®RT/PCR PreMix (Bioneer, Korea) was used for RT-PCR using cDNA to cDNA. Briefly, 2 ⁇ l each of 75 mM rATP, rUTP, rCTP, rGTP, enzyme mixture, and 10 x reaction buffer was added to 8 ⁇ l of cDNA solution prepared above and amplified according to the manufacturer's instructions. Quantity and quality were evaluated using nanodrops and 1% agarose gel electrophoresis, and the results are shown in FIG. 17 .
  • mRNA expression levels of osteodifferentiation-related genes (mCol1a1, mOsteocalcin, mOsterix) were increased according to the treatment with the compound of Formula 1-1 of the present invention.
  • the compound of Formula 1-1 according to the present invention has excellent ability to promote bone differentiation.

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Abstract

본 발명은 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 광학 이성질체, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염과 이를 포함하는 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.

Description

신규 이중환형 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염, 이의 용도 및 이의 제조방법
본 발명은 신규 이중환형 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 Wnt/β-catenin 신호전달계 활성 촉진 기능을 가지며 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환의 예방, 개선 또는 치료용 조성물에 대한 것이다.
미생물로부터 유래한 생리활성물질은 대체로 항박테리아, 항진균, 항암제의 원천이었으며, 이를 비롯하여 다양한 질병 치료를 위한 신약으로 개발되거나 신약 개발의 바탕(template)이 되어 왔다. 미생물로부터 유래한 항생제는 예를 들면, 암포테리신(amphotericin), 에리트로마이신(erythromycin), 스트렙토마이신 (streptomycin), 테트라사이클린(tetracycline) 및 반코마이신(vancomycin)이 대표적이다. 또한, 2003년에는 방선균인 스트렙토마이세스(streptomyces)에서 분리된 댑토마이신(daptomycin)이 차세대 항생제로서 미국 식품의약품청(FDA)의 승인을 받은 바 있다. 게다가, 다이어트 및 칼로리 억제를 위한 의약품으로 스트렙토마이세스 톡시트리시니(Streptomyces toxytricini)라는 세균에서 발견된 립스타틴(lipstatin)은 조금의 화학적 변형을 고쳐 오를리스텟(Orlistat)이라는 리파아제(lipase) 억제제로 판매되고 있다. 이와 같이, 세균 특히 방선균 유래 생리 활성 물질의 연구는 제약 및 의약품 개발에서 매우 중요하다. 구조적으로 기존의 물질과는 다르고 유익한 생리활성물질을 생산하는 미생물을 선별하고, 이들이 생산하는 신규 화합물을 탐색, 발굴하는 것이 필요하다.
Wnt 신호 전달 캐스케이드(Wnt signalling cascades)는 세포 운명 결정(cell fate specification), 극성(polarity) 및 세포 이동 (cell migration)을 포함한 다양한 배아 발달의 영향에 관여하는 신호전달 물질이다. Wnt 신호 전달 경로는 Wnt 리간드에 의해 활성화되며, Wnt 성장 인자 패밀리는 마우스에서 확인된 10개 이상의 유전자와 인간에서 확인된 최소한 7개 유전자를 포함한다. 신호생성 분자들의 Wnt 패밀리의 구성요소들은 무척추동물과 척추동물 발생 동안 많은 중요한 짧은 그리고 긴 범위의 패턴화 공정을 중재한다. Wnt 신호생성 경로는 성장 및 분화를 조절하고, 배후(post-embryonic) 조직 온전성의 항상성 유지에 중요한 역할을 할 것 같은 유도성 상호작용에 이의 역할은 공지되어 있다. Wnt는 cmyc, c jun, fra-l, 및 cyclin D1을 포함하는 유전자의 발현을 촉진시키는 세포질 β카테닌을 안정화시킨다.
또한, Wnt 신호생성 성분들에서 돌연변이에 의해 많은 유전 질환이 있다. 예로, 알츠하이머 질환, 골관절염, 대장용종, 골 밀도 및 눈의 맥관 결핍 (골다공증-가성신경교종 증후군, OPPG), 가족성 삼출성 초자체망막증, 망막 혈관신생성 등이 있다.
지방세포에서 Wnt 신호전달체계 활성화는 지방세포 특이적 전사인자인 PPARγ(peroxisome proliferator-activated receptor-γ및 C/EBPα (CCAAT/enhancer-binding proteins α)의 발현을 억제함으로써 지방세포의 분화를 차단한다. 이에 따라, 지방세포로의 분화 억제를 통한 지방 축적 및 지방세포의 발생을 감소시키는 물질을 탐색하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
또한, Wnt 단백질의 receptors 중 하나인 Lrp5(low-density lipoprotein receptor-related protein 5)의 이상(mutation)이 뼈 질량(bone mass)를 조절한다는 사실은 Wnt 신호전달계가 뼈와 관련이 있다는 사실이 알려져 있으며, 사람에게서 Lrp5유전자에 loss of function 돌연변이가 발생하면 (Wnt/β-catenin 신호전달계 비활성화) 골밀도 감소로 인해 나타나는 대표적인 유전질환인 OPPG (osteoporosis pseudoglioma syndrome)가 관찰된다고 보고된 바 있다. 사람에게서 Lrp5유전자에 gain of function 돌연변이(G171V mutation)가 발생하면 (Wnt/β-catenin 신호전달계 활성화) bone mass 증가가 일어난다)고 보고되어 있다. 따라서, Wnt/β-catenin 신호전달계의 뼈 성장 및 골밀도 조절에 대한 관련성이 활발하게 연구되고 있으며, 골다공증 치료에 있어 효과적이고 안전한 약물 치료 표적으로 각광받고 있다.
Wnt 신호생성 경로에 의해 세포 신호생성의 제어는 뉴런 회로 형성에 중요하다. Wnt 경로는 신경 조직에서 다른 것들 중에서 엑손 경로발견(axon pathfinding), 수상돌기 발생, 및 시냅스 어셈블리를 조정한다. 상이한 수용체들을 통하여 Wnt 경로는 다양한 신호생성 경로 및 기타 과정을 활성화 및/또는 조절하여, 이로써 세포골격 상에 국소 변화 또는 핵 기능과 관련된 전체적인 세포 변화로 이어진다.
이에, 본 발명자들은 토양 방선균 유래 신규 이중환형 화합물 및 이의 유도체들이 Wnt/β-catenin 신호전달체계에 직접적인 영향을 줄 뿐만 아니라, Wnt 신호전달 관련 질환의 치료 및 개선 효과가 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 Wnt/β-catenin 신호전달계의 활성 촉진 효과를 갖는 화학식 1로 표시되는 신규 이중환형 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 화학식 1로 표시되는 신규 이중환형 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 화학식 1로 표시되는 신규 이중환형 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 Wnt/β-catenin 신호전달 활성화제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 화학식 1로 표시되는 신규 이중환형 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 화학식 1로 표시되는 신규 이중환형 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 포함하는 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 화학식 1로 표시되는 신규 이중환형 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염의 치료학적으로 유효한 양을 이를 필요로 하는 대상체에게 투여하는 단계를 포함하는 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환을 치료하는 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환의 치료용 약제의 제조를 위한 화학식 1로 표시되는 신규 이중환형 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염의 용도를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 신규 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스(Streptomyces rapamycinicus)　17A011 균주(기탁번호: KCTC 14890BP)를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명에서 상에 기재된 특징, 단계, 구조 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 구조 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의하지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에서, “Cx-y”는 탄소수 x 이상 y 이하를 갖는 것을 의미한다.
본 발명에 있어서, 용어 “단결합”은 본 발명의 화학식 1에서, X1이 단결합인 것은 X1이 탄소원자, 산소원자 등의 링커로서 X3과 페닐기를 연결하는 것이 아닌 페닐기가 X3와 직접 공유결합하는 것을 의미한다. 구체적 예로, Ph-X1-X3-X2-Ph에서, X1 및 X2가 각각 단결합이고 X3이 산소원자(O)인 경우, Ph-O-Ph 결합으로 구조를 이룰 수 있다.
본 발명에서 용어 “할로겐”은 플루오르(F), 클로로(Cl), 브로모(Br) 및 아이오도(I)로 선택되는 치환체를 의미한다.
본 발명에서, 용어 "치환된"은 주쇄의 하나 이상의 탄소상의 수소를 대체하는 치환기를 갖는 부분을 나타낸다. "치환" 또는 "~로 치환된"은 이러한 치환이 치환된 원자 및 치환체의 허용되는 가에 따르며, 치환에 의해 안정한 화합물 예를 들어, 재배열, 고리화, 제거 등에 의해 자연적으로 변형되지 않는 화합물을 유도한다는 암묵적 조건을 포함하는 것으로 정의한다.
본 발명에서 용어 “C1-6 알킬”은 예를 들어 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 펜틸, 헥실과 같은 C1-6의 직쇄 또는 분지쇄의 포화 탄화수소를 의미한다. 바람직한 알킬 그룹은 상기 쇄 내에 약 1개, 2개, 3개, 4개, 5개 또는 6개의 탄소 원자를 포함한다. 측쇄는 하나 이상의 저급 알킬 그룹, 예를 들면, 메틸, 에틸 또는 프로필이 선형 알킬 쇄에 부착되어 있는 것을 의미한다. "저급 알킬"은 직쇄 또는 측쇄일수 있는 쇄 내에 약 1개 내지 약 4개의 탄소 원자를 갖는 그룹을 의미한다. "알킬"은 치환되지 않을 수 있거나 또는, 동일하거나 또는 상이할 수 있는 하나 이상의 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있고, 각 치환체는 하이드록시(-OH), 할로겐 원자, C1-6 알킬 또는 옥소(=O) 등일 수 있다. 바람직하게는 치환된 알킬은 하이드록시가 적어도 하나 이상이 치환된 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬일 수 있다.
본 발명에서 용어 “C2-6 알켄”은 하나 이상의 이중 결합을 포함하는 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소 사실을 지칭한다. 알켄은 2 내지 6개의 탄소 원자를 지닐 수 있고, 2 내지 4개의 탄소 원자를 가진 저급 알켄일 수도 있다. 본 발명에서 알켄을 알켄일로 지칭할 수 있다. 알켄 또는 알켄일 예로서, 알켄 사슬 내에 2 내지 6개의 탄소 원자가 있는 것을 나타내며, 즉, 알켄 사슬은 에텐(일), 프로펜(일)(예로서, 프로펜-1-일, 프로펜-2-일, 프로펜-3-일), 뷰텐(일)(예로서, 뷰텐-1-일, 뷰텐-2-일, 뷰텐-3-일, 뷰텐-4-일), 1-메틸-프로펜-1-일, 2-메틸-프로펜-1-일, 1-에틸-에텐-1-일, 2-메틸-프로펜-3-일, 뷰타-1,3-다이엔일, 뷰타-1,2-다이엔일 및 뷰타-1,2-다이엔-4-일로 이루어진 군으로부터 선택된다. 전형적인 알켄일기는, 에텐일, 프로펜일, 뷰텐일, 펜텐일 및 헥센일 등을 포함하지만 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, "알켄"은 치환되지 않을 수 있거나 또는, 동일하거나 또는 상이할 수 있는 하나 이상의 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있고, 각 치환체는 하이드록시(-OH), 할로겐 원자, C1-6 알킬 또는 옥소(=O) 등일 수 있다. 바람직하게는 하이드록시가 하나 이상 치환될 수 있다. 본 발명에서 치환된 알켄은 바람직하게는 하이드록시가 2개 치환된 (Z)-프로프-1-엔-1,2-디올((Z)-prop-1-ene-1,2-diol) 또는 (E)-프로프-1-엔-1,2-디올 ((E)-prop-1-ene-1,2-diol)일 수 있다.
본 발명에서, “C3-8 헤테로시클로알킬”는 1 내지 3개의 산소(O) 원자를 함유하는 포화된 일환 및 다환의 헤테로 고리 또는 2개 이상의 고리가 한쌍 이상의 탄소원자를 공유하고 있는 고리 구조를 의미한다. 헤테로시클로알킬은 옥시란(일), 옥세탄(일), 모포리닐, 티에탄일, 디옥솔란, 피롤리디닐, 피페리디닐, 테트라하이드로퓨라닐, 테트라하이드로티오펜일, 테트라하이드로피라닐, 테트라하이드로티오피라닐 등을 포함하며, 바람직하게는 옥시란 또는 디옥솔란일 수 있으며, 여기에 한정되는 것은 아니다. 또한, "헤테로시클로알킬"은 치환되지 않을 수 있거나 또는, 동일하거나 또는 상이할 수 있는 하나 이상의 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있고, 각 치환체는 하이드록시(-OH), 할로겐 원자, C1-6 알킬 또는 옥소(=O) 등일 수 있다. 바람직하게는 알킬, 옥소 등이 하나 이상 치환될 수 있다.
본 발명에서, “C3-8 헤테로시클로알켄”는 1 내지 3개의 산소(O) 원자를 함유하고 적어도 하나의 이중 결합을 가진 일환 및 다환의 헤테로 고리 또는 2개 이상의 고리가 한쌍 이상의 탄소원자를 공유하고 있는 고리 구조를 의미하며, 이때 고리는 방향족이 아니다. 헤테로시클로알켄은 옥시렌, 옥세텐, 디하이드로퓨란 등을 포함하며, 바람직하게는 옥시렌일 수 있으며 본 발명의 범위에 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, "헤테로시클로알켄"은 치환되지 않을 수 있거나 또는, 동일하거나 또는 상이할 수 있는 하나 이상의 치환체에 의해 임의로 치환될 수 있고, 각 치환체는 하이드록시(-OH), 할로겐 원자, C1-6 알킬 또는 옥소(=O) 등일 수 있다. 바람직하게는 치환된 헤테로시클로알켄은 알킬이 하나 이상 치환될 수 있다.
이밖에 본 명세서에서 사용된 용어들과 약어들은 달리 정의되지 않는 한, 그 본래의 의미를 갖는다.
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위하여 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스(Streptomyces rapamycinicus)　17A011 균주(기탁번호: KCTC 14890BP) 배양액의 분획물로부터 분리 동정된 하기 화학식 1로 표시되는 이중환형 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염이 Wnt/β-catenin 신호전달계 활성을 촉진하고, Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환 예방, 개선 및 치료에 효과가 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
이하에서는 본 발명의 신규 이중환형 화합물, 이의 제조방법, 및 이의 용도 각각에 대하여 구체적으로 설명한다.
신규 이중환형 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염
본 발명의 일 측면에 있어서, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000001
상기 화학식 1에서,
R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자 또는 하이드록시(-OH)이고;
R7은 치환 또는 비치환된 C1-6 알킬, 치환 또는 비치환된 C2-6 알켄, 치환 또는 비치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자로 포함하는 C3-8 헤테로시클로알킬, 또는 치환 또는 비치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자를 포함하는 C3-8 헤테로시클로알켄이고 (여기서, 치환된 C1-6 알킬, 치환된 C2-6 알켄, 치환된 C3-8 헤테로시클로알킬, 또는 치환된 C3-8 헤테로시클로알켄은 하나 이상의 H가 각각 독립적으로 하이드록시(-OH), 할로겐 원자, C1-6 알킬 또는 옥소(=O)로 치환될 수 있다);
n은 0 또는 1 중 어느 하나의 정수이고;
n이 0일 때, X1 및 X2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자 또는 하이드록시(-OH)이고;
n이 1일 때, X1 및 X2는 각각 독립적으로 단결합이고, X3은 -O-이다.
일 실시예에서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염인 것인, 화합물, 이의 광학이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염일 수 있다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000002
상기 화학식 2에서,
R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자 또는 하이드록시(-OH)이고;
R7은 치환 또는 비치환된 C1-6 알킬, 치환 또는 비치환된 C2-6 알켄, 치환 또는 비치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자로 포함하는 C3-8 헤테로시클로알킬, 또는 치환 또는 비치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자를 포함하는 C3-8 헤테로시클로알켄 (여기서, 치환된 C1-6 알킬, 치환된 C2-6 알켄, 치환된 C3-8 헤테로시클로알킬, 또는 치환된 C3-8 헤테로시클로알켄은 하나 이상의 H가 각각 독립적으로 하이드록시(-OH), 할로겐 원자, C1-6 알킬 또는 옥소(=O)로 치환될 수 있다)이다.
일 실시예에서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염인 것인, 화합물, 이의 광학이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염일 수 있다.
[화학식 3]
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000003
상기 화학식 3에서,
R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자 또는 하이드록시(-OH)이고;
R7은 치환 또는 비치환된 C1-6 알킬, 치환 또는 비치환된 C2-6 알켄, 치환 또는 비치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자로 포함하는 C3-8 헤테로시클로알킬, 또는 치환 또는 비치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자를 포함하는 C3-8 헤테로시클로알켄 (여기서, 치환된 C1-6 알킬, 치환된 C2-6 알켄, 치환된 C3-8 헤테로시클로알킬, 또는 치환된 C3-8 헤테로시클로알켄은 하나 이상의 H가 각각 독립적으로 하이드록시(-OH), 할로겐 원자, C1-6 알킬 또는 옥소(=O)로 치환될 수 있다)이다.
일 실시예에서, 본 발명의 화학식 1 또는 2에서, R1, R2, R4 및 R5은 각각 독립적으로 하이드록시(-OH)이고; R3 및 R6은 각각 독립적으로 수소원자일 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 화학식 3에서, R1, R2, R4 및 R5은 각각 독립적으로 하이드록시(-OH)이고; R3 및 R6은 각각 독립적으로 수소원자일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 화학식 1 또는 2에서, R7은 하나 이상의 H가 각각 독립적으로 하이드록시(-OH)로 치환된 C1-4 알킬, 하나 이상의 H가 각각 독립적으로 하이드록시(-OH)로 치환된 C2-4 알켄, 하나 이상의 H가 각각 독립적으로 C1-3 알킬, 옥소(=O) 또는 이들 모두로 치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자로 포함하는 C3-5 헤테로시클로알킬, 또는 하나 이상의 H가 각각 독립적으로 C1-3 알킬로 치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자를 포함하는 C3-5 헤테로시클로알켄일 수 있다.
바람직하게는, 화학식 1 또는 2에서, R7은 적어도 두개의 하이드록시(-OH)로 치환된 C1-4 알킬, 적어도 두개의 하이드록시(-OH)로 치환된 C2-4 알켄, C1-3 알킬로 치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자로 포함하는 C3-5 헤테로시클로알킬, C1-3 알킬 및 옥소(=O)로 치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자로 포함하는 C3-5 헤테로시클로알킬, 또는 하나의 C1-3 알킬로 치환된 하나의 산소 원자(O)를 헤테로원자를 포함하는 C3-5 헤테로시클로알켄일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 화학식 3에서, R7은 하나 이상의 H가 각각 독립적으로 하이드록시(-OH)로 치환된 C1-4 알킬일 수 있으며, 바람직하게는 적어도 두개의 하이드록시(-OH)로 치환된 C1-4 알킬일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1 또는 2에서, R7은 프로판, 프로펜, 옥시란, 옥시렌 또는 디옥솔란이고, 여기서 상기 프로판, 프로펜, 옥시란, 옥시렌 및 디옥솔란은 비치환되거나 각각 독립적으로 하이드록시(-OH) 또는 C1-3 알킬이 치환될 수 있다. 바람직하게는 R7은 하이드록시(-OH)기가 2개 치환된 프로판, 하이드록시(-OH)기가 2개 치환된 프로펜, C1-3 알킬이 치환된 옥시란, C1-3 알킬이 치환된 옥시렌, 옥소(=O) 및 C1-3 알킬이 치환된 디옥솔란일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 3에서, R7은 프로판일 수 있으며, 바람직하게는 하이드록시(-OH)기가 2개 치환된 프로판일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1 또는 2에서, R7은
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000004
,
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000005
,
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000006
,
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000007
또는
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000008
일 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 3에서, R7은
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000009
일 수 있다.
본 발명의 구체예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 광학이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염은 하기 화학식 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5 및 1-6으로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다:
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000010
.
본 발명의 구체예에 따르면, 상기 화학식 2의 화합물은 상기 화학식 1-1, 1-3, 1-4, 1-5 및 1-6으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 구체예에 따르면, 상기 화학식 3의 화합물은 상기 화학식 1-2일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염은 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스(Streptomyces rapamycinicus)　17A011 균주(기탁번호: KCTC 14890BP)로부터 분리된 것일 수 있으며, 상기 균주는 하기와 같은 서열번호 1의 16s rRNA 서열을 가질 수 있다.
[서열번호 1]
GTGCATGGCTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTGTTCTGTGTTGCCAGCATGCCTTTCGGGGTGATGGGGACTCACAGGAGACTGCCGGGGTCAACTCGGAGGAAGGTGGGGACGACGTCAAGTCATCATGCCCCTTATGTCTTGGGCTGCACACGTGCTACAATGGCCGGTACAATGAGCTGCGAAGCCGTGAGGTGGAGCGAATCTCAAAAAGCCGGTCTCAGTTCGGATTGGGGTCTGCAACTCGACCCCATGAAGTCGGAGTCGCTAGTAATCGCAGATCAGCATTGCTGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACACACCGCCCGTCACGTCACGAAAGTCGGTAACACCCGAAGCCGGTGGCCCAACCCTTGTGGAGGGAGCTGTCGAAGTGGGACTGGCGAT.
본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 이의 염뿐만 아니라, 이로부터 통상의 방법에 의해 제조될 수 있는 광학 이성질체의 형태를 포함한다.
본 발명에 있어서, 화학식 1로 표시되는 화합물의 “염”으로는 유리산(free acid)에 의해 형성된 산 부가염이 유용하다. 산 부가염은 염산, 질산, 인산, 황산, 브롬화수소산, 요드화수소산, 아질산, 아인산 등과 같은 무기산류, 지방족 모노 및 디카르복실레이트, 페닐-치환된 알카노에이트, 하이드록시 알카노에이트 및 알칸디오에이트, 방향족 산류, 지방족 및 방향족 설폰산류 등과 같은 무독성 유기산, 아세테이트, 안식향산, 구연산, 젖산, 말레인산, 글루콘산, 메탄설폰산, 4-톨루엔설폰산, 주석산, 푸마르산 등과 같은 유기산으로부터 얻는다. 이러한 염의 종류로는 설페이트, 피로설페이트, 바이설페이트, 설파이트, 바이설파이트, 니트레이트, 포스페이트, 모노하이드로겐 포스페이트, 디하이드로겐 포스페이트, 메타포스페이트, 피로포스페이트 클로라이드, 브로마이드, 아이오다이드, 플루오라이드, 아세테이트, 프로피오네이트, 데카노에이트, 카프릴레이트, 아크릴레이트, 포메이트, 이소부티레이트, 카프레이트, 헵타노에이트, 프로피올레이트, 옥살레이트, 말로네이트, 석시네이트, 수베레이트, 세바케이트, 푸마레이트, 말리에이트, 부틴-1,4-디오에이트, 헥산-1,6-디오에이트, 벤조에이트, 클로로벤조에이트, 메틸벤조에이트, 디니트로 벤조에이트, 하이드록시벤조에이트, 메톡시벤조에이트, 프탈레이트, 테레프탈레이트, 벤젠설포네이트, 톨루엔설포네이트, 클로로벤젠설포네이트, 크실렌설포네이트, 페닐아세테이트, 페닐프로피오네이트, 페닐부티레이트, 시트레이트, 락테이트, β하이드록시부티레이트, 글리콜레이트, 말레이트, 타트레이트, 메탄설포네이트, 프로판설포네이트, 나프탈렌-1-설포네이트, 나프탈렌-2-설포네이트, 만델레이트 등을 포함한다.
또한, 상기 산 부가염은 통상의 방법으로 제조할 수 있으며, 예를 들면 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 메탄올, 에탄올, 아세톤, 메틸렌클로라이드, 아세토니트릴 등과 같은 유기용매에 녹이고 유기산 또는 무기산을 가하여 생성된 침전물을 여과, 건조시켜 제조하거나, 용매와 과량의 산을 감압 증류한 후 건조시켜 유기용매 하에서 결정화시켜서 제조할 수 있다.
또한, 염기를 사용하여 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 염은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염을 적당한 음염(예, 질산은)과 반응시켜 얻는다
본 발명에서, 용어 “광학 이성질체”는 서로 겹치지 않는 거울상을 갖는 한 화합물의 두 입체 이성질체를 의미하며, 부분입체 이성질체는 둘 이상의 비대칭 중심을 가지고 그것의 분자들이 서로 거울상이 아닌 입체 이성질체를 의미한다.
본 발명의 “약학적으로 허용가능한 염”은 의약업계에서 통상적으로 사용되는 염을 의미하며, 예를 들어 칼슘, 포타슘, 소듐 및 마그네슘 등으로 제조된 무기이온염, 염산, 질산, 인산, 브롬산, 요오드산, 과염소산 및 황산 등으로 제조된 무기산염; 아세트산, 트라이플루오로아세트산, 시트르산, 말레인산, 숙신산, 옥살산, 벤조산, 타르타르산, 푸마르산, 만데르산, 프로피온산, 젖산, 글리콜산, 글루콘산, 갈락투론산, 글루탐산, 글루타르산, 글루쿠론산, 아스파르트산, 아스코르브산, 카본산, 바닐릭산, 하이드로 아이오딕산 등으로 제조된 유기산염; 메탄설폰산, 에탄설폰산, 벤젠설폰산, p-톨루엔설폰산 및 나프탈렌설폰산 등으로 제조된 설폰산염; 글리신, 아르기닌, 라이신 등으로 제조된 아미노산염; 및 트리메틸아민, 트라이에틸아민, 암모니아, 피리딘, 피콜린 등으로 제조된 아민염 등이 있으나, 열거된 이들 염에 의해 본 발명에서 의미하는 염의 종류가 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 이중환형 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염은 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스(Streptomyces rapamycinicus)　17A011(기탁번호: KCTC 14890BP)의 배양물의 분획물로부터 분리하여 Wnt/β-catenin 신호전달계의 활성을 촉진하는 효과가 있음을 실시예를 통해 확인하였으며, Wnt/β-catenin 신호전달계 관련 질환의 치료 효과가 있음을 알 수 있다(도 1 내지 도 17). 이에 본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 이중환형 화합물은 Wnt/β-catenin 신호전달계 관련 질환의 예방, 개선 또는 치료를 위한 약물의 유효성분으로 이용할 수 있다.
신규 이중환형 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염의 제조방법
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물을 얻기 위하여, 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스(Streptomyces rapamycinicus)　17A011(기탁번호: KCTC 14890BP)의 배양물의 분획물은 하기의 단계들을 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다:
1) 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스(Streptomyces rapamycinicus)　17A011 (기탁번호: KCTC 14890BP)균주를 분리하고 배양하여 균주 배양물을 얻는 단계;
2) 상기 1) 단계에서 얻은 균주 배양물을 유기 용매로 추출하여 추출물을 얻는 단계; 및
3) 상기 2) 단계에서 얻은 추출물을 유기 용매를 사용하여 분획하는 단계.
본 발명에 있어서, 단계 1)에서, 상기 균주의 배양은 통상의 미생물이 사용할 수 있는 영양원을 함유하는 배지에서 배양할 수 있다. 영양원으로는 종래 방선균의 배양에 이용되고 있는 공지의 영양원을 사용할 수 있다. 예컨대, 탄소원으로는 글루코오스, 물엿, 덱스트린, 전분, 당밀, 동물유, 식물유 등을 사용할 수 있으며, 질소원으로는 밀기울, 대두박, 소맥, 맥아, 면실박, 어박, 콘스팁리커, 육즙, 효모 추출물, 황산암모늄, 질산소다, 요소 등을 사용할 수 있다. 필요에 따라, 식염, 칼륨, 마그네슘, 코발트, 염소, 인산, 황산 및 기타 이온생성을 촉진하는 무기염류를 첨가할 수 있다. 배양방법으로는 호기적 조건에서는 진탕배양 혹은 정치배양이 가능하다. 배양 온도는 상기의 각 조건들에서 배양할 경우 조건에 따라 조금씩 상이하지만, 일반적으로 20℃ 내지 37℃에서 배양할 수 있으며, 25℃ 내지 30℃에서도 배양할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명에 있어서 보다 바람직한 배양 배지는 포도당, 가용성 녹말, 효모추출물, 맥아추출물, 칼슘카보네이트를 포함하는 YMG 배지일 수 있다.
상기 유기 용매는 물, C1 내지 C4의 저급 알코올, 헥산, 클로로포름, 메틸렌클로라이드, 에틸아세테이트, 아세톤, 아세토나이트릴 및 이들의 조합일 수 있다.
상기 단계 2)에 있어서, 본 발명에 따른 이중환형 화합물은 균주의 배양액뿐만 아니라 균체 부분에도 존재할 수 있다. 따라서, 균주의 배양액 및 균체에 유기 용매를 가하여 배양액 및 균체로부터 유효성분을 추출한 후 수득된 추출액을 감압증발 방법으로 농축한다. 이때, 상기 유기 용매는 에틸아세테이트를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 단계 3)에서, 유기 용매는 물, 에탄올, 메탄올 및 이들의 조합일 수 있으며, 바람직하게는 물 및 메탄올을 혼합한 용매일 수 있다. 구체적으로 메탄올/물(8:2-10/0, v/v)을 혼합용매로 하여 단계적으로 메탄올 농도를 증가시키면서 용출하여 분획할 수 있다.
본 발명에 있어서, 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스(Streptomyces rapamycinicus)　17A011(기탁번호: KCTC 14890BP)의 배양물의 분획물을 박막 크로마토그래피 또는 액체크로마토그래피 기법으로 분획하여 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 구체적으로는 화학식 1-1 내지 1-6으로 표시되는 화합물을 분리할 수 있다.
본 발명에 있어서, 단계 3)에서 분획은 단계 2)에서 얻은 추출물을 메탄올 및 물의 혼합용매를 이용하여 컬럼 크로마토그래피를 실시한 후, 고속액체크로마토그래피로 정제하는 것일 수 있다.
상기 컬럼 크로마토그래피 및 고속액체크로마토그래피 기법은 이동상이 액체인 크로마토그래피 기법을 의미하고, 고정상이 채워진 컬럼(column)이나 고정상이 부착된 평면에서 수행된다. 본 발명의 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스(Streptomyces rapamycinicus)　17A011(기탁번호: KCTC 14890BP)의 배양물의 분획물은 용매분획물이라면 제한되지 않는다. 상기 이동상으로는 물, 헥산, 메탄올, 에탄올, 아세토나이트릴, 아세톤, 클로로포름, 다이클로로메탄, 에틸아세테이트 등의 유기용매를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 고정상으로는 실리카겔(silica gel), Diaion HP-20, RP-18 또는 Sephadex LH-20을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시양태에서, 본 발명의 이중환형 화합물을 육상 토양 방선균인 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스(Streptomyces rapamycinicus)　17A011(기탁번호: KCTC 14890BP) 균주로부터 추출 및 분리하고, 분리된 화합물을 확인하였다.
신규 이중환형 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 약학적 조성물 또는 식품 조성물
본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 Wnt/β-catenin 신호전달 활성화제를 제공한다.
본 발명에 따른 화합물들은은 Wnt/β-catenin 신호전달계 활성을 촉진시킴으로써, Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환 치료 용도에 이용될 수 있다.
상기 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환은 신경퇴행성 질환, 안 질환, 골질환, 치주 질환, 귀경화증, 상처 치유, 구강 점막염, 위장 점막염, 두개안면 결함, 탈모 질환 및 대사성 질환 등일 수 있다.
상기 골질환은 골결손, 골다공증, 골관절증, 골형성부전증, 골 결함, 골절 골다공증성 골절, 당뇨병성 골절, 불유합골절, 골형성 부전증, 골연화증 및 이로 인한 골절, 골형성 장애, 퇴행성 골질환, 온콜리틱(oncolytic) 골 질환, 파제트병 (Paget's disease), 대사성 골질환, 백혈병 (leukemia), 다발성 마이엘로마, 골수종, 서뮤성 골이형성증, 무형성 골 질환, 골 괴사증, 구루병 또는 부정교합 등일 수 있다.
본 발명에 따른 이중환형 화합물은 ALP(Alkaline phosphatase) 활성을 증가시켜 골 질환 치료에 유용하다(도 14 내지 도 17).
본 발명에 있어서, 상기 대사성 질환은 비만, 이상지혈증, 지방간, 당뇨, 고지혈증, 고콜레스테롤증, 동맥경화증, 심근경색, 뇌경색, 근감소증, 과인슐린혈증 및 심근경색 등일 수 있다.
본 발명에 있어서, 신경퇴행성 질환은 파킨슨 병, 뇌졸중, 척수 손상, 허혈성 뇌질환, 뇌전증, 알츠하이머병, 치매, 우울증, 조울증, 및 정신분열증 등일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 안 질환은 습성-황반변성, 건성 연령-관련 황반변성, 지도성 위축, 당뇨 망막병증, 당뇨병성 황반부종, 망막 박리, 망막 변성, 망막정맥 폐쇄, 미숙아 망막증, 망막 색소변성증, 망막증, 레베르(Leber) 선천성 흑암시 및 녹내장 등일 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물은 투여를 위해서 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학학적으로 허용가능한 염 외에 추가로 약학적으로 허용가능한 담체를 1 종 이상 더 포함할 수 있다. 약학적으로 허용 가능한 담체는 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 덱스트로즈 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 및 이들 성분 중 1 성분 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있다. 따라서, 본 발명의 약학 조성물은 패치제, 액제, 환약, 캡슐, 과립, 정제, 좌제 등일 수 있다. 이들 제제는 당 분야에서 제제화에 사용되는 통상의 방법 또는 Remington's Pharmaceutical Science(최근판), Mack Publishing Company, Easton PA에 개시되어 있는 방법으로 제조될 수 있으며 각 질환에 따라 또는 성분에 따라 다양한 제제로 제제화될 수 있다.
본 발명의 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다. 본 발명에 있어서, 상기 용어 "약학적으로 유효한 양"은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분하며 부작용을 일으키지 않을 정도의 양을 의미하며, 유효용량 수준은 환자의 건강상태, 질환의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 방법, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료 기간, 배합 또는 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 본 발명의 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고, 종래의 치료제와 순차적으로 또는 동시에 투여될 수 있으며, 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기한 요소들을 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 이는 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 본 발명의 화학식 1의 화합물의 일일 투여량은 약 0.01 내지 1000 ㎎/㎏ 이고, 바람직하게는 0.1 내지 100 ㎎/㎏ 이며, 하루 일 회 내지 수 회에 나누어 투여할 수 있다.
본 발명의 용어 "투여"란 적절한 방법으로 환자에게 소정의 물질을 도입하는 것을 의미하며 상기 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 투여될 수 있다. 또한, 본 발명의 약학적 조성물은 활성 물질이 목적 조직으로 이동할 수 있는 임의의 장치에 의해 투여될 수도 있다. 예를 들면, 경구 투여, 경막내 투여, 복강내 투여, 정맥내 투여, 근육내 투여, 피하 투여, 피내 투여, 국소 투여, 비내 투여, 폐내 투여, 직장내 투여, 내이 투여, 자궁내 경막 투여, 설하 투여, 뇌혈관 내 주사에 의해 투여될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
경구 투여를 위한 고형 제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형 제제는 상기 조성물에 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면 전분, 탄산칼슘, 수크로스, 락토즈, 젤라틴 등을 혼합하여 제형화한다. 또한, 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크와 같은 윤활제가 사용될 수 있다.
경구용 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 예시될 수 있으며, 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 액체 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다.
비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액제, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔, 마크로골, 트윈61. 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다. 한편, 주사제에는 용해제, 등장화제, 현탁화제, 유화제, 안정화제, 방부제 등과 같은 종래의 첨가제가 포함될 수 있다.
조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 투여될 수 있으나, 삼투압 펌프(osmotic pump)를 이용한 피하주사(subcutaneous injection), 피내주사(intradermal injection), 정맥주사(intravein injection), 복강주사(intraperitoneal injection) 또는 안구 주사 (intravitreal injection) 등을 통해 투여될 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염 외에 동일 또는 유사한 약효를 나타내는 유효성분을 1 종 이상 더 포함할 수 있다.
또 다른 일 측면에서 있어서, 본 발명은 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 광학이성질체 또는 이의 식품학적으로 허용가능한 염을 포함하는 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공한다.
상기 조성물에는 유효성분 이외에 식품학적으로 허용가능한 식품보조첨가제가 포함될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어 "식품보조첨가제"란 식품에 보조적으로 첨가될 수 있는 구성요소를 의미하며, 각 제형의 건강기능식품을 제조하는데 첨가되는 것으로서 당업자가 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 식품보조첨가제의 예로는 여러가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 충진제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등이 포함되지만, 상기 예들에 의해 본 발명의 식품보조첨가제의 종류가 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 식품 조성물에는 건강기능식품이 포함될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 용어 "건강기능식품"이란 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 정제, 캅셀, 분말, 과립, 액상 및 환 등의 형태로 제조 및 가공한 식품을 말한다. 여기서 '기능성'이라 함은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건용도에 유용한 효과를 얻는 것을 의미한다. 본 발명의 건강기능식품은 당 업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조가능하며, 상기 제조시에는 당 업계에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 첨가하여 제조할 수 있다. 또한 상기 건강기능식품의 제형 또한 건강기능식품으로 인정되는 제형이면 제한없이 제조될 수 있다. 본 발명의 식품용 조성물은 다양한 형태의 제형으로 제조될 수 있으며, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있고, 휴대성이 뛰어나, 본 발명의 건강기능식품은 항암제의 효과를 증진시키기 위한 보조제로 섭취가 가능하다.
본 발명에서 사용되는 용어 “예방”은 조성물의 투여로 암 형성을 억제시키거나 발병을 지연시키는 모든 행위를 의미한다.
본 발명에서 사용되는 용어 "개선"이란, 치료되는 상태와 관련된 파라미터, 예를 들면 증상의 정도를 적어도 감소시키는 모든 행위를 의미한다.
본 발명에 있어서, “치료”란 조성물의 투여로 상기 질환의 증세가 호전되거나 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미한다.
Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환의 치료 용도, 방법 및 치료용 약제 제조에 있어서의 이의 용도
본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 광학이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염의 치료학적으로 유효한 양을 이를 필요로 하는 대상체에게 투여하는 단계를 포함하는 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환을 치료하는 방법을 제공한다.
이를 필요로 하는 대상체는 인간을 포함하는 포유류로써, 인간, 원숭이, 소, 말, 개, 고양이, 토끼, 레트, 마우스 등의 포유류를 포함한다.
본 발명에서 사용되는 "치료학적으로 유효한 양"이라는 용어는 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환의 예방 또는 치료에 유효한 상기 신규 염, 또는 이를 포함하는 약학 조성물의 양으로, 예컨대 치료하고자 하는 대상에게 투여되는 신규 염의 양으로, Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환의 발생 또는 재발을 예방하거나, 증상을 완화시키거나, 직접 또는 간접적인 병리학적 결과를 저해시키거나, 전이를 예방하거나, 진행 속도를 감소시키거나, 상태를 경감 또는 일시적 완화시키거나, 예후를 개선시키는 상기 언급된 염을 포함하는 약학 조성물의 양을 모두 포함할 수 있다. 즉, 상기 치료학적 유효한 양은 상기 약학 조성물에 의해 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환의 증세가 호전되거나 완치되는 모든 용량을 포괄하는 것으로 해석될 수 있다.
본 발명의 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환의 예방 또는 치료 방법은 상기 언급된 염 또는 이를 포함하는 약학 조성물을 투여함으로써, 징후의 발현 전에 질병 그 자체를 다룰 뿐만 아니라, 이의 징후를 저해하거나 피하는 것을 또한 포함한다. 질환의 관리에 있어서, 특정 활성 성분의 예방적 또는 치료학적 용량은 질병 또는 상태의 본성(nature)과 심각도, 그리고 활성 성분이 투여되는 경로에 따라 다양할 것이다. 용량 및 용량의 빈도는 개별 환자의 연령, 체중 및 반응에 따라 다양할 것이다. 적합한 용량 용법은 이러한 인자를 당연히 고려하는 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 쉽게 선택될 수 있다. 또한, 본 발명의 약학 조성물은 상기 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환의 치료 방법은 상기 언급된 염과 함께 질환 치료에 도움이 되는 추가적인 활성 제제의 치료학적으로 유효한 양의 투여를 더 포함할 수 있으며, 추가적인 활성제제는 본 발명에 따른 유효 성분인 상기 언급된 염과 함께 시너지 효과 또는 보조적 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명은 또한 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환의 치료용 약제의 제조를 위한 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 광학이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염의 용도를 제공하고자 한다. 약제의 제조를 위한 상기 언급된 염은 허용되는 보조제, 희석제, 담체 등을 혼합할 수 있으며, 기타 활성제제와 함께 복합 제제로 제조되어 활성 성분들의 상승 작용을 가질 수 있다.
본 발명은 또한 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환의 예방 또는 치료에 사용하기 위한 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명의 용도, 조성물, 치료 방법에서 언급된 사항은 서로 모순되지 않는 한 동일하게 적용된다.
본 발명에 따른 신규 이중환형 화합물은 Wnt/β-catenin 신호전달계를 활성화시키는 효과가 있어 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환의 치료에 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 화합물은 천연물로서 부작용을 최소화할 수 있으며, 배양 가능한 방선균을 이용하기 때문에 추출 및 정제가 용이함에 따라 경제성 측면에서 매우 유리하다.
도 1은 TopFLASH 발광효소 분석(TopFLASH Luciferase assay) 측정 프로토콜을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 화학식 1의 이중환형 화합물과 Wnt3a의 Wnt 활성 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 화학식 1-1의 이중환형 화합물 단독 처리(L) 및 Wnt3a와 화학식 1-1의 병용 처리(Wnt3a)에 대한 3T3-L1 세포에서의 세포독성실험 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 화학식 1-1의 이중환형 화합물 처리를 통한 Wnt 활성 평가(TopFLASH assay) 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 화학식 1-1의 이중환형 화합물과 Wnt3a의 병용 처리를 통한 Wnt 활성 평가(TopFLASH assay) 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 화학식 1-1의 이중환형 화합물에 대한 Wnt3a 신호 전달 단백질의 변화를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 화학식 1-1의 이중환형 화합물에 대한 Wnt3a 신호 전달 단백질의 변화를 정량적으로 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 화학식 1-1의 이중환형 화합물에 대한 지방분화세포(3T3-L1 cells) 분화 억제 효과 실험결과를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 화학식 1-1의 이중환형 화합물과 wnt 3a의 병용 처리에 대한 지방분화세포(3T3-L1 cells) 분화 억제 효과 실험결과를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 화학식 1-1의 이중환형 화합물에 대한 지방분화세포(3T3-L1 cells) 분화 관련 단백질 변화 실험결과를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 화학식 1-1의 이중환형 화합물에 대한 지방분화세포(3T3-L1 cells) 분화 관련 mRNA 변화 실험결과를 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 화학식 1-1의 이중환형 화합물에 대한 고열량 사료를 이용한 마우스 비만 억제 유효성 평가결과를 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 화학식 1-1의 이중환형 화합물에 대한 고열량 사료를 이용한 마우스 혈청 내 비만 및 간 손상 인자에 대한 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명의 화학식 1-1의 이중환형 화합물의 농도에 따른 MC3T3-E1 세포에서의 세포독성실험 결과를 나타낸 것이다.
도 15는 본 발명의 화학식 1-1의 이중환형 화합물의 처리에 따른 ALP 활성 결과를 나타낸 것이다.
도 16은 본 발명의 화학식 1-1의 이중환형 화합물의 MC3T3-E1 세포에서 염기성 인산분해효소의 활성(ALP activity)을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 17은 본 발명의 화학식 1-1의 이중환형 화합물에 대한 골분화에 관여하는 유전자 발현 여부를 웨스턴 블럿팅으로 확인한 결과를 나타낸 것이다.
이하, 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스( Streptomyces rapamycinicus )　17A011 균주 동정 및 배양
(1) 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스( Streptomyces rapamycinicus )　17A011 균주 기탁, 분리 및 동정
대한민국 청주 오창에서 토양 샘플을 수집하였다. 16S rRNA 유전자 서열을 분석한 결과 17A011 균주가 Streptomyces rapamycinicus 유전자와 가장 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다(99.79% 상동성, GenBank Accession No. KP209440.1). 따라서, 균주 17A011을 Streptomyces rapamycinicus 17A011으로 명명하고, 후속 배양 실험에 사용하였다.
(2) 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스( Streptomyces rapamycinicus )　17A011 균주의 배양
본 방선균 균주를 배양하기 위하여, 통상적으로 미생물이 이용하는 영양원을 함유하는 배지를 준비하였다. 방선균의 조배지 및 생산배지로서 증류수 1 L당 10 g 포도당, 20 g 가용성 녹말, 5 g 효모추출물, 5 g 맥아추출물, 0.5 g 칼슘카보네이트가 함유된 YMG 배지를 사용하였다. 상기 종배지 250 ml가 담긴 1000 ml 용량의 삼각플라스크를 121℃에서 15분간 멸균한 후, 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스(Streptomyces rapamycinicus)　17A011 균주의 사면배양 시험관으로부터 백금이 접종하여 3일간 진탕배양하여 종배양으로 하였다. 생산배지 250 ml가 담긴 1,000 ml 용량의 삼각플라스크 40개(총 10 L)에 각각 종배양액 3 ml을 접종하여 28℃에서 7일간 진탕배양 하였다.
<실시예 2> 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스( Streptomyces rapamycinicus )　17A011 균주로부터 이중환형 화합물들의 분리 및 정제
상기 실시예 1에서 배양한 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스(Streptomyces rapamycinicus)　17A011 균주의 배양액(10 L)을 원심분리 후, 상기 배양물을 9 L의 에틸아세테이트로 추출하고, 수득된 추출액을 감압 건조기를 이용하여 감압증발 방법으로 농축하였다. 이 농축물(4.5 g)을 오디에스 알피 18에 흡착시켜 오디에스 알피 18 플래쉬 컬럼크로마토그래피(ODS RP-18 flash column chromatography)를 실시하였으며, 이때 메탄올/물(8:2-10/0, v/v)을 혼합용매로 하여 단계적으로 메탄올 농도를 증가시키면서 용출하여 총 10개의 분획으로 나누었다. 이때 화학식 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5 및 1-6을 함유한 7번 분획(440 mg)을 감압농축 한 후, 고속액체크로마토그래피(칼럼: Cosmosil C18, 길이 25 mm, 직경 10 mm)를 이용하여 용매로 0.05%의 포믹산을 함유한 아세토나이트릴과 물을 40:60 농도로 용출 유속 3 ml/min 조건으로 용출하여, 210 nm, 260 nm의 UV 흡수 피크를 나타내는 신규 이중환형 화합물들을 제조하였다.
<실시예 3> 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스( Streptomyces rapamycinicus )　17A011 균주로부터 이중환형 화합물의 구조분석
상기 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스(Streptomyces rapamycinicus)　17A011 균주의 배양액으로부터 제조한 본 발명에 따른 이중환형 화합물들에 대해 전기분무 질량분석기(Electrospray Ionization mass spectrometer, ESIMS)를 사용하여 분자량 및 분자식을 결정하였다. 또한, 핵자기공명(NMR) 분석(Bruker AVANCE HD 800 NMR spectrometer)을 통하여 1H NMR, 13C NMR, 상관 분석법(Correlation Spectroscopy, COSY), 1H 이종핵 다중양자 결맞음(1H-Detected heteronuclear Multiple-Quantum Coherence, HMQC), 이종핵 다중결합 결맞음(Heteronuclear Multiple-Bond Coherence, HMBC), 편광 전달에 의한 비왜곡 증대법(Distortionless Enhancement by Polarization Transfer, DEPT), 핵 오버하우저 효과 분광법(Nuclear Overhauser effect spectroscopy, NOESY) 스펙트럼을 얻고, 화합물의 분자구조를 결정하였다.
측정 결과는 하기 표 1에 나타내었다. 상기 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스(Streptomyces rapamycinicus)　17A011 균주의 배양액으로부터 분리한 물질은, 상기 화학식 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5 및 1-6의 신규 이중환형 화합물로 동정하였으며, 그 결과를 하기 표 1과 같다:
[표 1]
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000011
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000012
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000013
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000014
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000015
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000016
<실험예 1> 화학식 1-1 내지 1-6의 Wnt 활성 분석
화학식 1-1 내지 1-6의 Wnt 활성 정도를 측정하기 위하여 HEK293T 세포주에서 TopFLASH 발광효소 분석(TopFLASH Luciferase assay)을 수행하였다(도 1).
화학식 1-1 내지 1-6의 Wnt 활성 정도를 측정하기 위하여 293T 세포주에서 TopFLASH 발광효소 분석(TopFLASH Luciferase assay)을 측정하였다. 293T 세포를 7TFC 바이러스 플라스미드(Addgene, Plasmid #24307) 생성 후, 삽입하였다. mCherry 신호가 있는 세포를 형광 현미경(ZEISS, 관찰자 Z1)에서 선택하였다. 제조업체의 프로토콜에 따라 Lipofectamine 3000 형질감염 시약(Thermo Fisher Scientific, L3000-015)을 사용하여 RPE 세포를 M50 Super 8x TOPFlash 플라스미드(Addgene, Plasmid #12456)로 형질감염시켰다. 36시간 인큐베이션 후, 형질감염된 세포를 새로운 배지로 교체하고 Wnt3a-CM(10%)의 존재 또는 부재 하에 윈타미드로 37℃에서 5% CO2 인큐베이터에서 24시간 동안 처리하였다.
293T-7TFC 및 M50 Super 8x-형질감염된 RPE 세포를 96웰 플레이트(1 x 104 cells/well)에서 배양하였다. 밤새 배양한 후, 세포를 지시된 농도의 화학식1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5 그리고 1-6 및 Wnt3a-CM(10%)으로 처리하고, 후속적으로 24시간 동안 배양하였다. 세포는 제조사의 지침에 따라 TOPFlash 루시퍼라제 분석의 검출기로 사용된 One-Glo™로 처리되었다. 루시퍼라제 강도는 광도계(Perkin Elmer, victorTM X2)를 사용하여 측정하였다.
도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 화학식 1-1 내지 1-6 처리시 처리 농도가 증가함에 따라, luciferase 값이 크게 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명의 화합물은 Wnt 활성이 크게 향상시키는 것으로 나타났다.
<실험예 2> 화학식 1-1에 대한 다양한 세포주에서의 독성 분석 및 지방분화 억제 효과 분석
실험예 2-1. 다양한 세포독성 분석
화학식 1로 표시되는 화합물(화학식 1-1)의 세포독성을 측정하기 위하여 마우스 전지방 3T3-L1 세포주, 인간 악성 흑색종 A375 세포주, 마우스 악성 흑색종 B16F10 세포주, 인간 구강암 MDA-MB-435 세포주, 마우스 유방암 4T1 세포주, 인간 유방암 MCF7 세포주, 인간 뇌암 U87MG 세포주, 인간 교모 U373MG 세포주, 인간 자궁경부암 HeLa 세포주, 마우스 배아 섬유아 MEF 세포주, 인간 배아 신장 HEK293T 세포주(한국세포주은행)에서의 독성을 측정하였다. 먼저 다양한 세포를 5% CO2의 공기하에서 37℃를 유지하면서 10% 태아소혈청(FBS), 50 mg/ml 스트렙토마이신 및 50 U/ml의 페니실린을 첨가한 DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium) 배지를 이용하여 96-웰 플레이트에 1×104 세포를 200 ㎕씩 나누어 넣고 37℃ CO₂인큐베이터에서 24시간 동안 배양하였다. 발명 화학식 1-1을 최대 농도 100 μM로 처리하여 같은 배양 조건에서 48시간 동안 배양하였다. 상기 배양이 끝난 후 배양액을 제거하여 세포독성 시험 결과를 확인하였다(하기 표 2 및 도 3).
그 결과, 하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 화학식 1-1은 다양한 세포주에서도 세포독성이 나타나지 않았다.
[표 2]
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000017
다음으로, 화학식 1-1과 wnt3 배양 조건에서의 세포 독성을 확인하기 위하여, 일반적인 배양액(L-conditional media) 또는 Wnt3a (2.5%)가 함유되어 있는 배양액에 발명 화학식 1-1을 2.5~10 μM 농도로 3T3-L1 세포에서 독성을 진행하였다. 그 결과, 도 3에서 나타난 바와 같이, Wnt3a가 함유된 배양액에서도 세포 독성은 관찰되지 않았다.
실험예 2-2. Wnt3a 활성 분석
화학식 1-1의 Wnt 활성 정도를 측정하기 위하여 HEK293T 세포주에서 TopFLASH 발광효소 분석(TopFLASH Luciferase assay)을 측정하였다. TopFLASH Luciferase assay는 TCF7 프로모터(promoter)에 Luciferase (리포터 유전자, reporter gene)를 결합하여 만든 바이러스 벡터(viral vector)로 HEK293T-TopFLASH stable 세포주로 만들어 진행하였다. HEK293T-TopFLASH 세포를 1×104개로 96-웰 plate에 배양 후, 다음날 화학식 1-1을 1-50 μM로 처리하여 24시간 후에 One-GloTM (modified luciferin, pormega, USA)로 확인하였다. 도 4 및 도 5의 TopFLASH assay의 결과, 화학식 1-1 단독처리 결과와 Wnt3a-conditional media (2.5 %)를 동시 처리한 결과, luciferase 값이 크게 증가함에 따라 화학식 1-1 처리시 Wnt 활성이 크게 증가하는 것을 확인하였다.
실험예 2-3. Wnt3a 신호 전달 단백질의 변화 분석
화학식 1-1의 Wnt3a 신호 전달을 확인하기 위해 3T3-L1 세포주에서 Wnt3a 신호전달 단백질인 β의 단백질 레벨을 측정하였다. 3T3-L1 세포를 2×105개로 6-웰 plate에 배양 후, 다음날 일반 배양액(Undifferentiated media; UND)과 분화 유도 배양액(Differentiation media; DM)으로 각각 교환해 주고, 화학식 1-1을 7.5 μM로 48시간 처리한 후, 새로운 일반 배양액(Maintaining media; MM)으로 교환해 주었다. 이때 다시 화학식 1-1을 7.5 μM 농도로 72시간 더 배양한 후, 웨스턴 블랏(western blotting)을 진행하였다. 도 6 및 도 7에서, 화학식 1-1 단독 또는 화학식 1-1과 Wnt3a를 함께 처리한 결과에서 β의 단백질 레벨이 증가하는 것을 확인하였다.
실험예 2-4. 지방분화(Adipogenesis) 억제 효과 실험 (1)
본 발명에 따른 화학식 1의 지방세포 분화 억제 활성을 검증하기 위해, 마우스 3T3-L1 세포주에서 Oil Red O 염색을 통하여 측정하였다. 먼저, 3T3-L1 세포를 48-웰 플레이트에 1×104 세포를 넣고 37℃ CO2 인큐베이터에서 24시간 동안 배양하였다. 다음날 일반 배양액(Undifferentiated media; UND)과 분화 유도 배양액(Differentiation media; DM)으로 각각 교환해 주고, 화학식 1-1을 2.5-10 μM로 48시간 처리한 후, 일반 배양액(Maintainment media; MM)으로 교환하고, 화학식 1-1을 2.5-10 μM로 72시간 더 배양한 후, Oil Red O를 처리하였다.
그 결과, 도 8에서와 같이, 화학식 1-1은 농도 의존적으로 지방 분화 억제 활성이 일어나는 것을 확인하였다.
또한, 화학식 1-1을 7.5 μM로 고정한 후, Wnt3a-conditional media를 10-2.5%로 처리하여 위와 같은 방식으로 실험을 진행하였다.
도 9에서 보는 바와 같이, Wnt3a의 농도 조건에서도 화학식 1-1을 함께 처리하여도 지방세포 분화 억제 능력이 우수함을 확인하였다.
실험예 2-5. 지방분화(Adipogenesis) 억제 효과 실험 (2)
추가적으로, 본 발명에 따른 화학식 1에 대한 지방세포 분화 억제 능력을 검증하기 위하여 3T3-L1 세포주에서의 지방세포 분화 관련 단백질 레벨을 측정하였다. 3T3-L1 세포를 2×105개로 6-웰 plate에 배양 후, 다음날 일반 배양액(Undifferentiated media; UND)과 분화 유도 배양액(Differentiation media; DM)으로 각각 교환해 주고, 화학식 1-1을 7.5 μM로 48시간 처리한 후에, 새로운 일반 배양액(Maintaining media; MM)으로 교환해 주었다. 일반 배양액으로 교환 시 똑같이 화학식 1-1을 7.5 μM을 처리하여 72시간을 더 배양한 후, 웨스턴 블랏(western blotting)을 진행하였다. 도 10은 분화된 지방 세포의 하위 단백질 레벨을 화학식 1-1 단독처리 또는 화학식 1-1과 Wnt3a-conditional media (2.5 %)를 동시 처리한 결과를 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물을 처리하면 지방 분화 유도 관련 단백질이 감소하는 것을 확인하였다.
또한, 지방 분화 관련 유전자의 발현을 확인하고자 실시간 중합효소 연쇄반응(real-time PCR, Q-PCR)을 이용하였다. 그 결과, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물을 처리하면 지방 분화 유도 관련 mRNA 양이 감소하는 것을 확인하였다(도 11).
실험예 2-6. 동물 모델에서의 증명
지방분화(Adipogenesis) 억제 화합물인 본 발명의 화학식 1의 화합물에 대한 마우스 모델에서 비만 억제 효과를 검정하고자, C57BL/C6 마우스를 이용하였다. 비만 억제 모델을 효과적인 평가를 위하여 대조군(일반식), 대조군(고열량식), 항비만억제군(고열량식+ 화학식 1 (15 mg/kg))을 비교 평가하였다(도 12). 일반식보다 고열량식의 사료를 주입한 마우스에서 몸무게가 131% 증가하였지만, 고열량식과 화학식 1 (15 mg/kg)을 함께 처리한 경우에는 115%로 감소하였다. 그리고 간 무게와 복부 지방 무게를 측정하였을 때 유의 있게 감소하였다. 이 결과를 종합하여, 화학식 1은 마우스 동물모델에서 비만 억제 활성이 우수한 것으로 확인되었다(도 12).
그리고 실험 종료 후, 각 군의 동물의 혈액을 채취하여 원심분리시켜 혈장을 분리한 다음, 혈액 중 대표적인 비만 마커인 총 콜레스테롤(total cholesterol, tCHO), 혈중 고밀도 지단백질 콜레스테롤(High density lipoprotein, LDL), 혈중 저밀도 지단백질 콜레스테롤(Low density lipoprotein, LDL), 간손상 마커인 글루타민산 옥살로초산 트란스아미나제(glutamic oxaloacetic transaminase, GOT), 글루타민산 피루빈산 트란스아미나제(glutamic pyruvic transaminase, GPT)을 혈액화학분석기로 분석하였다. 그 결과 tCHO, GOT, GPT, LDL 모두 고열량을 섭취한 대조군에 비교하였을 때, 비만 및 간 손상 마커들이 현저히 줄어든 것을 확인하였고, HDL은 고열량 섭취 대조군에 비교하여 증가하였다(도 13).
이러한 결과를 통하여, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 비만 억제뿐 아니라, 비만으로 인해 발생하는 간 손상과 지방간 형성 개선에도 큰 도움을 주는 것으로 보인다.
통계적 분석
모든 수치는 평균값±표준오차(S.E.M)로 나타내었다.
<실험예 3> 본 발명의 화학식 1에 따른 이중환형 화합물의 골 형성 특성 분석
실험예 3-1. 세포독성 분석
화학식 1로 표시되는 화합물(화학식 1-1)의 세포독성을 측정하기 위하여 은 골생성 과 관련된 조골세포의 전구세포인 MC3T3-E1 세포주 (한국세포주은행)에서의 독성을 측정하였다
구체적으로, 위 화학식 1-1에 대한 생체 내 안전성을 알아보기 위하여 세포 독성 시험을 수행하였다. 마우스 조골세포인 MC3T3-E1 세포를 5×103 cell/well의 농도로 96-well plate에 접종하고, 10% 우태아 혈청(FBS, Gibco #16000, USA) 및 1 X antibiotics (Gibco #15240062, USA)가 첨가된 알파-최소배지(alpha-MEM, JBI #008-53)를 포함하는 성장 배지에서 밤새 배양하였다. 이후, 지시된 농도 (0, 2.5, 5, 10, 25 그리고 50 mM) 농도로 3일째 화합물이 첨가된 배지를 교환하였으며, 7일 동안 처리하였다. 배양 후, 배지를 제거하고 90 μl의 배지와 10 μl의 WTS 용액을 첨가한 뒤 1시간 후 microplate reader기를 사용하여 450 nm에서 흡광도를 측정하였다. 그 결과는 도 14와 같다.
도 14에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에서 제조된 화학식 1-1은 50 μM 이하의 농도범위에서 세포독성이 나타나지 않음을 확인하였다.
실험예 3-2. ALP 활성 분석을 통한 골 형성 효과 분석(1)
본 발명에 따른 화학식 1의 화합물의 ALP 활성에 대한 효과를 분석하기 위하여 MC3T3-E1 세포주 알칼라인 포스파타아제(alkaline phosphatase, ALP) 염색을 통하여, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물 처리에 따른 MC3T3-E1 세포의 형태를 확인하였다.
본 실시예에서는 화학식 1-1이 조골세포의 분화의 대표적인 마커의 하나인 알칼라인 포스파타아제(alkaline phosphatase, ALP)의 활성에 미치는 영향을 측정하였다. 마우스 조골세포인 MC3T3-E1 세포를 5×103 cell/well의 농도로 96-well plate에 접종하고, 10% 우태아 혈청(FBS, Gibco #16000, USA) 및 1 X antibiotics (Gibco #15240062, USA)가 첨가된 알파-최소배지(alpha-MEM, JBI #008-53)를 포함하는 성장 배지에서 밤새 배양하였다. 네거티브 컨트롤러서 10% FBS를 함유하는 알파최소배지를 사용하였으며, 포지티브컨트롤로서 ALP를 활성화시키는 아스코르브산(ascorbic acid) 100 ㎍/㎖와 베타-글리세로포스페이트 (β-glycerophosphate) 10 mM를 혼합하였고, 포지티브 컨트롤에 5, 10 그리고 20 νM의 화학식 1-1을 첨가하여 3일째 화합물이 첨가된 배지를 교환하였으며, 7일 동안 처리하였다. 7일 후, 배지를 버리고 PBS로 세척한 후, 10% 포르말린으로 1분간 세포를 고정하였다. 그 다음, PBS로 2회 세척한 후, BCIP/NBT 용액(sigma)으로 염색하였다. 적절히 염색이 되면 용액을 버리고 PBS로 세척한 후 건조시켰다. 상기 실험 결과는 도 15와 같다.
도 15를 참고하면 화학식 1-1은 농도 의존적으로 ALP(Alkaline phosphatase staining) 양성 세포가 강하게 염색되었다. 이러한 결과를 통해, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 골형성 촉진 능력이 우수함을 확인하였다.
실험예 3-3. ALP 활성 분석을 통한 골 형성 효과 분석(2)
본 발명에 따른 화학식 1의 화합물이 ALP 활성에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 마우스 조골세포인 MC3T3-E1 세포를 5×103 cell/well의 농도로 96-well plate에 접종하고, 10% 우태아 혈청(FBS, Gibco #16000, USA) 및 1 X antibiotics (Gibco #15240062, USA)가 첨가된 알파-최소배지(alpha-MEM, JBI #008-53)를 포함하는 성장 배지에서 밤새 배양하였다. 네거티브 컨트롤러서 10% FBS를 함유하는 알파최소배지를 사용하였으며, 포지티브컨트롤로서 ALP를 활성화시키는 아스코르브산(ascorbic acid) 100 ㎍/㎖와 베타-글리세로포스페이트 (β-glycerophosphate) 10 mM를 혼합하였고, 포지티브 컨트롤에 5, 10 그리고 20 νM의 화학식 1-1(6-J)을 첨가하여 3일째 화합물이 첨가된 배지를 교환하였으며, 7일 동안 처리하였다. 7일 후, 배지를 버리고 PBS로 세척한 후, 배양한 MC3T3-E1 세포를 0.1% TritonX-100(PBS 내) 용액으로 용해시키고 원심분리하여 상등액만을 확보하였다. 일정양의 상등액과 ALP를 넣고 30분간 반응시킨 다음 405 nm에서 흡광도를 확인하였다. 상기 실험 결과는 도 16과 같다.
도 16에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 MC3T3-E1 세포의 ALP 활성을 증가시키며 이에 따라 조골세포의 분화가 증가하였음을 확인하였고, 골 성장 촉진에 효과가 있음을 확인하였다
실험예 3-4. 골 분화 촉진 유전자 발현량 증가 효과 분석
본 발명에 따른 화학식 1의 화합물의 골 분화 관련 유전자 촉진에 대한 영향을 확인하기 위해, 골형성 촉진 유전자들에 대한 발현량을 확인하였다.
분화 과정 중 유전자 변화를 확인해보기 위해 분화 7일 전체 RNA를 트리졸 시약 (인비트로젠, CA, USA)를 사용하여 제조사의 지침에 따라 분리하였다. 배양된 세포를 차가운 PBS로 2회 세척한 다음 트리졸 시약 1ml을 넣어 용해시켰다. 200 ㎕ 클로로포름을 넣어 섞어준 다음 섭씨 4도, 12000 rpm으로 20분간 원심 분리하여 상층액을 분리하였다. 분리된 상층액에 동량의 이소프로판올을 넣어 섞어준 다음 섭씨 4도, 12000 rpm으로 다시 원심 분리하였다. 상층액은 버리고 남은 펠렛을 70% 에탄올로 3회 세척한 다음 RNA를 분리하였다. RT-PCR을 위해 동량의 전체 RNA (5㎕)에 RT-PCR 증폭 키트를 넣어 섭씨 45도에서 60분간 반응시켜 cDNA를 제조하였다. cDNA는 하기 표 3의 프라이머를 이용하여 RT-PCR 방법으로 증폭하였다. RT-PCR은 cDNA에 cDNA를 이용하여 AccuPower®RT/PCR PreMix (Bioneer, Korea)를 이용하였다. 간략히 설명하면, 위에서 만들어진 8 ㎕의 cDNA 용액에 75 mM rATP, rUTP, rCTP, rGTP, 효소 혼합물, 10 x 반응 완충액을 각각 2 ㎕씩 첨가하여 제조사의 설명에 따라 증폭하여 얻었으며, 증폭된 mRNA의 양과 질은 나노드랍과 1% 아가로스 젤 전기영동을 이용하여 평가하였으며, 그 결과는 도 17과 같다.
[표 3]
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000018
도 17에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 화학식 1-1의 화합물 처리에 따라, 골분화 관련 유전자(mCol1a1, mOsteocalcin, mOsterix)의 mRNA 발현량이 증가하는 것으로 나타났다.
따라서, 본 발명에 따른 화학식 1-1의 화합물이 골분화를 촉진하는 능력이 우수한 것으로 나타났다.
이상, 본 발명을 예시적으로 설명하였으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Figure PCTKR2022003517-appb-img-000019

Claims (20)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 광학이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2022003517-appb-img-000020
    상기 화학식 1에서,
    R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자 또는 하이드록시(-OH)이고;
    R7은 치환 또는 비치환된 C1-6 알킬, 치환 또는 비치환된 C2-6 알켄, 치환 또는 비치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자로 포함하는 C3-8 헤테로시클로알킬, 또는 치환 또는 비치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자를 포함하는 C3-8 헤테로시클로알켄이고 (여기서, 치환된 C1-6 알킬, 치환된 C2-6 알켄, 치환된 C3-8 헤테로시클로알킬, 또는 치환된 C3-8 헤테로시클로알켄은 하나 이상의 H가 각각 독립적으로 하이드록시(-OH), 할로겐 원자, C1-6 알킬 또는 옥소(=O)로 치환될 수 있다);
    n은 0 또는 1 중 어느 하나의 정수이고;
    n이 0일 때, X1 및 X2는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자 또는 하이드록시(-OH)이고;
    n이 1일 때, X1 및 X2는 각각 독립적으로 단결합이고, X3은 -O-이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염인 것인, 화합물, 이의 광학이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염:
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2022003517-appb-img-000021
    상기 화학식 2에서,
    R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자 또는 하이드록시(-OH)이고;
    R7은 치환 또는 비치환된 C1-6 알킬, 치환 또는 비치환된 C2-6 알켄, 치환 또는 비치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자로 포함하는 C3-8 헤테로시클로알킬, 또는 치환 또는 비치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자를 포함하는 C3-8 헤테로시클로알켄 (여기서, 치환된 C1-6 알킬, 치환된 C2-6 알켄, 치환된 C3-8 헤테로시클로알킬, 또는 치환된 C3-8 헤테로시클로알켄은 하나 이상의 H가 각각 독립적으로 하이드록시(-OH), 할로겐 원자, C1-6 알킬 또는 옥소(=O)로 치환될 수 있다)이다.
  3. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염인 것인, 화합물, 이의 광학이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염:
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2022003517-appb-img-000022
    상기 화학식 3에서,
    R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 수소원자 또는 하이드록시(-OH)이고;
    R7은 치환 또는 비치환된 C1-6 알킬, 치환 또는 비치환된 C2-6 알켄, 치환 또는 비치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자로 포함하는 C3-8 헤테로시클로알킬, 또는 치환 또는 비치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자를 포함하는 C3-8 헤테로시클로알켄 (여기서, 치환된 C1-6 알킬, 치환된 C2-6 알켄, 치환된 C3-8 헤테로시클로알킬, 또는 치환된 C3-8 헤테로시클로알켄은 하나 이상의 H가 각각 독립적으로 하이드록시(-OH), 할로겐 원자, C1-6 알킬 또는 옥소(=O)로 치환될 수 있다)이다.
  4. 제1항에 있어서,
    R1, R2, R4 및 R5은 각각 독립적으로 하이드록시(-OH)이고;
    R3 및 R6은 각각 독립적으로 수소원자인 것인, 화합물, 이의 광학이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  5. 제1항에 있어서, R7은 하나 이상의 H가 각각 독립적으로 하이드록시(-OH)로 치환된 C1-4 알킬, 하나 이상의 H가 각각 독립적으로 하이드록시(-OH)로 치환된 C2-4 알켄, 하나 이상의 H가 각각 독립적으로 C1-3 알킬, 옥소(=O) 또는 이들 모두로 치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자로 포함하는 C3-5 헤테로시클로알킬, 또는 하나 이상의 H가 각각 독립적으로 C1-3 알킬로 치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자를 포함하는 C3-5 헤테로시클로알켄인 것인, 화합물, 이의 광학이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  6. 제5항에 있어서, R7은 적어도 두개의 하이드록시(-OH)로 치환된 C1-4 알킬, 적어도 두개의 하이드록시(-OH)로 치환된 C2-4 알켄, C1-3 알킬로 치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자로 포함하는 C3-5 헤테로시클로알킬, C1-3 알킬 및 옥소(=O)로 치환된 하나 이상의 산소 원자(O)를 헤테로원자로 포함하는 C3-5 헤테로시클로알킬, 또는 하나의 C1-3 알킬로 치환된 하나의 산소 원자(O)를 헤테로원자를 포함하는 C3-5 헤테로시클로알켄인, 화합물, 이의 광학이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  7. 제1항에 있어서, R7은 프로판, 프로펜, 옥시란, 옥시렌 또는 디옥솔란이고,
    여기서 상기 프로판, 프로펜, 옥시란, 옥시렌 및 디옥솔란은 비치환되거나, 각각 독립적으로 하이드록시(-OH) 또는 C1-3 알킬이 치환될 수 있는 것인, 이의 광학이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  8. 제1항에 있어서,
    R7은
    Figure PCTKR2022003517-appb-img-000023
    ,
    Figure PCTKR2022003517-appb-img-000024
    ,
    Figure PCTKR2022003517-appb-img-000025
    ,
    Figure PCTKR2022003517-appb-img-000026
    또는
    Figure PCTKR2022003517-appb-img-000027
    인, 화합물, 이의 광학이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  9. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 광학이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염은 하기 화학식 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5 및 1-6으로 구성된 군에서 선택되는 것인, 화합물, 이의 광학이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염:
    Figure PCTKR2022003517-appb-img-000028
    .
  10. 제1항에 있어서, 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염은 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스(Streptomyces rapamycinicus)　17A011 KTCT 14890BP 균주로부터 분리된 것인, 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 상기 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환은 신경퇴행성 질환, 안 질환, 골 질환, 치주 질환, 귀경화증, 상처 치유, 구강 점막염, 위장 점막염, 두개안면 결함, 탈모 질환 및 대사성 질환으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것인, 약학적 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 골 질환은 골결손, 골다공증, 골관절증, 골형성부전증, 골 결함, 골절 골다공증성 골절, 당뇨병성 골절, 불유합골절, 골형성 부전증, 골연화증 및 이로 인한 골절, 골형성 장애, 퇴행성 골질환, 온콜리틱(oncolytic) 골 질환, 파제트병 (Paget's disease), 대사성 골질환, 백혈병 (leukemia), 다발성 마이엘로마, 골수종, 서뮤성 골이형성증, 무형성 골 질환, 골 괴사증, 구루병 및 부정교합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것인, 약학적 조성물.
  14. 제12항에 있어서, 상기 대사성 질환은 비만, 이상지혈증, 지방간, 당뇨, 고지혈증, 고콜레스테롤증, 동맥경화증, 심근경색, 뇌경색, 근감소증, 과인슐린혈증 및 심근경색으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것인 약학적 조성물.
  15. 제12항에 있어서, 신경퇴행성 질환은 파킨슨 병, 뇌졸중, 척수 손상, 허혈성 뇌질환, 뇌전증, 알츠하이머병, 치매, 우울증, 조울증, 및 정신분열증으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것인, 약학적 조성물.
  16. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환 예방 또는 개선용 식품 조성물.
  17. 스트렙토마이세스 라파미시니쿠스(Streptomyces rapamycinicus) KTCT 14890BP.
  18. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염의 치료학적으로 유효한 양을 이를 필요로 하는 대상체에게 투여하는 단계를 포함하는 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환을 치료하는 방법.
  19. Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환의 치료용 약제의 제조를 위한 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염의 용도.
  20. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 화합물, 이의 광학 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 Wnt/β-catenin 신호전달 관련 질환의 예방 또는 치료에 사용하기 위한 약학적 조성물.
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