KR101171318B1

KR101171318B1 - ｍＰＧＥＳ－1에 대하여 활성 저해 효과를 갖는 항염증제

Info

Publication number: KR101171318B1
Application number: KR1020100071111A
Authority: KR
Inventors: 유연규; 박성준; 한성구
Original assignee: 국민대학교산학협력단
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2012-08-10
Also published as: KR20120009176A

Abstract

본 발명은 mPGES-1에 대하여 활성 저해 효과를 갖는 항염증제에 관한 것으로 서, 보다 상세하게는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 주요 성분으로 함유하는 염증을 일으키는데 관여하는 PGE2를 생성하는 mPGES-1에 대하여 활성 저해 효과를 갖는 항염증제에 관한 것이다. 본 발명의 상기 화학물을 포함하는 항염증제는 프로스타글란딘 E₂ (PGE₂) 합성 효소인 mPGES-1의 활성을 억제함으로서 프로스타글란딘 E₂에 의하여 유발되는 염증을 억제함으로서 류마티즘 등 염증질환 또는 통증의 치료에 사용될 수 있다. 또한, PGE2의 증가는 전립선암이나 난소암 유발과 관련 있으므로, 본 발명의 mPGES-1의 억제화합물은 전립선암이나 난소암 치료제로 사용할 수 있다.

Description

ｍＰＧＥＳ－1에 대하여 활성 저해 효과를 갖는 항염증제{Anti-Inflammation Agent Having Inhibitory Effect Against mPGES-1 Activity}

본 발명은 mPGES-1에 대하여 활성 저해 효과를 갖는 항염증제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 mPGES-1의 활성을 저해하여 PGE₂의 생성을 억제시킴으로서 항염증 작용을 하는 염증 질환의 치료제 또는 항염증제에 관한 것이다.

염증 반응, 혈압 조절 등 다양한 생리 작용을 조절하는 프로스타노이드들은 아라키도닉산으로부터 생합성된다(도 1). 아라키도닉산으로부터 COX-1/COX-2에 의하여 PGH2가 합성되며, PGH2로부터 PGE2, TXA, PGI 등 다양한 프로스타노이드가 합성된다. 이러한 프로스타노이드중에서 염증 반응과 관련 있는 PGE2는 세 종류의 효소에 의해 PGH2로부터 변환된다. 이들 3 종류의 PGE2 합성 효소는 수용성 단백질인 cPGES-1과 두 종류의 microsome membrane에 결합된 단백질인 mPGES-1과 mPGES-2이다. 이러한 3 종류의 PGE2 합성 효소 중 mPGES-1은 자극에 의하여 염증 반응을 일으키는 PGE2의 합성을 담당하며 염증 치료제의 표적 단백질로 간주되고 있다. 따라서 mPGES-1의 활성을 저해하는 화합물은 질병의 치료제로서의 가치를 가지게 된다.

프로스타글란딘 대사의 조절은 현재 항염증 치료에 집중된다. NSAIDs 및 COX-2 억제제는 사이클로옥시게나제의 활성 및 아라키돈산(AA)을 프로스타글란딘(PG) H2로 전환시키는 능력을 방해한다. PGH2는 후속적으로 말단 프로스타글란딘 신타제에 의해 상응하는 생물학적 활성 PGs, 즉, PGI2, 트롬복산(Tx) A2, PGD2, PGF2α, 및 PGE2로 대사될 수 있다. 약제학적, 유전학적, 및 중화항체 접근법의 병용은 염증에서 PGE2의 중요성을 나타낸다. 다수의 관점에서, 염증의 동물 모델에서 PGE2-의존 신호전달의 붕괴는 NSAIDs 또는 COX-2 억제제를 사용한 치료만큼 효과적일 수 있다. 따라서, 프로스타글란딘 E 신타제(PGES)에 의해 PGH2에서 PGE2로의 전환은 염증성 자극의 전달에서 중추의 단계를 나타낼 수 있다. 또한 난소암에서 mPGES-1의 활성은 암의 증식과 전이와 높은 상관관계가 있는 것으로 밝혀지고 있으며 (Molecule Cancer, 2006, vol.5, 62), mPGES-1은 전립선 암세포에서도 높은 활성을 보이며 전립선 암세포의 성장을 유도하는 것으로 알려진다 (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2009 vol. 106, 18758-18762). 이러한 결과는 mPGES-1이 염증 질환은 물론 난소암이나 전립선암의 치료제 표적임을 보여준다.

종래에 PGE2의 생성으로 인한 염증 질환의 치료를 위한 목적으로 COX-1과 COX-2를 억제할 수 있는 NSAIDs(non-steroidal anti-inflammatory drugs) 또는 COX-2를 억제할 수 있는 coxibs가 사용되었으나, COX-1로부터 유래되는 트롬복산(thromboxane) A2나 COX-2로부터 유래되는 프로스타글란딘(prostaglandin) I2의 불균형을 초래해 위장 장애나 심혈관계 질환의 발생 위험과 같은 부작용이 나타나게 되었다. 때문에 mPGES-1만 선택적으로 억제하여 PGE2의 생성을 막는 물질의 개발이 필요하게 되었다.

이에, 본 발명자들은 mPGES-1 효소의 활성을 저해할 수 있는 물질을 찾고자 노력하던 중, (4-(benzyloxy)phenyl)(5-bromo-2-hydroxyphenyl)methanone 화합물이 mPGES-1 효소의 활성을 효과적으로 저해함을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 염증 작용에 관여하는 PGE2의 생성을 막기 위하여 mPGES-1 효소의 활성을 저해하는 화합물을 이용해서 류마티즘과 같은 염증성 질환을 효과적으로 치료할 수 있는 치료 물질을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 주요 성분으로 함유하고, 염증을 일으키는데 관여하는 PGE2를 생성하는 mPGES-1에 대하여 활성 저해 효과를 갖는 항염증제를 제공한다.

<화학식 1>

이 때, 상기 화학식에서 R1은 F, Cl, Br 및 I로 구성되는 할로겐 원소 그룹에서 선택된 어느 하나이고, R2는 수소, 알킬, 알킬아릴 및 시클로알킬로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나이다.

또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 주요 성분으로 함유하는 염증을 일으키는데 관여하는 PGE2를 생성하는 mPGES-1에 대하여 활성 저해 효과를 갖는 전립선암 또는 난소암 치료제를 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 주요 성분으로 함유하는 염증을 일으키는데 관여하는 PGE2를 생성하는 mPGES-1에 대하여 활성 저해 효과를 갖는 항염증제를 제공한다.

<화학식 1>

이때, 상기 화학식에서 R1은 F, Cl, Br 및 I로 구성되는 할로겐 원소 그룹에서 선택된 어느 하나이고, R2는 수소, 알킬, 알킬아릴 및 시클로알킬로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나이다.

본 발명은 PGE2의 생성을 막기 위하여, mPGES-1 효소의 활성을 저해하는 화합물을 이용해서 류마티즘과 같은 염증성 질환의 치료 후보 물질을 제공한다. 구체적으로, 본 발명의 항염증제에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다. 하기 화학식 2로 표시되는 물질은 (4-(benzyloxy)phenyl)(5-bromo-2-hydroxyphenyl)methanone이라 명명된다.

<화학식 2>

상기 화학식 2로 표시되는 화합물[ (4-(benzyloxy)phenyl)(5-bromo-2-hydroxyphenyl)methanone]은 통상적인 화학적 합성법으로 합성할 수 있다. 상기 화합물이 mPGES-1의 활성을 저해한다. 하기 실시 예에서 보는 바와 같이, 상기 화합물에 대한 mPGES-1 효소 활성 저해능을 측정한 결과, 저해능 IC₅₀이 1 μM 이하로 우수한 저해능을 나타내고 있음을 확인하였다(표 1 참조).

본 발명의 전립선암 또는 남소암 치료제에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 화학식 2로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 항염증제, 전립선암 또는 난소암 치료제는 임상 투여시에 경구 또는 비경구로 투여가 가능하며 일반적인 의약품 제제의 형태로 사용될 수 있다.

즉, 본 발명의 치료제는 실제 임상 투여시에 경구 및 비경구의 여러 가지 제형으로 투여될 수 있는데, 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 화합물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트(Calcium carbonate), 수크로스(Sucrose) 또는 락토오스(Lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁용제로는 프로필렌글리콜(Propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다. 또한, 항염증제, 전립선암 또는 난소암 치료제로서의 효능 증진을 위해 칼슘이나 비타민 D₃를 첨가할 수 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 (4-(benzyloxy)phenyl) (5-bromo-2-hydroxyphenyl) methanone 구조를 갖는 화합물은 mPGES-1 효소의 활성을 저해하며 mPGES-1으로 생성되는 PGE2가 관여하는 류마티즘과 같은 염증성 질환의 치료제나 통증 치료에 활용할 수 있다.

도 1은 아라키돈산(Arachidonic acid)으로부터 프로스타글란딘(prostagladins)이 합성되는 생합성 경로 모식도이고,
도 2는 mPGES-1과 15-PGDH를 이용하는 mPGES-1 활성 측정방법의 모식도이고,
도 3은 화합물 2의 농도에 따라 mPGES-1의 활성 저해능을 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

< 실시예 1> mPGES -1 효소 활성 저해능 검색

염증과 열을 일으키는데 관여하는 PGE2를 생성하는 인간 mPGES-1의 발현과 정제는 김우일 논문(Woo-Il Kim, et al ., Expression and purification of human mPGES-1 in E. coli and identification of inhibitory compounds from a drug-library, BMB reports 2008; 41(11): 808-813)을 참고로 하였다. 대장균에서 과량 발현할 수 있도록 돌연변이 된 mPGES-1의 발현벡터를 형질 전환시킨 후 이를 순수 정제하여 사용하였다.

15-PGDH 효소의 발현과 정제는 Percival 논문(M. David Percival, Continuous spectrophotometric assay amenable to 96-well plate format for prostaglandin E synthase activity, Analytical Biochemistry 2003; 313: 307-310)을 참고로 하였다. 대장균에서 대량 발현 후 이를 순수 정제하여 사용하였다.

mPGES-1 활성은 200 ㎕ 용액상에서 실시하였다. mPGES-1 효소는 4 ㎍을 사용하였고, 15-PGDH 효소는 12 ㎍ 사용하였다. 기질로 PGH2(Sigma, U.S.A)를 사용하였고, 효소 반응은 50 mM TrisHCl(pH 7.5)에서 행해졌다. mPGES-1 효소의 안정화를 위한 환원된 글루타티온(Reduced gluthathione) 2 mM, 다이티오트레이톨(Dithiothreitol) 0.1 mM을 사용하였고, 활성을 나타내기 위한 형광의 관찰을 위해 2 mM의 NAD(Nicotinamide adenine dinucleotide)를 사용하였다. 기질의 안정화를 위해 0. 1mM의 포스포몰리브딘산(Phosphomolybdic acid)을 사용하였다. 96-well black nonbinding plate(Cayman chemical company, USA)에서 실온에서 30분간 반응을 진행하고 생성된 NADH의 양을 여기(excitation) 파장 340 ㎚와 방출(emission) 파장 468 ㎚의 형광으로 효소 반응 정도를 측정하였다.

각 화합물의 효소 반응 저해능을 측정하기 위해서, 상기 기술한 효소 반응 측정법의 수행시에 화합물의 농도를 다르게 첨가하여 효소 반응을 수행한 후 50% 효소 반응을 억제하는 화합물의 농도를 구하여 IC₅₀ 값으로 결정하였다. 그 결과, 하기 화학식 2로 표시되는 (4-(benzyloxy)phenyl)(5-bromo-2-hydroxyphenyl)methanone은 0.1 μM 이하의 낮은 IC₅₀ 값을 나타내었다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<화학식 2>

화합물	화학식 2
IC₅₀ (μM)	0.78

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 상기 화학식 2로 표시되는 물질은 mPGES-1 효소에 대해 IC₅₀ 값이1 μM 이하로 유의성 있는 저해능을 나타내고 있다. 상기 결과를 통하여 본 발명의 화합물이 mPGES-1 효소의 우수한 활성 저해를 나타냄을 확인하였다.

< 실시예 2> 항염증제에 의한 급성독성 시험

본 발명에 이용된 상기 화학식 2로 표시되는 (4-(benzyloxy)phenyl)(5-bromo-2-hydroxyphenyl)methanone을 경구 투여시 및 복강내 투여시의 독성 실험을 수행하여 이를 확인하고자 하였다.

6주령의 특정병원부재(SPF) SD계 랫트를 사용하여 급성독성실험을 실시하였다. 군당 2 마리씩의 동물에 본 발명의 상기 화합물을 각각 0.5% 메틸셀룰로즈 용액에 현탁하여 1 g/㎏의 용량으로 단회 경구투여하였다. 시험물질 투여후 동물의 폐사여부, 임상증상, 체중변화를 관찰하고 혈액학적 검사와 혈액생화학적검사를 실시하였으며, 부검하여 육안으로 복강장기와 흉강장기의 이상여부를 관찰하였다.

시험결과, 시험물질을 투여한 모든 동물에서 특기할 만한 임상증상이나 폐사된 동물은 없었으며, 체중변화, 혈액검사, 혈액생화학 검사, 부검소견 등에서도 독성변화는 관찰되지 않았다. 이상의 결과 상기 화합물은 모두 랫트에서 1 g/㎏까지 독성변화를 나타내지 않으며 경구 투여 최소치사량 (LD₅₀)은 1 g/㎏이상인 안전한 물질로 판단되었다.

Claims

하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 주요 성분으로 함유하는 염증을 일으키는데 관여하는 PGE2를 생성하는 mPGES-1에 대하여 활성 저해 효과를 갖는 항염증제:
<화학식 2>
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하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 주요 성분으로 함유하는 염증을 일으키는데 관여하는 PGE2를 생성하는 mPGES-1에 대하여 활성 저해 효과를 갖는 전립선암 또는 난소암 치료제.
<화학식 2>
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