KR101842633B1 - Diagnostic or therapeutic composition of cancer which is activated by cathepsin B, and near-infrared imaging and phototherapy of tumor using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 카텝신 B(cathepsin B)에 의해 활성화되는 암의 진단 또는 치료용 조성물, 이를 이용한 암의 근적외선 형광 이미징 및 광선 치료에 관한 것이다. 본 발명에 따른 시아닌을 포함하는 화합물은 카텝신 B에 의해 활성화 되어 암세포에서 특이적 및 선택적으로 암세포의 형광 이미징 또는 암세포에 광독성 및 강력한 광선치료 효과를 나타내므로, 암의 진단 또는 치료를 동시에 수행할 수 있는 다기능성 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a composition for diagnosing or treating cancers activated by cathepsin B, a near-infrared fluorescence imaging of cancer using the same, and a light therapy. The compound containing cyanine according to the present invention is activated by cathepsin B to exhibit phototoxicity and strong phototherapeutic effect on cancer cells selectively and selectively in cancer cells by fluorescence imaging of cancer cells or cancer cells, And the like.
Description
본 발명은 카텝신 B(cathepsin B)에 의해 활성화되는 암의 진단 또는 치료용 조성물, 이를 이용한 암의 근적외선 형광 이미징 및 광선 치료에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for diagnosing or treating cancers activated by cathepsin B, a near-infrared fluorescence imaging of cancer using the same, and a light therapy.
형광 프로브는 높은 공간 해상도로 실시간으로 시각적인 정보를 제공할 수 있기 때문에 생물학자들이 생물학적 과정을 연구할 수 있는 강력한 도구가 되고 있다. 특히, 근적외선(near-infrared, NIR) 발광(650-900 nm)을 가지는 프로브는 생체내 (in vivo) 이미징에 선호되고 있다. Fluorescent probes are able to provide visual information in real time with high spatial resolution, making it a powerful tool for biologists to study biological processes. In particular, probes with near-infrared (NIR) emission (650-900 nm) are preferred for in vivo imaging.
상기 근적외선 형광 프로브는 짧은 발광 파장을 가지는 종래의 프로브와 비교하여 독특한 장점을 가진다. 먼저, 근적외선 프로브는 생체내 이미징에 적용될 때, 상기 근적외선 발광은 높은 신호대잡음비(signal-to-noise ratio)를 나타내면서 고유 생체분자의 자가형광의 방해를 피할 수 있다. 또한, 근적외선 형광 프로브는 긴 여기 파장(excitation wavelength)을 가지기 때문에, 심부조직에서도 이미징을 할 수 있다. 나아가, 근적외선 여기 및 발광은 빛의 짧은 파장보다 생물학적 시료에 적은 손상을 일으킨다.The near-infrared fluorescence probe has a unique advantage compared with a conventional probe having a short emission wavelength. First, when the near-infrared probe is applied to in-vivo imaging, the near-infrared light emission can avoid interference of the intrinsic fluorescence of the intrinsic biomolecule while exhibiting a high signal-to-noise ratio. Further, since the near-infrared fluorescent probe has a long excitation wavelength, imaging can be performed in deep tissue. Furthermore, near infrared ray excitation and luminescence cause less damage to biological samples than shorter wavelengths of light.
과거 20년 동안, 일부 근적외선 형광 프로브가 생체내 및 시험관내에서 다양한 생물종을 관찰하도록 개발되어왔다. 그러나, 이러한 근적외선 형광 프로브는 단일 기능 시약으로서, 이미징에만 사용할 수 있다. 이에, 특정 이미징 및 암 치료 모두가 가능한 다기능 시약의 개발은 큰 의미를 가진다. During the past two decades, some near-infrared fluorescent probes have been developed to observe a variety of species in vivo and in vitro. However, such a near-infrared fluorescent probe is a single functional reagent and can be used only for imaging. Therefore, the development of a multifunctional reagent capable of both specific imaging and cancer treatment is of great significance.
광역학 치료(photodynamic therapy, PDT) 및 광열 치료(photothermal therapy, PTT)를 포함하는 광선치료는 마일드하고 비침습적인 암치료방법이다. 상기 치료 양상에서는 감광제 또는 광열제의 도움과 함께, 빛이 흡광되어 활성산소로 이동하거나 암 세포의 사멸을 유도하는 국부적 고열이 야기된다.Phototherapy, including photodynamic therapy (PDT) and photothermal therapy (PTT), is a mild and noninvasive cancer treatment method. With the help of photosensitizers or photothermogens, the treatment modality can cause localized high fever, where light is absorbed to move to active oxygen or induce the death of cancer cells.
상기 근적외선 광 유도 PDT 또는 PTT는 심부 조직침투 때문에 짧은 파장 빛에서 바람직하다. 현재까지, 가장 적합한 근적외선 광민감 분자는 인도시아닌 그린 염료(indocyanine green dye, ICG)이다. 상기 인도시아닌 그린 염료는 미 식약청(Food and Drug Administration (FDA))에서 임상용으로 승인된 근적외선 염료이다. 그러나, 인도시아닌 그린 염료 자체는 근적외선 레이저 조사에서 정상 세포 또는 조직의 손상을 동반한 광선치료가 유도되므로 암 세포에 특이적이지 못하다.The near-IR light-induced PDT or PTT is preferred in short wavelength light due to deep tissue penetration. To date, the most suitable near-infrared photosensitizer molecule is indocyanine green dye (ICG). The indocyanine green dye is a clinically approved near-infrared dye from the Food and Drug Administration (FDA). However, the indocyanine green dye itself is not specific to cancer cells because it is induced by near-infrared laser irradiation and phototherapy accompanied by damage of normal cells or tissues.
따라서, 정상 세포보다 타겟 암 세포에 특이적 및 효율적으로 손상을 야기하는 광선치료제가 바람직하다.Therefore, a phototherapeutic agent which causes specific and efficient damage to target cancer cells more than normal cells is preferable.
이에, 본 발명자들은 암의 이미징 및 치료가 모두 가능한 다기능 조성물을 개발하던 중, 본 발명에 따른 시아닌을 포함하는 화합물이 카텝신 B에 의해 활성화되어 암세포에서 특이적 및 선택적으로 암세포의 형광 이미징 또는 암세포에서 광독성 및 강력한 광선치료 효과를 나타내므로, 암의 진단 또는 치료를 동시에 수행할 수 있는 다기능성 조성물로 유용하게 사용될 수 있음을 알아내어 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the inventors of the present invention have developed a multifunctional composition capable of both imaging and treating cancer, and have found that a compound containing cyanine according to the present invention is activated by cathepsin B, and specifically and selectively, in cancer cells, The present invention provides a multifunctional composition capable of simultaneous diagnosis and treatment of cancer since it exhibits a phototoxic and powerful light therapy effect.
본 발명의 목적은 시아닌을 포함하는 화합물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a compound comprising cyanine.
본 발명의 다른 목적은 상기 시아닌을 포함하는 화합물의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a process for preparing a compound containing the cyanine.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 시아닌을 포함하는 화합물을 포함하는 암 진단용 조성물을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a composition for diagnosing cancer comprising a compound containing the cyanine.
본 발명의 다른 목적은 상기 시아닌을 포함하는 화합물을 유효성분으로 포함하는 암 치료용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a composition for treating cancer, which comprises a compound containing the cyanine as an active ingredient.
본 발명의 또 다른 목적은 암의 근적외선 치료용 조성물을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a composition for treating near infrared rays of cancer.
본 발명의 다른 목적은 상기 암 진단용 조성물을 사용하는 암의 진단방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a diagnostic method of cancer using the cancer diagnostic composition.
상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 시아닌을 포함하는 화합물을 제공한다:The present invention provides a compound comprising cyanine represented by the following Formula 1:
[화학식 1][Chemical Formula 1]
(상기 화학식 1에서,(In the
R1은 각각 독립적으로 직쇄 또는 측쇄의 C1-10알킬이고;R 1 are each independently linear or branched C 1-10 alkyl;
n은 1 내지 5의 정수이고;n is an integer from 1 to 5;
L은 알라닌(Ala, A), 아르기닌(Arg, R), 아스파라긴(Asn, N), 아스파틱산(Asp, D), 시스테인(Cys, C), 글루타믹산(Glu, E), 글루타민(Gln, Q), 글라이신(Gly, G), 히스티딘(His, H), 이소루신(Ile, I), 루신(Leu, L), 라이신(Lys, K), 메티오닌(Met, M), 페닐알라닌(Phe, F), 프롤린(Pro, P), 세린(Ser, S), 트레오닌(Thr, T), 트립토판(Trp, W), 티로신(Tyr, Y) 및 발린(Val, V)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 아미노산이 펩타이드 결합으로 연결된 링커이되, 상기 L의 아미노산 개수는 1 내지 10이고, L의 카보닐과 연결된 말단은 -NH-이고, 아민과 연결된 말단은-(C=O)-이고;L is an alanine (Ala, A), arginine (Arg, R), asparagine (Asn, N), aspartic acid (Asp, D), cysteine (Cys, C), glutamic acid , Q, glycine (Gly, G), histidine (His, H), isoleucine (Ile, I), leucine (Leu, L), lysine (Lys, K), methionine (F), proline (Pro, P), serine (Ser, S), threonine (Thr, T), tryptophan (Trp, W), tyrosine Wherein the terminal amino acid of L is 1 to 10, the terminal of L connected to the carbonyl is -NH-, and the terminal connected to the amine is - (C = O) - ;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 , 또는 이고; Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > , or ego;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 , 또는 이고; 및 Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > , or ego; And
상기 치환된 , 및 는 직쇄 또는 측쇄의 C1-5알킬, 직쇄 또는 측쇄의 C1- 5알콕시 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 치환기로 하나 이상 치환될 수 있다).The substituted , And May be substituted one or more by one or more substituents selected from the group consisting of linear or branched C 1-5 alkyl, straight or branched C 1- 5 alkoxy and halogen).
또한, 본 발명은 하기 반응식 1에 나타난 바와 같이,The present invention also relates to a process for producing a compound represented by the formula (1)
화학식 3으로 표시되는 화합물과 화학식 4로 표시되는 화합물을 반응시켜 화학식 2로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 1); 및Reacting a compound represented by formula (3) with a compound represented by formula (4) to prepare a compound represented by formula (2) (step 1); And
상기 단계 1에서 제조한 화학식 2로 표시되는 화합물을 화학식 5로 표시되는 화합물과 클릭 반응(click reaction)시켜 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 2);를 포함하는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법을 제공한다:(Step 2) of preparing a compound represented by Formula (1) by a click reaction with a compound represented by Formula (5) prepared in
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
(상기 반응식 1에서,(In the
R1, n, L 및 는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다).R 1 , n, L And Is as defined in the above formula (1)).
나아가, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암 진단용 조성물을 제공한다.Further, the present invention provides a composition for diagnosing cancer comprising the compound represented by
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 유효성분으로 포함하는 암 치료용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for treating cancer comprising the compound represented by Formula 1 as an active ingredient.
나아가, 본 발명은 하기 화학식 8로 표시되는 화합물을 유효성분으로 포함하는 암의 근적외선 치료용 조성물:Further, the present invention relates to a composition for treating near infrared rays of cancer comprising, as an active ingredient, a compound represented by the following general formula (8)
[화학식 8][Chemical Formula 8]
(상기 화학식 7에서,(In the above formula (7)
R1은 각각 독립적으로 직쇄 또는 측쇄의 C1-10알킬이고;R 1 are each independently linear or branched C 1-10 alkyl;
R2는 -NH2 또는 -NH3 +이고;R 2 is -NH 2 or -NH 3 + ;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 , 또는 이고; Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > , or ego;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 , 또는 이고; 및 Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > , or ego; And
상기 치환된 , 및 는 직쇄 또는 측쇄의 C1-5알킬, 직쇄 또는 측쇄의 C1- 5알콕시 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 치환기로 하나 이상 치환될 수 있다).The substituted , And May be substituted one or more by one or more substituents selected from the group consisting of linear or branched C 1-5 alkyl, straight or branched C 1- 5 alkoxy and halogen).
또한, 본 발명은 상기 암 진단용 조성물을 동물개체로부터 분리된 조직 또는 세포에 처리하는 단계를 포함하는 암의 진단방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for diagnosing cancer comprising treating the cancer diagnostic composition with a tissue or cells separated from an animal.
본 발명에 따른 시아닌을 포함하는 화합물은 카텝신 B에 의해 활성화 되어 암세포에서 특이적 및 선택적으로 암세포의 형광 이미징 또는 암세포에 광독성 및 강력한 광선치료 효과를 나타내므로, 암의 진단 또는 치료를 동시에 수행할 수 있는 다기능성 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.The compound containing cyanine according to the present invention is activated by cathepsin B to exhibit phototoxicity and strong phototherapeutic effect on cancer cells selectively and selectively in cancer cells by fluorescence imaging of cancer cells or cancer cells, And the like.
도 1은 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조한 화합물(CyA-P-CyB)을 사용하는 카텝신 B에 의해 유발된 암 세포의 근적외선 이미징 및 광선치료를 도식화한 그림이다.
도 2a는 λex = 650 nm에서의 Cy-S-Ph-NH2의 흡광 스펙트럼(붉은선) 및 Cy-N3의 발광 스펙트럼(검은선)을 나타낸 그래프이고, 도 2b는 버퍼용액(25 mM 아세테이트, 1.0 mM EDTA, pH 5.0, 및 500 μM GSH)에서 카텝신 B로 배양된 후, λex = 650 nm에서의 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암의 진단 또는 치료용 조성물 CyA-P-CyB의 발광 스펙트라의 시간에 따른 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3a 내지 3d는 세포에서의 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암의 진단 또는 치료용 조성물 CyA-P-CyB의 형광 이미징을 나타낸 사진으로, 도 3a는 전처리 과정을 거치지 않은 헬라 세포, 도 3b는 150 μM H2O2를 24시간, 도 3c는 10 μM 캠토테신(camptothecin)을 24시간, 도 3d는 30 nM 칼페인 저해제 I(calpain inhibitor I)을 30분간 처리한 후, 각각의 세포를 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암의 진단 또는 치료용 조성물 CyA-P-CyB 10 μM로 2시간 배양하였다. 상기 세포는 각각 DPBS로 세척하고, 공초점 현미경(confocal microscopy)으로 형광이미지를 얻었다. 라이소트랙커(LysoTracker)를 사용하여 상기 세포를 co-stain시켰다(상부: CyA-P-CyB 처리(ex. 635 nm/em. 655 - 755 nm), 중부: LysoTracker 염색(ex. 405 nm/em. 430 - 455 nm), 하부: DIC로 병합. 스케일 바: 10 μm).
도 4는 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암의 진단 또는 치료용 조성물 CyA-P-CyB의 존재하에, 레이저 조사 및 카텝신 B 저해제 I를 처리 또는 비처리 때의 세포 성장의 MTT 측정 결과를 나타낸 그래프로, 도 4a 및 4b는 레이저 조사를 수행 또는 비수행하였을 때의 세포 독성 효과를 나타낸 그래프이고, 도 4c 및 4는 카텝신 B 저해제를 처리 또는 비처리하였을 때의 세포독성을 나타낸 그래프이고, 도 4e는 정상 세포와 암세포에서의 세포독성의 비교를 나타낸 그래프이다. 도 4a는 U87 세포에서, 도 4b는 A549 세포에서 다양한 농도의 CyA-P-CyB로 16시간 배양한 후, CyA-P-CyB를 제거하였다. 상기 세포에 808 nm의 레이저(2 W/cm2, 10 min)를 조사하여 24시간 배양하였다. 도 4c는 U87 세포에서, 도 4d는 A549 세포에서 칼페인 저해제 I 30 nM로 30분간 전처리하고, 5 μM의 CyA-P-CyB로 16시간 배양한 후, CyA-P-CyB를 제거하였다. 상기 세포에 808 nm의 레이저(2 W/cm2, 10 min)를 조사하여 24시간 배양하였다. 도 4e는 세포를 5 μM의 CyA-P-CyB로 16시간 배양한 후, CyA-P-CyB를 제거하였다. 상기 세포에 808 nm의 레이저(2 W/cm2, 10 min)를 조사하여 24시간 배양하였다. 도 4a 내지 4e의 결과는 세번의 독립적인 실험의 ± 평균 표준 편차 값을 표현하였다.
도 5는 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암의 진단 또는 치료용 조성물 CyA-P-CyB의 근적외선 형광 이미징 및 생체내에서의 CyA-P-CyB의 광선치료 효능을 나타낸 그래프로, 도 5a는 PEG-PLA/CyA-P-CyB을 정맥 주사한 후, 48 시간이 경과할 때 까지의 담암 마우스의 근적외선 이미징(종양은 점선원으로 표시)이고, 도 5b는 H640 종양이 있는 마우스에 그래프에 표시된 물질을 정맥 주사한 후 시간에 따른 종양 성장 정도를 측정한 그래프(빨간 화살표는 PEG-PLA/CyA-P-CyB의 정맥주사 시작을 나타내고, 파란 화살표는 레이저 조사일을 나타낸다)이고, 도 5c는 서로 다른 처리 후의 H640 종양이 있는 마우스의 사진이다. 도 5b에서, 마우스는 PEG-PLA/CyA-P-CyB를 5 mg/kg씩 매일 4일간(총 20 mg/kg) 처리하였으며, 실험 결과는 ± SEM 값으로 표시하였다(* P < 0.05, PEG-PLA 처리와 함께 레이저를 조사한 그룹과 비교).
도 6은 생체내에서의 CyA-P-CyB의 독성; 및 세포증식 및 세포사멸에서의 CyA-P-CyB의 효과;를 나타낸 그래프로, 도 6a는 PEG-PLA 또는 PEG-PLA/CyA-P-CyB (20 mg/kg)를 정맥주사하여 14일이 결과된 후의 마우스에서 적출한 장기(폐, 간, 심장, 신장, 췌장, 비장 및 뇌)의 조직학적 분석결과를 나타낸 그래프이고, 도 6b는 종양의 세포증식 및 세포사멸을 측정한 사진이고, 도 6c는 TUNEL 분의 정량화를 나타낸 그래프이다. 도 6b에서, 세포증식은 Ki-67 항체로 조직 염색하여 측정되며, 갈색으로 표시된다. 핵(nuclei)은 헤마톡실린으로 대비염색되었다. 세포사멸은 TUNEL 분석(assay)를 사용하여 측정되었다. 녹색은 양성 신호를 나타낸다. 핵은 DAPI 염색(파란색)을 통해 시각화되었다. 도 6c에서 양성 신호는 각 슬라이드는 슬라이드당 5 프레임에서 카운트 된 것이다. 실험 결과는 ± SEM (n = 3-6) 값으로 표시하였다(** P < 0.01, 대조군 (PEG-PLA), 레이저 처리한 대조군(PEG-PLA) 또는 PEG-PLA/CyA-P-CyB 그룹과 각각 비교)
도 7은 카텝신 B(10 μg/mL) 및 칼페인 저해제 I(100 μM) 존재 하에 버퍼 용액(25 mM 아세테이트, 1.0 mM EDTA, pH 5.0, 500 μM GSH)에서 서로 다른 배양시간으로 배양하여 λex = 650 nm에서의 CaA-P-CyB의 흡광 스펙트라를 나타낸 그래프이다.
도 8은 일중항 산소 생성 및 808 nm 레이저 조사후 Cy-S-Ph-NH2의 광열 효과의 분석을 나타낸 그래프로, 도 8a는 λex = 410 nm에서 Cy-S-Ph-NH2 (10 μM)존재 하에 808 nm 레이저(0.5 w/cm2)를 사용하여 다양한 레이저 조사 시간시간에 따른DPBF (10 μM)의 형광 스펙트라를 나타낸 그래프이고, 도 8b는 레이저를 조사하지 않았을 경우, Cy-S-Ph-NH2 (10 μM) 존재하에서 DPBF (10 μM)의 형광 스펙트라를 나타낸 그래프이고, 도 8c는 Cy-S-Ph-NH2 (■) 및 물 (●)에 808 nm 레이저(2 W/cm2)를 조사하였을 때 시간에 따른 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 동적 레이저 산란을 통해 PEG-PLA/CYA-P-CYB 나노 입자의 특성을 분석한 그래프이다(본 도 9에서, 나노입자의 크기=230.9 nm, PDI=0.461).Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a schematic diagram of near-infrared imaging and phototherapy of cancer cells induced by cathepsin B using the compound (CyA-P-CyB) prepared in Example 1 according to the present invention.
2A is a graph showing an absorption spectrum (red line) and Cy-N 3 emission spectrum (black line) of Cy-S-Ph-NH 2 at λ ex = 650 nm, Acetate, 1.0 mM EDTA, pH 5.0, and 500 [mu] M GSH) and then incubated with a composition for diagnosis or treatment of cancer comprising the compound of formula (I) according to the present invention at λ ex = 650 nm CyA-P-CyB with respect to time.
3A to 3 D are photographs showing fluorescence imaging of CyA-P-CyB, a composition for diagnosing or treating cancer, comprising a compound represented by
Fig. 4 is a graph showing the results of cell growth in the presence of CyA-P-CyB, a composition for diagnosing or treating cancer comprising a compound represented by Chemical Formula 1 according to the present invention, FIGS. 4A and 4B are graphs showing cytotoxic effects when laser irradiation is performed or not, FIGS. 4C and 4 are graphs showing cytotoxicity when treated with cathepsin B inhibitor or untreated FIG. 4E is a graph showing a comparison of cytotoxicity between normal cells and cancer cells. FIG. FIG. 4A shows the result of culturing with U87 cells and FIG. 4B with A549 cells with various concentrations of CyA-P-CyB for 16 hours and then removed CyA-P-CyB. The cells were irradiated with a laser (2 W / cm 2 , 10 min) at 808 nm and cultured for 24 hours. FIG. 4C shows the result of the pretreatment with 30 nM of the calpain inhibitor I in the U87 cell, FIG. 4D, and A549 cells, and the CyA-P-CyB was removed after culturing with 5 μM CyA-P-CyB for 16 hours. The cells were irradiated with a laser (2 W / cm 2 , 10 min) at 808 nm and cultured for 24 hours. Figure 4e shows that the cells were incubated with 5 [mu] M CyA-P-CyB for 16 hours and then removed CyA-P-CyB. The cells were irradiated with a laser (2 W / cm 2 , 10 min) at 808 nm and cultured for 24 hours. The results of Figures 4a to 4e represent ± standard deviation values of three independent experiments.
FIG. 5 is a graph showing the near-infrared fluorescence imaging of the composition CyA-P-CyB for the diagnosis or treatment of cancer including the compound represented by the
Figure 6 shows the toxicity of CyA-P-CyB in vivo; 6A is a graph showing the effect of CyA-P-CyB on cell proliferation and apoptosis; FIG. 6A shows the effect of PEG-PLA or PEG-PLA / CyA-P- CyB (20 mg / FIG. 6B is a graph showing the cell proliferation and cell death of the tumor, and FIG. 6B is a graph showing the results of histological analysis of the organs (lung, liver, heart, kidney, pancreas, spleen and brain) 6c is a graph showing the quantification of the TUNEL fraction. In Figure 6b, cell proliferation is measured by tissue staining with Ki-67 antibody and is shown in brown. The nuclei were contrasted with hematoxylin. Cell death was measured using a TUNEL assay. Green indicates a positive signal. Nuclei were visualized through DAPI staining (blue). The positive signal in Figure 6c is that each slide is counted at 5 frames per slide. The results were expressed as ± SEM (n = 3-6) (** P <0.01, control group (PEG-PLA), laser treated control group (PEG-PLA) or PEG-PLA / CyA- Respectively)
Figure 7 shows the results of incubation with different incubation times in buffer solutions (25 mM acetate, 1.0 mM EDTA, pH 5.0, 500 [mu] M GSH) in the presence of cathepsin B (10 μg / mL) and calpain inhibitor I (100 μM) and the absorption spectra of CaA-P-CyB at ex = 650 nm.
Figure 8 is a graph showing the analysis of the photo-thermal effect of Cy-S-Ph-NH 2 and then a singlet oxygen generation and 808 nm laser radiation, Figure 8a Cy-S-Ph-NH 2 (10 at λ ex = 410 nm FIG. 8B is a graph showing fluorescence spectra of DPBF (10 μM) according to various laser irradiation time periods using an 808 nm laser (0.5 w / cm 2 ) in the presence of a laser -Ph-NH 2 (10 μM) is a graph showing the fluorescence spectra of the DPBF (10 μM) in the presence, Figure 8c is a Cy-S-Ph-NH 2 (■) and water (●) 808 nm laser (2 W in / cm < 2 >).
FIG. 9 is a graph showing the characteristics of PEG-PLA / CYA-P-CYB nanoparticles through dynamic laser scattering (in FIG. 9, nanoparticle size = 230.9 nm, PDI = 0.461).
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
단, 이하 설명은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.It is to be understood, however, that the following description is provided to assist in understanding the present invention, and the present invention is not limited thereto.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 시아닌을 포함하는 화합물을 제공한다.The present invention provides a compound containing cyanine represented by the following formula (1).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
(상기 화학식 1에서,(In the
R1은 각각 독립적으로 직쇄 또는 측쇄의 C1-10알킬이고;R 1 are each independently linear or branched C 1-10 alkyl;
n은 1 내지 5의 정수이고;n is an integer from 1 to 5;
L은 알라닌(Ala, A), 아르기닌(Arg, R), 아스파라긴(Asn, N), 아스파틱산(Asp, D), 시스테인(Cys, C), 글루타믹산(Glu, E), 글루타민(Gln, Q), 글라이신(Gly, G), 히스티딘(His, H), 이소루신(Ile, I), 루신(Leu, L), 라이신(Lys, K), 메티오닌(Met, M), 페닐알라닌(Phe, F), 프롤린(Pro, P), 세린(Ser, S), 트레오닌(Thr, T), 트립토판(Trp, W), 티로신(Tyr, Y) 및 발린(Val, V)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 아미노산이 펩타이드 결합으로 연결된 링커이되, 상기 L의 아미노산 개수는 1 내지 10이고, L의 카보닐과 연결된 말단은 -NH-이고, 아민과 연결된 말단은-(C=O)-이고;L is an alanine (Ala, A), arginine (Arg, R), asparagine (Asn, N), aspartic acid (Asp, D), cysteine (Cys, C), glutamic acid , Q, glycine (Gly, G), histidine (His, H), isoleucine (Ile, I), leucine (Leu, L), lysine (Lys, K), methionine (F), proline (Pro, P), serine (Ser, S), threonine (Thr, T), tryptophan (Trp, W), tyrosine Wherein the terminal amino acid of L is 1 to 10, the terminal of L connected to the carbonyl is -NH-, and the terminal connected to the amine is - (C = O) - ;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 , 또는 이고; Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > , or ego;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 , 또는 이고; 및 Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > , or ego; And
상기 치환된 , 및 는 직쇄 또는 측쇄의 C1-5알킬, 직쇄 또는 측쇄의 C1- 5알콕시 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 치환기로 하나 이상 치환될 수 있다).The substituted , And May be substituted one or more by one or more substituents selected from the group consisting of linear or branched C 1-5 alkyl, straight or branched C 1- 5 alkoxy and halogen).
바람직하게는.Preferably.
R1은 각각 독립적으로 직쇄 또는 측쇄의 C1-5알킬이고;R 1 are each independently C 1-5 alkyl, straight or branched;
n은 2 내지 4의 정수이고;n is an integer from 2 to 4;
L은 글라이신(Gly, G), 루신(Leu, L) 및 페닐알라닌(Phe, F)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 아미노산이 펩타이드 결합으로 연결된 링커이되, 상기 L의 아미노산 개수는 1 내지 10이고, L의 카보닐과 연결된 말단은 -NH-이고, 아민과 연결된 말단은-(C=O)-이고;L is a linker in which at least one amino acid selected from the group consisting of glycine (Gly, G), leucine (Leu, L) and phenylalanine (Phe, F) is linked by a peptide bond, the number of amino acids of L is 1 to 10 , The end connected to the carbonyl of L is -NH- and the end connected to the amine is - (C = O) -;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 또는 이고; Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > or ego;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 또는 이고; 및 Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > or ego; And
상기 치환된 및 는 직쇄 또는 측쇄의 C1- 5알킬, 직쇄 또는 측쇄의 C1- 5알콕시 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 치환기로 하나 이상 치환될 수 있다.The substituted And May be substituted one or more by one or more substituents selected from the group consisting of C 1- 5 alkoxy and halogen of C 1- 5 alkyl, linear or branched linear or branched.
보다 바람직하게는,More preferably,
R1은 각각 독립적으로 직쇄 또는 측쇄의 C1-3알킬이고;R 1 are each independently C 1-3 alkyl, straight or branched;
n은 3이고;n is 3;
L은 글라이신(Gly, G), 루신(Leu, L) 및 페닐알라닌(Phe, F)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 아미노산이 펩타이드 결합으로 연결된 링커이되, 상기 L의 아미노산 개수는 4이고, L의 카보닐과 연결된 말단은 -NH-이고, 아민과 연결된 말단은-(C=O)-이고;L is a linker in which at least one amino acid selected from the group consisting of glycine (Gly, G), leucine (Leu, L) and phenylalanine (Phe, F) is linked by a peptide bond, the number of amino acids of L is 4, L Is -NH- and the end connected to the amine is - (C = O) -;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 이고; Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > ego;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된이고; 및 Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > ego; And
상기 치환된 는 직쇄 또는 측쇄의 C1- 5알킬, 직쇄 또는 측쇄의 C1-5알콕시 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 치환기로 하나 이상 치환될 수 있다.The substituted It may be substituted one or more by one or more substituents selected from the group consisting of C 1-5 alkoxy and halogen, C 1- 5 alkyl, linear or branched linear or branched.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 있어서, 치환기의 가장 바람직한 예로는, R1은 프로필일 수 있고, n은 3일 수 있고, L은 일 수 있고, 이때, L의 아민 말단은 카보닐과 연결되고, 카보닐 말단은 아민과 연결되며,In the compound represented by the general formula (1), as the most preferable example of the substituent, R 1 may be a propyl, n may be 3, L is , Wherein the amine terminus of L is connected to a carbonyl, the carbonyl terminus is connected to an amine,
및 는 각각 독립적으로 비치환 또는 부톡시, 클로로 및 브로모로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 치환기로 하나 이상 치환된 일 수 있다. And Each independently represent a group selected from the group consisting of unsubstituted or substituted with one or more substituents by one or more substituents selected from the group consisting of butoxy, Lt; / RTI >
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 바람직한 예는 하기 화합물 A로 표시되는 화합물이다.Preferable examples of the compound represented by the formula (1) according to the present invention are those represented by the following compound A.
[화학식 A](A)
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 설계 원리는 하기 화학식 b로 표시되는 프로테아제(protease) 기질인 펩타이드 링커를 중심으로 하여, 하기 화학식 a로 표시되는 형광 공여자(donor) 및 하기 화학식 c로 표시되는 비형광 수용체(acceptor)에 기초한다.The design principle of the compound represented by the formula (1) according to the present invention is based on a peptide linker, which is a protease substrate represented by the following formula (b), with a fluorescent donor represented by the following formula (a) Based on the displayed non-fluorescent acceptor.
[화학식 a](A)
[화학식 b][Formula b]
[화학식 c](C)
(상기 화학식 a, b 및 c에서,(In the above formulas (a), (b) and (c)
R1, n, L 및 는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다).R 1 , n, L And Is as defined in the above formula (1)).
상기 화학식 a로 표시되는 화합물 및 화학식 c로 표시되는 화합물은 적외선 영역의 파장으로 여기될 수 있는 시아닌 계열의 발색단을 포함한다면 특히 한정되는 것은 아니나, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 치환기 범위 내가 바람직하다.The compound represented by the formula (a) and the compound represented by the formula (c) are not particularly limited as far as they include a chromophore of a cyanine series which can be excited with a wavelength in the infrared region, but the substituent range of the compound represented by the formula .
또한, 본 발명은 하기 반응식 1에 나타난 바와 같이,The present invention also relates to a process for producing a compound represented by the formula (1)
화학식 3으로 표시되는 화합물과 화학식 4로 표시되는 화합물을 반응시켜 화학식 2로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 1); 및Reacting a compound represented by formula (3) with a compound represented by formula (4) to prepare a compound represented by formula (2) (step 1); And
상기 단계 1에서 제조한 화학식 2로 표시되는 화합물을 화학식 5로 표시되는 화합물과 클릭 반응(click reaction)시켜 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 2);를 포함하는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법을 제공한다:(Step 2) of preparing a compound represented by Formula (1) by a click reaction with a compound represented by Formula (5) prepared in
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
(상기 반응식 1에서,(In the
R1, n, L 및 는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다).R 1 , n, L And Is as defined in the above formula (1)).
이하, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for producing the compound represented by the above formula (1) will be described in detail.
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1은 화학식 3으로 표시되는 화합물과 화학식 4로 표시되는 화합물을 반응시켜 화학식 2로 표시되는 화합물을 제조하는 단계이며, 구체적으로, 화학식 3으로 표시되는 화합물을 트리포스젠 및 염기 존재하에 반응시켜 애시드 클로라이드 화합물을 형성한 후, 화학식 4로 표시되는 화합물의 아민과 반응하여 화학식 2로 표시되는 화합물을 제조할 수 있다.In the process for preparing the compound represented by the
또한, 상기 염기로는 특히 한정되는 것은 아니나, N,N-다이메틸아미노피리딘(DMAP), 피리딘, 트라이에틸아민, N,N-다이이소프로필에틸아민(DIPEA), 1,8-디아자비사이클로[5.4.0]-7-운데센(DBU) 등의 유기염기 또는 소듐바이카보네이트, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 무기염기를 사용할 수 있으며, 이를 단독 또는 혼합하여, 당량 또는 과량으로 사용할 수 있고, N,N-다이이소프로필에틸아민와 N,N-다이메틸아미노피리딘(DMAP)를 사용하는 것이 바람직하다.The base includes, but is not limited to, N, N-dimethylaminopyridine (DMAP), pyridine, triethylamine, N, N-diisopropylethylamine (DIPEA), 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene (DBU), or an inorganic base such as sodium bicarbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc., which may be used alone or in combination, N, N-diisopropylethylamine and N, N-dimethylaminopyridine (DMAP) are preferably used.
나아가, 상기 반응에서 사용 가능한 용매로는 테트라하이드로퓨란, 다이옥산, 디클로로메탄, 1,2-다이메톡시에탄과 같은 에테르계 용매, 벤젠, 톨루엔, 자일렌과 같은 아로마틱 하이드로카본용매, 저급 알코올, 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸설폭사이드(DMSO), 아세토나이트릴, 물, 클로로포름 등이 있으며, 이를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.Further, as the solvent usable in the above reaction, ether solvents such as tetrahydrofuran, dioxane, dichloromethane and 1,2-dimethoxyethane, aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene, lower alcohols, dimethyl Dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), acetonitrile, water, chloroform and the like, which can be used singly or in combination.
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 단계 1에서 제조한 화학식 2로 표시되는 화합물을 화학식 5로 표시되는 화합물과 클릭 반응(click reaction)시켜 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 단계이며, 구체적으로, 화학식 2로 표시되는 화합물의 알카인과 화학식 5로 표시되는 화합물의 아자이드가 금속 이온 촉매 존재하에 클릭 반응을 통해 트리아졸을 형성하여 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 단계이다.In the method for preparing the compound represented by the
이때, 상기 금속 이온 촉매는 클릭반응을 유도할 수 있는 촉매라면 특히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는, 구리 이온을 포함하는 촉매를 사용할 수 있고, 사익 구리 이온을 포함하는 촉매로는 CuCl2를 사용할 수 있다.At this time, the metal ion catalyst is not particularly limited as long as it is a catalyst capable of inducing a click reaction, but preferably a catalyst containing copper ion can be used, and CuCl 2 can be used as a catalyst containing salicidal copper ion .
나아가, 상기 반응에서 사용 가능한 용매로는 테트라하이드로퓨란, 다이옥산, 디클로로메탄, 1,2-다이메톡시에탄과 같은 에테르계 용매, 벤젠, 톨루엔, 자일렌과 같은 아로마틱 하이드로카본용매, 저급 알코올, 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸설폭사이드(DMSO), 아세토나이트릴, 물, 클로로포름 등이 있으며, 이를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.Further, as the solvent usable in the above reaction, ether solvents such as tetrahydrofuran, dioxane, dichloromethane and 1,2-dimethoxyethane, aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene, lower alcohols, dimethyl Dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), acetonitrile, water, chloroform and the like, which can be used singly or in combination.
상기 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법의 각 단계는 해당 분야의 당업자라면, 각 단계별 목적에 맞게 수정하거나 변경할 수 있는 범위를 포함하고, 반응 용매, 온도, 반응 시간과 같은 반응 조건은 특별히 상술한 내용에 제한되지 않는다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법은 하기 본 발명의 실시예와 같이 수행할 수 있다.Each step of the process for preparing the compound represented by the formula (1) according to the present invention may be modified or changed in accordance with the purpose of each stage of the person skilled in the art, and the reaction conditions such as reaction solvent, temperature, Is not particularly limited to the above-mentioned contents. Preferably, the process for preparing the compound represented by the formula (1) according to the present invention can be carried out according to the following embodiments of the present invention.
나아가, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암 진단용 조성물을 제공한다.Further, the present invention provides a composition for diagnosing cancer comprising the compound represented by
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 유효성분으로 포함하는 암 치료용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for treating cancer comprising the compound represented by
이하, 본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암 진단용 조성물 또는 치료용 조성물에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a cancer diagnostic composition or a therapeutic composition comprising the compound represented by
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암 진단용 조성물 또는 치료용 조성물은 하기 화학식 b로 표시되는 프로테아제(protease) 기질인 펩타이드 링커를 중심으로 하여, 하기 화학식 a로 표시되는 형광 공여자(donor) 및 하기 화학식 c로 표시되는 비형광 수용체(acceptor)로 구성된다.The composition for diagnosing cancer or the composition for treating cancer comprising the compound represented by the formula (1) according to the present invention comprises a peptide linker which is a protease substrate represented by the following formula (b), a fluorescent donor represented by the following formula donor and a non-fluorescent acceptor represented by the following formula (c).
[화학식 a](A)
[화학식 b][Formula b]
[화학식 c](C)
(상기 화학식 a, b 및 c에서,(In the above formulas (a), (b) and (c)
R1, n, L 및 는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다).R 1 , n, L And Is as defined in the above formula (1)).
이때, 상기 화학식 b로 표시되는 화합물은 프로테아제(protease) 기질인 펩타이드 링커는 화학식 a 및 화학식 c 사이를 콘쥬게이션 시키고, 상기 화학식 a로 표시되는 화합물은 형광 공여자 역할을 하며, 상기 화학식 c로 표시되는 화합물은 비형광 수용체로서 소광제(quencher) 역할을 한다. In this case, the compound represented by the above formula (b) is conjugated between the formula (a) and the formula (c), wherein the peptide linker which is a protease substrate acts as a fluorescent donor and the compound represented by the formula The compound acts as a quencher as a non-fluorescent acceptor.
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암 진단용 조성물 및 암 치료용 조성물은,The composition for diagnosing cancer comprising the compound represented by
하기 반응식 2에 나타낸 바와 같이, 화학식 1로 표시되는 화합물이 캅테신 B에 의해 분해되어 화학식 6으로 표시되는 화합물 및 화학식 7로 표시되는 화합물을 생성하는 단계를 포함하는 기작을 통하여 활성화된다.Is activated through a mechanism including the step of producing a compound represented by formula (6) and a compound represented by formula (7) by decomposing the compound represented by formula (1) with capecin B as shown in the following
[반응식 2][Reaction Scheme 2]
(상기 반응식 2에서,(In the
R1, n, L 및 는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고; 및R 1 , n, L And Is as defined in
상기 화학식 6으로 표시되는 화합물에서, L의 카보닐과 연결된 말단은 -NH-이며, 다른 말단은 -COOH이다).In the compound represented by the general formula (6), the terminal connected to the carbonyl of L is -NH- and the other terminal is -COOH.
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 암 진단용 또는 암 치료용 조성물의 역할을 수행하기 위해서는 활성화가 이루어져야 하며, 상기 활성화에는 카텝신 B가 필수적으로 존재하여야 한다. 카텝신 B에 의하여, 상기 반응식 2와 같은 반응이 일어나, 화학식 6으로 표시되는 화합물 및 화학식 7로 표시되는 화합물이 생성되고, 각 화합물은 각기 다른 역할을 수행하게 된다.In order for the compound represented by
구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 화학식 a로 표시되는 화합물에서 화학식 c로 표시되는 화합물로 효율적인 FRET이 일어나, 형광을 나타내지 못한다. 이에, 화학식 a 및 화학식 b를 연결하는 펩타이드 링커가 카텝신 B에 의해 절단되고, 형광 공여자인 화학식 a로 표시되는 화합물 및 수용체인 화학식 c로 표시되는 화합물이 분리되고, 이는, 강한 근적외선 형광을 유도한다. Specifically, the compound represented by the formula (1) has an effective FRET with the compound represented by the formula (c) and does not show fluorescence. Thus, the peptide linker connecting the formula (a) and the formula (b) is cleaved by cathepsin B to separate the compound represented by the formula (a) as a fluorescent donor and the compound represented by the formula (c) do.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암 진단용 또는 치료용 조성물은 세포내의 카텝신 B에 의해 활성되 되므로, 카텝신 B의 위치 및 활성을 시각화하는데 유용하게 사용될 수 있다. Since the composition for diagnosing or treating cancer comprising the compound represented by
한편, 카텝신 B는 암 세포에 특이적으로 많이 존재하는 물질이므로, 본 발명에 따른 암 진단용 조성물 및 암 치료용 조성물은 암 세포만을 특이적 및 선택적으로 진단 또는 치료할 수 있다.On the other hand, since cathepsin B is a substance that exists specifically in cancer cells, the cancer diagnosis composition and cancer treatment composition according to the present invention can specifically and selectively diagnose or treat cancer cells only.
상기 반응식 2와 같은 기작에 의해 생성된 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물은 근적외선을 조사하면 형광을 나타낸다.The compound represented by the following formula (6) produced by the mechanism shown in the
[화학식 6][Chemical Formula 6]
(상기 화학식 6에서,(6)
R1은 각각 독립적으로 직쇄 또는 측쇄의 C1- 10알킬이고;R 1 are each independently linear or branched C 1- 10 alkyl;
n은 1 내지 5의 정수이고;n is an integer from 1 to 5;
L은 알라닌(Ala, A), 아르기닌(Arg, R), 아스파라긴(Asn, N), 아스파틱산(Asp, D), 시스테인(Cys, C), 글루타믹산(Glu, E), 글루타민(Gln, Q), 글라이신(Gly, G), 히스티딘(His, H), 이소루신(Ile, I), 루신(Leu, L), 라이신(Lys, K), 메티오닌(Met, M), 페닐알라닌(Phe, F), 프롤린(Pro, P), 세린(Ser, S), 트레오닌(Thr, T), 트립토판(Trp, W), 티로신(Tyr, Y) 및 발린(Val, V)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 아미노산이 펩타이드 결합으로 연결된 링커이되, 상기 L의 아미노산 개수는 1 내지 10이고, L의 카보닐과 연결된 말단은 -NH-이며, 다른 말단은 -COOH이고;L is an alanine (Ala, A), arginine (Arg, R), asparagine (Asn, N), aspartic acid (Asp, D), cysteine (Cys, C), glutamic acid , Q, glycine (Gly, G), histidine (His, H), isoleucine (Ile, I), leucine (Leu, L), lysine (Lys, K), methionine (F), proline (Pro, P), serine (Ser, S), threonine (Thr, T), tryptophan (Trp, W), tyrosine Wherein the amino acid number of L is 1 to 10, the terminal of L connected to the carbonyl is -NH-, and the other terminal is -COOH;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 , 또는 이고; Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > , or ego;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 , 또는 이고; 및 Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > , or ego; And
상기 치환된 , 및 는 직쇄 또는 측쇄의 C1-5알킬, 직쇄 또는 측쇄의 C1- 5알콕시 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 치환기로 하나 이상 치환될 수 있다).The substituted , And May be substituted one or more by one or more substituents selected from the group consisting of linear or branched C 1-5 alkyl, straight or branched C 1- 5 alkoxy and halogen).
상기 화학식 6으로 표시되는 화합물은 특정 근적외선 파장대에서 강한 형광을 나타낸다.The compound represented by the formula (6) exhibits strong fluorescence in a specific near infrared ray wavelength band.
나아가, 본 발명은 하기 화학식 8로 표시되는 화합물을 유효성분으로 포함하는 암의 근적외선 치료용 조성물을 제공한다.Further, the present invention provides a composition for treating near infrared rays of cancer, which comprises a compound represented by the following general formula (8) as an active ingredient.
[화학식 8][Chemical Formula 8]
(상기 화학식 8에서,(In the formula (8)
R1은 각각 독립적으로 직쇄 또는 측쇄의 C1-10알킬이고;R 1 are each independently linear or branched C 1-10 alkyl;
R2는 -NH2 또는 -NH3 +이고;R 2 is -NH 2 or -NH 3 + ;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 , 또는 이고; Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > , or ego;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 , 또는 이고; 및 Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > , or ego; And
상기 치환된 , 및 는 직쇄 또는 측쇄의 C1-5알킬, 직쇄 또는 측쇄의 C1- 5알콕시 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 치환기로 하나 이상 치환될 수 있다).The substituted , And May be substituted one or more by one or more substituents selected from the group consisting of linear or branched C 1-5 alkyl, straight or branched C 1- 5 alkoxy and halogen).
상기 화학식 8로 표시되는 화합물은 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물이 반응식 2와 같은 기작에 의해 카텝신 B로 분해되면서 생성된 화학식 7로 표시되는 화합물로부터 생성된 화합물로서, 특정 근적외선을 조사하면 강한 광독성을 나타내므로, 암의 광역학 치료(photodynamic therapy, PDT)제 및 광열 치료(photothermal therapy, PTT)제로 사용할 수 있다.The compound represented by the formula (8) is a compound produced from the compound represented by the formula (7) generated by decomposing the compound represented by the formula (1) according to the present invention into cathepsin B by the mechanism as shown in the reaction formula (2) Can be used as photodynamic therapy (PDT) and photothermal therapy (PTT) because of its strong phototoxicity.
따라서, 본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암 진단용 또는 치료용 조성물은 카텝신 B에 의해 활성화되어 근적외선 조사하에 강한 형광을 나타내는 화학식 6으로 표시되는 화합물 및 근적외선 조사하에 강한 광독성을 나타내는 화학식 8로 표시되는 화합물로 분해되고, 카텝신 B는 정상 세포보다 암 세포에서 특이적으로 높은 활성을 나타내므로, 본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암 진단용 또는 치료용 조성물은 암의 진단 또는 치료용 조성물로 유용하게 사용할 수 있다.Accordingly, the composition for diagnosing or treating cancer comprising the compound represented by the formula (1) according to the present invention is a compound represented by the formula (6) which is activated by cathepsin B and exhibits strong fluorescence under irradiation with near infrared rays, , And cathepsin B exhibits specifically higher activity in cancer cells than normal cells. Therefore, the composition for diagnosing or treating cancer, comprising the compound represented by
또한, 본 발명은 상기 암 진단용 조성물을 동물개체로부터 분리된 조직 또는 세포에 처리하는 단계를 포함하는 암의 진단방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for diagnosing cancer comprising treating the cancer diagnostic composition with a tissue or cells separated from an animal.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 암 진단용 조성물은 카텝신 B에 의해 활성화되어 근적외선 조사하에 강한 형광을 나타내고, 카텝신 B는 정상 세포보다 암 세포에서 특이적으로 높은 활성을 나타내므로, 암의 진단에 유용하게 사용될 수 있으므로, 상기 암 진단용 조성물을 사용하는 본 발명의 암의 진단방법 또한 암 진단에 유용하게 사용될 수 있다. As described above, the cancer diagnostic composition according to the present invention is activated by cathepsin B and exhibits strong fluorescence under irradiation with near infrared rays, and cathepsin B exhibits specifically high activity in cancer cells than normal cells, Therefore, the diagnostic method of cancer of the present invention using the cancer diagnostic composition can also be usefully used for cancer diagnosis.
이하, 본 발명을 하기 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples and experimental examples, but the present invention is not limited thereto.
<< 실시예Example 1> 본 발명에 따른 암의 진단 또는 치료용 조성물( 1> A composition for diagnosing or treating cancer according to the present invention CyACyA -P--P- CyBCyB )의 제조)
단계 1: Step 1: CyCy -S--S- PhPh -NH-NH 22 의 제조Manufacturing
2-((E)-2-((E)-2-클로로-3-((E)-2-(3,3-디메틸-1-프로필인돌-2-일리덴)에틸리덴)사이클로헥스-1-엔-1-일)바이닐)-3,3-디메틸-1-프로필-3H-인돌-1-리움(IR-780, 320 mg, 0.48 mmol)을 4-아미노티오페놀(120 mg, 0.96 mmol)과 DMF(디메틸포름아마이드, 10 mL)에서 혼합하고, 상온에서 24시간 교반시켰다. DMF를 진공하에 감압농축하고, 미정제(crude) 혼합물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(CH2Cl2/MeOH 100 : 2)를 통하여 분리하여 Cy-S-Ph-NH2(290 mg, yield 80%)를 얻었다. (E) -2 - ((E) -2-chloro-3 - ((E) -2- (3,3-dimethyl- 1 -propylindol- 2- ylidene) ethylidene) cyclohex- (IR-780, 320 mg, 0.48 mmol) was added to a solution of 4-aminothiophenol (120 mg, 0.96 mmol) mmol) and DMF (dimethylformamide, 10 mL), and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. Concentration under reduced pressure of DMF in vacuo, the crude (crude) mixture was purified by silica gel column chromatography (CH 2 Cl 2 / MeOH 100 : 2) separated through the Cy-S-Ph-NH 2 (290 mg, yield 80%) .
1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 8.80 (d, J = 15 Hz, 2H), 7.40-7.28 (m, 4H), 7.24 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 7.14 (d, J = 8.1 Hz, 2H), 7.01 (d, J = 6.6 Hz, 2H), 6.64 (d, J = 9.3 Hz, 2H), 6.23 (d, J = 14.1 Hz, 2H), 4.14 (t, J = 7.2 Hz, 4H), 2.72 (t, J = 6.0 Hz, 4H), 2.04 (m, 2H), 1.92 (m, 4H), 1.57 (s, 12H), 1.07 (t, J = 7.5 Hz, 6H); 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3) δ 8.80 (d, J = 15 Hz, 2H), 7.40-7.28 (m, 4H), 7.24 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 7.14 (d, J = J = 7.2 Hz, 2H), 7.01 (d, J = 6.6 Hz, 2H), 6.64 (d, J = , 4H), 2.72 (t, J = 6.0 Hz, 4H), 2.04 (m, 2H), 1.92 (m, 4H), 1.57 (s, 12H), 1.07 (t, J = 7.5 Hz, 6H);
13C NMR (75.5 MHz, CDCl3) δ 172.28, 154.40, 146.52, 145.35, 142.38, 141.13, 134.11, 128.64, 128.19, 125.02, 124.64, 122.20, 116.30, 110.70, 101.40, 49.20, 46.23, 28.06, 26.71, 20.87, 11.71; 13 C NMR (75.5 MHz, CDCl 3 ) δ 172.28, 154.40, 146.52, 145.35, 142.38, 141.13, 134.11, 128.64, 128.19, 125.02, 124.64, 122.20, 116.30, 110.70, 101.40, 49.20, 46.23, 28.06, 26.71, , 11.71;
HRMS (ESI): m/z (M)+ calcd for C42H50N3S, 628.3720; found, 628.3807.HRMS (ESI): m / z (M) + calcd for C42H50N3S, 628.3720; found, 628.3807.
단계 2: Step 2: CyCy -N-N 33 의 제조Manufacturing
2-((E)-2-((E)-2-클로로-3-((E)-2-(3,3-디메틸-1-프로필인돌-2-일리덴)에틸리덴)사이클로헥스-1-엔-1-일)바이닐)-3,3-디메틸-1-프로필-3H-인돌-1-리움(IR-780, 150 mg, 0.22 mmol)을 3-아지도프로판-1-아민 (42 mg, 0.42 mmol)과 DMF (10 mL)에서 혼합하여 90 oC에서 3시간 교반시켰다. DMF를 진공하에 감압농축하고, 미정제(crude) 혼합물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(CH2Cl2/MeOH 100 : 2)를 통하여 분리하여 Cy-N3(90 mg, yield 56%)를 얻었다. (E) -2 - ((E) -2-chloro-3 - ((E) -2- (3,3-dimethyl- 1 -propylindol- 2- ylidene) ethylidene) cyclohex- (IR-780, 150 mg, 0.22 mmol) was added to a solution of 3-azidopropane-1-amine 42 mg, 0.42 mmol) and DMF (10 mL), and the mixture was stirred at 90 ° C for 3 hours. The DMF was concentrated under reduced pressure in vacuo and the crude mixture was separated through silica gel column chromatography (CH 2 Cl 2 / MeOH 100: 2) to give Cy-N 3 (90 mg, yield 56%).
1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 8.226 (br, 1H), 7.77 (d, J = 12.9 Hz, 2H), 7.30-7.25 (m, 4H), 7.09 (t, J = 7.2 Hz, 2H), 6.88 (d, J = 7.2 Hz, 2H), 5.65 (d, J = 12.9 Hz, 2H), 4.03-3.97 (m, 2H), 3.97-3.80 (m, 4H), 3.58 (t, J = 5.4 Hz, 2H), 3.51 (t, J = 6.3 Hz, 2H), 2.33-2.25 (m, 2H), 1.86-1.82 (m, 6H), 1.73 (s, 12H), 1.04 (t, J = 7.5 Hz, 6H); 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3) δ 8.226 (br, 1H), 7.77 (d, J = 12.9 Hz, 2H), 7.30-7.25 (m, 4H), 7.09 (t, J = 7.2 Hz, 2H) 2H), 6.88 (d, J = 7.2 Hz, 2H), 5.65 (d, J = 12.9 Hz, 2H), 4.03-3.97 (m, 2H), 3.97-3.80 J = 7.5 Hz, 2H), 3.51 (t, J = 6.3 Hz, 2H), 2.33-2.25 (m, 2H), 1.86-1.82 , 6H);
13C NMR (75.5 MHz, CDCl3) δ 169.15, 167.47, 140.18, 138.20, 128.00, 122.65, 122.10, 119.99, 108.37, 94.18, 53.47,49.46, 47.84,30.60, 29.16, 25.30, 21.56, 20.07, 11.76; 13 C NMR (75.5 MHz, CDCl 3 ) δ 169.15, 167.47, 140.18, 138.20, 128.00, 122.65, 122.10, 119.99, 108.37, 94.18, 53.47, 49.46, 47.84, 30.60, 29.16, 25.30, 21.56, 20.07, 11.76;
HRMS (ESI): m/z (M)+ calcd for C39H51N6, 603.4170; found, 603.4317.HRMS (ESI): m / z (M) + calcd for C39H51N6, 603.4170; found, 603.4317.
단계 3: Step 3: 알카인Alkane -펩타이드-- Peptide - PABCPABC -- CyBCyB (( AlkyneAlkyne -Peptide--Peptide- PABCPABC -- CyBCyB )의 제조)
상기 단계 1에서 얻은 Cy-S-Ph-NH2 (100 mg, 0.13 mmol) 및 트리포스젠(78 mg, 0.26 mmol)의 무수 CHCl3(10 mL)에서 무수 DIPEA(디이소프로필에틸아민, 85 mg, 0.65 mmol)를 적하첨가하였다. 상기 용액을 상온에서 8시간 교반시켰다. 미반응된 포스젠 가스를 아르곤 퍼지로 제거한 후, 상기 혼합물에 알카인-펩타이드-PABC(Alkyne-Peptide-PABC, 74 mg, 0.13 mmol, DgPeptides Co., Ltd, Hangzhou, China 에서 구매) 및 DMAP (디메틸아미노피리딘, 32 mg, 0.26 mmol)의 CHCl3 용액을 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 밤샘 교반시켰다. 용매를 증발시킨 후, 잔여물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(CH2Cl2/MeOH 100 : 7)를 통하여 분리하여 알카인-펩타이드-PABC-CyB(85 mg, yield 53%)를 얻었다.Anhydrous DIPEA (diisopropylethylamine, 85%) was added to Cy-S-Ph-NH 2 (100 mg, 0.13 mmol) obtained in the
1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 8.69 (d, J = 14.1 Hz, 2H), 8.55 (s, 1H), 8.47-8.43 (t, J = 5.1 Hz, 1H), 7.61 (m, 2H), 7.50 (d, J = 9 Hz, 2H), 7.33-6.99(m, 21H), 6.05 (d, J =14.1 Hz, 2H), 4.91 (s, 2H), 4.34-4.27 (m, 2 H), 3.96-3.89 (m, 6H), 3.78-3.41 (m, 2H), 3.18-2.95 (m, 2H), 2.62 (t, J = 6 Hz, 4H), 2.41 (t, J =12 Hz, 2H), 2.28-2.08 (m, 2H), 1.97-1.93 (m, 2H), 1.84-1.77 (m, 5H), 1.68-1.60 (m, 2H), 1.43 (s, 12H), 1.35-1.28 (m, 1H), 0.98 (t, J = 7.2 Hz, 6H), 0.83 (d, J =6.9 Hz, 6H); 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3) δ 8.69 (d, J = 14.1 Hz, 2H), 8.55 (s, 1H), 8.47-8.43 (t, J = 5.1 Hz, 1H), 7.61 (m, 2H) , 7.50 (d, J = 9 Hz, 2H), 7.33-6.99 (m, 2H), 6.05 (d, J = 14.1 Hz, 2H), 4.91 , 3.96-3.89 (m, 6H), 3.78-3.41 (m, 2H), 3.18-2.95 (m, 2H), 2.62 (t, J = 6 Hz, 4H) ), 2.28-2.08 (m, 2H), 1.97-1.93 (m, 2H), 1.84-1.77 (m, 5H), 1.68-1.60 , 1H), 0.98 (t, J = 7.2 Hz, 6H), 0.83 (d, J = 6.9 Hz, 6H);
13C NMR (75.5 MHz, CDCl3) δ 173.68, 173.38, 172.71, 172.24, 168.22, 153.55, 146.66, 142.08, 141.06, 138.22, 135.70, 133.41, 129.59, 129.15, 128.87, 128.72, 127.20, 126.97, 125.46, 122.40, 120.45, 110.62, 100.97, 82.99, 69.09, 56.05, 52.98, 49.35, 45.99, 43.67, 39.46, 36.05, 34.49, 28.01, 26.39, 24.49, 23.28, 20.95, 20.84, 14.21, 11.68; 13 C NMR (75.5 MHz, CDCl 3 ) δ 173.68, 173.38, 172.71, 172.24, 168.22, 153.55, 146.66, 142.08, 141.06, 138.22, 135.70, 133.41, 129.59, 129.15, 128.87, 128.72, 127.20, 126.97, 125.46, , 120.45, 110.62, 100.97, 82.99, 69.09, 56.05, 52.98, 49.35, 45.99, 43.67, 39.46, 36.05, 34.49, 28.01, 26.39, 24.49, 23.28, 20.95, 20.84, 14.21, 11.68;
HRMS (ESI): m/z (M)+ calcd for C74H87N8O7S+, 1231.6413, found, 1231.6424; m/z (M)2+ calcd for C74H88N8O7S2 +, 616.3243, found, 616.3276.HRMS (ESI): m / z (M) + calcd for C74H87N8O7S + , 1231.6413, found, 1231.6424; m / z (M) 2+ calcd for
단계 4: Step 4: CyACyA -P--P- CyB의CyB 제조 Produce
아스크로베이트 소듐(4 mg, 0.02 mmol) 및 CuCl2 (1 mg, 0.007 mmol)를 포함하는 MeOH-H2O (5 mL, 1:4, v/v) 용액에 상기 단계 3에서 제조한 알카인-펩타이드-PABC-CyB (40 mg, 0.03 mmol) 및 상기 단계 2에서 제조한 Cy-N3 (24 mg, 0.03 mmol)의 CH2Cl2(10 mL)를 첨가하였다. 상기 반응액을 36시간 교반시키킨 후, 물층을 ㅂ부분리하였다. 유기층을 Na2SO4로 건조하고 용매를 진공하에 증발시켰다. 잔여물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(CH2Cl2/MeOH 100 : 5)를 통하여 분리하여 CyA-P-CyB(25 mg, yield 45%)를 얻었다. To a solution of MeOH-H 2 O (5 mL, 1: 4, v / v) containing sodium ascorbate (4 mg, 0.02 mmol) and CuCl 2 (1 mg, 0.007 mmol) (40 mg, 0.03 mmol) and Cy 2-N 3 (24 mg, 0.03 mmol) prepared in
1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 8.73-8.69 (m, 3H), 8.2 (t, J = 4.8 Hz, 1H), 7.84-7.65 (m, 8H), 7.56 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 7.46 (d, J =9 Hz, 2H), 7.36-7.07 (m, 21H), 7.02 (t, J = 7.2 Hz, 2 H), 6.86 (d, J = 9Hz, 2 H), 6.13 (d, J = 15 Hz, 2H), 5.63 (d, J =12.9 Hz, 2H), 4.97 (s, 2H), 4.51-4.29 (m, 4H), 4.03-3.95 (m, 6H), 3.89-3.73 (m, 6H),3.59-3.52 (m, 2H), 3.38-3.16 (m, 2H), 2.91 (t, J = 5.1 Hz, 2H), 2.69 (t, J = 6.6 Hz, 4H), 2.53-2.43 (m, 6H), 2.03-1.99 (m, 2H), 1.90-1.75 (m, 14H), 1.63 (s, 12H), 1.48 (s, 12H), 1.29-1.27 (m, 1H), 1.05-0.98 (m, 12H), 0.80-0.75 (m, 6H); 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3) δ 8.73-8.69 (m, 3H), 8.2 (t, J = 4.8 Hz, 1H), 7.84-7.65 (m, 8H), 7.56 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 7.46 (d, J = 9 Hz, 2H), 7.36-7.07 (m, 21H), 7.02 (t, J = 7.2 Hz, 2H) (d, J = 15 Hz, 2H), 5.63 (d, J = 12.9 Hz, 2H), 4.97 (s, 2H), 4.51-4.29 (m, 4H), 4.03-3.95 2H), 2.91 (t, J = 5.1 Hz, 2H), 2.69 (t, J = 6.6 Hz, 4H), 2.53 (m, (M, 2H), 1.90-1.75 (m, 14H), 1.63 (s, 12H), 1.48 -0.98 (m, 12H), 0.80-0.75 (m, 6H);
13C NMR (75.5 MHz, CDCl3) δ 175.09, 173.37, 172.92, 172.58, 171.95, 168.95, 168.29, 167.75, 162.55, 153.61, 146.59, 146.51, 143.09, 142.15, 141.08, 140.14, 137.95, 137.13, 133.60, 129.41, 128.90, 128.69, 128.61, 128.05, 126.96, 125.33, 122.85, 122.34, 122.13, 120.49, 120.19, 110.71, 110.35, 108.57, 107.74, 101.16, 94.56,65.30, 53.46, 49.30, 47.85, 47.56, 46.08, 44.86, 36.51, 31.92, 31.44, 29.70, 29.65, 29.36, 29.15, 29.10, 28.01, 26.49, 25.48, 24.58, 23.24, 23.26, 21.44, 21.01, 20.86, 20.11, 14.13, 11.76, 11.69, 11.11; 13 C NMR (75.5 MHz, CDCl 3 ) 隆 175.09, 173.37, 172.92, 172.58, 171.95, 168.95, 168.29, 167.75, 162.55, 153.61, 146.59, 146.51, 143.09, 142.15, 141.08, 140.14, 137.95, 137.13, 133.60, 129.41 , 128.90, 128.69, 128.61, 128.05, 126.96, 125.33, 122.85, 122.34, 122.13, 120.49, 120.19,110.71,110.35,108.57,107.74,101.16,94.56,65.30, 53.46, 49.30, 47.85, 47.56, 46.08, 44.86, 36.51 , 31.92, 31.44, 29.70, 29.65, 29.36, 29.15, 29.10, 28.01, 26.49, 25.48, 24.58, 23.24, 23.26, 21.44, 21.01, 20.86, 20.11, 14.13, 11.76, 11.69, 11.11;
MS (ESI): m/z (M)2+ calcd for C113H138N14O7S2 +, 918.0; found, 918.0.MS (ESI): m / z (M) 2+ calcd for
<< 실험예Experimental Example 1> 1> 카텝십Car taping B에 의한 암의 진단 또는 치료용 조성물의 활성화 Activation of compositions for diagnosis or treatment of cancer by B
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 진단 또는 치료용 조성물이 하기 반응식 3에 나타낸 바와 같이, 카텝신 B에 의하여 활성화되는 것을 확인하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였으며, 그 결과를 도 2a 및 2b에 나타내었다.As shown in the following
[반응식 3][Reaction Scheme 3]
구체적으로, 카텝신 B는 DL-디테오트레톨(DTT, 60 mM)/EDTA (30 mM, 5 μL)에서 상온에서 60분간 첫번째로 활성화 시킨 후, 상기 실시예 1에서 제조한 암의 진단 또는 치료용 조성물(CyA-P-CyB)을 초기 농도가 1 mM이 되도록 DMSO에 용해킨 용액에 첨가하여 반응 버퍼(25 mM 아세테이트, 1.0 mM EDTA, pH 5.0, 및 500 μM GSH)에서 다양한 시간 간격으로 배양하였다. CyA-P-CyB 및 카텝신 B의 최종 농도는 각각 10 μM 및 10 μg/mL이었다. 상기 효소적 반응은 650 nm의 여기 파장에서 형광 분광기로 측정하면서 관찰하였다. Specifically, cathepsin B was first activated for 60 minutes at room temperature in DL-diterothreitol (DTT, 60 mM) / EDTA (30 mM, 5 μL) Therapeutic composition (CyA-P-CyB) was added to the solution of DMSO in DMSO to an initial concentration of 1 mM and incubated at various time intervals in reaction buffer (25 mM acetate, 1.0 mM EDTA, pH 5.0, and 500 μM GSH) Lt; / RTI > The final concentrations of CyA-P-CyB and cathepsin B were 10 μM and 10 μg / mL, respectively. The enzymatic reaction was observed while measuring with a fluorescence spectrometer at an excitation wavelength of 650 nm.
저해 실험은 상기와 동일한 조건에서 100 μM 칼페인 저해제 I를 첨가하여 수행하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다.Inhibition experiments were carried out by adding 100 [mu] M calpain inhibitor I under the same conditions as above, and the results are shown in Fig.
도 2a는 λex = 650 nm에서의 Cy-S-Ph-NH2의 흡광 스펙트럼(붉은선) 및 Cy-N3의 발광 스펙트럼(검은선)을 나타낸 그래프이고, 도 2b는 버퍼용액(25 mM 아세테이트, 1.0 mM EDTA, pH 5.0, 및 500 μM GSH)에서 카텝신 B로 배양된 후, λex = 650 nm에서의 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암의 진단 또는 치료용 조성물 CyA-P-CyB의 발광 스펙트라의 시간에 따른 변화를 나타낸 그래프이다.2A is a graph showing an absorption spectrum (red line) and Cy-N 3 emission spectrum (black line) of Cy-S-Ph-NH 2 at λ ex = 650 nm, Acetate, 1.0 mM EDTA, pH 5.0, and 500 [mu] M GSH) and then incubated with a composition for diagnosis or treatment of cancer comprising the compound of formula (I) according to the present invention at λ ex = 650 nm CyA-P-CyB with respect to time.
도 7은 카텝신 B(10 μg/mL) 및 칼페인 저해제 I(100 μM) 존재 하에 버퍼 용액(25 mM 아세테이트, 1.0 mM EDTA, pH 5.0, 500 μM GSH)에서 서로 다른 배양시간으로 배양하여 λex = 650 nm에서의 CaA-P-CyB의 흡광 스펙트라를 나타낸 그래프이다.Figure 7 shows the results of incubation with different incubation times in buffer solutions (25 mM acetate, 1.0 mM EDTA, pH 5.0, 500 [mu] M GSH) in the presence of cathepsin B (10 μg / mL) and calpain inhibitor I (100 μM) and the absorption spectra of CaA-P-CyB at ex = 650 nm.
도 2a에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 단계 1에서 제조된 Cy-S-Ph-NH2의 흡광과 단계 2에서 제조된 Cy-N3의 발광 사이에 스펙트럼 중첩이 일어남을 알 수 있으며, 이는, Cy-S-Ph-NH2에 포함된 CyB 모이어티가 CyA 공여자를 위한 효과적인 수용체임을 나타내며, CyB는 형광은 발광하지 않고, FRET 시스템에서 소광자 역할을 수행함을 나타낸다.As shown in FIG. 2A, it was found that spectral overlapping occurred between the absorption of Cy-S-Ph-NH 2 prepared in
또한, 도 2b에 나타난 바와 같이, 시간이 경과함에 따라 720 nm의 파장에서 형광의 강도가 증가하는 것을 알 수 있으며, 이는, CyA의 발광이 일어나고 있음을 나타내며, 카텝신 B에 의하여 CyA-P-CyB가 활성화 되었음을 나타낸다.As shown in FIG. 2B, the intensity of fluorescence increases at a wavelength of 720 nm as time elapses. This indicates that CyA emission is occurring. CyA-P- Indicates that CyB is activated.
나아가, 도 7에 나타난 바와 같이, 카텝신 B가 저해될 경우, 형광의 증가가 관찰되지 않음을 알 수 있으며, 이는 카텝신 B가 CyA-P-CyB를 활성화 시킴을 나타낸다.Further, as shown in Fig. 7, it can be seen that when cathepsin B is inhibited, no increase in fluorescence is observed, indicating that cathepsin B activates CyA-P-CyB.
<< 실험예Experimental Example 2> 2> 808 nm808 nm 레이저 조사에 의한 By laser irradiation CyCy -S--S- PhPh -- NHNH 22 로 부터from 일중항Sunshine 산소 생성 Oxygen production
410 nm 여기 하에 808 nm 레이저로 조사하기 전에 Cy-S-Ph-NH2 (10 μM)를 포함하는 수용액에서 레이저 조사 시간이 0 (t = 0) 일때, 형광으로 표시되는 DPBF(10 μM) 형광을 측정하였다. 그 결과는 도 8에 나타내었다.DPBF (10 μM) fluorescence labeled with fluorescence at a laser irradiation time of 0 (t = 0) in an aqueous solution containing Cy-S-Ph-NH 2 (10 μM) before irradiation with an 808 nm laser under 410 nm excitation Were measured. The results are shown in Fig.
상기 용액을 근적외선 빛(808nm, 0.5 W/cm2)으로 5분까지 조사하면서, 10 s, 30 s, 1 min, 2 min, 및 5 min에서의 발광 스펙트라(430 nm-600 nm)를 측정하였다.While irradiating the solution up to 5 minutes, and near-infrared light (808nm, 0.5 W / cm 2 ), it was measured for 10 s, 30 s, 1 min , 2 min, and the emission spectra (430 nm-600 nm) at 5 min .
대조군은 레이저 조사를 하지 않는 것을 제외하고 동일한 조건에서 실험을 수행하였다.The control group was experimented under the same conditions except that no laser irradiation was applied.
도 8은 일중항 산소 생성 및 808 nm 레이저 조사후 Cy-S-Ph-NH2의 광열 효과의 분석을 나타낸 그래프로, 도 8a는 λex = 410 nm에서 Cy-S-Ph-NH2 (10 μM)존재 하에 808 nm 레이저(0.5 w/cm2)를 사용하여 다양한 레이저 조사 시간시간에 따른DPBF (10 μM)의 형광 스펙트라를 나타낸 그래프이고, 도 8b는 레이저를 조사하지 않았을 경우, Cy-S-Ph-NH2 (10 μM) 존재하에서 DPBF (10 μM)의 형광 스펙트라를 나타낸 그래프이다. Figure 8 is a graph showing the analysis of the photo-thermal effect of Cy-S-Ph-NH 2 and then a singlet oxygen generation and 808 nm laser radiation, Figure 8a Cy-S-Ph-NH 2 (10 at λ ex = 410 nm FIG. 8B is a graph showing fluorescence spectra of DPBF (10 μM) according to various laser irradiation time periods using an 808 nm laser (0.5 w / cm 2 ) in the presence of a laser a graph showing the fluorescence spectra of the DPBF (10 μM) under -Ph-NH 2 (10 μM) there.
도 8a에 나타난 바와 같이, Cy-S-Ph-NH2 및 DPBF를 함유하는 용액을 808 nm 레이저로 조사한 후, 레이저 조사 시간이 증가함에 따라 480 nm에서 DPBF의 형광이 점차적으로 감소하는 것을 알 수 있었다. 대조적으로, 도 8b에 나타난 바와 같이, 레이저를 조사하지 않았을 경우에는 변화가 관찰되지 않는 것을 알 수 있었다. 이는, Cy-S-Ph-NH2 용매에서의 일중항 산소의 생성은 근적외선 레이저의 조사에 의한 것임을 나타낸다. As shown in FIG. 8A, after the solution containing Cy-S-Ph-NH 2 and DPBF was irradiated with the 808 nm laser, it was found that the fluorescence of DPBF gradually decreased at 480 nm as the laser irradiation time increased there was. In contrast, as shown in FIG. 8B, no change was observed when the laser was not irradiated. This is because the generation of singlet oxygen in the Cy-S-Ph-NH 2 indicates that solvent is caused by irradiation of the near infrared laser.
<< 실험예Experimental Example 3> 3> 808 nm의808 nm 레이저 조사 후, After laser irradiation, CyCy -S--S- PhPh -NH-NH 22 의 of 광열Light heat 효과 측정 Effect measurement
수용액에서의 Cy-S-Ph-NH2의 광열 효과를 측정하기 위하여, Cy-S-Ph-NH2 (10 M)를 큐벳의 위에서 아래의 조명 방향으로 808 nm 레이저 조사(2 W/cm2)에 노출시켰다. 음성 대조군은 상기와 동일한 양의 물에 동일한 레이저를 조사하였다. 용액의 온도는 0 s, 30 s, 1 min, 1.5 min, 2.0 min, 2.5 min, 3.0 min, 3.5 min, 4.0 min, 4.5 min 및 5 min에서 적외선 이미징 기기(FLIR E5)로 측정하였다. 그 결과는 도 8c에 나타내었다.To measure the photothermal effect of Cy-S-Ph-NH 2 in aqueous solution, Cy-S-Ph-NH 2 (10 M) was irradiated with 808 nm laser (2 W / cm 2 ). The negative control irradiated the same amount of water with the same laser. The solution temperature was measured with an infrared imaging device (FLIR E5) at 0 s, 30 s, 1 min, 1.5 min, 2.0 min, 2.5 min, 3.0 min, 3.5 min, 4.0 min, 4.5 min and 5 min. The results are shown in FIG. 8C.
도 8c는 Cy-S-Ph-NH2 (■) 및 물 (●)에 808 nm 레이저(2 W/cm2)를 조사하였을 때 시간에 따른 온도 변화를 나타낸 그래프이다.8C is a graph showing a temperature change with time when an 808 nm laser (2 W / cm 2 ) is irradiated onto Cy-S-Ph-NH 2 () and water ().
또한, 도 8c에 나타난 바와 같이, Further, as shown in Fig. 8C,
5분간의 레이저 조사 후, 대조군인 물에서는 뚜렷한 온도 변화가 감지되지 않은 반면, Cy-S-Ph-NH2 용액의 온도는 6 °C 증가하는 것을 알 수 있었다. 이는, 근적외선을 조사할 경우, Cy-S-Ph-NH2이 빛을 흡수하여 열로 전달시킬 수 있음을 나타내며, 빛 에너지를 열 에너지로 전환 시킬 수 있음을 나타낸다.After 5 minutes of laser irradiation, no noticeable temperature change was detected in the control water, whereas the temperature of the Cy-S-Ph-NH 2 solution increased by 6 ° C. This indicates that when near infrared rays are irradiated, Cy-S-Ph-NH 2 absorbs light and can transfer it to heat, indicating that light energy can be converted into heat energy.
<< 실험예Experimental Example 4> PEG- 4> PEG- PLA로By PLA CyACyA -P--P- CyB의CyB 캡슐화(Encapsulation)( Encapsulation CyACyA -P--P- CyB가CyB 봉입Encapsulation 된 PEG-PLA 나노입자의 제조)Gt; PEG-PLA < / RTI > nanoparticles)
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암 진단 또는 치료용 조성물의 물에 대한 용해성을 증가 시키고, 혈액내에서의 방출(clearance)를 늦추기 위하여, PEG-PLA로 미셀구조를 형성하여 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 봉입한 나노입자를 제조하기 위해 하기와 같은 실험을 수행하였다.In order to increase the solubility in water and delay the clearance in blood of a composition for diagnosing or treating cancer comprising the compound represented by
CyA-P-CyB (5 mg) 및 PEG5000-PLA3000 (45 mg, Daigang Biomaterial Co., Ltd, Jinan, China 에서 구매)(CyA-P-CyB 및 PEG5000-PLA3000의 무게 비 = 1:9)를 CH2Cl2 (0.5 mL)에 교반시키면서 완전히 용해시키고, 박막(thin film)을 얻기 위하여 로터기 증발기(rotary evaporation)로 2시간 건조하였다. 그 후, 미셀 용액(micellar solution)을 형성하기 위하여 탈이온수(deionized water, 10 mL)를 적하첨가하였다. CyA-P-CyB가 봉입된 PEG-PLA 나노입자의 크기는 동적 레이서 산란 분광계(dynamic laser scattering spectrometer)를 사용하여 측정하여 그 결과를 도 9에 나타내었다.CyA-P-CyB (5 mg ) and PEG 5000 -PLA 3000 (45 mg, Daigang Biomaterial Co., Ltd, Jinan, purchased from China) (weight ratio of the CyA-P-CyB and PEG 5000 -PLA 3000 1: 9) was dissolved completely in CH 2 Cl 2 (0.5 mL) with stirring and dried for 2 hours by rotary evaporation to obtain a thin film. Thereafter, deionized water (10 mL) was added dropwise to form a micellar solution. The size of the PEG-PLA nanoparticles encapsulating CyA-P-CyB was measured using a dynamic laser scattering spectrometer and the results are shown in FIG.
도 9는 동적 레이저 산란을 통해 PEG-PLA/CYA-P-CYB 나노 입자의 특성을 분석한 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing characteristics of PEG-PLA / CYA-P-CYB nanoparticles through dynamic laser scattering.
도 9에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 CyA-P-CyB가 봉입된 PEG-PLA 나노입자의 크기는 230.9 nm이고, 분산액 지수(polydispersion index, PDI)는 0.461임을 알 수 있었다. As shown in FIG. 9, the size of the PEG-PLA nanoparticles encapsulating CyA-P-CyB according to the present invention was 230.9 nm and the polydispersion index (PDI) was 0.461.
<< 실험예 5Experimental Example 5 > > 생체내에서의In vivo CyACyA -P--P- CyB의CyB 근적외선Near infrared 형광 분석 Fluorescence analysis
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암 진단용 조성물의 근적외선 형광을 분석하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였으며, 그 결과를 도 5a에 나타내었다.In order to analyze the near infrared fluorescence of the composition for diagnosing cancer comprising the compound represented by the formula (1) according to the present invention, the following experiment was conducted and the results are shown in FIG.
모든 동물의 절차는 연세 대학교에서 기관 동물 관리위원회에 의해 승인되었다. H640 폐암세포 (각 마우스당 1.0 x 107 세포)를 수컷 BALB/c 누드 마우스에 피하 주사 투여하였다. 암의 부피가 거의 100 mm3에 도달하였을 때, 실험예 4에서 제조한 PEG-PLA/CyA-P-CyB 캡슐 (2 mg/kg)을 상기 마우스에 정맥주사하였다. All animal procedures were approved by the Institutional Animal Care Committee at Yonsei University. H640 lung cancer cells (1.0 x 10 7 cells per mouse) were injected subcutaneously into male BALB / c nude mice. When the volume of the cancer reached approximately 100 mm 3 , the PEG-PLA / CyA-P-CyB capsules (2 mg / kg) prepared in Experimental Example 4 were intravenously injected into the mice.
근적외선 이미지는 PEG-PLA/CyA-P-CyB 주사 후, 각 0, 1, 2, 4, 8, 11, 24, 32 및 48 시간마다 동물 광학 이미징 시스템(IVIS, Caliper Life Sciences)을 사용하여 캡쳐하였다. Near infrared images were captured using an animal optical imaging system (IVIS, Caliper Life Sciences) at 0, 1, 2, 4, 8, 11, 24, 32 and 48 hours after PEG-PLA / CyA- Respectively.
도 5a는 PEG-PLA/CyA-P-CyB을 정맥 주사한 후, 48 시간이 경과할 때 까지의 담암 마우스의 근적외선 이미징(종양은 점선원으로 표시)이다.FIG. 5A shows near-infrared imaging (tumor is represented by a dotted circle) of a gingival mouse until 48 hours after intravenous injection of PEG-PLA / CyA-P-CyB.
도 5a에 나타난 바와 같이, PEG-PLA/CyA-P-CyB를 정맥 주사 11시간 경과 후, 형광 신호가 종양이 있는 지점까지 도달한 것을 알 수 있었다. 이는 CyA-P-CyB가 종양에 축적될 수 있음을 나타낸다. PEG-PLA/CyA-P-CyB를 정맥 주사 24시간 경과 후, 형광 신호가 점차 감소함을 알 수 있다. 이는, 레이저 조사를 위한 최적의 시간이 CyA-P-CyB 주사 후, 24시간이 경과한 후라는 것을 나타낸다. 대조적으로, PEG-PLA만을 처리했을 때는, 유의적인 형관 신호가 나타나지 않음을 알 수 있다.As shown in FIG. 5A, after 11 hours of intravenous injection of PEG-PLA / CyA-P-CyB, it was found that the fluorescence signal reaches the point where the tumor is located. Indicating that CyA-P-CyB can accumulate in the tumor. After 24 hours of intravenous injection of PEG-PLA / CyA-P-CyB, the fluorescence signal gradually decreased. This indicates that the optimum time for laser irradiation is 24 hours after CyA-P-CyB injection. In contrast, when treated with PEG-PLA alone, significant signifi- cant signals did not appear.
<< 실험예Experimental Example 6> 6> 생체내에서의In vivo CyACyA -P--P- CyB의CyB 광선치료 효과 측정 Measurement of light treatment effect
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 유효성분으로 포함하는 암의 치료용 조성물의 광선 치료 효과를 측정하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하여 그 결과를 도 5b 및 5c에 나타내었다.In order to measure the phototherapeutic effect of the composition for treating cancer comprising the compound represented by the formula (I) according to the present invention as an active ingredient, the following experiment was conducted and the results are shown in FIGS. 5B and 5C.
구체적으로, H640 폐암세포 (각 마우스당 1.0 x 107 세포)를 수컷 BALB/c 누드 마우스에 피하 주사 투여하였다. 암의 부피가 거의 100-200 mm3에 도달하였을 때, 실험군 마우스에 실험예 4에서 제조한 PEG-PLA/CyA-P-CyB 캡슐(5 mg/kg, n = 3-6)을 매일 4일간 정맥주사하였다. 대조군 마우스에 동일한 양의 PEG-PLA (n = 3)를 투여하였다. PEG-PLA/CyA-P-CyB 주사 24시간이 경과한 후, 상기 마우스에 5분간 808 nm의 레이저(1 W/cm2)를 조사하였다. 종양 직경은 Vernier caliper을 사용하여 측정하였다. 종양의 부피(V)는 하기 수학식 1에 의해 계산되었다. Specifically, H640 lung cancer cells (1.0 x 10 7 cells per mouse) were injected subcutaneously into male BALB / c nude mice. When the volume of cancer reached 100-200 mm 3 in almost hayeoteul, every four days the experiment Example 4 PEG-PLA / CyA-P- CyB capsule (5 mg / kg, n = 3-6) prepared in the experimental group mice Intravenous injection. Control mice received the same amount of PEG-PLA (n = 3). After 24 hours of PEG-PLA / CyA-P-CyB injection, the mice were irradiated with 808 nm laser (1 W / cm 2 ) for 5 minutes. Tumor diameters were measured using a Vernier caliper. The volume (V) of the tumor was calculated by the following equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
V = x (W x H x D)/6V = x (W x H x D) / 6
상기 수학식 1에서, W는 가장 작은 종양의 직경이고, H는 가장 큰 종양의 직경이고, 및 D는 종양의 두께이다.In Equation (1), W is the diameter of the smallest tumor, H is the diameter of the largest tumor, and D is the thickness of the tumor.
상대적인 종양의 부피는 V/V0(V0는 처리 시작 전의 종양의 최초 부피)로 계산되었다.The relative tumor volume was calculated as V / V 0 (V 0 being the initial volume of the tumor before treatment).
상기 데이터는 ± SEM 값으로 나타내었다. 다양한 군은 ANOVA를 사용하여 비교하였다. 통계적 유의성은 P < 0.05로 설정하였다.The data are expressed as ± SEM values. Various groups were compared using ANOVA. Statistical significance was set at P <0.05.
도 5b는 H640 종양이 있는 마우스에 그래프에 표시된 물질을 정맥 주사한 후 시간에 따른 종양 성장 정도를 측정한 그래프(빨간 화살표는 PEG-PLA/CyA-P-CyB의 정맥주사 시작을 나타내고, 파란 화살표는 레이저 조사일을 나타낸다)이고, 도 5c는 서로 다른 처리 후의 H640 종양이 있는 마우스의 사진이다.FIG. 5B is a graph showing the degree of tumor growth over time after intravenous injection of the substance shown in the graph into a mouse having H640 tumor (the red arrow indicates the start of intravenous injection of PEG-PLA / CyA-P-CyB, Shows the day of laser irradiation), and Figure 5C is a photograph of a mouse with H640 tumor after different treatments.
도 5b에 나타난 바와 같이, 주사 24시간 경과 후, 마우스에 근적외선 레이저를 조사하였다. PEG-PLA/CyA-P-CyB 주사 및 레이저를 조사한 마우스의 종양은 PEG-PLA만을 주사하거나, PEG-PLA 주사와 레이저 조사를 동시에 수행하거나, PEG-PLA/CyA-P-CyB 주사후, 레이저 조사를 하지 않은 마우스보다 현저하게 작아진 것을 확인하였다.As shown in FIG. 5B, after 24 hours of injection, the mouse was irradiated with a near-infrared laser. PEG-PLA / CyA-P-CyB injected and laser irradiated mice were treated with PEG-PLA alone, PEG-PLA injection and laser irradiation, It was confirmed that the mice were significantly smaller than the mice not irradiated.
도 5c에 나타난 바와 같이, PEG-PLA/CyA-P-CyB 주사 및 레이저 조사를 수행한 마우스의 종양 부피는 다른 세 그룹의 마우스의 종양 부피와 비교하여 1/3 수준인 것을 알 수 있었다.As shown in FIG. 5C, the tumor volume of the mice subjected to the PEG-PLA / CyA-P-CyB injection and laser irradiation was found to be 1/3 of the tumor volume of the mice of the other three groups.
상기와 같은 결과는 CyA-P-CyB가 종양 성장 억제에서 현저한 광선치료 효능을 나타내는 것을 증명한다.These results demonstrate that CyA-P-CyB exhibits significant phototherapeutic efficacy in tumor growth inhibition.
<< 실험예Experimental Example 7> 7> 생체내에서의In vivo CyACyA -P--P- CyBCyB 독성 평가 Toxicity assessment
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 유효성분으로 포함하는 암의 치료용 조성물의 생체내에서의 독성을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였으며, 그 결과를 도 6a 내지 6c에 나타내었다.In order to evaluate the in vivo toxicity of the composition for treating cancer comprising the compound represented by the formula (1) according to the present invention as an active ingredient, the following experiment was conducted and the results are shown in FIGS. 6A to 6C.
구체적으로, 수컷 BALB/c 누드 마우스에 동일한 양의 PEG-PLA(n = 3) 또는 PEG-PLA/CyA-P-CyB (20 mg/kg, n = 3-6)를 정맥 주사하였다. 수컷 BALB/c 누드 마우스 (n = 3-6)는 PEG-PLA/CyA-P-CyB (50 mg/kg, 마우스 당 200 마이크로리터)를 4일간 매일 꼬리 정맥을 통하여 주사하였다. 대조군으로 사용하기 위한 BALB/c 누드 마우스 (n = 3)은 동일한 양의 PEG-PLA를 주사하였다. 14일 경과 후, 상기 마우스들을 안락사 시키고, 폐, 간, 심장, 신장, 췌장 비장 및 뇌를 적출하고, 포르말린에 고정한 후, 세포 증식 및 세포사멸을 H&E 염색 및 면역 조직화학을 사용하여 병리조직학적으로 분석하였다.Specifically, the same amount of PEG-PLA (n = 3) or PEG-PLA / CyA-P-CyB (20 mg / kg, n = 3-6) was intravenously injected to male BALB / c nude mice. Male BALB / c nude mice (n = 3-6) were injected via the tail vein daily for 4 days with PEG-PLA / CyA-P-CyB (50 mg / kg, 200 microliters per mouse). BALB / c nude mice (n = 3) for use as a control injected the same amount of PEG-PLA. After 14 days, the mice were euthanized and the lung, liver, heart, kidney, pancreatic spleen and brain were harvested and fixed in formalin, and cell proliferation and apoptosis were assessed by H & E staining and immunohistochemistry, Respectively.
세포 증식 분석을 위하여, 파라핀 고정된 조직으로부터의 분획을 파라핀제거화하고, 재수화한 후, 항원을 조직으로부터 섹션 은 재수 탈 파라핀 한 후 항원검색하였다. 내인성 퍼옥시다아제 및 단백질을 차단한 후, 상기 조직을 2차 토끼 IgG(Dako, Denmark)에 이어, 항-Ki-67 항체로 배양하고, DAKO Envision+ System-HRP DAB (Dako, Denmark)으로 검출하였다. 상기 분획은 헤마톡실린(Sigma-Aldrich, USA)으로 대조염색하였다. 세포사멸 분석은 TUNEL 분석 키트(Life Technologies, USA)를 사용하여 수행하였다. 세포의 핵은 DAPI 염색을 통하여 시각화하였다.For cell proliferation analysis, fractions from paraffin-fixed tissues were paraffin-removed, rehydrated, and sections were re-deparaffinized and antigen-retrieved from the tissues. After endogenous peroxidase and protein were blocked, the tissues were incubated with anti-Ki-67 antibody followed by secondary rabbit IgG (Dako, Denmark) and detected with DAKO Envision + System-HRP DAB (Dako, Denmark). The fractions were counterstained with hematoxylin (Sigma-Aldrich, USA). Cell death was performed using a TUNEL assay kit (Life Technologies, USA). Cell nuclei were visualized by DAPI staining.
도 6은 생체내에서의 CyA-P-CyB의 독성; 및 세포증식 및 세포사멸에서의 CyA-P-CyB의 효과;를 나타낸 그래프로, 도 6a는 PEG-PLA 또는 PEG-PLA/CyA-P-CyB (20 mg/kg)를 정맥주사하여 14일이 결과된 후의 마우스에서 적출한 장기(폐, 간, 심장, 신장, 췌장, 비장 및 뇌)의 조직학적 분석결과를 나타낸 그래프이고, 도 6b는 종양의 세포증식 및 세포사멸을 측정한 사진이고, 도 6c는 TUNEL 분의 정량화를 나타낸 그래프이다. 도 6b에서, 세포증식은 Ki-67 항체로 조직 염색하여 측정되며, 갈색으로 표시된다. 핵(nuclei)은 헤마톡실린으로 대비염색되었다. 세포사멸은 TUNEL 분석(assay)를 사용하여 측정되었다. 녹색은 양성 신호를 나타낸다. 핵은 DAPI 염색(파란색)을 통해 시각화되었다. 도 6c에서 양성 신호는 각 슬라이드는 슬라이드당 5 프레임에서 카운트 된 것이다. 실험 결과는 ± SEM (n = 3-6) 값으로 표시하였다(** P < 0.01, 대조군 (PEG-PLA), 레이저 처리한 대조군(PEG-PLA) 또는 PEG-PLA/CyA-P-CyB 그룹과 각각 비교)Figure 6 shows the toxicity of CyA-P-CyB in vivo; 6A is a graph showing the effect of CyA-P-CyB on cell proliferation and apoptosis; FIG. 6A shows the effect of PEG-PLA or PEG-PLA / CyA-P- CyB (20 mg / FIG. 6B is a graph showing the cell proliferation and cell death of the tumor, and FIG. 6B is a graph showing the results of histological analysis of the organs (lung, liver, heart, kidney, pancreas, spleen and brain) 6c is a graph showing the quantification of the TUNEL fraction. In Figure 6b, cell proliferation is measured by tissue staining with Ki-67 antibody and is shown in brown. The nuclei were contrasted with hematoxylin. Cell death was measured using a TUNEL assay. Green indicates a positive signal. Nuclei were visualized through DAPI staining (blue). The positive signal in Figure 6c is that each slide is counted at 5 frames per slide. The results were expressed as ± SEM (n = 3-6) (** P <0.01, control group (PEG-PLA), laser treated control group (PEG-PLA) or PEG-PLA / CyA- Respectively)
도 6a에 나타난 바와 같이, PEG-PLA/CyA-P-CyB 또는 PEG-PLA를 꼬리 정맥으로 주사한 마우스에서 CyA-P-CyB의 독성을 평가한 결과, PEG-PLA/CyA-P-CyB(20 mg/kg) 주사군의 마우스는 죽지 않고, 16일간 생존하였다. PEG-PLA 또는 PEG-PLA/CyA-P-CyB (20 mg/kg)를 주사한 후, 14일이 경과한 마우스로부터 7개의 장기(폐, 간, 심장, 신장, 췌장, 비장 및 뇌)를 얻었으며, H&E 염색을 사용하여 독성을 평가하였다. 7개 장기의 분획에서는 뚜렷한 병변(괴사, 부종, 염증성 침윤, 또는 과형성)은 없었다. 이러한 병리조직학적 결과는 CyA-P-CyB가 마우스에서 세포독성 효과를 가지지 않음을 나타낸다.As shown in FIG. 6A, the toxicity of CyA-P-CyB was evaluated in PEG-PLA / CyA-P-CyB or PEG-PLA tail vein injection, 20 mg / kg) mice did not die and survived for 16 days. (Lung, liver, heart, kidney, pancreas, spleen and brain) from
도 6b에 나타난 바와 같이, PEG-PLA를 주사하여 레이저 조사를 수행 또는 비수행한 마우스 및 PEG-PLA/ CyA-P-CyB를 주사하고 레이저 조사를 수행 또는 비수행한 종양덩어리에서 세포증식 및 세포사멸을 분석한 결과, 세포증식은 항 Ki-67 염색 처리하여 측정하였고, PEG-PLA/CyA-P-CyB 주사 및 레이저 처리한 마우스 군에서 그렇지 않은 나머지 군들의 마우스에서보다 세포증식이 현저하게 감소한 것을 확인하였다.As shown in FIG. 6B, PEG-PLA was injected to perform laser irradiation or non-performed mouse and PEG-PLA / CyA-P-CyB were injected, and laser irradiation or untreated tumor lumps were used for cell proliferation and cell proliferation Cell proliferation was measured by anti-Ki-67 staining. Cell proliferation was significantly reduced in mice treated with PEG-PLA / CyA-P-CyB injection and laser treatment Respectively.
도 6c에 나타난 바와 같이, TUNEL(terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick-end labeling) 염색을 사용하여 수행된 세포사멸 분석에서, PEG-PLA/CyA-P-CyB 및 레이저를 처리한 마우스군에서 세포사멸이 감소한 것을 확인하였고, 반면, 그렇지 않은 나머지 군들에서는 사멸된 세포의 수가 현저하게 증가한 것을 확인하였다.As shown in FIG. 6C, apoptosis analysis performed using TUNEL (terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick-end labeling) staining showed that apoptosis was decreased in PEG-PLA / CyA-P- , Whereas in the other groups, the number of killed cells was significantly increased.
<< 실험예Experimental Example 8> 8> CyACyA -P--P- CyB의CyB 형광 Neon 이미징Imaging 분석 analysis
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암의 진단용 조성물의 형광 이미징을 분석하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하여 그 결과를 도 3a 내지 3d에 나타내었다.In order to analyze fluorescence imaging of a composition for diagnosing cancer comprising the compound represented by
구체적으로, 도 3a는 전처리 과정을 거치지 않은 헬라 세포, 도 3b는 150 μM H2O2를 24시간, 도 3c는 10 μM 캠토테신(camptothecin)을 24시간, 도 3d는 30 nM 칼페인 저해제 I(calpain inhibitor I)을 30분간 처리한 후, 각각의 세포를 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암의 진단 또는 치료용 조성물 CyA-P-CyB 10 μM로 2시간 배양하였다. 상기 세포는 각각 DPBS로 세척하고, 공초점 현미경(confocal microscopy)으로 형광이미지를 얻었다. 라이소트랙커(LysoTracker)를 사용하여 상기 세포를 co-stain시켰다(상부: CyA -P- CyB 처리(ex. 635 nm/em. 655 - 755 nm), 중부: LysoTracker 염색(ex. 405 nm/em. 430 - 455 nm), 하부: DIC로 병합. 스케일 바: 10 μm).Specifically, Figure 3a is a HeLa cell, Figure 3b is a 150 μM H 2 O 2 24 times that are going through the pre-treatment, Figure 3c is 10 μM kaemto camptothecin (camptothecin) for 24 hours,
도 3a 내지 3d는 세포에서의 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암의 진단 또는 치료용 조성물 CyA-P-CyB의 형광 이미징을 나타낸 사진이다.3A to 3D are photographs showing fluorescence imaging of a composition CyA-P-CyB for the diagnosis or treatment of cancer comprising the compound represented by
표 3a에 나타난 바와 같이, HeLa 세포를 CyA-P-CyB(10 μM)으로 2시간 동안 전처리하였을 때, LysoTracker가 파란 형광을 나타내고 있는 리소좀(lysosome)에서 근적외선 형광이 관찰되었고, 이는 CyA-P-CyB가 리소좀의 카텝신 B를 이미지화 할 수 있다는 것을 나타낸다.As shown in Table 3a, when the HeLa cells were pretreated with CyA-P-CyB (10 μM) for 2 hours, near-infrared fluorescence was observed in LysoTracker lysosomes showing blue fluorescence, indicating that CyA-P- Indicating that CyB can image cathepsin B in lysosomes.
도 3b 및 3c에 나타난 바와 같이, DNA 손상을 야기하는 DNA 토모아이소머라제 I 저해제를 활성화시키는 150 μM의 H2O2 (활성산소, ROS) 또는 10 μM 의 캠토테신(CPT)를 세포에 처리하였을 때, 세포질에서 확산된 형광이 증가한 것을 확인하였다. 이는 H2O2 또는 CPT 및 카테신에 의해 LMP(리소좀 막 투과화, lysosome membrane permeabilization)가 유도되었음을 나타내고, 카테신이 리소좀 루멘에서 세포질로 이동되었음을 나타낸다.As shown in FIGS. 3b and 3c, cells were treated with 150 μM H 2 O 2 (active oxygen, ROS) or 10 μM of camptothecin (CPT) to activate the DNA tomo isomerase I inhibitor causing DNA damage , It was confirmed that fluorescence diffused in the cytoplasm was increased. This indicates that LMP (lysosome membrane permeabilization) was induced by H 2 O 2 or CPT and catechin, indicating that the cathethy was transferred from the lysosomal lumen to the cytoplasm.
도 3d에 나타난 바와 같이, CyA-P-CyB로 배양하기 전에 칼페인 저해제 I을 전처리한 HeLa 세포에서는 근적외선 형광이 관찰되지 않았으며, 이는 카테신 B에 의해 CyA-P-CyB가 절단됨으로 인하여 근적외선 발광이 일어남을 나타낸다.As shown in FIG. 3D, near-infrared fluorescence was not observed in HeLa cells pretreated with Calpain Inhibitor I before culturing with CyA-P-CyB, and CyA-P-CyB was cleaved by catenin B, Indicating that light emission occurs.
<< 실험예Experimental Example 9> 9> CyACyA -P--P- CyB이CyB 세포 성장에 미치는 영향 분석 Analysis of effect on cell growth
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 유효성분으로 포함하는 암의 치료용 조성물의 세포성장에 미치는 영향을 분석하기 위하여 하기와 같은 실험ㅇ을 수행하였으며, 그 결과를 도 4a 내지 4e에 나타내었다.In order to analyze the effect of the compound represented by the formula (1) according to the present invention on the cell growth of a composition for treating cancer comprising the active ingredient, the following experiment was carried out and the results are shown in FIGS. 4A to 4E .
구체적으로, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암의 진단 또는 치료용 조성물 CyA-P-CyB의 존재하에, 레이저 조사 및 카텝신 B 저해제 I를 처리 또는 비처리 때의 세포 성장의 MTT 측정 결과를 그래프로 나타내었다.Specifically, in the presence of CyA-P-CyB, a composition for diagnosing or treating cancer comprising a compound represented by
도 4a는 U87 세포에서, 도 4b는 A549 세포에서 다양한 농도의 CyA-P-CyB로 16시간 배양한 후, CyA-P-CyB를 제거하였다. 상기 세포에 808 nm의 레이저(2 W/cm2, 10 min)를 조사하여 24시간 배양하였다. FIG. 4A shows the result of culturing with U87 cells and FIG. 4B with A549 cells with various concentrations of CyA-P-CyB for 16 hours and then removed CyA-P-CyB. The cells were irradiated with a laser (2 W / cm 2 , 10 min) at 808 nm and cultured for 24 hours.
도 4c는 U87 세포에서, 도 4d는 A549 세포에서 칼페인 저해제 I 30 nM로 30분간 전처리하고, 5 μM의 CyA-P-CyB로 16시간 배양한 후, CyA-P-CyB를 제거하였다. 상기 세포에 808 nm의 레이저(2 W/cm2, 10 min)를 조사하여 24시간 배양하였다. 도 4e는 세포를 5 μM의 CyA-P-CyB로 16시간 배양한 후, CyA-P-CyB를 제거하였다. 상기 세포에 808 nm의 레이저(2 W/cm2, 10 min)를 조사하여 24시간 배양하였다. 도 4a 내지 4e의 결과는 세번의 독립적인 실험의 ± 평균 표준 편차 값을 표현하였다.FIG. 4C shows the result of the pretreatment with 30 nM of the calpain inhibitor I in the U87 cell, FIG. 4D, and A549 cells, and the CyA-P-CyB was removed after culturing with 5 μM CyA-P-CyB for 16 hours. The cells were irradiated with a laser (2 W / cm 2 , 10 min) at 808 nm and cultured for 24 hours. Figure 4e shows that the cells were incubated with 5 [mu] M CyA-P-CyB for 16 hours and then removed CyA-P-CyB. The cells were irradiated with a laser (2 W / cm 2 , 10 min) at 808 nm and cultured for 24 hours. The results of Figures 4a to 4e represent ± standard deviation values of three independent experiments.
도 4a 및 4b는 레이저 조사를 수행 또는 비수행하였을 때의 세포 독성 효과를 나타낸 그래프이고, 도 4c 및 4는 카텝신 B 저해제를 처리 또는 비처리하였을 때의 세포독성을 나타낸 그래프이고, 도 4e는 정상 세포와 암세포에서의 세포독성의 비교를 나타낸 그래프이다.FIGS. 4A and 4B are graphs showing cytotoxic effects when laser irradiation is performed or not, FIGS. 4C and 4 are graphs showing cytotoxicity when a cathepsin B inhibitor is treated or untreated, FIG. FIG. 2 is a graph showing a comparison of cytotoxicity between normal cells and cancer cells. FIG.
도 4a 내지 4e에 나타난 바와 같이, MTT 분석법을 사용하여 CYA-P-CYB가 농도 의존적으로, 종양 세포의 세포 생존능력이 감소하는 것을 확인함으로써, CYA-P-CYB가 종양 세포에서 광독성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한, 카텝신 B 저해제를 사용하였을 때, 세포 생존도의 감소 정도가 줄어드는 것으로 보아, CYA-P-CYB의 광독성은 카텝신 B의 활성에 의존적임을 확인하였다.As shown in Figs. 4a to 4e, CYA-P-CYB showed phototoxicity in tumor cells by confirming that the cell viability of tumor cells was decreased in a concentration-dependent manner using MTT assay Could know. In addition, when the cathepsin B inhibitor was used, it was confirmed that the phototoxicity of CYA-P-CYB was dependent on the activity of cathepsin B, as the degree of decrease in cell viability was reduced.
따라서, 본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암의 진단 또는 치료용 조성물은 카텝신 B에 의해 활성화 되어 암세포에서 특이적 및 선택적으로 암세포의 형광 이미징 또는 암세포에 광독성 및 강력한 광선치료 효과를 나타내므로, 암의 진단 또는 치료를 동시에 수행할 수 있는 다기능성 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.Accordingly, the composition for diagnosing or treating cancer comprising the compound represented by
Claims (10)
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서,
R1은 각각 독립적으로 직쇄 또는 측쇄의 C1-10알킬이고;
n은 1 내지 5의 정수이고;
L은 이고, 이때, L의 아민 말단은 카보닐과 연결되고, 카보닐 말단은 아민과 연결되고;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 , 또는 이고;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 , 또는 이고;
상기 치환된 , , , , 및 는 직쇄 또는 측쇄의 C1-5알킬, 직쇄 또는 측쇄의 C1-5알콕시 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 치환기로 하나 이상 치환될 수 있다).
A compound comprising cyanine represented by the following formula (1):
[Chemical Formula 1]
(In the formula 1,
R 1 are each independently linear or branched C 1-10 alkyl;
n is an integer from 1 to 5;
L is , Wherein the amine terminus of L is connected to a carbonyl and the carbonyl terminus is linked to an amine;
Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > , or ego;
Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > , or ego;
The substituted , , , , And May be substituted with one or more substituents selected from the group consisting of straight or branched C 1-5 alkyl, straight or branched C 1-5 alkoxy and halogen).
R1은 각각 독립적으로 직쇄 또는 측쇄의 C1-5알킬이고;
n은 2 내지 4의 정수이고;
L은 이고, 이때, L의 아민 말단은 카보닐과 연결되고, 카보닐 말단은 아민과 연결되고;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 또는 이고;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 또는 이고;
상기 치환된 , , 및 는 직쇄 또는 측쇄의 C1-5알킬, 직쇄 또는 측쇄의 C1-5알콕시 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 치환기로 하나 이상 치환될 수 있는 것을 특징으로 하는 화합물.
The method according to claim 1,
R 1 are each independently C 1-5 alkyl, straight or branched;
n is an integer from 2 to 4;
L is , Wherein the amine terminus of L is connected to a carbonyl and the carbonyl terminus is linked to an amine;
Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > or ego;
Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > or ego;
The substituted , , And May be substituted one or more times with one or more substituents selected from the group consisting of straight or branched C 1-5 alkyl, straight or branched C 1-5 alkoxy and halogen.
R1은 각각 독립적으로 직쇄 또는 측쇄의 C1-3알킬이고;
n은 3이고;
L은 이고, 이때, L의 아민 말단은 카보닐과 연결되고, 카보닐 말단은 아민과 연결되고;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 이고;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된이고; 및
상기 치환된 및 는 직쇄 또는 측쇄의 C1-5알킬, 직쇄 또는 측쇄의 C1-5알콕시 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 치환기로 하나 이상 치환될 수 있는 것을 특징으로 하는 화합물.
The method according to claim 1,
R 1 are each independently C 1-3 alkyl, straight or branched;
n is 3;
L is , Wherein the amine terminus of L is connected to a carbonyl and the carbonyl terminus is linked to an amine;
Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > ego;
Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > ego; And
The substituted And May be substituted one or more times with one or more substituents selected from the group consisting of straight or branched C 1-5 alkyl, straight or branched C 1-5 alkoxy and halogen.
화학식 3으로 표시되는 화합물과 화학식 4로 표시되는 화합물을 반응시켜 화학식 2로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 1); 및
상기 단계 1에서 제조한 화학식 2로 표시되는 화합물을 화학식 5로 표시되는 화합물과 클릭 반응(click reaction)시켜 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 2);를 포함하는 제1항의 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법:
[반응식 1]
(상기 반응식 1에서,
R1, n, L 및 는 제1항의 화학식 1에서 정의한 바와 같다).
As shown in Scheme 1 below,
Reacting a compound represented by formula (3) with a compound represented by formula (4) to prepare a compound represented by formula (2) (step 1); And
(Step 2) of preparing a compound represented by the formula (1) by a click reaction with the compound represented by the formula (5) prepared in the step (1) ≪ / RTI >:<
[Reaction Scheme 1]
(In the above Reaction Scheme 1,
R 1 , n, L And Are as defined in formula (1) of claim 1).
A composition for diagnosing cancer comprising a compound represented by the general formula (1) of claim 1.
상기 조성물은 카텝신 B에 의해 활성화되는 것을 특징으로 하는 암 진단용 조성물.
6. The method of claim 5,
Wherein said composition is activated by cathepsin B.
A composition for treating cancer, comprising a compound represented by the general formula (1) of claim 1 as an active ingredient.
상기 조성물은 카텝신 B에 의해 활성화되는 것을 특징으로 하는 암 치료용 조성물.
8. The method of claim 7,
Wherein the composition is activated by cathepsin B.
[화학식 8]
(상기 화학식 8에서,
R1은 각각 독립적으로 직쇄 또는 측쇄의 C1-10알킬이고;
R2는 -NH2 또는 -NH3 +이고;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 , 또는 이고;
는 각각 독립적으로 비치환 또는 치환된 , 또는 이고; 및
상기 치환된 , , , , 및 는 직쇄 또는 측쇄의 C1-5알킬, 직쇄 또는 측쇄의 C1-5알콕시 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 치환기로 하나 이상 치환될 수 있다).
A composition for treating near infrared rays of cancer comprising, as an active ingredient, a compound represented by the following formula (8):
[Chemical Formula 8]
(In the formula (8)
R 1 are each independently linear or branched C 1-10 alkyl;
R 2 is -NH 2 or -NH 3 + ;
Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > , or ego;
Each independently represent an unsubstituted or substituted < RTI ID = 0.0 > , or ego; And
The substituted , , , , And May be substituted with one or more substituents selected from the group consisting of straight or branched C 1-5 alkyl, straight or branched C 1-5 alkoxy and halogen).
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160093435A KR101842633B1 (en) | 2016-07-22 | 2016-07-22 | Diagnostic or therapeutic composition of cancer which is activated by cathepsin B, and near-infrared imaging and phototherapy of tumor using the same |
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