비정상적 세포 증식의 진단 및 치료에 유용한 코발아민유도체 document_id A220623042513

비정상적 세포 증식, 주로 과증식은 수많은 질병의 원인이며, 가장 심각한 것이 암이다. 미국에서만도 매년 약 백오십만명의 사람들이 암 진단을 받고 오십만명이 암으로 죽고 있다. 암과의 싸움은 일부 성공을 거두었지만 많은 좌절도 있었다. 항암 약물의 심각한 부작용 및 암 세포 내성 후손의 발생이 그 주요 문제인데, 이는 종양이 조기에 정확히 자리잡고 전이되기 때문이다. 다수의 암 세포와 같은 과증식성 세포는 영양분 공급 증가, 성장인자, 에너지 및 비타민에 따라 달라진다. 세포 성장에 필수적이며 흔히 그 공급이 모자라는 비타민의 공급 경로를 이용하여, 약물들을 이러한 원하지 않는 세포에 전달할 수 있다. 비타민 B12로 공지되고 시아노-코발아민(CN-Cbl), 히드록시-코발아민(HO-Cbl) 또는 아쿠오-코발아민(H2O-Cbl)으로 존재하는 코발아민(Cbl)은 생명에 필수적이고 또 그의 생체내 농도는 아주 낮다. 사람을 비롯한 고등생물은 비타민을 음식으로부터 섭취해야한다. 코발아민의 생합성은 혐기성 세균과 같은 일부 원핵 생물에만 한정되고 있다. 코발아민은 신경계의 완전한 작용에 중요하며 또 탄수화물, 단백질 및 지방의 적합한 대사에 필요하다. 코발아민은 필수적 세포외 대사 경로에 이용된다. 메틸-코발아민(Me-Cbl)과 같이, 코발아민은 메티오닌 합성효소에 대한 보조인자로 작용한다. 5''-데옥시아데노실-코발아민(Ado-Cbl)과 같이, 코발아민은 메틸말로닐-CoA가 숙시닐-CoA로 재배열하는데 있어서 메틸말로닐-CoA 뮤타아제(mutase)와 함께 작용한다. 코발아민 결핍은 악성빈혈을 초래한다. 코발아민은 또한 리보뉴클레오티드가 데옥시리보뉴클레오티드로 환원 전환되어 DNA를 생성하는데 관여한다. 포유동물에서, 코발아민의 대부분의 세포 흡수는 혈청 수송 단백질에 의해 또 세포막 수용체에 의해 조절된다. 혈장에는 2개 유형의 코발아민-결합 단백질이 존재한다: 비-글리코실화된 단백질 트랜스코발아민 II(TCII) 및 글리코실화된 단백질 트랜스코발아민 I 및 III(TCI 및 TCIII), 흔히 R-결합제 단백질 또는 하프토코린(haptocorrin)이라 불림. TCI 및 TCIII은 면역학적으로 교차반응성이며 탄수화물 조성에서만 서로 상이하다. TCI는 순환에서 발견되는 일차 R-결합제이다. 간단히 나타내기 위해 용어 TCI는 R-결합제 단백질 TCI 및 TCIII를 모두 지칭할 때 사용하기로 한다. 수송 단백질(벡터) TCI 및 TCII 유형은 포유동물 혈액에서 코발아민에 의해 부분적으로 포화(홀로) 또는 부분적으로 불포화(아포)되어 순환한다. 정상 세포에서 비교적 효율이 낮은 코발아민에 대한 벡터-부족 흡수 계는 포유동물 세포에도 존재한다 (Sennet, C., and Rosenberg, L.E., Ann. Rev. Biochem. 50, 1053-86 (1981) 참조). TCII는 수용체 매개된 세포내이입(endocytosis)에 의해 혈장 코발아민을 모든 대사적으로 활성인 세포로 전달하는 작용을 한다. 신생물에서 가속화된 세포 증식은 수용체 매개된 세포내이입 흡수에 의한 순환으로부터 로딩된 TCII의 소비증가를 초래함이 알려져 있다. TCII 수용체의 수의 상향 조절은 악성 세포주에서 티미딘 및 메티오닌 생산의 증가된 대사 요구, DNA 합성을 위한 메틸화 반응 및 미토콘드리아 대사를 통한 세포 에너지학을 충족함이 드러났다. 일반적인 TCII 수용체는 조직에 존재하는 반면에 제2 및 메갈린(megalin)으로 불리는 기관-특이적 TCII 수용체는 신장 주변의 세관(tubule) 및 일부 다른 흡수성 상피에서 과도하게 발현된다. 세포내이입적 내재화후, TCII는 용해소체(lysosome)에서 분해되며 유리 코발아민은 세포질 및 핵막 내로 수송되며, 그곳에서 Me-Cbl 및 Ado-Cbl로 전환된다. 이들 2개 형태는 비타민 B12의 활성 보조효소로서 작용한다. TCII의 주요 역할은 TCII의 유전에 의한 선천적 결핍이 거대적혈모구 빈혈, 위험한 신경장애 및 과량의 코발아민으로 처리되지 않으면 죽음을 초래할 수 있다는 관찰에 의해 잘 확립되었다. 거의 모든 세포는 TCII를 생성할 수 있다. 간세포, 섬유아세포, 신경세포, 장세포 및 대식세포와 같은 많은 세포는 증가된 양의 TCII를 합성한다. 혈관 내피는 TCII의 주공급원인 것으로 보인다. 약 20-30%의 순환 코발아민은 TCII에 홀로-TCII로 결합된다. 이것은 모든 조직에 코발아민이 내재화되게 하므로 대사적으로 효과적인 형태이다 (Rothenberg, E. et al., in Chemistry and Biochemistry of B12, ed. R.Banerjee, New York, NY, 1999, pp.441-473 참조). TCI는 혈액 및 혈장 뿐만아니라 대부분의 외분비 분비물 및 기타 액체에 존재한다. 이것은 주로 앞창자 조직, 위점막, 침샘 및 눈물샘과 내귀의 분비성 상피에서 생성된다. TCII와는 달리 TCI은 코발아민을 세포 흡수에 전달하지 않으며 혈액에서 반감기가 길어서 어떤 순간에서 75% 이상의 순환 코발아민(및 코린)을 유지한다. 거의 모든 TCI는 홀로-TCI로 순환한다. 그의 역할을 완전히 알려져 있지는 않다. 이것은 모든 종류의 코발아민 및 코린을 미생물에 공급하는 것을 방지함으로써 정균제로서 작용하는 것으로 제안되어 있다. 이것은 또한 아데노실-코발아민을 안정화하고 또 광분해로부터 보호하다. 순환시 TCII보다 더 높은 농도를 갖는 TCI와 대조적으로, TCII의 양은 신입 코발아민에 반응하여 아포-TCII의 새로운(de novo) 합성에 의해 아주 신속하게 증가될 수 있다. TCI는 비교적 느리게 생성되며 어떠한 유도 효과에 대하여 실질적으로 자극될 수 없다(Alpers, D. and Russell, G., in Chemistry and Biochemistry of B12, supra, pp. 411-441 참조). 지금까지 포유동물 세포에서 벡터-부족 흡수는 코발아민 유도체를 과증식성 세포에 전달하는 대체적 경로로서 간주되지 않았다. 양성(benign) 포유동물 세포에 의한 코발아민의 흡수를 위한 생리적으로 중요한 메카니즘은 벡터 TCII 및 TCI(및 소화관에서 고유 인자)를 필요로 한다. 그러나, 생체내 및 시험관내 데이터에 의하면 유리 코발아민은 벡터 단백질의 개입없이도 혈장막을 횡단할 수 있음을 보여준다. 유리 코발아민을 흡수하는 부가적인 능력에 대한 직접적 증거는 선천적으로 및 전적으로 TCII를 결핍한 어린이의 연구에서 얻으며, 이에 의하면 유리 코발아민을 비경구적으로 투여하면 세포외 코발아민 결핍의 임상적 및 화학적 증상을 현저히 감소시킬 수 있음을 알 수 있었다 (Hall, C.E., et al, Blood, 53, 251-263 (1979) 참조). 시험관내 연구는 HeLa 세포 및 섬유아세포에서 유리 코발아민의 흡수를 보고하였다. HeLa 세포에서, 유리 코발아민의 흡수는 TCII-결합 코발아민에서 관측된 것의 1% 내지 2% 이다. 인간 섬유아세포에서, 2시간 간격 동안 유리 코발아민 축적은 TCII-결합 비타민에서 관측된 것의 약 20% 이다. 인간의 섬유아세포에서 유리 비타민 흡수계는 베르리너 및 로젠버그에 의해 자세히 연구되었다(Berliner, N. and Rosenberg, L.E., Metabolism, 30, 230-236 (1981) 참조). 유리 CN-[57Co]=Cbl의 흡수는 2상계로서 확립되었다: 초기 흡수 성분은 신속하고 포화성이며 또 라벨링되지 않은 과량의 CN-Cbl 및 Oh-Cbl에 의해 특이적으로 억제되며 또 30분 이내에 완료된다. 제2 흡수 성분은 느리고, 시간에 비례하며 라벨링되지 않은 과량의 코발아민에 의해 억제되지 않고 또 8시간이 지나도 포화에 도달하지 않는데, 이는 비특이적 과정의 특징적 양상을 제시한다. 초기 흡수 모드는 단백질 매개 고 특이적 막 횡단 특성을 갖고; 술프히드릴 시약에 민감하고 시클로헥시미드에 의해 현저하게 억제된다(Sennet, C. and Rosenberg, L.E., Ann. Rev. Biochem. 50, 1053-86 (1981) 참조). 이들 특성은 단백질-매개된, 포유동물에서 가속된 유리 코발아민의 흡수계의 존재와 일치한다. 많은 세균 및 모든 진핵 원생생물은 비타민 B12에 대해 영양요구주이며 포유동물 고유한 인자, TCI 및 TCII에 비하여 더 높은 친화성을 갖고 결합될 수 있다. 세균 및 원생동물 B12-결합 단백질은 다양한 코린(참 코발아민 포함)과 높은 활성으로 결합할 수 있는 벡터-결핍 작용성 세포 표면 단백질이다. 따라서, 방사능-라벨링된 코발아민 유도체를 적용한 다음 전체 체내 영상에서 세균 감염을 검출하는 것은 놀라운 것이 아니었다(Collins, D.A. et al., Mayo Clin. Proc. 75, 568-680 (2000) 참조). 포유동물 세포의 과증식성 형태의 발생은 이미 존재하는 벡터-결핍 코발아민 흡수 계의 보다 효과적인 형태의 다단계 발암생성에 의한 발생을 수반한다. 방사능활성 금속 동위원소를 비롯한 다양한 범위의 생물학적 활성제에 대한 운반체로서 코발아민을 사용하는 여러 방법이 공표되고 특허되어 있다(Collins, D.A. 미국특허 출원 2003/0144198호 참조). 방사능-라벨링된 코발아민 유도체를 사용할 때 동물 및 인간에서 얻은 결과는 종양 조직의 라벨링을 나타내지만 건강한 조직, 예컨대 신장 및 간에서 방사능활성의 강한 축적을 초래한다. 따라서, 영상화 및 방사능치료는 최적화되지 못하고 있다. 일부 건강한 인체 부분에 대한 손상의 우려는 지금까지 기재된 적용방법을 제한하고 있다. 정상 세포와 비교하여 더 높은 농도로 신속하게 증식하는 세포에 진단적 및 치료적 코발아민 유도체를 투여하기 위한 화합물, 조합물 또는 방법을 포함한다. 본 발명의 목적은 내성 세포 자손의 발생을 피하면서 비정상적 고속 증식성인 세포에 대하여 더 높은 특이성을 갖는 코발아민 유도체를 확인, 합성, 특징화 및 적용하는 신규 방법을 제공하는 것이다.