종양 세포의 전이를 저해하는 방법 및 약제학적 조성물 document_id A220623051053

아라키돈산(arachidonic acid, AA)은 기계적, 열, 화학적, 세균성 손상과 같은 다양한 손상에 대응하여 세포막의 인지질로부터 세포질로 방출되는데, 그 대사 산물들(아이코사노이드(eicosanoid)계 화합물, 프로스타글란딘(prostaglandin)과 류코트리엔(leukotriene)류)은 여러 분야에서 생물학적으로 중요한 역할을 하는 것이 알려져 있다. 대부분의 아이코사노이드계 화합물은 염증, 통증, 발열 반응을 심화시키는데, 따라서 소염제와 진통제 분야의 연구에서는 이들 화합물에 대한 광범위한 연구가 진행되어 왔다. 예를 들어 코르티손(cortisone)과 같은 스테로이드성 소염제는 막 인지질로부터 아라키돈산을 생성하는 인지질 분해 효소 (phospholipase)를 억제함으로써 효과를 나타낸다. 아스피린이나 이부프로펜(ibuprofen)과 같은 진통제는 아라키돈산을 아이코사노이드계 화합물, 프로스타글란딘류, 프로스타사이클린(prostacyclin)류와 트롬복산(thromboxane)류로 변환하는 효소인 사이클로옥시제나아제(cyclooxygenase)를 억제함으로써 작용한다. 한편 프로스타글란딘류와 류코트리엔류는 말초신경계와 중추신경계 양쪽에서 염증이 일어나는데 이바지한다는 것이 알려져 있다. 지난 30년간의 연구에도 불과하고 정확히 프로스타글란딘류 화합물이 어떻게 염증 발생에 관여하는지는 아직 명확하지 않다. 이와는 대조적으로 류코트리엔 수용체 길항제를 이용한 최근의 연구결과는 이러한 염증 발생 과정에서 류코트리엔이 중요한 역할을 한다는 것을 가리키고 있다. 류코트리엔은 강력한 지질성 매개 인자로서 시스테인 작용기의 존재 여부에 따라 두 부류로 나뉜다. 류코트리엔 B4는 시스테인기를 가지지 않지만 류코트리엔 C4, D4, E4와 F4는 이 작용기를 지닌다. 이 화합물들은 1980년대 초반부터 염증 이자로 인식되어 왔다 (von Sprecher 외, 1993과 Piper, 1984). 1990년대에 류코트리엔 길항제로 알려진 수많은 약물이 발견되었는데, 이들은 체내 류코트리엔의 활성을 억제하고 저해할 수 있는 분자들이었다. 본 명세서에서 "류코트리엔 길항제"는 의학계에서 흔히 쓰이는 의미대로, 자연계에 존재하는 류코트리엔의 한 유형 또는 그 이상의 유형에 대하여 그 농도, 활성 또는 작용을 억제하거나, 차단하거나 감소시키는 약물을 가리킨다. 그러나 이러한 류코트리엔 길항제는 그 작용 기전에 따라 두 가지 부류로 나눌 수 있는데, 한 부류는 5-지질산화효소 (5-lipoxygenase)를 억제하고 다른 부류는 류코트리엔 수용체를 경쟁적으로 길항(competitively antagonise)한다. 류코트리엔 길항제의 일종인 프란루카스트(pranlukast)는 오로지 류코트리엔 C4와 D4의 수용체에 대하여 작용한다. 뇌 염증을 치료하는데 류코트리엔 수용체 길항제를 사용하는 방법이 몇 가지 공지되어 있는데, (예를 들어 J63258-879-A, JO2-169583-A, WO9959964-A1, EP-287-471-A) 이들 공지는 길항제 모두는 혈뇌장벽(blood-brain barrier)을 통과할 것이라고 전제하고 있는 실정이다. 왜냐하면 뇌 염증을 감소시키거나, 저해하거나 또는 뇌 염증에서 오는 뇌 질환을 치료하려면 치료제 분자가 혈뇌장벽을 통과하여야만 한다는 것이 의료계의 상식이기 때문이다(Wilkinson 외, 2001). 현재까지 알려진 사실에 따르는 한, 류코트리엔 C4와 D4의 수용체 길항제들은 혈뇌장벽을 지나갈 수 없으므로 이들 길항제는 뇌 염증을 치료하거나 예방하는데 사용된 적이 없는데, 다만 예외로서 래트(rat) (Zhang 외, 2002)와 마우스(Zeng 외, 2001)의 국소 대뇌 허혈(focal cerebral ischemia)에서 류코트리엔 수용체 길항제인 프란루카스트(ONO-1078)가 신경 보호 효과를 나타낸 결과가 있다. 그러나 류코트리엔 C4 수용체 길항제와 D4 수용체 길항제는 천식 치료에 널리 쓰인다. 류코트리엔 C4, D4 수용체 길항제 프란루카스트는 항천식제로 임상에서 쓰이며 부작용이 거의 없다고 알려져 있다. 프란루카스트는, 자피어루카스트(zafirlukast)와 몬테루카스트(montelukast)와 같은 다른 길항제들처럼 혈뇌장벽을 통과하지 않거나 하더라도 최소한의 수준에서 통과한다. 이들 길항제에 대하여 인가받지 않은 다른 치료 용도도 제시된 바 있는데, 알레르기 질환의 치료(Shih의 미국 특허 제6,221,880호)와 편두통 및 군발 두통(群發頭痛, cluster headache)의 치료(Sheftell 외 미국 특허 제 6,194,432호)가 대표적이다. Demopulos 등의 미국 특허 제 6,492,332호도 암세포 부착, 통증과 염증을 억제하기 위한 방법과 그를 위한 조성물의 발명에서 류코트리엔 수용체 길항제를 소염제로 사용한 바 있는데, 이 발명에서는 이 길항제 외에 암세포 부착 및/또는 조직 침투 및/또는 국부적 전이를 방지하는 약물을 포함하는 다른 약물을 조합하여 종양 제거 수술을 받는 환자에게 투여하였다. 급성 또는 만성 염증 부위로 백혈구가 이동하는 과정에서는 백혈구와 내피세포 사이에 부착성 상호작용과 백혈구의 이동이 관련되어 있다. 이 특이적 세포 부착은 염증성 손상에 의하여 일어나는 연속단계의 첫 단계이고, 그렇기 때문에 개체의 조절 방어 과정에 있어서 특히 중요하다. 염증 반응 과정 속의 백혈구와 내피세포 사이의 상호작용에 관련된 세포 부착 분자(cell adhesion molecule)는 현재 네 종류가 있다. (1) 셀렉틴(selectin)류 (2)셀렉틴에 대한 리간드(탄수화물과 당단백질) (3)인테그린(integrin)류와 (4)면역글로불린 유전자 슈퍼패밀리(gene superfamily)의 일원인 인테그린 리간드들이다. 셀렉틴류 분자들은 세포 표면의 탄수화물과 결합하는 단백질로서 백혈구와 혈관 내피조직 표면의 부착을 매개한다. 예컨대 e-셀렉틴이 순환하는 중성구(neutrophil) 세포 표면에 발현된, 자신의 리간드와 결합하게 되면 구르기(rolling) 단계가 개시되는데, 구르기는 상처나 염증 부위로 이들 세포를 데려오는 과정의 초기 단계이다. 암은 선진국의 주요 사망 원인 중 하나이다. 전이(metastasis)란, 원발성 종양 (原發性腫瘍, primary neoplasm)으로부터 세포가 먼 곳으로 옮겨서 그 곳에서 생장하는 현상으로서, 암에 있어서 가장 무서운 측면이고 이러한 두려움에는 충분한 근거가 있다. 암의 초기 진단, 수술 방법, 종합적인 환자 간호, 국소적 또는 전신 보조요법에 있어서 중요한 발달이 있었음에도 불구하고 암이 사망 원인인 경우, 대부분은 통상적인 항암요법에 내성을 가지는 전이 암세포들에 의해 환자가 사망한다. 탄수화물의 매개작용에 의하여 혈관내피 표면의 셀렉틴에 종양 세포가 부착(adhesion)하는 현상이 광범위한 상피 유래 암(epithelial cancer)의 전이과정에 관여하다는 증거가 점점 나오고 있고, 이들 상피 유래 암에는 위암, 결장직장암(colorectal cancer), 췌장암, 간암, 난소암, 두경부암(頭頸部癌 head and neck cancer) 및 유방암 등이 있다. 이러한 암세포 전이 과정은 도 1에 나타내었는바, 1) 최초의 암세포 전환 이후, 이 신생 전환 세포에서 단세포적 또는 다세포적인 생장이 진행되어야 한다. 2) 종양 지름이 2 mm보다 커지려면 새로운 혈관의 형성이 광범위하게 일어나야만 한다. 3) 다양한 혈관신생인자가 합성되고 분비되면 주변 숙주조직으로부터 새로운 모세혈관망을 갖추는 데에 핵심적인 역할을 한다. 4) 서로 배타적이 아닌 여러 가지 메커니즘에 따라 일부 종양 세포가 숙주조직의 버팀질(stroma)에 국소 침투할 수 있다. 세정맥(細靜脈, venule)과 유사한 박막 림프관은 종양 세포의 침투에 대한 저항력이 거의 없고 따라서 종양 세포가 순환계로 진입하는 가장 흔한 경로를 제공한다. 5) 작은 종양 세포 덩어리들이 떨어져 나와 색전(塞栓, embolization)을 형성한다. 6) 순환계에서 종양 세포가 살아남으려면 기관의 모세혈관계 위에 달라붙어야 한다. E-셀렉틴과 P-셀렉틴은 활성화된 내피세포의 표면에 존재하고, 시알릴루이스x(sialyl-Lewisx)와 시알릴루이스a(sialyl-Lewisa) 항원을 통하여 종양 세포와 상호작용한다. 7) 혈관 밖 유출(extravasation)이 일어나고, 8) 기관 실질(實質, parenchyma)내에서 세포 증식이 일어나며 전이 과정이 완료된다. 악성 세포가 혈관내피 표면에 부착하는 데에는 염증 세포를 염증 부위로 인도하는 데 관련된 인자들과 비슷한 세포 부착 인자군이 관여한다. 셀렉틴은 내피세포 활성화(EC activation)를 시작으로 일어나는 분자 수준의 연속단계 과정에 개입한다. 셀렉틴은 구조적으로도 기능적으로도 통합된 세포 부착 분자들이다. 구조적으로 셀렉틴은 칼슘 의존성 렉틴(calcium-dependent lectin, C-lectin)과 상동성이 있는 단백질 영역(protein domain)과, 유사 표피성장인자(EGF) 단백질 영역 EGR-like domain) 및 몇 종류의 유사 보체결합 단백질 영역(complement-binding-like domain)을 지닌다 (Bevilacqua 외 1989, Johnson 외 1989, Lasky 외 1989, Siegalman 외 1989, Stoolman 1989). 기능적으로 셀렉틴은 자신의 렉틴 영역과 세포 표면의 탄수화물 리간드 사이에 일어나는 상호작용을 바탕으로 세포 결합을 매개하는 공통된 능력을 갖추고 있다 (Brandley 외 1990, Springer와 Lasky 1991, Bevilacqua와 Nelson 1993, Tedder 외 1989). 세포 부착 분자 중 셀렉틴 단백질 가족에는 현재까지 세 종류의 단백질이 밝혀져 있다. L-셀렉틴(말초림프절 인도 수용체(peripheral lymph node homing receptor, pnHR)로도 불림, LEC-CAM-1, LAM-1, gp90MEL, gp100MEL, gp110MEL, MEL-14 항원, Leu-8 항원, TQ-1 항원, DREG 항원)과 E-셀렉틴(LEC-CAM-2, LECAM-2, ELAM-1), 그리고 P-셀렉틴 (LEC-CAM-3, LECAM-3, GMP-140, PADGEM)이 있다. 탄수화물 결정 인자인 시알릴루이스a(SLea)와 시알릴루이스x(SLex)는 사람 암세포 표면에 발현되는 일이 잦은데, 이들은 혈관내피 세포 표면에 발현되는 e-셀렉틴의 리간드 구실을 한다. 이들 탄수화물 결정 인자들은 암세포가 혈관내피에 부착하는데 관여하므로 암의 전이에 이바지한다. 셀렉틴은 내피에 발현되는 세포 부착 분자로서 유도성 발현을 하며 혈구를 동원하는 데 관여한다. 이 분자들에 의한 초기 세포부착을 계기로 몇 종의 사이토킨(cytokine)의 작용을 거쳐 인테그린(integrin) 분자가 활성화된다. 암세포 표면에 이 탄수화물 리간드가 발혀된 정도와 암전이 빈도 사이에는 높은 상관 관계가 존재한다. SLex와 SLea 항원에 대한 단일클론항체는 종양 세포(백혈병, 결장암종, 조직구 림프종)가 내피세포와 혈소판에 부착하는 것을 방지하며, 유방암종의 내피조직에서 종종 셀렉틴 발현이 향상된다. GMP-140 또는 PADGEM으로도 알려진 p-셀렉틴은 정지(비활성) 혈소판의 분비 과립(secretory granule)과 내피조직에 자리잡은 막 당단백질이다. 매개 인자가 이 세포들을 활성화시키면, p-셀렉틴은 세포질막으로 신속하게 재분배된다. 이들 셀렉틴은 구조적으로, 또 기능적으로 연관된 단백질 가족을 이루는 분자들이다. 셀렉틴 분자에 공통된 구조적 모티프(motif)에는 N-말단 유사 렉틴 영역과 그에 이어지는 유사 EGF 영역, 보체 결합 단백질에 존재하는 것과 유연 관계에 있는 일치 반복부(consensus repeat) 무리, 막 횡단 영역과 짧은 세포질 꼬리(cytoplasmic tail)가 포함된다. P-셀렉틴은 활성 혈소판과 내피세포층에 발현되었을 때 중성구와 단핵구의 수용체가 되는데, 이러한 성질은 내피세포층에 손상이 일어난 부위에 백혈구가 신속하게 부착하게 함은 물론 염증이나 출혈부위에서 혈소판-백혈구가 상호작용하도록 촉진한다. 또 연구 결과에 따르면, p-셀렉틴은 다양한 종류의 조직 절편 속 암세포와 결합하고 또 암종으로부터 유래된 많은 종류의 세포주의 표면에 결합한다. 다른 세포 부착 분자와 협동으로 p-셀렉틴은 암 전이 과정에 참여하고 따라서 세포 부착 수용체의 기능을 차단하는 약물을 개발에 있어서 표적이 된다. 암 전이에서 셀렉틴이 주요한 역할을 맡는다는 것을 뒷받침하는 연구들은 사람 결장암종의 세포주가 셀렉틴에 부착하는 것을 시험관내 유동 모델(in vitro flow model)에 입각하여 분석한 결과에 따른 것들이다. 재조합 p-셀렉틴 분자와 p-셀렉틴을 발현하는 중국 햄스터 난소 세포(CHO)는 KM12-L4 결장암종 세포의 부착과 구르기(rolling)를 지원하였고 이러한 효과는 KM12-L4 세포를 뉴라민 분해 효소(neuraminidase)로 전처리하자 사라졌다. KM12-L4 세포는 PSGL-1과 무관한 세포 부착 경로를 거쳐 p-셀렉틴과 상호작용한다. 한 e-셀렉틴-IgG 키메라 역시 시알릴화된 부위에 의존하여 유동액 속에서 결장암종 세포의 부착을 지원하는 것으로 밝혀졌다. 따라서 시알릴화된 부위는 유동액 조건하에서 사람 암세포가 IL-1에 의하여 활성된 내피세포층에 부착하는 과정에 관여한다. 게다가 e-셀렉틴이 매개하는, 사람 결장암종 세포의 사람과 마우스 내피세포에 대한 부착 효율은 해당 암세포의 전이 능력과 상관 관계가 있음이 밝혀졌다. 최근 연구 결과, 시험관내에서 두 종류의 사람 결장암 세포주 HT-29와 COLO 201이 사람 탯줄 내피세포(human umbilical cord endothelial cell, HUVEC)에 부착하는 것을 매개하는데 e-셀렉틴과 시알릴루이스a(SLea) 또는 시알릴루이스x(SLex)의 상호작용이 차지하는 비중이 밝혀졌다. 결장암 세포주는 탄수화물 성분의 항원결정부위를 매우 많이 발현하였고 아울러 HT-29와 COLO 201 세포가 IL-1에 의하여 자극받은 HUVEC에 부착하는 과정을 e-셀렉틴에 대한 단일클론항체가 억제할 수 있다는 점을 확고히 하였다. SLex에 대한 두 가지 종류의 항체와 그에 관련된 항원인 Lex와 Lea에 대한 항체를 가지고 미리 세포를 배양하여도 세포 부착에는 유의미한 영향이 없었다. SLea에 대한 세 종류의 항체는 HT-29와 COLO 201 세포의 부착을 억제하는 능력에 있어서 차이를 보였다. 그러므로 SLea 항원은 e-셀렉틴이 주된 매개체로 작용하는 결장암 세포의 부착 과정에 있어서 중요하다. 한편 다른 연구 결과에서 HUVEC 세포를 종양 괴사 인자-α(tumor necrosis factor-α, TNF-alpha)로 전처리하면 COLO 205 암종 세포주의 결합이 증강됨이 밝혀졌다. 이 부착 증강 효과는 농도와 시간에 모두 의존하였는데, 암세포 부착 효과의 최대값에는 4 시간째에 도달하였다. 이 결과는 부착 분자 e-셀렉틴의 내피세포층 표면 발현이 증가한 것과 일관된다. TNF로 자극받은 HUVEC을 COLO 205를 첨가하기 전에 항-e-셀렉틴 단일클론항체 BB11과 함께 배양하면 이 암세포의 부착이 완전하게 억제되었다. 이러한 연구 결과는 e-셀렉틴 특이적 항체가 암세포의 내피세포층에 대한 부착을 억제하는 데 가질 수 있는 효용성을 입증한다. 항-p-셀렉틴 또는 항-l-셀렉틴 단일클론항체(즉 MAb PB 1.3과 MAb DREG-200) 또는 시알릴루이스x 함유 올리고당(Slex-OS)이세포 부착을 억제하는 데 효과가 있다는 다른 연구 결과도 있다. 시험관내와 생체내 유사한 연구 결과에서도 사람 췌장 악성 종양 유래 SW1990 세포의 전이 과정에서 셀렉틴이 맡는 역할을 확립한 바 있다. SW1990 세포 또한 Slex와 Slea 항원, CD44H와 β1 인테그린을 다량으로 발현한다. 이 세포는 IL-1 활성화된 HUVEC와 사람 복막 중피세포(peritoneal mesothelial cell)에 대하여 결합하는 활성이 있다. 내피세포에 대한 암세포의 이식으로 이어지는 세포 부착은 Slea 항원과 β1 인테그린에 특이적인 항체의 배양 처리에 의하여 억제된다. 동물 실험에서 Slea 항원과 β1 인테그린에 대한 상기 각각의 항체는 배양시 누드 마우스(nude mouse)에서 SW1990 세포가 간으로 전이하는 과정을 억제하여 마우스의 수명을 연장하였다. 본 명세서에서 인용한 어떠한 문헌도 그 문헌이 관련된 선행기술 또는 어느 청구항의 특허성에 관련된 것으로 해석해서는 아니 되며, 명세서 중 어느 문헌의 날짜나 내용에 대한 진술 역시 본 발명의 출원인이 출원시 구할 수 있었던 정보에 바탕을 둔 것이며 그러한 진술이 정확하다고 자인하다고 언급하는 것이 아님을 밝혀 둔다.