KR20140134365A

KR20140134365A - NOTA 표지 글루코사민-함유 시클로 RGDfK 유도체, 그 제조방법 및 그것을 포함하는 핵의학 영상 조영제 및 암 치료제

Info

Publication number: KR20140134365A
Application number: KR1020130054010A
Authority: KR
Inventors: 이교철; 이지웅; 김정영; 박지애; 이용진; 김병일; 안광일; 임상무
Original assignee: 한국원자력의학원
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2014-11-24
Also published as: KR101471890B1

Abstract

본 발명은 한 분자 내에 2 개의 시클로 RGDfK 펩티드가 도입되고, 글루코사민 및 라이신을 포함하며, 방사성 동위원소를 결합하는 리간드로서 NOTA를 함유하는 화학식 2의 신규 핵의학 영상 조영제 또는 방사능 암 치료제 화합물, 그 신규 화합물의 제조 중간체인 화학식 1의 화합물, 이들의 제조방법, 및 화학식 2의 화합물을 포함하는 핵의학 영상 조영제 또는 방사능 암 치료제를 제공한다.

Description

NOTA 표지 글루코사민-함유 시클로 RGDfK 유도체, 그 제조방법 및 그것을 포함하는 핵의학 영상 조영제 및 암 치료제{Glucosamine-containing cyclo RGDfK derivatives conjugated with NOTA, a process for the preparation thereof, and a nuclear medicine imaging agent and an anticancer agent comprising the same}

본 발명은 신규한 암 진단용 핵의학 영상 조영제(nuclear medicine imaging agent) 또는 암 치료제로서 사용될 수 있는 신규 화합물, 그 제조 중간체, 이들의 제조방법, 그 신규 화합물을 포함하는 핵의학 영상 조영제 또는 암 치료제 관한 것이다.

양전자방출단층촬영(Positron Emission Tomography, PET)은 양전자를 방출하는 방사성동위원소가 표지된 의약품을 체내에 주입하여 특정 세포나 장기에 표적 섭취시킨 뒤 인체에 대한 생리적, 화학적, 기능적인 영상을 3차원으로 나타내는 핵의학적 검사이다. PET 이외에도 단일광자방출촬영(Single Photon Emission Computed Tomography, SPECT) 또한 유용한 핵의학 영상 진단방법으로서 널리 알려져 있다.

PET 및 SPECT는 현재 각종 암의 진단, 재발 평가, 및 치료 효과 판정 등에 유용한 검사로 알려져 있다. 최근에는 세계적으로 임상에서 핵의학 영상기기의 중요성이 증가하는 추세이다. 특히 특정 세포나 장기 내 섭취된 방사성동위원소에서 방출되는 방사선은 PET 및 SPECT 영상기기로 쉽게 검출할 수 있으며 민감도는 매우 우수하다. 이러한 방사성의약품에 의한 PET 및 SPECT 영상기기의 높은 민감도는 종양 수용체(receptor), 대사(metabolism) 및 이와 관련된 다양한 생물학적 기능 및 정보에 관한 자료를 영상으로 표현할 수 있게 되었다(비특허문헌 1).

PET에 사용하는 방사성의약품들은 대부분 물, 산소, 이산화탄소, 포도당, 아미노산 등과 같은 생체 내 특정 대사에 참여하고 있는 분자들에 방사성동위원소인 [¹⁸F]불소(fluoride), [¹¹C]탄소(carbon), [¹⁵O]산소(oxygen), 또는 [¹³N]질소(nitrogen) 등을 표지하는 화학적 기술이 적용된다. 예를 들어, [C¹¹]메티오닌, [¹³N]암모니아, H₂ ¹⁵O, [¹⁸F]FDG(Fluoro-deoxy glucose) 등을 들 수 있다.

이 밖에도 방사선이 방출하는 금속성 방사성동위원소도 핵의학에서 널리 사용하는데, PET 진단에 사용하는 금속성 방사성동위원소는 Cu-64, Ga-68, Zr-89, Y-86 등이 있고, SPECT 진단에 이용되는 금속성 방사성동위원소는 In-111, Tc-99m 등이 있다. 이러한 핵의학 영상 진단 이외에, 직접 종양의 치료에 사용될 수 있는 치료용 방사성동위원소로서 Cu-67, Y-90, Lu-177 등이 알려져 있다(비특허문헌 2).

그중에서도 핵의학 분야에서 비교적 근래에 개발된 금속성 방사성동위원소 [⁶⁴Cu]구리(양전자 방출율, 약 34%)는 사이클로트론에 의해 가속된 양성자들을 빔 형태로 만들어 농축 Ni-64 표적에 조사시켜 Ni-64(p,n)Cu-64 핵반응으로 얻을 수 있으며, 임상활용을 위해서는 방사화학적 순도가 높은 [⁶⁴Cu]구리가 필요하다. 방사성동위원소 [⁶⁴Cu]구리는 수용액 상에서 대개 2가 양이온으로 존재하여 음전하를 지닌 킬레이트와 쉽게 배위 결합할 수 있는 특징을 지닌다. 또한 방사성동위원소 [⁶⁴Cu]구리는 물리적으로 12.7 시간의 비교적 장시간의 반감기를 가지고, 기존의 2 시간 이내의 단반감기 방사성동위원소들로 얻을 수 없었던 주사 후 오랜 시간 경과후의 영상을 얻을 수 있는 장점이 있다(비특허문헌 3).

최근에 상기 방사성동위원소 [⁶⁴Cu]구리를 암세포로 섭취되는 생물학적 분자들에 표지하여 종양을 진단하거나 치료하는 방사성의약품으로 활용되는 사례들이 많이 발표되고 있다. 이러한 종양 영상용 방사성의약품들은 생물학적 현상을 이해하거나 다양한 종양의 정확한 진단에 사용되는 중요한 도구이므로 i)해당 종양에 대한 방사성의약품의 높은 선택성, ii)주사 후 빠른 섭취 평형시간, iii)영상 획득에 적합한 지속시간 등의 특성을 만족해야 한다(비특허문헌 4).

한편, 세포의 표면에는 수용체(receptor)가 존재하는데, 세포 외부로부터 전달되는 신호를 세포 안으로 알리는 구실을 담당한다. 세포는 여러 가지 외부 신호에 노출되어 있으며, 그만큼 수용체의 종류도 다양하다. 이런 수용체들의 종류 중 하나인 인테그린 단백질은 세포의 고착(adhesion)이나 이동 등에 관여하는 α및 β 서브유닛으로 구성된 단백질 복합체로서, 세포 사이의 상호작용을 매개한다. 세포조직의 초기 발달에도 관여하며, 염증이나 혈액 응고, 세포 운동 등에도 인테그린 단백질의 기능이 필요하며 세포에 따라 여러 가지 종류가 존재한다. 그 중에서도 비트로넥틴 수용체(vitronection receptor)라고 불리는 α_νβ₃인테그린은 정상 혈관내피세포에서는 발현되지 않고 암세포의 신생혈관형성시에 발현되며 RGD(R:arginine, G:glycine, D: aspartic acid) 시퀀스를 가지는 펩티드와 결합하는 특징이 있다. 종양 선택성 펩티드인 RGD는 종양혈관에 선택적으로 결합하는 특성으로 인해 종양 치료에 적용하는 연구가 발표된 바 있다(비특허문헌 5).

University of Southern caifornia 의 Peter S. Conti 그룹은 종양 타겟용 펩티드인 RGD 에 방사성동위원소인 Cu-64를 표지시켜 효과적인 종양 PET 영상을 획득하였다(비특허문헌 6).

상기 RGD 이외에도 α_νβ₃인테그린과 결합하는 종양 선택성 펩티드에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. cyclo RGD, RGDyK, RGDfK, RGDfV 등과 같이 RGD 아미노산 서열을 다양하게 변화시키거나, 두 개의 RGD 혹은 다수의 RGD를 결합시킨 형태 등의 종양 선택성 펩티드 연구가 진행되고 있다(비특허문헌 7). 체내에 주입된 방사성의약품의 특정 장기(예, 간)의 체내 축적을 방지하기 위한 노력으로, RGD와 연결된 탄소사슬에 글루코즈와 같은 단당류를 도입하여 글루코-RGD 유도체의 합성 연구가 진행되고 있다(비특허문헌 8).

또한, Cu-64와 같은 금속성 방사성동위원소를 효율적이고 안정적으로 표지시키기 위해서, NOTA, DOTA 및 NODAGA 와 같은 형태의 다양한 킬레이터에 관한 연구가 진행되고 있다(비특허문헌 9).

1. Richard J. Kowalsky, Steven W. Falen, Radiopharmaceuticals in Nuclear Medicine. American Pharmacists Associatio. 2rd, 2004 2. Ji-Ae Park, Jung Young Kim, Recent Advances in Radiopharmaceutical Application of Matched-Pair Radiometals. Current Topcs in Medicinal Chemistry. 2013 ; 13(4): 458-469 3. Thaddeus J. Wadas, Edward H. Wong, Gary R. Weisman, Carolyn J. Anderson, Coordinating Radiometals of Copper, Gallium, Indium, Yttrium, and Zirconium for PET and SPECT Imaging of Disease. Chemical Review. 2010, 110, 2858-2902 4. Carolyn J. Anderson, Riccardo Ferdani, Copper-64 Radiopharmaceuticals for PET Imaging of Cancer: Advances in Preclinical and Clinical Resaerch. Cancer Biotherapy and Radiopharmaceuticals. 2009, 24, 379-393 5. Arap W, Pasqualine R, Ruoslahti E, Cancer treatment by targeted drug delivery to tumor vasculature in a mouse model. Science. 1998 Jan 16;279(5349):377-80 6. Chen X, Park R, Tohme M, Shahinian AH, Bading JR, Conti PS. MicroPET and autoradiographic imaging of breast cancer alpha v-integrin expression using 18F- and 64Cu-labeled RGD peptide. Bioconjugate Chem. 2004, 15, 41-49 7. Cai W, Sam Gambhir S, Chen X. Multimodality tumor imaging targeting integrin alphavbeta3. Biotechniques. 2005 Dec;39(6 Suppl):S14-25 8. Kyung-Ho Jung, Kyung-Han Lee, Jin-Young Paik, Bong-Ho Ko, Jun-Sang Bae, Byung Chul Lee, Hyun Ju Sung, Dong Hyun Kim, Yearn Seong Choe, and Dae Yoon Chi. Favorable Biokinetic and Tumor-Targeting Properties of 99mTc-Labeled Glucosamino RGD and Effect of Paclitaxel Therapy. J Nucl Med 2006; 47:2000-2007 9. Dumont RA, Deininger F, Haubner R, Maecke HR, Weber WA, Fani M. Novel (64)Cu- and (68)Ga-labeled RGD conjugates show improved PET imaging of α(ν)β(3) integrin expression and facile radiosynthesis. J Nucl Med. 2011 Aug;52(8):1276-84

본 발명자들은 효과적인 핵의학 영상 조영제 및 핵의학 종양 치료제의 개발을 위해 연구한 결과, 종양선택성이 높을 뿐만 아니라, 방사성동위원소와 결합하여 혈액 내에서 핵의학 영상 진단 및 암치료에 필요한 시간동안 충분히 안정하게 작용할 수 있는 새로운 RGD 펩티드 유도체를 개발하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 종양에 대한 결합 친화도가 높으며 혈중에서 방사성동위원소와 안정적으로 결합하여 효과적인 암 진단용 핵의학 영상 조영제 또는 암 치료제를 제조할 수 있는, 암 진단용 핵의학 영상 조영제의 제조 중간체 또는 암 치료제의 제조 중간체인 RGD 펩티드 유도체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 RGD 펩티드 유도체가 방사성동위원소와 결합된, 핵의학 영상 조영제 또는 암 치료제로서 사용될 수 있는 신규 화합물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 화합물들의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 신규 화합물을 포함하는 PET 조영제를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 신규 화합물을 포함하는 SPECT 조영제를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 신규 화합물을 포함하는 암 치료제를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 하기 화학식 1의 화합물을 제공한다:

[화학식 1]

상기 화학식 1에서

는

를 의미하고,

n은 3 내지 6의 정수이다.

본 발명의 다른 일 측면은 하기 화학식 2의 화합물을 제공한다:

[화학식 2]

상기 화학식 2에서

및 n은 상기 화학식 1에서 정의된 바와 같으며,

상기 M^*은 Cu-64(Ⅱ), Cu-67(Ⅱ), Ga-68(Ⅲ), Zr-89(Ⅳ), Y-86(Ⅲ), Y-90(Ⅲ), Lu-177(Ⅲ), Tc-99m(I∼Ⅶ) 및 In-111(Ⅲ)에서 선택된 금속성 방사성동위원소로서, 상기 화학식 중의 NOTA에 배위결합되어 있다.

본 발명의 또 다른 일 측면은 하기 화학식 3의 화합물을 NOTA-NHS 에스테르와 펩티드 결합 반응시키는 것을 포함하는 상기 화학식 1의 화합물의 제조방법을 제공한다:

[화학식 3]

상기 화학식 3에서, n은 3 내지 6의 정수이다.

본 발명의 또 다른 일 측면은 상기 화학식 1의 화합물을 Cu-64(Ⅱ), Cu-67(Ⅱ), Ga-68(Ⅲ), Zr-89(Ⅳ), Y-86(Ⅲ), Y-90(Ⅲ), Lu-177(Ⅲ), Tc-99m(I∼Ⅶ) 및 In-111(Ⅲ)에서 선택된 금속성 방사성동위원소(M^*)용액과 반응시키는 것을 포함하는 상기 화학식 2의 화합물의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 일 측면은 하기 화학식 2의 화합물을 포함하는 PET 조영제를 제공한다:

[화학식 2]

상기 화학식 2에서

는 상기 화학식 1에서의 정의한 바와 같고,

n은 3 내지 6의 정수이고,

상기 M^*은 Cu-64(Ⅱ), Ga-68(Ⅲ), Zr-89(Ⅳ), 및 Y-86(Ⅲ)에서 선택된 금속성 방사성동위원소로서, NOTA에 배위결합되어 있다.

본 발명의 또 다른 일 측면은 하기 화학식 2의 화합물을 포함하는 SPECT 조영제를 제공한다:

[화학식 2]

상기 화학식 2에서

는 상기 화학식 1에서의 정의한 바와 같고,

n은 3 내지 6의 정수이고,

상기 M^*은 In-111(Ⅲ) 및 Tc-99m(I∼Ⅶ)에서 선택된 금속성 방사성동위원소로서, NOTA에 배위결합되어 있다.

본 발명의 또 다른 일 측면은 하기 화학식 2의 화합물을 포함하는 암 치료제를 제공한다:

[화학식 2]

상기 화학식 2에서,

는 상기 화학식 1에서의 정의한 바와 같고,

n은 3 내지 6의 정수이고,

상기 M^*은 Cu-67(Ⅱ), Y-90(Ⅲ), 및 Lu-177(Ⅲ)에서 선택된 금속성 방사성동위원소로서, NOTA에 배위결합되어 있다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 또한, 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 전체가 본 명세서에 참고로 통합된다.

본 발명자들은 한 분자내에 2 개의 시클로 RGDfK 펩티드가 도입되고, 글루코사민 및 라이신을 포함하며, 방사성동위원소를 결합하는 리간드로서 NOTA를 포함하는 상기 화학식 1의 RGD 펩티드 유도체를 개발하게 되었다. 상기 화학식 1의 RGD 펩티드 유도체는 핵의학 영상용 방사성동위원소와 결합할 경우 글루코사민 구조로 인해 체내에서 빠르게 대사되지 않고 약 24시간 동안 혈중에서 안정적으로 존재할 수 있으며(실험예 1), 실제 핵의학 영상용 방사성동위원소와 결합된 그 물질을 종양을 가진 마우스에게 정맥주사 후 핵의학 영상을 촬영한 결과 종양 부위에서의 증가된 신호를 관찰할 수 있었으며(실험예 2), 또한, cRGDyK(cyclo Arg-Gly-Asp-Tyr-Lys)를 먼저 투여하여 비트로넥틴 수용체를 차단한 다음 상기 물질을 투여한 후 핵의학 영상을 촬영한 결과, 비트로넥틴 수용체를 차단하지 않은 경우에 비해 종양부위의 신호가 더 낮은 것으로 나타났다(실험예 3). 따라서, 상기 화학식 1의 RGD 펩티드 유도체를 핵의학 영상용 방사성동위원소와 결합할 경우, 암 진단에 효과적인 핵의학 영상 조영제로서 사용될 수 있는 것으로 확인되었다. 또한, 상기 화학식 1의 RGD 펩티드 유도체를 핵의학 치료용 방사성동위원소와 결합할 경우, 효과적인 암 치료제로서 사용될 수 있는 것으로 확인되었다.

따라서, 본 발명은 일 측면에 있어서, 하기 화학식 1의 화합물을 제공한다:

[화학식 1]

상기 화학식 1에서

는

를 의미하고,

n은 3 내지 6의 정수이다.

상기 n은 구체적으로는 3 또는 4이며, 더욱 구체적으로는 3이다.

본 명세서에서 상기 화학식 1의 화합물은 약어로서 cRGDfK₂-NOTA 라고 약칭되며, 화학식 1의 cRGDfK2-NOTA는 종래의 종양선택성 RGD 펩티드 유도체에 비해 종양에 대한 선택성이 현저히 높다.

상기 화학식 1의 화합물은 핵의학 영상용 방사성동위원소와 효율적이고 안정적으로 결합하여 PET 또는 SPECT 조영제 화합물로서 사용될 수 있으므로, 상기 화학식 1의 화합물은 PET 조영제 또는 SPCT 조영제 화합물을 제조하기 위한 중간체라고 할 수 있다.

따라서, 본 발명은 다른 일 측면에 있어서, 하기 화학식 2의 화합물을 제공한다:

[화학식 2]

상기 화학식 2에서,

및 n은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고,

상기 M^*은 Cu-64(Ⅱ), Cu-67(Ⅱ), Ga-68(Ⅲ), Zr-89(Ⅳ), Y-86(Ⅲ), Y-90(Ⅲ), Lu-177(Ⅲ), Tc-99m(I∼Ⅶ) 및 In-111(Ⅲ)에서 선택된 금속성 방사성동위원소로서, 상기 화학식 2의 구조 중 NOTA에 배위결합되어 있다.

상기 화학식 2의 화합물에서, 상기 n은 구체적으로는 3 또는 4이며, 더욱 구체적으로는 3이다. 상기 M^*은 더욱 구체적으로는 Cu-64(Ⅱ) 이다.

상기 화학식 1 및 2에서 cRGDfK는 Arg-Gly-Asp-D-Phe-Lys의 아미노산 서열이 펩티드 결합에 의해 형성된 환상 구조의 화합물로서, 종양 세포 중에 발견되는 비트로넥틴 수용체와 결합하는 특성이 있다.

상기 화학식 2의 RGD 펩티드 유도체는 글루코사민 구조로 인해 체내에서 빠르게 대사되지 않고 약 24시간 동안 혈중에서 안정적으로 존재할 수 있으며(실험예 1), 화학식 2의 물질을 종양을 가진 마우스에 주사한 후 PET 영상을 촬영한 결과 종양 부위에서의 증가된 신호를 관찰할 수 있었으며(실험예 2), 또한, cRGDyK(cyclo Arg-Gly-Asp-Tyr-Lys)를 먼저 투여하여 비트로넥틴 수용체를 차단한 다음 상기 화학식 2의 물질을 투여한 후 PET 영상을 촬영한 결과, 비트로넥틴 수용체를 차단하지 않은 경우에 비해 종양부위의 신호가 더 낮은 것으로 나타났다(실험예 3). 따라서, 상기 화학식 1의 물질은 체내에서 안정적이며 종양에 대한 선택성이 높은 효과적인 핵의학 영상 조영제 및 핵의학 치료용 항암제로서 사용될 수 있는 것으로 확인되었다.

본 명세서에서 용어 "착물"은 1 개 또는 그 이상의 원자나 이온을 중심으로 몇 개의 다른 원자, 이온, 분자 또는 원자단이 방향성을 갖고 입체적으로 배위(配位)하여 하나의 원자집단을 이루고 있는 것을 말한다. 여기서, 중심이 되는 원자 또는 이온에 배위하고 있는 원자이온분자(chelator:킬레이터) 또는 원자단을 리간드(ligand: 배위자)라고 부른다.

본 명세서에서 용어 NOTA는 1,4,7-triazacyclononane-1,4,7-triacetic acid의 약어로서 금속 친화성의 리간드 화합물이다. 상기 리간드는 금속 친화성의 리간드로서 작용하여 체내에서 상기 PET용 방사성 금속 Cu-64, Cu-67, Ga-68, Zr-89, Y-86, Y-90, Lu-177, In-111가 유리되지 않도록 할 수 있고, 방사성 물질을 체외로 제거하는 작용이 있어 방사성 물질에 의한 세포독성을 줄일 수 있으므로 방사선 장해에 대한 화학적 방호제로서 작용할 수 있다(Marouan Rami et al., Carbonic anhydrase inhibitors: Gd(III) complexes of DOTA- and TETA-sulfonamide conjugates targeting the tumor associated carbonic anhydrase isozymes IX and XII , New J. Chem., 2010, 34, 2139-2144; Silvio Aime et al., NMR relaxometric studies of Gd(III) complexes with heptadentate macrocyclic ligands, Magnetic Resonance in Chemistry (1998) Volume: 36, Issue: S1, Pages: S200-S208).

본 명세서에서 용어 "glyco-dimeric 시클로 RGDfK"는 Arg-Gly-Asp-D-Phe-Lys의 아미노산 서열이 펩티드 결합에 의해 형성된 환상 구조의 화합물 2개, 라이신, 및 글루코사민을 함유하는 화합물로서 상기 화학식 1의 화합물에서 라이신 구조가 NOTA와 결합되기 전의 화합물, 즉 하기 화학식 3의 화합물을 의미한다.

[화학식 3]

상기 화학식 3에서, n은 3 내지 6의 정수이다.

상기 화학식 3의 glyco-dimeric 시클로 RGDfK 화합물은 라이신을 경유해 상기 NOTA와 펩티드 결합되어 화학식 1의 화합물을 형성할 수 있으며, 화학식 1의 화합물은 NOTA가 방사성동위원소와 배위결합하여 핵의학 영상 조영제 또는 방사성 암 치료제로서 사용 가능한 화학식 2의 화합물을 형성할 수 있다.

정상 혈관내피세포에서는 발현되지 않고 암 세포의 신생혈관형성 시에는 발현되는 α_νβ₃인테그린은 RGD(Arg-Gly-Asp)서열을 갖는 시클로 펩티드와 결합하는 특징이 있다. 상기 화학식 3의 glyco-dimeric 시클로 RGDfK 화합물은 종래의 RGD 유도체에 비해 암세포에 대한 결합친화도가 현저히 높아, 암조직에 대한 타겟팅 효과가 현저히 증가된 핵의학 영상 조영제 및 항암제를 형성시킬 수 있다.

본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 하기 화학식 3의 화합물을 NOTA-NHS 에스테르와 펩티드 결합 반응시키는 것을 포함하는 상기 화학식 1의 화합물의 제조방법을 제공한다:

[화학식 3]

상기 화학식 3에서, n은 3 내지 6의 정수이다.

상기 NOTA-NHS 에스테르는 NOTA-(N-히드록시숙신이미드) 에스테르를 의미하며, 상기 제조방법은 상기 화학식 3의 라이신 구조 말단의 아민기가 NOTA-NHS 에스테르와 반응하여 펩티드 결합하여 화학식 1의 화합물을 형성할 수 있는 임의의 방법으로 수행할 수 있다. 또한, 반응용매는 화학식 3의 화합물의 NOTA-NHS 에스테르와의 펩티드 결합 반응을 저해하지 않는 임의 용매일 수 있다. 예를 들어, DMF, DMSO, CH₃CN, 물, 메탄올, 또는 에탄올 등을 사용할 수 있다.

본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물을 Cu-64(Ⅱ), Cu-67(Ⅱ), Ga-68(Ⅲ), Zr-89(Ⅳ), Y-86(Ⅲ), Y-90(Ⅲ), Lu-177(Ⅲ), Tc-99m(I∼Ⅶ) 및 In-111(Ⅲ)에서 선택된 금속성 방사성동위원소(M^*)와 반응시키는 것을 포함하는 상기 화학식 2의 화합물의 제조방법을 제공한다.

상기 화학식 2의 화합물의 제조방법에서는 방사성동위원소가 화학식 1의 화합물에 존재하는 리간드 NOTA와 배위결합하여, 화학식 2의 화합물이 형성된다. 상기 화학식 2의 화합물을 제조하는 단계에서 반응용매는 상기 반응을 저해하지 않는 임의의 용매가 사용될 수 있다.

상기 화학식 2의 화합물의 제조방법에서는 완충용액 중의 방사성동위원소의 용액(pH 5 ~ 6)을 화학식 1의 화합물의 용액과 혼합하여 약 40 ~ 60℃에서 반응시킴으로써, 화학식 2의 화합물을 생성시킬 수 있다. 상기 완충용액으로는 예를 들어, 소듐 아세테이트 완충용액 등이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리하여 얻어지는 생성물을 당해 기술분야에 공지되어 있는 임의의 방법을 이용하여 불순물을 제거할 수 있으며, 바람직하게는 HPLC에 의해 불순물을 제거할 수 있다.

상기 본 발명에 따른 화학식 2의 화합물의 제조방법의 일 구현예를 하기 반응식 1에 나타내었다.

[반응식 1]

상기 화학식 2의 화합물은 방사성동위원소와 NOTA에 경유하여 배위결합할 수 있으며, 핵의학 영상용 방사성동위원소 또는 암 치료용 방사성 동위원소 등에 따른 방사성동위원소의 종류에 따라 PET 조영제, SPECT 조영제, 또는 암 치료제로서 효과적으로 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명은 또 다른 측면에 있어서, 하기 화학식 2의 화합물을 포함하는 PET 조영제를 제공한다:

[화학식 2]

상기 화학식 2에서

는 상기 화학식 1에서의 정의한 바와 같고,

n은 3 내지 6의 정수이고,

본 발명은 또 다른 측면에 있어서, 하기 화학식 2의 화합물을 포함하는 SPECT 조영제를 제공한다:

[화학식 2]

상기 화학식 2에서

는 상기 화학식 1에서의 정의한 바와 같고,

n은 3 내지 6의 정수이고,

본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 하기 화학식 2의 화합물을 포함하는 암 치료제를 제공한다:

[화학식 2]

상기 화학식 2에서,

는 상기 화학식 1에서의 정의한 바와 같고,

n은 3 내지 6의 정수이고,

상기 M^*은 Cu-67(Ⅱ), Y-90(Ⅲ) 및 Lu-177(Ⅲ)에서 선택된 금속성 방사성동위원소로서, NOTA에 배위결합되어 있다.

하기 실험예에 따르면, 상기 화학식 2의 화합물에 대해 마우스의 혈청 내 안정성을 측정한 결과, 하루 이상 화합물이 분해되지 않고 안정한 것으로 나타났다(실험예 1). 또한, 화학식 2의 화합물을 종양을 가진 마우스에게 투여하고 소동물용 PET/CT 영상시스템에서 촬영한 결과, 종양 부위에서 증가된 신호가 관찰되었다(실험예 2). 따라서, 화학식 2의 화합물은 암에 특이적으로 선택적인 핵의학 영상 조영제 또는 암 치료제로서 사용될 수 있다. 또한, 종양을 가진 마우스에게 cRGDyK(cyclo Arg-Gly-Asp-Tyr-Lys)를 먼저 투여하여 비트로넥틴 수용체를 차단한 후 화학식 2의 화합물을 투여한 다음 핵의학 영상을 촬영한 결과 비트로넥틴 수용체를 차단하지 않은 경우에 비해 종양부위의 신호가 더 낮은 것으로 나타났다(실험예 3). 따라서, 화학식 2의 화합물은 암세포에서 발현되는 비트로넥틴 수용체에 대한 특이적인 선택성이 있음을 알 수 있었다. 실제로 화학식 2의 화합물을 종양을 가진 마우스에게 투여한 다음, 종양 및 장기를 적출하여 조직의 방사능을 측정한 결과 종양에 존재하는 방사능 수치가 1 시간 후에 3.81%ID/g 이상이고, 40 시간 후에도 0.39%ID/g 이상인 것으로 나타났으며, 대부분의 장기에서 이에 비해 현저히 낮은 수치의 방사능 수치가 관찰되어, 상기 화학식 2의 화합물 분포가 조직 내 종양에 대한 선택성이 높으며 종양의 발현과 상태를 보여주는 영상 효과가 지속적인 것으로 확인되었다. 그러므로, 암 진단에 매우 유용한 핵의학 영상 조영제로서 사용될 수 있는 것으로 확인되었으며, 부작용이 현저히 낮으며 효과적인 암 치료제로서 사용될 수 있는 것으로 확인되었다.

상기 PET 조영제의 투여량은 상기 활성성분인 화학식 2의 화합물의 방사성동위원소의 종류에 따라 달라질 수 있으나, 방사능의 표시 단위인 큐리(Ci, 1Ci=1,000mCi) 기준으로 성인에게 0.1 ~ 30 mCi 투여할 수 있다.

상기 SPECT 조영제의 투여량은 상기 활성성분인 화학식 2의 화합물의 방사성동위원소의 종류에 따라 달라질 수 있으나, 방사능의 표시 단위인 큐리(Ci, 1Ci=1,000mCi) 기준으로 성인에게 0.1 ~ 30 mCi 투여할 수 있다.

상기 암 치료제의 투여량은 상기 활성성분인 화학식 2의 화합물의 방사성동위원소의 종류에 따라 달라질 수 있으나, 방사능의 표시 단위인 큐리(Ci, 1Ci=1,000mCi) 기준으로 성인에게 0.1 ~ 100 mCi 투여할 수 있다.

상기 PET 조영제, SPECT 조영제, 및 암 치료제는 암세포가 비트로넥틴 수용체를 발현하는 것으로 알려진 임의의 암의 진단 또는 치료에 사용될 수 있으며, 조직 내 모든 암은 비트로넥틴수용체 발현이 가능하고, 이것은 특정한 암에 한정되는 것은 아니다.

상기 본 발명에 따른 PET 조영제, SPECT 조영제, 및 암치료제는 주사제로서 제제화될 수 있으며, 주사제로 제제화될 경우 혈액과 등장인 무독성 완충용액을 희석제로서 포함할 수 있으며, 예를 들어 pH 7.4의 인산완충용액 등이 있다. 상기 PET 조영제, SPECT 조영제, 및 암치료제는 완충용액 이외에 기타 다른 희석제 또는 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 주사제에 부가될 수 있는 부형제 및 첨가제는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 공지되어 있으며, 예를 들어 하기 문헌을 참조하면 알 수 있다(Dr. H.P. Fiedler "Lexikon der Hilfsstoffe fur Pharmazie, Kosmetik und angrenzende Gebiete" [Encyclopaedia of auxiliaries for pharmacy, cosmetics and related fields]).

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 화학식 2의 화합물은 비트로넥틴에 대해 결합 친화도가 높은 시클로 RGDfK를 2개 함유하여 종양선택성이 매우 높을 뿐만 아니라, 글루코사민을 함유하여 체내에서의 안정성이 매우 높아, 종래 핵의학 영상 조영제 및 암 치료제에 비해 암세포에 대해 보다 특이적이면서 안전하고 효과적인 핵의학 영상 조영제 및 암 치료제로서 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 화학식 2의 화합물은 보다 효과적이고 안전한 핵의학 영상 조영제 및 암 치료제로서 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 핵의학 영상용 방사성 동위원소 또는 암 치료용 방사성 동위원소와 배위결합을 통해 화학식 2의 착물을 형성할 수 있으므로, 방사성에 대한 안전성, 체내 안정성, 및 종양 선택성을 부여할 수 있는 리간드로서 작용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 화학식 1의 cRGDfK₂-NOTA의 화학적 순도를 반영하는 HLPC 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 화학식 1의 cRGDfK₂-NOTA의 MALDI-TOF-MS 이미지이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 화학식 2의 cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu 의 TLC 이미지이다.
도 4는 U87MG 종양을 가진 마우스에게 0.2 mCi의 cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu를 주사하여 촬영한 PET/CT 영상이다.
도 5는 마우스의 종양에 존재하는 비트로넥틴 수용체를 차단하지 않고 cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu 를 주사하고 촬영한 PET/CT 영상(우), 및 cRGDyK 펩티드를 마우스에게 주사하여 종양에 존재하는 비트로넥틴 수용체를 차단한 후 cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu 를 주사하여 촬영한 PET/CT 영상(좌)이다.
도 6은 U87MG 종양을 가진 마우스에게 cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu를 주사하고 각종 장기에서 측정된 주사량 대비 조직 방사능비(%ID/g)를 시간대별로 비교하여 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명을 하기 실시예 및 실험예에 의해 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들 실시예 및 실험예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 어떤 의미로든 본 발명의 범위가 이들에 의해 제한되는 것은 아니다.

약어에 대한 정의

DCM : Dichloromethane

TFA: Trifluoroacetic acid

DMF : N,N-dimethylformamide

ACN : Acetonitrile

AcOH : Acetic acid

TFE : Tetrafluoroethylene

DIPEA : diisopropylethylamine

NOTA : 1,4,7-triazacyclononanetriacetic acid

HOAt : 1-hydroxy-7-azabenzotriazole

HOBt : N-hydroxybenzotriazole

HATU : 2-(1H-7-Azabenzotriazol-1-yl)-1,1,3,3-tetramethyl uronium hexafluorophosphate methanaminium.

HBTU : 2-(1H-benzotriazol-1-yl)-1,1,3,3-tetramethyluronium hexafluorophosphate

HPLC : High-performance liquid chromatograph

실시예 1 : cRGDfK ₂ -NOTA (화학식 1) 의 제조

아르곤 기체 하에서 tert-부틸-3-아미노프로필카바메이트(5g)을 아세트나이트릴에 녹인 후, K₂CO₃을 넣었다. 여기에 프로파질 브로마이드(8.1 mL, 80% 톨루엔)을 천천히 떨어뜨렸다. 실온에서 5 시간 교반한 후 필터한 후, 모액을 감압 하에 제거하였다. 반응 혼합물을 메틸렌클로라이드에 녹인 후, 물을 넣어 유기층을 추출하고 얻어진 유기층은 다시 소금물으로 세척하였다. 세척된 유기층을 무수 NaSO₄ 층을 통과하여 남은 물을 제거하고 감압 하에 잔류 용매를 제거하였다. 액체크로마토그래피(30% EA/Hx)를 실시하여 무색의 오일형태로 화합물 1(6.88 g, 96 %)을 얻었다.

¹H NMR (CDCl₃, 400 MHz) ; 4.89 (br s, 1 H), 3.42 (d, J = 2.0 Hz, 4H), 3.22-3.16 (m, 2H), 2.60 (t, 2H, J = 6.8 Hz), 2.22 (t, 2H, J = 2.4 Hz), 1.70-1.60 (m, 2H), 1.43 (s, 9H) ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 156.14,79.15, 73.19, 50.50, 42.30, 39.05, 28.56, 27.41 MS (ESI) m/z 251.2[M⁺H]⁺.

상기 화합물 1을 30% TFA/DCM에 녹인 후, 실온에서 2 시간동안 교반 후, 감압 하에서 농축하였다. 다시 물에 녹인 후, NaHCO₃용액으로 처리한 후 농축하였다. 잔여물은 DCM에 녹인 후, 염(salt)은 필터하여 제거하였다. 이어서 잔여물은 아세트나이트릴에 녹인 후, 숙신산 안하이드라이드(3.03g)를 넣고 1시간 30분동안 실온에서 교반하였다. 액체크로마토그래피(5% 메탄올/DCM)를 수행하여 노란색의 오일형태로 화합물 2(4.26g, 64%)을 얻었다.

¹H NMR (CDCl₃, 400 MHz) δ 6.96 (br s, 1 H), 3.46 (d, J = 2.8 Hz, 4H), 3.38-3.32 (m, 2H), 2.62-2.48 (m, 8H), 2.28 (t, J = 2.4 Hz, 2H), 1.69(m, 2H) ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 175.60, 172.81, 73.99, 51.03, 42.03, 38.82, 31.04, 30.39, 25.72 MS (ESI) m/z 251.2 [M⁺H]⁺.

상기 화합물 1 및 2의 제조 반응식은 하기 반응식 2와 같다

[반응식 2]

상기 화합물 2는 화합물 3과 함께 하기 반응식의 고체상 펩티드 합성법(Solid-Phase Peptide Synthesis)에 따라 순차적으로 진행하여 노란색의 오일형태의 화합물 4(505mg, 43%)을 얻었다.

¹H NMR (MeOH-d4, 400 MHz) δ 8.20-8.12(m, 1.5H), 7.98-7.92(m, 0.5H), 7.38-7.26 (m, 5H), 7.04-6.98 (m, 1H), 5.06 (s, 2H), 4.26-4.18 (m, 1H), 3.45 (d, J = 2.4 Hz, 4H), 3.26-3.08 (m, 6H), 2.68-2.40 (m, 6H), 2.32 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 1,90-1.30 (m, 12H) ¹³C NMR (100 MHz, MeOH-d₄) δ 176.96, 176.22, 175.28, 174.59, 174.48, 158.95, 138.46, 129.46, 128.95, 128.77, 78.97, 74.96, 67.32, 54.97, 51.42, 42.64, 41.46, 39.80, 38.50, 32.35, 32.17, 32.05, 31.92, 30.47, 29.89, 27.83, 25.65, 24.22 MS (ESI) m/z 598.4 [M+H]⁺.

상기 화합물 2 및 화합물 3을 반응시켜 화합물 4를 생성시키는 고체상 펩티드 합성법의 반응식은 다음과 같다.

[반응식 3]

※ 상기 고체상 펩티드 합성법(Solid-Phase Peptide Synthesis)의 합성 개요:

2-클로로트리틸 클로라이드 레진을 사용하여 순차적으로 펩티드를 합성하였고, 모든 커플링은 3 당량의 N-Fmoc-protection된 아미노산과 HBTU, HOBt, DIPEA를 사용하여 수행하였다. 각 커플링 반응은 Kaiser test로 모니터링하였고, N-Fmoc protection은 20%(v/v) piperidine/DMF으로 탈보호(deprotection) 하였다. 각 커플링과 탈보호 반응 후, 레진을 DMF와 DCM으로 철저히 세척 하였다. 레진에서의 분리는 AcOH/TFE/DCM = 3/1/6(v/v/v)로 수행하였다. 분리된 펩티드는 Prep-HPLC로 정제하였다.

상기 화합물 4(920mg), HATU(702mg), HOAt(251mg), DIPEA(1.19g)을 DMF에 녹인 후, 아르곤 기체 하에서 교반 후, 글루코사민 HCl(365mg)을 넣고 실온에서 교반하였다. 6시간 후, D-(+)-글루코사민 HCl (0.5 당량), HATU (0.6 당량), DIPEA (1 당량)를 추가로 넣고 교반하였다. 증류수를 넣고 감압 하에서 농축하였다. Prep-HPLC로 분리, 정제하여 무색의 오일로서 화합물 5(750mg, 49%)를 얻었다.

HPLC 조건; 경사 : 30 분동안 20 ~ 60% ACN 선형경사, 유속 = 12 mL/min, Rt = 14 min; MS (ESI) m/z 763.6 [M+H]⁺.

상기 화합물 5(569mg), azido cRGDfK(1.29g), CuSO₄(270ml, 1M 수용액), Na-ascorbate(270ml, 1M 수용액)을 DMF 및 증류수(2:1 V/V)에 녹인 후, 실온에서 교반하였다. 감압 하에서 농축 후, Prep-HPLC로 분리, 정제하여 흰색 고체로서 화합물 6(1.1g, 59%)를 얻었다.

HPLC condition; water(0.1% TFA)/ACN = 70/30, flow rate = 12 mL/min, Rt = 10.8 min; MS (MALDI-TOF) m/z 2284.35 [M+H]⁺, 2285.34 [M+2H]⁺.

아르곤 대기 하에서 상기 화합물 6(1.1g)을 DMF, MeOH에 녹인 후, Pd/C(283mg)을 넣은 후, 수소 기체로 치환하였다. 실온에서 18시간동안 교반 후, 필터하였다. 반응혼합물을 감압 하에서 농축한 후, 최소량의 메탄올에 녹인 후, 과량의 디에틸에테르를 넣어 침전시켰다. 침전된 고체를 필터하여 흰색 고체로서 화합물 7(1.085g)을 얻었고 추가적인 정제과정 없이 다음 단계에 사용하였다.

MS (MALDI-TOF) m/z 2150.18 [M+H]⁺, 2151.19 [M+2H]⁺.

상기 화합물 4로부터 화합물 7을 생성시키는 합성법의 반응식은 다음과 같다.

[반응식 4]

아르곤 대기 하에서 NOTA(t-Bu)₂(106mg), HATU(97mg), HOAt(35mg), DIPEA(116mg)을 DMF에 녹인 후, 10분간 교반하였다. 상기 용액에 상기 화합물 7(300mg)을 DMF에 녹인 용액을 천천히 넣어주었다. 실온에서 1.5시간 교반 후, 증류수(0.1% TFA)을 넣어 반응을 종결한 후, 감압 하에서 농축하였다. HPLC condition; gradient : Water(0.1% TFA)/Acetonitrie = 76/24, flow rate = 12 mL/min, Rt = 12.3 min; MS (MALDI-TOF) m/z 2434.86 [M-H]⁺, 2435.85 [M]⁺, 2436.86 [M+H]⁺.

상기 화학식 3에 해당하는 화합물 7로부터 화학식 1에 해당하는 화합물 8을 생성시키는 합성법의 반응식은 하기 반응식 5와 같다.

[반응식 5]

실시예 2 : cRGDfK ₂ -NOTA- ⁶⁴ Cu(화학식 2)의 제조

사이클로트론으로부터 생산된 ⁶⁴Cu는 묽은 염산 용액에 녹여진 무색의 투명한 용액으로 수득되며, 실험에 필요한 방사능량에 따라 적절하게 취득한 뒤(0.1mCi 이상) ⁶⁴Cu 용액을 적절한 유리용기에 담아 질소를 불어주면서 100 ℃에서 건조시켰다. 건조된 ⁶⁴Cu는 투명한 막의 형태로 유리용기에 붙어 있고, 여기에 1M 소듐아세테이트 버퍼 용액(pH 5-6)을 0.2-0.3 mL 추가한 뒤 녹였다. 이어서 실시예 1에서 제조된 cRGDfK₂-NOTA를 에탄올에 녹여 250μg/0.05mL 를 취득하여 상기 ⁶⁴Cu 용액에 혼합시켜 50℃에서 표지반응을 30분 동안 진행시켰다. 상기 최종 물질인 cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu (화합물 9)을 박막 크로마토그래피에 흡착시켜 전개액(0.1M 시트레이트 버퍼용액)으로 충분히 전개한 뒤 방사화학적 수율과 순도를 확인하였다.

상기 화학식 1에 해당하는 화합물 8로부터 화학식 2에 해당하는 화합물 9을 생성시키는 합성법의 반응식은 하기 반응식 6과 같다.

[반응식 6]

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu의 TLC 이미지이다. 도 3의 TLC 이미지로부터 방사화학적 수율과 순도는 평균적으로 98% 이상임을 알 수 있다.

실험예 1: cRGDfK ₂ -NOTA- ⁶⁴ Cu의 in-vitro 혈청 안정성(serum stability) 측정

상기 실시예 2에서 제조된 화학식 2의 화합물(cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu)의 사람 혈청 및 마우스 혈청 내 안정성을 측정하였다. cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu (0.38 mCi, 100 mL)을 사람 혈청 및 마우스 혈청(0.5 mL)에 섞고 37℃에서 배양하였다. 측정하고자 하는 시간대(30 분, 1 시간, 2 시간, 24 시간)에 TLC를 실시하였다. 시간대별 혈청 내 cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu 의 안정성 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

구 분		30 min	1 h	2 h	24 h
cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu	인간 혈청	95.41%	92.99%	92.36%	97.28%
	마우스 혈청	96.19%	94.69%	93.84%	97.33%

상기 결과에 따르면, cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu는 사람 및 마우스 혈청 내에서 24시간 동안 안정함을 알 수 있다.

실험예 2 : cRGDfK ₂ -NOTA- ⁶⁴ Cu 의 PET 영상 획득

PET 영상은 다중 PET/SPECT/CT 시스템(INVEON, Simens Medical Solutions)으로 촬영하였다. 악성 신경교종 세포주인 U87MG 세포를 누드마우스 어깨에 피하 주입하여 종양을 만들었다. 종양을 가진 마우스(nude, 20 g)의 꼬리정맥을 통해 상기 실시예 2에서 제조된 cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu 0.2 mCi를 주사하여 PET/CT 영상을 획득하였으며, 그 결과를 도 4에 나타냈다. CT 영상은 해부학적 위치를 알아보기 쉽게 하기 위하여 같은 위치에서 촬영하여 PET 영상에 정합하였다.

도 4는 종양을 가진 마우스에게 0.2 mCi의 cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu를 주사하여 촬영한 PET/CT 영상이다.

도 4에 따르면, cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu를 투여한 후에 종양 부위에서 증가된 신호(색이 밝아짐)를 관찰할 수 있다.

실험예 3 : cRGDfK ₂ -NOTA- ⁶⁴ Cu 의 종양 선택성 확인

실시예 2에서 제조된 cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu의 종양 세포에서 발현되는 수용체에 대한 선택적 특이성을 확인하는 실험을 하였다. 악성 신경교종 세포주인 U87MG 세포를 누드마우스 어깨에 피하 주사하여 종양을 만들었다. 먼저 수용체 차단을 위해 마취된 마우스의 꼬리 정맥을 통해 cRGDyK 펩티드(10 mg/kg)를 주사하였다. 30분 후에 상기 cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu 0.2 mCi를 주사하여 실험예 3과 동일한 방법으로 PET/CT 영상을 획득하였다. 그 결과를 도 5에 나타내었다.

도 5는 마우스의 종양에 존재하는 비트로넥틴 수용체를 차단하지 않고 cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu 를 주사하고 촬영한 PET/CT 영상(우), 및 cRGDyK 펩티드를 마우스에게 주사하여 종양에 존재하는 비트로넥틴 수용체를 차단한 후 cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu 를 주사하여 촬영한 PET/CT 영상(좌)이다.

도 5에 따르면, 수용체가 차단되지 않은 종양 부위의 신호에 비해서 수용체가 차단(blocking)된 종양부위의 신호가 더 낮음을 알 수 있다. 이러한 결과로부터 cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu가 종양 세포에서 발현되는 수용체에 대한 선택적 특이성이 있음을 알 수 있다.

실험예 4 : cRGDfK ₂ -NOTA- ⁶⁴ Cu의 조직 내 분포 확인

상기 실시예 2에서 제조된 cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu를 정맥주사 투여 시 마우스 체내에서의 조직 내 분포를 확인하였다. 악성 신경교종 세포주인 U87MG 세포를 누드마우스(BW 20 g) 어깨에 피하 주사하여 종양을 만들었다. 종양을 가진 마우스의(n=4) 꼬리정맥을 통해 0.01 mCi의 cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu를 주사한 후, 1 시간, 4 시간, 16 시간, 40 시간에 장기(혈액, 근육, 심장, 폐, 간, 비장, 위, 장, 신장, 뼈, 종양) 를 적출하여 감마카운터로 조직의 방사능을 측정하여 도 6에 나타내었다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 cRGDfK₂-NOTA-⁶⁴Cu를 주사하고 각종 장기에서 측정된 주사량대비 조직 방사능비(%ID/g)를 시간대별로 비교하여 나타낸 그래프이다.

도 6에 따르면 종양에 존재하는 방사능 수치가 주사 후 1 시간에 3.81%ID/g 이상 분포하여, 다른 조직과 비교 시 방사능 수치가 가장 높은 것으로 나타났다. 따라서, 종양에 대한 선택성이 높은 것으로 확인되었다. 주사 후 40 시간에도 0.39%ID/g 이상으로 유지되는 것을 확인할 수 있다.

Claims

하기 화학식 1의 화합물:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서

는
를 의미하고,
n은 3 내지 6의 정수이다.
제 1 항에 있어서, 상기 n은 3인 화합물.
하기 화학식 2의 화합물:
[화학식 2]

상기 화학식 2에서

는
를 의미하고,
n은 3 내지 6의 정수이고,
상기 M^*은 Cu-64(Ⅱ), Cu-67(Ⅱ), Ga-68(Ⅲ), Zr-89(Ⅳ), Y-86(Ⅲ), Y-90(Ⅲ), Lu-177(Ⅲ), Tc-99m(I∼Ⅶ) 및 In-111(Ⅲ)에서 선택된 금속성 방사성동위원소로서, NOTA에 배위결합되어 있다.
제3항에 있어서, 상기 n은 3인 화합물.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 M^*은 Cu-64(Ⅱ)인 화합물.
하기 화학식 3의 화합물을 NOTA-NHS 에스테르와 펩티드 결합 반응시키는 것을 포함하는 제 1 항에 따른 화학식 1의 화합물의 제조방법:
[화학식 3]

상기 화학식 3에서, n은 3 내지 6의 정수이다.
제1항에 따른 화학식 1의 화합물을 Cu-64(Ⅱ), Cu-67(Ⅱ), Ga-68(Ⅲ), Zr-89(Ⅳ), Y-86(Ⅲ), Y-90(Ⅲ), Lu-177(Ⅲ), Tc-99m(I∼Ⅶ) 및 In-111(Ⅲ)에서 선택된 방사성 동위원소 M^*용액과 반응시키는 것을 포함하는 제3항에 따른 화학식 2의 화합물의 제조방법.
하기 화학식 2의 화합물을 포함하는 PET 조영제:
[화학식 2]

상기 화학식 2에서

는
를 의미하고,
n은 3 내지 6의 정수이고,
상기 M^*은 Cu-64(Ⅱ), Ga-68(Ⅲ), Zr-89(Ⅳ), 및 Y-86(Ⅲ)에서 선택된 금속성 방사성동위원소로서, NOTA에 배위결합되어 있다.
제8항에 있어서, 암 진단에 사용되는 PET 조영제.
하기 화학식 2의 화합물을 포함하는 SPECT 조영제:
[화학식 2]

상기 화학식 2에서

는
를 의미하고,
n은 3 내지 6의 정수이고,
상기 M^*은 In-111(Ⅲ) 및 Tc-99m(I∼Ⅶ)에서 선택된 금속성 방사성동위원소로서, NOTA에 배위결합되어 있다.
제10항에 있어서, 암 진단에 사용되는 SPECT 조영제.
하기 화학식 2의 화합물을 포함하는 암 치료제:
[화학식 2]

상기 화학식 2에서,

는
를 의미하고,
n은 3 내지 6의 정수이고,
상기 M^*은 Cu-67(Ⅱ), Y-90(Ⅲ) 및 Lu-177(Ⅲ)에서 선택된 금속성 방사성동위원소로서, NOTA에 배위결합되어 있다.