KR101829913B1 - 방사성 금속 표지 벤조사이아졸 유도체 및 그 유도체를 포함하는 방사성 의약품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벤조사이아졸에 DOTA 리간드를 결합하고 상기 리간드를 경유하여 PET 진단용 방사성 동위원소 또는 암 치료용 방사성 동위원소를 결합시킨 화합물, 및 그 화합물을 포함하는 PET 조영제 또는 암 치료용 방사성 의약품을 제공한다.

Description

방사성 금속 표지 벤조사이아졸 유도체 및 그 유도체를 포함하는 방사성 의약품{Radioisotope-labelled benzothiazole derivatives and a radiopharmaceutical product comprising the same}

본 발명은 방사성 금속이 표지된 벤조사이아졸 유도체, 그 제조방법, 및 그 유도체를 포함하는 방사성 의약품에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 PET 조영제 또는 암 치료제로서 사용될 수 있는 신규한 방사성 금속-표지 벤조사이아졸 유도체, 그 제조방법, 및 그 유도체를 포함하는 방사성 의약품에 관한 것이다.

양전자방출단층촬영기(Positron Emission Tomography, PET)는 생체 내에 주입된 방사성 의약품의 분포를 영상화하는 기기로서, 질병으로 인한 인체의 생물학적 변화를 영상화 하여 질병의 조기진단 및 질환의 치료방법 결정에 정확한 정보를 제공할 수 있다. 따라서, 핵의학 영상기기의 중요성이 증가되고 있다.

핵의학 분야에서 PET(Positron Emission Tomography, 양전자방출단층촬영기) 영상을 위해 사용되고 있는 진단용 금속성 방사성동위원소는 ⁶⁸Ga, ⁶⁴Cu, ⁸⁶Y 가 대표적이다. 또한, 핵의학 분야에서 종양을 방사선으로 치료하기 위해 사용되고 있는 방사성동위원소에는 ¹⁷⁷Lu, ⁹⁰Y, ¹⁸⁸Re, ⁶⁷Cu 등이 있다.

양전자 방출이 가능한 방사성동위원소 중 핵의학 분야에서 비교적 근래에 개발된 금속성 방사성동위원소 [⁶⁴Cu]구리(양전자 방출율, 약 34%)는 농축 Ni-64에 사이클로트론에 의해 가속된 양성자들을 빔 형태로 조사시켜 Ni-64(p,n)Cu-64 핵반응으로 얻을 수 있으며, 임상적 사용을 위해서는 방사화학적 순도가 높은 Cu-64가 필요하다. 순도가 높은 Cu-64는 Cu와 Ni 및 기타 금속 불순물을 정전기적 성질을 이용한 컬럼을 통해 분리함으로써 얻어질 수 있다. 그렇게 정제된 Cu-64는 묽은 염산 수용액 상에서 2가 양이온으로 존재하여 음전하를 지닌 킬레이트와 쉽게 배위 결합할 수 있는 특징을 지닌다. 또한 Cu-64의 물리적 특성상 12.7 시간의 비교적 장시간의 반감기를 가지므로 기존의 2 시간 이내의 단반감기 방사성동위원소 표지 방사성의약품으로서는 얻을 수 없었던 주사 후 오랜 시간 경과후의 영상을 얻을 수 있는 장점이 있다.

전리 방사선을 치료에 이용하는 방사선 치료 시, 환자의 체내에 투여하는 방사성 의약품의 종양과 정상 조직에 대한 정확한 방사선 흡수선량의 평가가 매우 중요하다. 왜냐하면, 방사성 의약품은 환자의 체내에 주입 시 체내에 머무르며 상대적으로 낮은 용량의 방사선을 장기간 방출하기 때문이다. 따라서, 영상을 이용한 선량평가로 치료 용량을 결정하기 위해서는 실제로 소량의 방사성 의약품을 치료 전에 주사 한 후, 영상 검사로부터 방사선 선량을 계산하고 이 값을 바탕으로 치료 조직과 정상 조직에 적정량의 방사선이 도달하기 위한 치료 주사 용량을 결정하는 방법을 수행하기도 한다.

PET 은 현재 조직 내 방사능 집적을 평가하는 가장 정확한 방법이다. PET은 소멸광자를 검출하는 것으로 SPECT 에 비하여 우수한 민감도를 나타내며, 정량화 방법도 잘 확립되어있다. PET 영상을 선량평가에 사용하기 위하여 치료에 사용되는 동위원소와 같은 원소를 사용하는 것이 이상적이다. 예를들어, ⁶⁷Cu 로 치료하는 경우 ⁶⁴Cu 를 이용한 PET 영상을 사용하고 (비특허문헌 1), ⁹⁰Y 로 치료하는 경우 ⁸⁶Y 를 이용한 PET 영상을 사용하여 선량 평가를 실시 할 수 있다. 그러나 병원환경 및 여러 가지 사정에 따라서 사용가능한 방사성동위원소의 제한이 있어 선량평가를 위해서 영상과 치료에서 동일한 방사성동위원소 및 동일한 리간드 구조체를 사용하기가 현실적으로는 어렵다. 그래서, ¹¹¹In 을 이용하여 ⁹⁰Y 에 대한 선량평가를 실시하거나 (비특허문헌 2) ⁶⁸Ga 을 이용하여 ¹⁷⁷Lu 에 대한 선량평가를 실시하기도 한다 (비특허문헌 3).

방사성 동위원소 치료에서 정확한 선량평가를 하는 것은 치료 부위에 효과적인 선량의 도달과 정상 부위에 방사선 피폭을 저감하기 위해서 필요하다.

PET과 같은 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, 벤조사이아졸(benzothiazole)은 암세포에 대한 선택적인 항암효과가 있는 물질로서, 다양한 형태의 유도체가 임상 혹은 전임상에서 항암물질로 응용되고 있다 (비특허문헌 5, 6).

1. Shen, S. et al..J. Nucl. Med., 1996, 37(1), 146-150. 2. Lㆆovqvist, A. et al.. J. Nucl. Med., 2001, 42(8),1281-1287. 3. Aurora Sainz-Esteban et al.. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2012 39, 501??511. 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. Ian Hutchinson et al.. J. Med. Chem, 2002, 45 744-747. 6. T. D. Bradshaw et al.. Current Medicinal Chemistry, 2004, 11 1241-1253.

본 발명의 일 양상은 종양에 대한 결합 친화도가 높아 효과적인 PET 조영제 또는 암 치료제로서 사용될 수 있는, 방사성 동위원소-표지 벤조사이아졸 유도체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 양상은 진단용 방사성 동위원소-표지 벤조사이아졸 유도체를 포함하는 PET 조영제를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 양상은 치료용 방사성 동위원소-표지 벤조사이아졸 유도체를 포함하는 암 치료용 방사성 의약품을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 양상은 PET 영상을 이용하여 방사선 선량 평가가 가능한 암 치료용 방사성 의약품을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양상은 하기 화학식 1의 화합물을 제공한다:

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, M은 ⁶⁸Ga, ⁶⁴Cu, ¹⁷⁷Lu, 또는 ⁹⁰Y 이다.

본 발명의 다른 일 양상은 하기 화학식 1a의 화합물을 포함하는 PET 조영제를 제공한다:

[화학식 1a]

상기 화학식 1a에서, M은 ⁶⁸Ga 또는 ⁶⁴Cu 이다.

본 발명의 또 다른 일 양상은 하기 화학식 1b의 화합물을 포함하는 암 치료용 방사성 의약품을 제공한다:

[화학식 1b]

상기 화학식 1b에서, M은 ¹⁷⁷Lu 또는 ⁹⁰Y 이다.

본 발명의 일 양상에 따른 화학식 1의 화합물은 암에 대한 선택성이 우수하고 혈청 중에서 안정하여, 안전하고 효과적인 PET 조영제 및 암 치료용 방사성 의약품으로 사용될 수 있다.

또한, PET 영상용 방사성 동위원소 함유 화학식 1a의 화합물, 및 암 치료용 방사성 동위원소 함유 화학식 1b의 화합물을 모두 포함하는 암 치료용 방사성 의약품은 암에 대한 방사선 치료와 함께 암에 대한 현재 상황을 PET 영상에 의해 모니터링 할 수 있어, 암 치료 현황을 점검할 수 있어 바람직하다. 뿐만 아니라, 상기 화학식 1a의 화합물 및 화학식 1b의 화합물이 실질적으로 동일한 분포를 나타낼 수 있는 방사성 동위원소 짝(pair)을 갖도록 하여, 암 치료용 방사성 의약품이 원하는 암 부위에 분포하는지를 확인하면서 암에 대한 방사선 치료를 할 수 있으며, 따라서 방사선 항암 치료를 안전하고 효과적으로 할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 화학식 1a 를 이용한 PET 영상에 의해 암 조직에서의 방사능 선량을 평가할 수 있으며, 이러한 방사능 선량에 기초하여 투여되는 생체에 적합한 화학식 1b의 화합물의 투여용량을 결정할 수 있다.

도 1은 다양한 종류의 4 가지 종양 세포에 대한 ⁶⁸Ga-DOTA-BTA의 섭취율을 나타낸 그래프이다.
도 2는 HeLa 세포에 대한 ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA 와 ¹⁷⁷Lu-DOTA 의 섭취율을 나타낸 그래프이다.
도 3은 ⁶⁸Ga-DOTA-BTA 를 HeLa cell 종양을 가진 마우스에게 주사하고 각종 장기에서 측정된 주사량대비 조직 방사능비(%ID/g)를 시간대별로 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 4는 ⁶⁴Cu-DOTA-BTA 를 HeLa cell 종양을 가진 마우스에게 주사하고 각종 장기에서 측정된 주사량대비 조직 방사능비(%ID/g)를 시간대별로 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 5는 ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA 를 HeLa cell 종양을 가진 마우스에게 주사하고 각종 장기에서 측정된 주사량대비 조직 방사능비(%ID/g)를 시간대별로 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 ⁶⁸Ga-DOTA-BTA 를 HeLa cell 종양을 가진 마우스에게 주사한 다음 시간의 경과에 따라 획득한 PET 영상이다.
도 7은 ⁶⁴Cu-DOTA-BTA 를 HeLa cell 종양을 가진 마우스에게 주사하고 시간의 경과에 따라 획득한 PET 영상이다.
도 8은 ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA 와 ¹⁷⁷Lu-DOTA를 HeLa cell에 다양한 용량으로 처리하고 세포의 생존율을 비교한 결과를 나타낸 그래프이다.
[도면 기재에 대한 설명]
Radiopharmaceutical uptake: 방사성약물 섭취율
Survival: 생존율

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 효과적이고 안전한 암 진단용 또는 암 치료용 방사성 의약품을 개발하기 위해 연구한 결과, 벤조사이아졸에 DOTA 리간드를 결합하고 상기 리간드에 PET 진단용 방사성 동위원소를 결합시킨 PET 조영제 화합물을 개발하였으며, 상기 화합물은 종양에 대한 선택성이 우수하고 혈청에서의 안정성이 우수하여 효과적이면서 안전한 PET 조영제로서 사용될 수 있는 것으로 확인되었다. 또한, 상기 화합물의 DOTA 리간드에 상기 PET 진단용 방사성 동위원소 대신 암 치료용 방사성 동위원소를 결합시켜 암 치료제 화합물을 개발하였으며, 상기 화합물은 종양에 대한 선택성이 우수하고 혈청에서의 안정성이 우수하여 효과적이면서 안전한 암 치료제로서 사용될 수 있는 것으로 확인되었다(실시예 5, 6, 및 7).

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

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, M은 ⁶⁸Ga, ⁶⁴Cu, ¹⁷⁷Lu, 또는 ⁹⁰Y 이다.

상기 화학식 1의 화합물은 예를 들어, 하기 실시예 2 내지 4에 기재된 바에 따라 제조될 수 있으며, 그 제조방법은 유기 화학 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공지된 유기화학 지식을 이용하여 적절히 변경하여 수행할 수도 있다.

상기 화학식 1의 화합물에서, 방사선 동위원소인 M의 종류에 따라 진단용 PET 조영제로서 사용될 수도 있으며, 암 치료를 위한 치료용 방사성 의약품으로서 사용될 수도 있으며, 구체적으로는, M이 진단용 방사성 동위원소인 ⁶⁸Ga 또는 ⁶⁴Cu 인 경우 진단용 PET 조영제로서 사용될 수 있으며, M이 치료용 방사성 동위원소인 ¹⁷⁷Lu 또는 ⁹⁰Y인 경우 암 치료용 방사성 의약품으로서 사용될 수 있다.

본 발명은 다른 일 양상에 있어서, 하기 화학식 1a의 화합물을 포함하는 PET 조영제를 제공한다:

[화학식 1a]

상기 화학식 1a 에서, M은 ⁶⁸Ga 또는 ⁶⁴Cu 이다.

이하에서는, 상기 PET 조영제를 PET 진단용 방사성 의약품이라고도 한다.

일 구체예에서, 상기 PET 조영제는 암 진단용 PET 조영제이다.

상기 화학식 1a의 화합물은 종양세포에 대한 선택성이 높을 뿐만 아니라, 혈청 중에서 장시간 안정성도 높아 암 진단에 효과적이면서 안전한 조영제로서 사용될 수 있는 것으로 확인되었다(실시예 7-9, 11 및 12 참조).

일 구체예에서, 상기 PET 조영제는 자궁경부암 진단용 PET 조영제이다. 실험 결과, 상기 화학식 1a의 화합물은 다양한 암 세포 중에서도 특히 자궁경부암 세포인 Hela 세포에 대한 섭취율이 현저히 우수한 것으로 나타났다(실시예 5 참조).

상기 PET 조영제는 상기 활성성분인 화학식 1a의 화합물을 기준으로 성인에게 0.1 ~ 30 mCi 투여할 수 있다.

본 발명은 다른 일 양상에 있어서, 하기 화학식 1b의 화합물을 포함하는 암 치료용 방사성 의약품을 제공한다:

[화학식 1b]

상기 화학식 1b에서, M은 ¹⁷⁷Lu 또는 ⁹⁰Y 이다.

일 구체예에서, 상기 암 치료용 방사성 의약품은 자궁경부암 치료용 방사성 의약품이다.

상기 화학식 1b의 화합물은 종양세포에 대한 선택성이 높을 뿐만 아니라, 혈청 중에서 장시간 안정성도 높아 암 치료에 효과적이면서 안전한 암 치료용 방사성 의약품으로 사용될 수 있다 (실시예 7, 10, 및 13 참조).

상기 암 치료용 방사성 의약품은 상기 활성성분인 화학식 1b 의 화합물을 기준으로 성인에게 20-50 mCi를 투여할 수 있다.

일 구체예에서, 상기 암 치료용 방사성 의약품은 자궁경부암 치료에 효과적인 방사성 의약품이다. 실험 결과, 상기 화학식 1b의 화합물은 다양한 암 세포 중에서도 특히 자궁경부암 세포인 Hela 세포에 대한 섭취율이 현저히 우수한 것으로 나타났다(실시예 6 참조).

상기 암 치료용 방사성 의약품은, 상기 화학식 1a의 화합물을 포함하는 PET 조영제를 이용한 PET 영상을 이용한 선량평가 데이터로부터 상기 암 치료용 방사성 의약품의 용량을 결정할 수 있다.

또는, 상기 암 치료용 방사성 의약품은 상기 M이 ⁶⁸Ga 또는 ⁶⁴Cu인 화학식 1a의 화합물을 추가로 더 포함하여, PET 영상을 이용한 선량평가가 가능한 암 치료용 방사성 의약품일 수 있다. 화학식 1a의 화합물을 추가로 더 포함함으로써 PET 영상을 이용한 선량 평가뿐만 아니라, 암 치료의 진행상황을 모니터링할 수도 있다.

상기 PET 영상을 이용한 선량평가에 의해 방사성 동위원소 치료의 정확한 선량을 평가할 수 있고, 이로 인해 치료 부위에 효과적인 방사선량의 도달과 정상 부위에 대한 방사선 피폭을 저감할 수 있는 장점이 있다.

상기 M이 ⁶⁸Ga 또는 ⁶⁴Cu인 화학식 1a의 화합물은 앞서 설명한 바와 같이 암에 대한 진단용 PET 조영제로서 사용될 수 있으므로, 상기 암 치료용 방사성 의약품은 별도로 존재하는 혹은 함께 함유하는 화학식 1a 의 PET 영상을 이용하여 조직의 선량평가를 시행한 후 치료용 방사성의약품인 화학식 1b의 용량을 결정할 수 있다. 따라서, 종양뿐만 아니라 정상조직에 도달하는 선량 평가가 시행될 수 있으므로, 종양 치료에 효과적이면서 정상조직에 방사선 피폭을 최소화 할 수 있는 용량을 결정하는데 도움을 줄 수 있다.

일 구체예에서, 상기 선량 평가가 가능한 암 치료용 방사성 의약품은 상기 화학식 1b의 화합물로서 M이 ⁷⁷Lu인 화합물을 포함하고, 상기 화학식 1a의 화합물로서 M이 ⁶⁸Ga 또는 ⁶⁴Cu인 화합물을 포함하는, PET 영상에 의해 선량평가가 가능한 암 치료용 방사성 의약품이다.

다른 일 구체예에서, 상기 화학식 1a의 화합물로서 M이 ⁶⁸Ga 또는 ⁶⁴Cu인 화합물을 포함하는 PET 조영제가, 화학식 1b의 화합물로서 M이 ⁷⁷Lu인 화합물을 포함하는 암 치료용 방사성 의약품의 선량 평가에 이용될 수도 있다.

이러한 화학식 1a 화합물 및 화학식 1b 화합물은 실질적으로 서로 유사한 체내 분포를 나타낼 수 있다(실시예 8, 9, 및 10 참조). 따라서, 상기 암 치료용 방사성 의약품은, PET 영상을 이용해 암 조직에서의 방사능 선량을 평가할 수 있으며, 이러한 방사능 선량에 기초하여 투여되는 생체에 적합한 화학식 1b의 화합물의 투여용량을 결정할 수 있다.

상기 본 발명에 따른 PET 진단용 방사성의약품 및 암 치료용 방사성 의약품은 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 진단용 방사성의약품 및 암 치료용 방사성 의약품은 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]).

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

DMF : N,N-dimethylformamide

ACN : Acetonitrile

DIEA : Diisopropylethylamine

DOTA :1,4,7,10-Tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid

BTA : benzothiazole

PBS : Phosphate Buffer's Solution

TLC : 박층 크로마토그래피

실시예 1 : DOTA-BTA 의 제조

하기 반응식 1에 따라 DOTA-BTA를 제조하였다.

[반응식 1]

A. tert-butyl 2,2',2''-(10-(2-(4-(benzo[d]thiazol-2-yl)phenylamino)-2- oxoethyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-triyl)triacetate의 제조

DO₃A(^tBu)₃ (1.1 g, 2.2 mmol) 와 NaHCO₃ (0.5 g, 6.6 mmol) 을 DMF (10 mL)에 녹인 용액을 N-(4-(benzo[d]thizol-2-yl)phenyl)-2- chloroacetamide (1.0 g, 3.3 mmol)을 DMF (10 mL)에 녹인 용액에 떨어뜨렸다. 실온에서 18 시간 반응 후, 물(200 mL)을 첨가하고 2 시간 더 반응 시켰다. 침전물을 필터한 후 물로 세척하였다. 침전물을 실리카 컬럼 크로마토그래피(silica, CH₂Cl₂/MeOH, 97:3)로 분리하여 백색침전물을 획득하였다.

수율: 0.5 g (30%).

¹H NMR (CDCl₃): δ = 8.09-8.07 (d, 2H, phenyl), 8.02-8.00 (d, 1H, benzothiazole), 7.92-7.90 (d, 2H, phenyl), 7.86-7.85 (d, 1H, benzothiazole), 7.47-7.43 (t _d , 1H, benzothiazole), 7.36-7.32 (t _d , 1H, benzothiazole), 3.05-2.85 (m, 8H, -CH ₂CO₂, -CH ₂=CO), 2.61-2.02 (m, 16H, CH ₂ in the cyclen ring).

Anal. Calcd for C₄₁H₆₄N₆O₇Sㅇ4HCl: C, 53.13 H, 6.96 N, 9.07; S, 3.46. Found: C, 52.93 H, 6.62 N, 8.97; S, 3.17.

HR-FABMS (m/z): calcd for C₄₁H₆₀N₆O₇SNa: 803.4142 ([MNa]⁺). Found: 803.4142 ([MNa]⁺).

B. BTA-DOTA 의 제조

tert-butyl 2,2',2''-(10-(2-(4-(benzo[d]thiazol-2-yl)phenylamino) -2-oxoethyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7-triyl)triacetate (1.0 g, 1.3 mmol)을 TFA(Trifluoroacetic Acid)/CH₂Cl₂ (1:1, 20 mL)의 혼합물에 녹여 24시간 교반 후, 감압시켜 진공건조 하였다. MeOH (10 mL) 에 녹인 후 디에틸 에테르(100 mL)에 침전시켰다.

수율: 0.6 g (68%)

¹H NMR (Methanol-d₄): δ = 8.00-7.95 (m, 4H, phenyl), 7.79-7.77 (m, 2H, benzothiazole), 7.53-7.50 (t, 1H, bnezothiazole), 7.43-7.40 (t, 1H, bnezothiazole), 3.86-3.61 (m, 8H, -CH ₂CO₂, -CH ₂=CO), 3.50-3.14 (m, 16H, CH ₂ in the cyclen ring).

Anal. Calcd for C₂₉H₄₆N₆O₁₂Sㅇ5H₂O: C, 49.56 H, 6.60 N, 11.96; S, 4.56. Found: C, 49.57 H, 6.20 N, 12.33; S, 4.45.

HR-FABMS (m/z): calcd for C₂₉H₃₆N₆O₇SNa: 635.2264 ([MNa]⁺). Found:635.2264 ([MNa]⁺). HPLC (analytical: 2.1 x 250 mm, flow rate: 1.4 min/L, retention time: 24.12 min).

실시예 2 : ⁶⁸ Ga-DOTA-BTA 의 제조

⁶⁸Ge/⁶⁸Ga제네레이터로부터 용출된 ⁶⁸Ga은 묽은 염산 용액에 녹여진 무색의 투명한 용액으로 수득하였으며, 실험에 필요한 방사능량에 따라 적절하게 취득한 뒤 (1 mCi 이상) ⁶⁸Ga용액을 적절한 유리용기에 담아 질소를 불어주면서 100℃ 에서 건조시켰다. 건조된 ⁶⁸Ga은 투명한 막의 형태로 유리용기에 붙어 있다. 이어서 1M 소듐아세테이트 버퍼 용액 (pH 5-6) 0.5mL에 BTA-DOTA 0.5mg 을 녹여 100 μg/0.01mL 정도를 취득하여 상기 ⁶⁸Ga 용액에 혼합시켜 100℃에서 표지반응을 5분 동안 진행시켰다. 상기 최종 물질인 BTA-DOTA-⁶⁸Ga을 박막 크로마토그래피에 흡착시켜 전개액(0.1M 시트레이트 버퍼용액)으로 충분히 전개한 뒤 방사화학적 수율과 순도를 확인하였다.

실시예 3 : ⁶⁴ Cu-DOTA-BTA 의 제조

가속기로부터 생산된 ⁶⁴Cu는 묽은 염산 용액에 녹여진 무색의 투명한 용액으로 수득되며, 실험에 필요한 방사능량에 따라 적절하게 취득한 뒤 (0.1 mCi 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 BTA-DOTA를 에탄올에 녹여 100 ug/0.01 mL 정도를 취득하여 상기 ⁶⁴Cu 용액에 혼합시켜 50℃에서 표지반응을 30분 동안 진행시켰다. 상기 최종 물질인 BTA-DOTA-⁶⁴Cu를 박막 크로마토그래피에 흡착시켜 전개액 (0.1M 시트레이트 버퍼용액)으로 충분히 전개한 뒤 방사화학적 수율과 순도를 확인하였다.

실시예 4 : ¹⁷⁷ Lu-DOTA-BTA 의 제조

원자로로부터 생산된 ¹⁷⁷Lu 은 묽은 염산 용액에 녹여진 무색의 투명한 용액으로 수득되며, 실험에 필요한 방사능량에 따라 적절하게 취득한 뒤 (0.1 mCi 이상) ¹⁷⁷Lu용액을 적절한 유리용기에 담아 질소를 불어주면서 100℃ 에서 건조시켰다. 건조된 ¹⁷⁷Lu는 투명한 막의 형태로 유리용기에 붙어 있다. 이어서 1M 소듐아세테이트 버퍼 용액 (pH 5-6) 0.5mL에 BTA-DOTA 0.5mg 을 녹여 100 μg/0.01mL 정도를 취득하여 상기 ¹⁷⁷Lu 용액에 혼합시켜 100℃에서 표지반응을 5분 동안 진행시켰다. 상기 최종 물질인 BTA-DOTA-¹⁷⁷Lu을 박막 크로마토그래피에 흡착시켜 전개액(1M 소듐하이드로옥사이드:에탄올:증류수를 1:5:10으로 혼합한 버퍼 용액)으로 충분히 전개한 뒤 방사화학적 수율과 순도를 확인하였다.

실시예 5 : ⁶⁸ Ga-DOTA-BTA 의 종양세포 선택성 확인

상기 실시예 2에서 제조한 ⁶⁸Ga-DOTA-BTA 에 대해 종양세포에 대한 선택성을 시험하였다. 종양세포로는 Human cervix adenocarcinoma cell line (HeLa), human embryonic kidney cell line (293), human breast cancer cell line (MDA-MA-231) and human glioblastoma cell line (U87MG) 의 4종을 사용하였다.

상기 4종의 종양세포를 각각 dish에 배양한 후 ⁶⁸Ga-DOTA-BTA 를 넣어주고, 24 시간 후에 세척한 후 세포가 섭취한 ⁶⁸Ga-DOTA-BTA 의 양을 감마카운터로 측정하였다. 그 결과를 도 1에 나타내었다.

도 1은 상기 4 종의 종양 세포의 ⁶⁸Ga-DOTA-BTA 섭취율을 나타낸 그래프이다. 도 1의 결과에 따르면, ⁶⁸Ga-DOTA-BTA는 암세포 중에서도 특히 HeLa 세포에 대한 결합 능력이 다른 종양세포에 비해 현저히 큰 것으로 나타났다.

실시예 6 : ¹⁷⁷ Lu-DOTA-BTA 의 종양세포 선택성 확인

상기 실시예 4에서 제조한 ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA 와 ¹⁷⁷Lu-DOTA 의 HeLa 세포주에 대한 섭취율을, 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 비교실험 하였다. 본 실험은 BTA 의 유무에 따른 종양세포에 대한 선택성을 비교하기 위한 목적이다. 그 결과를 도 2에 나타내었다.

도 2는 HeLa 세포에 대한 ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA 와 ¹⁷⁷Lu-DOTA 의 섭취율을 나타낸 그래프이다. 도 2의 결과에 따르면, ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA 의 HeLa 세포에 대한 결합 능력이 ¹⁷⁷Lu-DOTA에 비해 현저히 큰 것으로 나타났다.

실시예 7 : ¹⁷⁷ Lu-DOTA-BTA 와 ⁶⁴ Cu-DOTA-BTA 의 in-vitro 혈청 안정성(serum stability) 확인

상기 실시예 3과 4에서 제조된 ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA 와 ⁶⁴Cu-DOTA-BTA 의 사람 혈청 및 마우스 혈청 내 안정성을 측정하였다. ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA 및 ⁶⁴Cu-DOTA-BTA(0.1 mCi, 10 mL)를 각각 별도로 사람 혈청(human serum), 마우스 혈청(mouse serum)(0.5 mL), 또는 PBS와 섞고 37℃에서 배양하였다. 측정하고자 하는 시간(time)대에 TLC를 실시하였다. 시간대별 혈청 내 ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA 와 ⁶⁴Cu-DOTA-BTA의 안정성을 측정한 결과를 하기 표 1에 에 나타내었다.

[표 1]

상기 표 1의 결과에 따르면, ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA 와 ⁶⁴Cu-DOTA-BTA는 모두 사람 및 마우스 혈청 그리고 PBS 내에서 36 시간 동안 안정한 것으로 나타났다.

실시예 8: ⁶⁸ Ga-DOTA-BTA 조직 분포 확인

상기 실시예 2에서 제조된 ⁶⁸Ga-DOTA-BTA의 마우스 조직의 분포를 확인하였다. HeLa 세포를 누드마우스(BW 20 g)허벅지에 피하 주사하여 종양을 만들었다. 종양을 가진 마우스의(n=4) 꼬리정맥을 통해 0.01 mCi의 ⁶⁸Ga-DOTA-BTA를 주사한 후, 1 시간, 2 시간, 4 시간에 장기(혈액,종양, 뇌, 심장, 폐, 간, 신장, 비장, 뼈, 근육, 장)를 적출하여 감마카운터로 조직의 방사능을 측정하여 도 3에 나타내었다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ⁶⁸Ga-DOTA-BTA를 주사하고 각종 장기에서 측정된 주사량대비 조직 방사능비(%ID/g)를 시간대별로 비교하여 나타낸 그래프이다.

도 3에 따르면 종양에 존재하는 방사능 수치가 주사 후 1 시간에 3% 이상, 주사 후 4 시간에도 2% 이상으로 유지되는 것을 알 수 있다.

실시예 9 : ⁶⁴ Cu-DOTA-BTA 조직 분포 확인

상기 실시예 3에서 제조된 ⁶⁴Cu-DOTA-BTA의 마우스 조직의 분포를 확인하였다. HeLa 세포를 누드마우스(BW 20 g)허벅지에 피하 주사하여 종양을 만들었다. 종양을 가진 마우스의(n=4) 꼬리정맥을 통해 0.01 mCi의 ⁶⁴Cu-DOTA-BTA를 주사한 후, 1 시간, 2 시간, 4 시간에 장기(혈액,종양, 뇌, 심장, 폐, 간, 신장, 비장, 뼈, 근육, 장)를 적출하여 감마카운터로 조직의 방사능을 측정하여 도 4에 나타내었다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 ⁶⁴Cu-DOTA-BTA를 주사하고 각종 장기에서 측정된 주사량대비 조직 방사능비(%ID/g)를 시간대별로 비교하여 나타낸 그래프이다.

도 4에 따르면 종양에 존재하는 방사능 수치가 주사 후 1 시간에 3% 이상, 주사 후 36 시간에도 2% 이상으로 유지되는 것을 알 수 있다.

실시예 10 : ¹⁷⁷ Lu-DOTA-BTA 조직 분포 확인

상기 실시예 4에서 제조된 ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA의 마우스 조직의 분포를 확인하였다. HeLa 세포를 누드마우스(BW 20 g) 허벅지에 피하 주사하여 종양을 만들었다. 종양을 가진 마우스의(n=4) 꼬리정맥을 통해 0.01 mCi의 ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA를 주사한 후, 1 시간, 2 시간, 4 시간에 장기(혈액,종양, 뇌, 심장, 폐, 간, 신장, 비장, 뼈, 근육, 장)를 적출하여 감마카운터로 조직의 방사능을 측정하여 도 5에 나타내었다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA를 주사하고 각종 장기에서 측정된 주사량대비 조직 방사능비(%ID/g)를 시간대별로 비교하여 나타낸 그래프이다.

도 5에 따르면 종양에 존재하는 방사능 수치가 주사 후 1 시간에 2.7% 이상, 주사 후 4 시간에도 1.5 % 이상으로 유지되는 것을 알 수 있다.

실시예 11 : ⁶⁸ Ga-DOTA-BTA 를 이용한 PET 영상 획득

종양 모델 마우스에게 상기 실시예 2에서 제조한 ⁶⁸Ga-DOTA-BTA 를 투여하여 PET 영상을 획득하였다. PET 영상은 다중 PET/SPECT/CT 시스템(INVEON, Simens Medical Solutions)으로 촬영하였다.

종양 모델은 누드마우스의 허벅지에 Human cervix adenocarcinoma cell line (HeLa) 를 이식하였고 종양이 ~ 0.5 g 의 크기가 되었을 때 영상을 획득하였다. ⁶⁸Ga-DOTA-BTA 0.5 mCi를 주사한 다음 시간의 경과에 따라 PET 영상을 획득하였으며, 그 결과를 도 6에 나타냈다.

도 6에 따르면, ⁶⁸Ga-DOTA-BTA 를 투여한 후 얻어진 PET 영상은 종양 부위에서 신호가 증가되었으며(색이 밝아짐), 투여 후 4시간 까지 신호가 지속되는 것으로 나타났다.

실시예 12 : ⁶⁴ Cu-DOTA-BTA 를 이용한 PET 영상 획득

종양 모델 마우스에게 상기 실시예 3에서 제조한 ⁶⁴Cu-DOTA-BTA 를 투여하여 PET 영상을 획득하였다. PET 영상은 다중 PET/SPECT/CT 시스템(INVEON, Simens Medical Solutions)으로 촬영하였다.

종양 모델은 누드마우스의 허벅지에 Human cervix adenocarcinoma cell line (HeLa) 를 이식하였고 종양이 ~ 0.5 g 의 크기가 되었을 때 영상을 획득하였다. ⁶⁴Cu-DOTA-BTA 0.2 mCi를 주사한 다음 시간의 경과에 따라 PET 영상을 획득하였으며, 그 결과를 도 7에 나타냈다.

도 7에 따르면, ⁶⁴Cu-DOTA-BTA 를 투여한 후 얻어진 PET 영상은 종양 부위에서 신호가 증가되었으며(색이 밝아짐), 투여 후 48 시간 까지 신호가 지속되는 것으로 나타났다.

실시예 13 : ¹⁷⁷ Lu-DOTA-BTA 의 in vitro 종양 치료 효과 확인

상기 실시예 4에서 제조된 ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA의 암 세포 억제 효과 시험을 수행하였다. HeLa 세포에 ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA 와 ¹⁷⁷Lu-DOTA 각각을 1.85 MBq, 3.7 MBq, 9.25 MBq 의 양으로 투여하고 24 h 후에 세포생존정도를 관찰하였다. 본 실험은 BTA 의 유무에 따른 종양세포에 대한 치료효과를 비교하기 위한 것이기도 하다. 그 결과를 도 8에 나타내었다.

도 8에 따르면, ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA 혹은 ¹⁷⁷Lu-DOTA가 처리된 그룹이 미처리 그룹(control)에 비해 세포생존율이 현저히 낮은 것으로 나타났다. 또한, ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA 혹은 ¹⁷⁷Lu-DOTA 의 용량이 높을수록 세포 생존율이 낮은 것으로 나타났다. 또한, ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA 를 넣어준 그룹이 ¹⁷⁷Lu-DOTA 를 넣어준 그룹에 비해 세포 생존율이 현저히 낮은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 ¹⁷⁷Lu-DOTA-BTA가 종양세포에 대한 선택적 작용으로 인해 암세포 억제 효과가 현저히 우수하다는 보여준다.

Claims (9)

1. 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 자궁경부암 진단 또는 치료용 약학 조성물:
   [화학식 1]
   

   

   
   상기 화학식 1에서, M은 ⁶⁸Ga, ⁶⁴Cu, ¹⁷⁷Lu, 또는 ⁹⁰Y 이다.
2. 하기 화학식 1a의 화합물을 포함하는 자궁경부암 진단용 PET 조영제:
   [화학식 1a]
   

   

   
   상기 화학식 1a에서, M은 ⁶⁸Ga 또는 ⁶⁴Cu 이다.
3. 삭제
4. 삭제
5. 하기 화학식 1b의 화합물을 포함하는 자궁경부암 치료용 방사성 의약품:
   [화학식 1b]
   

   

   
   상기 화학식 1b에서, M은 ¹⁷⁷Lu 또는 ⁹⁰Y 이다.
6. 삭제
7. 제5항에 있어서, 하기 화학식 1a의 화합물을 추가로 더 포함하는 것인, 암에 대한 치료 모니터링이 가능한 자궁경부암 치료용 방사성 의약품:
   [화학식 1a]
   

   

   
   상기 화학식 1a에서, M은 ⁶⁸Ga 또는 ⁶⁴Cu 이다.
8. 제7항에 있어서, 상기 화학식 1b에서 M이 ¹⁷⁷Lu인 화합물인 것인 자궁경부암 치료용 방사성 의약품.
9. 제7항에 있어서, 상기 화학식 1b에서 M이 ¹⁷⁷Lu이고, 화학식 1a에서 M이 ⁶⁴Cu 인 자궁경부암 치료용 방사성 의약품.

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