KR20020083458A - 아르세닉산나트륨 염, 메타아르세나이트 염 또는 이의혼합물을 함유한 항암제 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아르세닉산나트륨 염, 메타아르세나이트 염 또는 이의 혼합물을 함유한 항암제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 삼산화비소의 생체 내 대사체인 아르세닉산나트륨 염(arsenic acid sodium salt) 또는 메타아르세나이트 염(salt of meta-arsenite, AsO₂ ^-)이 직접적인 세포독성 활성을 나타냄으로써 항암활성을 갖는 새로운 항암제 조성물에 관한 것이다.

Description

아르세닉산나트륨 염, 메타아르세나이트 염 또는 이의 혼합물을 함유한 항암제 조성물{Anticancer drug composition containing arsenic acid sodium salt, salt of meta-arsenite or their mixture}

본 발명은 아르세닉산나트륨 염, 메타아르세나이트 염 또는 이의 혼합물을 함유한 항암제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 삼산화비소의 생체 내 대사체인 아르세닉산나트륨 염(arsenic acid sodium salt) 또는 메타아르세나이트 염(salt of meta-arsenite, AsO₂ ^-)이 직접적인 세포독성 활성을 나타냄으로써 항암활성을 갖는 새로운 항암제 조성물에 관한 것이다.

현재까지 개발된 여러 가지 화학요법 항암제 즉, 사이크로포스파미드(cyclophosphamide), 부설판(Busulfan) 등의 알킬화 약물(alkylating agents)은 그 화합물 자체가 전자친화성이 매우 큰 화학적 특성 때문에 DNA의 구성성분인 뉴클레오타이드의 질소원소와 공유결합을 형성함으로써 그 항암 기전을 나타내고, 5-플루오르우라실(5-fluorouracil) 등의 대사길항제는구조적으로 비타민, 아미노산 및 뉴클레오타이드를 함유하며 핵산의 생합성에 관여하는 효소들을 억제하거나 DNA 혹은 RNA에 직접 들어가기 때문에 세포성장과 증식을 억제한다.

그리고, 아드리아마이신(adriamycin) 등의 항생물질 계통의 항암제 역시 DNA에 강력하게 작용하여 DNA 고유의 기능을 억제함으로써 그 효과를 나타낸다. 그러나, 이들 대부분의 항암제는 종양세포 뿐만 아니라 정상세포 특히, 생체 세포 중에서 다른 성장을 보이는 골수세포(bone marrow cells)나 장 상피세포(intestinal epithelium)에도 독성을 나타내고, 결국 오심, 구토, 부분 탈모나 전체적 탈모 ,생식기능 독성 및 신경계독성 등의 여러 가지 부작용을 수반하게 된다.

한편, 일반적으로 비소(arsenic)는 오랫동안 독으로 생각되어 왔고 1820년대에는 피부와 폐에 암을 유발하는 강력한 환경성 발암물질로 알려져 왔다. 생화학적으로도 비소는 효소의 활성화 부위인 설프하이드릴기에 결합하여 어떤 효소의 불활성화를 유도하며 인산화 및 탈인산화의 방해 및 염색체의 이상 등을 유도한다고 보고되어 있다. 따라서, 비소에 관한 연구는 주로 이와 관련되어 독성학적 관점에서만 최근까지 진행되어 왔다고 할 수 있다.

그러나, 낮은 농도에서 비소를 약으로 사용한 기록은 동서양을 막론하고 모두 발견되고 있는데, 특히 우리나라를 비롯한 동양의 전통의학에서 비소화합물을 사악한 기의 치료 등 여러 불치병에 오랜 역사를 가지고 이용하여 왔다. 즉, 우리 나라와 중국의 한방고서에 언급한 내용을 보면 동의보감(남사당)에서는 비소를 1234쪽에서 웅황이라는 이름으로, 1237쪽에서는 비상이라는 이름으로 한방 약제로 사용하였으며 이들은 유독한 성분이기에 독을 줄여서 쓰며 중약, 복토의 괴장을 거느리고 정물과 사악한 기를 물리치고 여러 가지의 독을 물리치는 활성이 있다는 것을 기재하고 있다. 또한, 비소는 중국의 본초강목(제 9권의 12 ∼ 16쪽)에서도 황웅이라는 이름으로 비소의 이용방법 및 활성에 관한 사실을 적어 놓았는 데 이들은 피를 맑게 하는 활성이 있음을 적고 있다. 따라서, 이러한 비소의 활성에 대하여는 훨씬 이전부터 인정되어 유효하게 사용하여 왔으나, 현재 우리나라의 경우 중금속의 성질을 띠는 물질로 규정하여 사용을 극히 제한하고 있는 실정이다.

일반적으로 비소는 중금속은 아니지만 중금속의 성질을 가지고 있기에 의약품의 제조에 있어서 금기시되어 왔다. 비소에 노출될 경우의 증상은 빈혈, 백혈구감소, 신장 및 간기능의 저하를 야기하며 만성중독 시에는 발암작용이 있는 것으로 알려져 있다. 특히, 무기 아르세나이트는 가장 독성이 강한 물질로 믿어 왔다. 음용수에 의한 비소 폭로와 피부 각화증(hyperkeratosis)의 관계를 연구한 보고에 의하면 피부암을 유발한다. 환자들의 소변에는 주요한 대사체인 아르세닉산나트륨염은 17%, 메타아르세나이트 염은 7%를 함유하고 있었다.

서구에서도 비소화합물은 류머티스, 매독, 건선 등의 여러 질병 치료제로 이용되어 왔으며 낮은 농도의 비소화합물은 인체에서 조혈작용(hematopoiesis)을 촉진하는 등 인체생리에 유익한 기능을 하는 것으로 알려져 있어 동양 한방 의서에서의 활성과 일치하는 면을 보이기도 하였다. 그러나, 현대에는 그 사용이 극히 제한되어 방사선치료와 화학요법이 일반화되기 전인 19세기말부터 20세기 초반 비소화합물이 만성 백혈병 치료제로서의 사용이 시도된 바 있으며 1950년 이후로 유기비소화합물인 멜라소프롤(melarsoprol)이 아프리카수면병의 치료에 유일하게 이용되고 있다.

이러한 비소의 약리작용의 근거로 이를 암치료제로서 개발하려는 시도는 비교적 최근에야 이루어져 현재는 매우 활발히 연구가 진행되고 있는 추세이다. 최근 중국에서는 문화혁명 이후 동양의학의 우수성을 연구하는 가운데 밝혀진 삼산화비소의 급성전골수성 백혈병(acute promyelocytic leukemia)에 대한 탁월한 효과를 1996년 프랑스 연구진과 공동으로 발표하였다. 특히, 삼산화비소는 종래의 화학요법에 대한 저항성을 가진 백혈병 환자에서 탁월한 회복 효과를 보였고 이 암에 대해서는 아포톱시스(apoptosis)를 일으킨다는 보고들에 서구의 과학자들은 이를 경이적인 결과로 평가하였고, 이후 비소화합물의 항암효과에 많은 서구의 과학자들이 관심을 가지게 되었다. 2000년 12월 터어키의 우스루 등은 전립선암과 난소암 세포주에 대해 세포독성과 아포톱시스를 일으킴을 확인하였다. 삼산화비소는 이를 계기로 동양 전통의학이 현대 암화학요법의 주류와 만나게 되어 동양 전통의학과 현대 분자의학의 통합이 시도되고 있는 추세라고 할 수 있으나, 삼산화비소의 부작용이 문제시 되어왔다.

이에, 본 발명자들은 사이크로포스파미드(cyclophosphamide)와 같은 항암제는 효소에 의해서 생성된 대사체가 항암효과가 있는 점에 착안하여 삼산화비소의생체 내 대사산물인 아르세닉산나트륨 염 또는 메타아르세나이트 염을 가지고 효능검색을 실시하여 유의성 있는 결과를 얻어 이에 강력한 항암효과가 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 삼산화비소의 대사산물 아르세닉산나트륨 염, 메타아르세나이트 염 또는 이의 혼합물을 함유한 항암제 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명은 아르세닉산나트륨 염, 메타아르세나이트 염 또는 이의 혼합물을 함유한 항암제 조성물을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 삼산화비소의 생체 내 대사체인 아르세닉산나트륨 염(arsenic acid sodium salt) 또는 메타아르세나이트 염(salt of meta-arsenite, AsO₂ ^-)이 직접적인 세포독성활성을 나타냄으로써 항암활성을 갖는 새로운 항암제 조성물에 관한 것이다.

삼산화비소는 항암제로 이미 공지된 바 있으나, 이를 음용시 부작용이 많이 문제시 되어왔다, 이에, 본 발명자들은 처음으로 삼산화비소가 생체내에 들어가 생성되는 대사산물인 비소화합물 중 아르세닉산나트륨 염 또는 메타아르세나이트 염에 대한 암세포주에 대한 세포독성 활성을 조사하여 강력한 항암활성이 있음을 확인함으로써 이들이 항암제로 유효함을 알아낼 수 있었다.

또한, 아르세닉산나트륨 염 및 메타아르세나이트 염이 삼산화비소의 생체 내 대사체로서 각각 항암활성을 나타내므로 이들의 혼합물도 역시 우수한 항암활성을 나타내리라고 기대된다.

본 발명에 따른 유효성분 이외에도 약학적으로 허용 가능한 담체 또는 부형제를 사용하여 정제, 산제, 과립, 캅셀제, 현탁액, 유화액 또는 비경구 투여용의 단위투여형 또는 수회 투여형 제제로 제형화하여 사용할 수 있다.

상기 조성물로 표시되는 유효성분의 유효투입량은 환자의 나이, 신체적 조건, 몸무게 등에 의해 다양화될 수 있지만, 일반적으로 1 내지 15 ㎎／㎏(몸무게)／1일 범위 내에서 투여된다. 그리고, 1일 유효투입량 범위 내에서 하루에 한번 또는 하루에 여러 번 나누어 투입한다.

이하, 본 발명은 다음 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

시험예: in vitro 에서 종양세포주에 대한 세포독성 조사

삼산화비소 대사체 중 아르세닉산나트륨 염, 메타아르세나이트 염의 항암효과를 알아보기 위하여in vitro에서 종양세포에 대한 직접적인 세포독성을 측정하여 조사하였다.

1) 재료

in vitro세포독성을 측정하기 위하여 사람의 종양세포주를 이용하였고, 이는 다음과 같다.

결장암 : HT29, DLD1

백혈병 : CCRF-CEM

전골수성 백혈병 : K562

임파종 : U937

흑색종 : MEXF 462L, MEXF 514L

비소세포폐암 : LXFL 529L

신장암 : RXF 944L, RXF 486L

자궁암 : UXF 1138

전립선암 : PC3

난소암 : OVCAR3

유방암 : MXAF401NL

위암 : GXF251L

2) 세포배양

10% 소 태아의 혈청을 보충한 페놀레드[Life Technologies, Karlsruhe 독일]와 RPMI 1640배지의 단층배양물을 습한 조건(95% 공기, 5% 이산화탄소) 37 ℃에서 사람의 종양세포들을 자라게 했다.

3) 세포독성 분석

실험에 사용된 화합물의 증식방지능력을 검사하기 위해 강화된 요오드화프로피듐(propidium iodide) 분석법을 사용하였다.

트립신화로 10% 소 태아의 혈청을 첨가한 1640 배지에서 대수상의 증식을 한 후에 세포들을 얻고, 96-웰 마이크로플레이트(100 ㎕ 세포부유물, ㎖당 1 ×10⁵와 5 ×10⁴세포)에 플레이트를 한 후 측정하였다.

세포를 대수 증식시키기 위해 24시간의 회복 후, 50 ㎕의 배양 배지(플레이트당 6개의 대조 웰) 또는 시험약물(아르세닉산나트륨 염 또는 메타아르세나이트 염)을 함유한 배양 배지를 웰에 첨가하였다. 세포의 두 배 증식기간에 따라 배양한지 5일 정도 후에 배지를 요오드화프로피듐 6 ㎍/㎖을 함유한 신선한 배지로 바꾸어 주었다. 그런 다음, 마이크로플레이트는 전체 세포를 사멸시킬 수 있도록 -18 ℃에서 24시간동안 보존하였다. 플레이트를 따뜻하게 한 후에 전체 세포수를 정량하기 위하여 밀리포어 싸이토플루오르 2350-마이크로플레이트 리더를 이용하여(여기파장 530 nm, 방출파장 620 nm) 형광도를 측정하였다. 성장억제율은 다음 수학식 1과 같다.

상기 수학식 1에서, T는 시험군을 처리한 후 종양세포수를 나타내며, C는 대조군을 처리한 후 종양세포수를 나타낸다.

또한, IC₅₀과 IC₇₀값은 세포수에 대비하여 화합물 농도를 플롯팅함으로써 결정된다. 평균 IC₅₀과 IC₇₀값은 다음 수학식 2에 의해 측정된다.

상기 수학식 2에서, x는 특이 종양세포주이며, n은 전체 세포주의 수를 나타낸다.

만일 IC₅₀과 IC₇₀값이 조사된 1회 복용량 범위 내에서 결정될 수 없으면, 연구된 최저 또는 최고 농도가 계산에 사용되었다.

양성 대조군(5-FU)가 T/C < 30%의 종양 성장 억제를 유발하는 경우와 대조군의 세포를 처리한 경우에는 형광 강도가 500 유닛보다 클 경우에만 분석 실험은 유효한 것으로 간주된다.

4) 시료

레파톡스사에서 시료들을 제공받고, 이들은 4 ℃ 이하에서 저장하였다.in vitro연구를 위해 시료를 DMSO에 녹이고 DMSO의 최종농도가 0.3 % 이하가 되도록 배양배지로 희석하였다.

실시예 1: 아르세닉산나트륨 염의 세포독성 조사결과

상기 시험예와 같은 방법으로 아르세닉산나트륨 염의 세포독성을 조사하여 상기 수학식 1을 사용하여 측정한 결과를 다음 표 1에 나타내었다. 이때, 대조군으로는 5-FU를 사용하였다.

종양세포주	아르세닉산나트륨 염 농도(㎍/㎖)별 T/C(%)
	1	3	10	30	100
HT29	97	100	104	104	99
CCRF-CEM	104	-	38	-	13
K562	162	125	145	27	7
U937	103	75	9	9	10
LXFL 529L	98	93	106	101	77
MEXF 462L	108	100	98	44	1
MEXF 514L	107	97	93	74	8
RXF 944L	131	111	94	80	20
UXF 1138	93	97	99	78	11
- : 실험하지 않음.

상기 표 1에서 알 수 있듯이, 아르세닉산나트륨 염은 10 ㎍/㎖의 농도에서 백혈병주 CCRF-CEM과 임파종 U937, 30 ㎍/㎖의 농도에서 전골수성 백혈병 K562, 임파종 U937과 흑색종 MEXF 462L, 100 ㎍/㎖의 농도에서는 대부분의 종양세포주에서 활성이 있었다. 또한, 저해율이 50%일 때 농도(IC₅₀)는 30.8 ㎍/㎖로 나타나 세포독성에 대해 우수한 효과를 보임을 알 수 있었다.

실시예 2: 메타아르세나이트 염의 세포독성 조사결과

상기 시험예와 같은 방법으로 메타아르세나이트 염의 세포독성을 조사하여 상기 수학식 1을 사용하여 측정한 결과를 다음 표 2에 나타내었다. 이때, 대조군으로는 5-FU를 사용하였다.

종양세포주	약물농도(㎍/㎖)별 T/C(%)
	1	3	10	30	100
HT29	91	60	40	22	14
CCRF-CEM	48	-	43	-	29
K562	51	15	15	18	13
U937	3	3	2	2	1
LXFL 529L	79	61	21	7	4
MEXF 462L	112	120	101	91	15
MEXF 514L	120	95	98	70	21
RXF 944L	124	79	57	32	9
UXF 1138	107	114	103	95	30
- : 실험하지 않음.

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 메타아르세나이트 염은 1 ㎍/㎖의 농도에서 임파종 U937에 대해 매우 활성이 높고, 백혈병 CCRF-CEM에서는 활성이 있었다. 30 및 100 ㎍/㎖의 농도에서는 대부분이 활성이 높았다. 저해율이 50%일 때의 농도(IC₅₀) 값은 7.3 ㎍/㎖로 나타났으며, 이는 매우 우수한 항암효능을 가짐을 알 수 있었다.

또한, 다음 표 3에 나타낸 바와 같이, 위암, 난소암과 같은 특이 종양 세포주 그리고 특이 전립선암, 유방암, 신장암 및 결장암에 메타-아르세나이트 염이 영향을 미침을 알 수 있었다. 삼산화비소에 영향을 미치는 것으로 알려진 전골수 백혈병의 경우에는 IC₇₀값이 6.82 ㎍/㎖임을 비교해 볼 때, 본 발명에 관련이 있는 종양 세포는 본 발명에 따른 메타-아르세나이트 염에 2 내지 20배 정도 우수한 효과를 가진다.

종양 세포주	IC70(㎍/㎖)
DLD1	0.48
GXF251L	3.08
MXAF401NL	0.32
OVCAR3	3.02
PC3	0.85
RXF486L	0.63

실시예 3: 독성시험

본 발명의 아르세닉산나트륨 염, 메타아르세나이트 염 각각에 대하여 독성실험을 다음과 같이 수행하였다.

상기 아르세닉산나트륨 염, 메타아르세나이트 염 각각을 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide, DMSO)에 용해하고 물로 희석한 후 이를 마우스(군당 10마리)에 각각 60, 20㎎/㎏을 투여한 다음 7일간 관찰하였으나 사망하는 쥐는 없었다.

제제예 1: 정제의 제조

한 정(200 mg)중 유효성분(아르세닉산나트륨 염 또는 메타이르세나이트의 염) 100 ㎎과 유당 51 mg,옥수수전분 40 mg, 콜로이드성 이산화규소 2 mg을 혼합하였다. 이 혼합물에 3% 폴리비닐프롤리돈용액을 넣고 분쇄한 후, 14메쉬체를 통과시켰다. 이를 건조시키고 다시 14메쉬체를 통과시킨 후, 스테아린산마그네슘 1 mg을 넣어서 얻은 혼합물을 정제로 만들었다.

제제예 2 : 주사제의 제조

한 앰플 10 ㎖ 중 유효성분 10 ㎎을 폴리옥시에틸렌수소화 카스터오일 200 mg에 용해시켜 주사용 증류수를 넣어 10 ㎖가 되게 하여 1 ㎖ 중 1 mg의 농도를 함유하는 주사제를 제조하였다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 삼산화비소(As₂O₃)의 생체 내 대사산물인 아르세닉산나트륨, 메타아르세나이트 염 또는 이의 혼합물을 함유한 항암제 조성물에 관한 것으로, 이는 직접적인 세포독성으로 종양을 완벽하게 치료하는 항암제로서 뛰어난 효과가 있다.

Claims (1)

1. 아르세닉산나트륨 염, 메타아르세나이트 염 또는 이의 혼합물을 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 항암제 조성물.