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WO2018021618A1 - 시스-3-헥센알을 포함하는, 암 줄기세포 성장 억제용 조성물 - Google Patents

시스-3-헥센알을 포함하는, 암 줄기세포 성장 억제용 조성물 Download PDF

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WO2018021618A1
WO2018021618A1 PCT/KR2016/011209 KR2016011209W WO2018021618A1 WO 2018021618 A1 WO2018021618 A1 WO 2018021618A1 KR 2016011209 W KR2016011209 W KR 2016011209W WO 2018021618 A1 WO2018021618 A1 WO 2018021618A1
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WO
WIPO (PCT)
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cancer
composition
hexenal
cis
cells
Prior art date
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Application number
PCT/KR2016/011209
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English (en)
French (fr)
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이동선
고상운
최학선
김지향
김수림
정동기
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61Q—SPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
    • A61Q13/00—Formulations or additives for perfume preparations

Definitions

  • the present invention comprises cis-3-hexenal or a pharmaceutically acceptable salt thereof as an active ingredient, a composition for inhibiting cancer stem cell growth, perfume composition, inhibiting metastasis of cancer comprising the composition, or treating cancer or It relates to a prophylactic pharmaceutical composition, food composition and the like.
  • Cancer stem cells were first identified in myeloid leukemia and then in various solid cancers, including breast, brain, colon, ovary, pancreatic, and prostate cancers.
  • the cancer stem cells are also called tumor-initiating cells and cancer stem-like cells. It has also been shown that various cancer types, including breast cancer, originate from cancer stem cells (CSCs), a subpopulation of tumors. Such populations are known to cause changes in tumor volume through self-renewal and differentiation. Wnt (wingless), Shh (Sonic hedgehog), Stat3, NF- ⁇ B, Wnt / ⁇ -catenin, TGF- ⁇ and Notch signaling pathways are known to be critical for self-renewal of CSCs.
  • CSCs cancer stem cells
  • Wnt wingless
  • Shh Sonic hedgehog
  • Stat3 NF- ⁇ B
  • Wnt / ⁇ -catenin Wnt / ⁇ -catenin
  • TGF- ⁇ and Notch signaling pathways are known to be critical for self-renewal of CSCs.
  • Cancer stem cells exhibit drug resistance and radiation resistance to chemotherapy and radiation therapy and cause cancer to recur and metastasize.
  • targeted therapies for cancer stem cells are essential for the treatment of cancer.
  • Cancer stem cells are known to express certain proteins, including Oct4, C-myc, Nanog, and Aldehyde dehydrogenase-1 (ALDH).
  • the ALDH is an enzyme that oxidizes toxic aldehydes, and its enzymatic activity is widely used as a CSC (cancer stem cells) marker of leukemia, head and neck, bladder, bone, colon, liver, lung, pancreas, prostate, thyroid and cervical cancer. have.
  • ALDH is known as a therapeutic target for cancer stem cells.
  • Stat3 (Signal transducers and activators of transcription 3) is mainly activated in CSCs, and mammosphere formation is associated with the JAK1-STAT3 pathway.
  • Secreted IL-6 activates the JAK1-STAT3 pathway and increases expression of the Oct4 gene.
  • the IL-6 / JAK1 / STAT3 signaling pathway is known to be important for the conversion of NSCCs (Non-CSCs) to CSCs. Blocking the STAT3 signaling pathway is known to inhibit the growth of breast cancer cell-derived CD44 + / CD24- stem cell-like cells.
  • Nuclear factor- ⁇ B (NF- ⁇ B) transcription factor is structurally (constantly) activated in tumor cells, including colon, breast and liver cancer, and regulated by the I ⁇ B kinase (IKK) complex.
  • IKK I ⁇ B kinase
  • Pyrrolidinedithiocarbamate (PDTC) an inhibitor of NF- ⁇ B, is known to inhibit breast cancer stem-like cells.
  • the breast cancer stem cells are known to be identified by the expression of biomarkers such as CD44 high / CD24 low , ESA + (epithelial specific antigen) and ALDH. Chemotherapy is known to increase the proportion of cancer cells expressing CD44 + / CD24- and mammosphere formation. CSCs overexpress specific ABC transporters to protect CSCs from toxins. ABC pumps are used to separate side populations (SP) and can be classified by ABCG2 transporter-specific Hoechst 33342 dyes. Because breast CSCs produce low levels of reactive oxygen species (ROS) compared to tumor cells, breast cancer stem-likes cells are radiation resistant.
  • ROS reactive oxygen species
  • CSCs are known to have less DNA damage than non-stem cancer cells (Diehn M, Cho RW, Lobo NA, Kalisky T, Dorie MJ, Kulp AN, Qian D, Lam JS, Ailles LE, Wong M, Joshua B, Kaplan MJ, Wapnir I, Dirbas FM, Somlo G, Garberoglio C, et al.Association of reactive oxygen species levels and radioresistance in cancer stem cells.Nature. 2009; 458 (7239): 780-783).
  • the breast cancer cell line MCF-7 is known to have a subset of cells with similar capacity to stem cells that can grow in oval form without apoptosis without attachment in vitro. Artificially creating a non-basement condition by floating culture, the cells with stem cell properties are attached to each other to form a spherical cell mass, which is called a neurosphere. Applying this concept to human breast stem cells is the "mammosphere". Mammoth Fair contains eight times more progenitor cells than normal human breast cells, and can be passaged continuously. After several passages, 100% of the cells grow into bi-potent precursors.
  • Mammoth is capable of differentiating into mammary gland epitherlial cells, ductal epithelial cells, and alveolar epitherlial cells, which are adult breast cells. It is observed to form a complex functional breast structure while forming a three-dimensional structure. Mammoth fair is one of the most characteristic characteristics of stem cells is capable of self-proliferation, so that a large number of mammo pairs or breast stem cells can be obtained from a single mammo pair. In addition, compared with hematopoietic stem cells, neural stem cells, embryonic stem cells, etc., many expression genes were confirmed to overlap, and mammospheres were reported to be actual breast stem cells. The standard method for analyzing the self-renewal ability of cancer stem cells is to analyze the implantation in vivo and the mammosphere formation in vitro.
  • cells having stem cell properties may be attached to each other to form spherical cell masses in various cancer cell lines including breast cancer cells as well as lung cancer, which is called a tumorsphere.
  • the two pairs refers to tumor cells developed by the proliferation of one cancer stem cell or cancer progenitor cell.
  • Lung cancer is the leading cause of cancer-related deaths worldwide, and is classified into two major subtypes: non-small cell lung cancer (NSCLC) and small cell lung cancer (SCLC).
  • NSCLC non-small cell lung cancer
  • SCLC small cell lung cancer
  • NSCLC non-small cell lung cancer
  • the non-small cell lung cancer (NSCLC) is divided into three subtypes, adenocarcinoma, squamous cell carcinoma and large cell carcinoma.
  • Smoking is a major risk factor for lung cancer.
  • Lung cancer can be treated with chemotherapy and radiation but becomes resistant.
  • the 5-year survival rate of lung cancer is low, and the 1-year survival rate of small cell lung cancer is 40%, and the 5-year survival rate is 5% or less.
  • cancer stem cells have chemical resistance and radiation resistance to chemotherapy and radiotherapy to eradicate bulk tumors, resulting in cancer recurrence and metastasis.
  • treatment targeting CSC is essential for the treatment of lung cancer.
  • cancer stem cells To date, studies on cancer stem cells have many limitations, and the role of cancer stem cells in the formation and maintenance of tumors is not clear. In order to efficiently perform treatments targeting cancer stem cells without damaging normal stem cells, knowledge and understanding of molecular biological characteristics and its regulatory pathways that are important for the maintenance and regulation of cancer stem cells are required.
  • An object of the present invention is to provide a composition for inhibiting cancer stem cell growth comprising a compound represented by the formula (1) or a pharmaceutically acceptable salt thereof as an active ingredient.
  • Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for inhibiting metastasis of cancer, or treating or preventing cancer, comprising the composition for inhibiting cancer stem cell growth.
  • Another object of the present invention is to provide a food composition for metastasis, cancer improvement, or prevention of cancer, comprising the composition for inhibiting cancer stem cell growth.
  • Another object of the present invention is to provide a fragrance composition for inhibiting growth of cancer stem cells, which comprises a volatile compound represented by the formula (1).
  • Another object of the present invention is to provide a method of inhibiting the growth of cancer stem cells, comprising administering to a subject a compound represented by Formula 1 or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • Another object of the present invention is to provide a method for inhibiting cancer metastasis, comprising administering to a subject a compound represented by Formula 1 or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • Another object of the present invention is to provide a method for preventing or treating cancer, comprising administering to a subject a compound represented by Formula 1 or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • Another object of the present invention is to provide a use of the compound represented by the formula (1) or a pharmaceutically acceptable salt thereof for use in the manufacture of a medicament for inhibiting the growth of cancer stem cells.
  • Another object of the present invention is to provide a use of the compound represented by the formula (1) or a pharmaceutically acceptable salt thereof for use in the manufacture of a medicament for inhibiting cancer metastasis.
  • Still another object of the present invention is to provide a use of the compound represented by Formula 1 or a pharmaceutically acceptable salt thereof for use in the manufacture of a medicament for the prevention or treatment of cancer.
  • Cis-3-hexenal of the present invention inhibits the growth of breast and lung cancer cells and inhibits the formation of stem cells of breast and lung cancer.
  • it inhibited the expression of self-renewing genes such as Nanog, C-myc, Oct4, and CD44, which are known to be characteristically expressed in lung cancer stem cells, and produced IL-6, which is known to be involved in the mammoth formation of breast cancer stem cells.
  • IL-6 which is known to be involved in the mammoth formation of breast cancer stem cells.
  • STAT3 signaling pathway inhibited the production of IL-8, which is known to be involved in the tumorous formation of lung cancer stem cells, and confirmed that it inhibits the NF- ⁇ B signaling pathway.
  • the compound inhibits the growth of cancer stem cells, such as breast cancer and lung cancer, and the growth of these cancers, and can be used for the treatment of cancers such as breast cancer and lung cancer.
  • Figure 1 shows that cis-3-hexenal inhibits various cancer features in breast cancer cell lines.
  • Figure 1 (A and B) shows the chemical structure of cis-3-hexenal and the viability of cis-3-hexenal for MCF-7 and MDA-MB-231 cells. MCF-7 and MDA-MB-231 cells were treated with increasing concentrations of cis-3-hexenal for 48 hours. The anti-proliferative effect of cis-3-hexenal was determined by MTS analysis.
  • C, D shows the effect of cis-3-hexenal on cell death of breast cancer cells.
  • MDA-MB-231 and MCF-7 cells were treated with cis-3-hexenal for 24 hours and killed cells were analyzed by FACS using the Annexin V-PI staining kit.
  • Fig. 2 (A) shows the effect of cis-3-hexenal on cell death of breast cancer cells.
  • MCF-7 and MDA-MB-231 cells were treated with cis-3-hexenal for 24 hours and killed cells were analyzed by FACS using the Annexin V-PI staining kit.
  • FIG. 2 (B) shows the effect of cis-3-hexenal on the migration potential of human breast cancer cells. Wound healing of MDA-MB-231 cells was taken at 0 and 18 hours, depending on whether cis-3-hexenal was treated.
  • FIG. 2 (C) shows the effect of cis-3-hexenal on colony formation in human breast cancer cells.
  • the dissociated 1000 MDA-MB-231 cells were seeded in 6-well plates and treated for 7 days at the indicated concentrations of cis-3-hexenal and DMSO. Representative images of colonies were recorded. Data shown represent mean ⁇ SD of three independent experiments. * p ⁇ 0.05 vs. DMSO-treated control.
  • FIG. 3 shows the effect of cis-3-hexenal on tumor growth in xenograft models.
  • Three million cells were injected into the mammary fat pad of immunodeficient NOD-SCID female nude mice.
  • (B and C) show the effect of cis-3-hexenal on the weight of the tumor. Tumor weights were measured after treatment.
  • MCF-7 and MDA-MB-231 cells were incubated under mammoth pairing conditions for 7 days.
  • (A) shows the effect of cis-3-hexenal on MCF-7 cell-derived mammoth pair formation.
  • Primary mammoth pairs were incubated with cis-3-hexenal (10 and 20 ⁇ M) or DMSO.
  • (B) shows the effect of cis-3-hexenal on the formation of mammoth pair derived from MDA-MB-231 cells.
  • the mammo pair was incubated with cis-3-hexenal (25 ⁇ M) or DMSO.
  • FIG. B shows the effect of cis-3-hexenal on ALDH positive cell populations.
  • MDA-MB-231 cells were treated with cis-3-hexenal (25 ⁇ M) or DMSO for 2 days, followed by ALDEFLUOR analysis and FACS analysis.
  • the top panel shows ALDH positive cells treated with DEAB, an ALDH inhibitor as a negative control, and the bottom panel shows ALDH positive cells untreated with DEAB.
  • ALDH positive populations are marked in boxes.
  • (A) shows the effect of cis-3-hexenal on the STAT3 signaling pathway in mammoth pairs.
  • Nuclear protein expression and activation of STAT3 and NF-kB were measured in mammoth pairs with antibodies to pSTAT3, STAT3, P65 and Lamin B.
  • Cis-3-hexenal reduced the level of nuclear pSTAT3 protein in mammoths.
  • Lane 1 probe alone; Lane 2: probe + nuclear extract; Lane 3: probe + cis-3-hexenal treated nuclear extract; Lane 4: self competition; Lane 5: nuclear extract incubated with mutant STAT3 probe.
  • the cis-3-hexenal reduced DNA / STAT3 interactions in mammoth nuclear lysates.
  • (B) shows the effect of cis-3-hexenal on mammosphere growth.
  • the cis-3-hexenal inhibited mammosphere growth.
  • the cis-3-hexenal and DMSO treated mammoth pairs were dissociated into single cells for 2 days and plated in 6 cm dishes with the same cell number. After 24 hours of plating, cells were counted. On days 2 and 3, cells were counted and plotted to mean value.
  • the data represent the mean ⁇ SD of three independent experiments. * p ⁇ 0.05 vs. DMSO-treated control.
  • C Models of Stat3 signaling and formation of CSCs by IL-6 are shown.
  • Activated pStat3 forms a dimer.
  • the dimerized pStat3 migrates to the nucleus and binds to the promoter of the IL-6 gene, producing IL-6.
  • the secreted IL-6 can convert non-cancerous stem cells (NSCCs) into cancer stem cells (CSCs) and regulate the dynamic equilibrium of NSCCs to CSCs.
  • NSCCs non-cancerous stem cells
  • CSCs cancer stem cells
  • Cis-3-hexenal deregulates dynamic equilibrium from NSCCs to CSCs through deregulation of IL-6 and dephosphorylation of STAT3.
  • Figure 8 shows that cis-3-hexenal inhibits various cancer features in lung cancer cell lines.
  • Figure 8 (A, B) shows the chemical structure of cis-3-hexenal and the viability of cis-3-hexenal for A549 lung cancer cells. A549 cells were treated with increasing concentrations of cis-3-hexenal for 48 hours. The anti-proliferative effect of cis-3-hexenal was determined by MTS analysis.
  • FIG. 8 (C) shows the effect of cis-3-hexenal on cell death of lung cancer cells.
  • A549 cells were treated with cis-3-hexenal for 24 hours and killed cells were analyzed by FACS using the Annexin V-PI staining kit.
  • FIG. 8 Apoptotic cells were analyzed by fluorescence staining, and nuclei were stained with Hoechst 33258 (enlarged, x100) in lung cancer.
  • 9A shows the effect of cis-3-hexenal on the migration potential of human lung cancer cells. Wound healing of A549 cells was taken at 0 and 18 hours, depending on whether cis-3-hexenal was treated.
  • FIG. 9 (B) shows the effect of cis-3-hexenal on colony formation in human lung cancer cells.
  • the dissociated 1000 A549 cells were seeded in 6-well plates and treated with cis-3-hexenal and DMSO at the indicated concentrations for 7 days. Representative images of colonies were recorded. Data shown represent mean ⁇ SD of three independent experiments. * p ⁇ 0.05 vs. DMSO-treated control.
  • FIG. 10 shows the effect of cis-3-hexenal on tumor growth in xenograft models implanted with lung cancer cells. Five million cells were injected into the tail vein of immunodeficient NOD-SCID male nude mice.
  • FIG. 11 shows the effect of cis-3-hexenal on tumor growth in xenograft models implanted with lung cancer cells. Three million cells were injected into the skin of immunodeficient NOD-SCID male nude mice.
  • (A) The effect of cis-3-hexenal on tumor growth in immunodeficient nude mice producing A549 cells.
  • the drug dosage used is 10 mg / kg.
  • (B) shows the effect of cis-3-hexenal on tumor weight. Tumor weights were measured after treatment.
  • (C) Tumor volume was measured twice a week using a caliper and calculated as (width 2 ⁇ length) / 2. Tumor growth curves were monitored during the experiment. P ⁇ 0.05 compared to control. Representative images were captured at the 7th week of treatment and the results were shown in vehicle treated controls, cis-3-hexenal treated mice.
  • Figure 12 shows the effect of cis-3-hexenal on tomuspher formation.
  • A549 cells were incubated for 7 days under tomuspher forming conditions.
  • (A) shows the effect of cis-3-hexenal on A549 cell-derived tomuspher formation.
  • Primary tomuspares were incubated with cis-3-hexenal (0.1, 0.2, 0.3 and 0.4 mM) or DMSO.
  • FIG. 13 shows the effect of cis-3-hexenal on ALDH positive cell populations.
  • A549 cells were treated with cis-3-hexenal (0.4 mM) or water for 2 days, followed by ALDEFLUOR analysis and FACS analysis.
  • the top panel shows ALDH positive cells treated with DEAB, an ALDH inhibitor, and the bottom panel shows ALDH positive cells untreated with DEAB.
  • ALDH positive populations are marked in boxes.
  • Nanog, C-myc, Oct4 and CD44 genes were determined by real-time PCR (RT-PCR) using CSC marker specific primers in cis-3-hexenal and DMSO-treated tomerspares. It was analyzed using. ⁇ -actin was used as an internal control.
  • Figure 15 shows the effect of cis-3-hexenal on NF-kB signaling pathway and extracellular IL-8 protein levels in Too's Pair.
  • (B) Human inflammatory cytokine analysis of cis-3-hexenal or DMSO treated tumors.
  • the inflammatory cytokines were measured using a BD cytometric bead array (CBA) human inflammatory cytokines kit.
  • CBA analysis was performed using IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL-1 ⁇ , and TNF antibodies.
  • the present inventors are candidates for inhibition of cancer stem cells, which are plant-derived volatile organic compounds (VOCs), jasmonate, salicylic acid, cinnamic acid, hexanal , Octaneol, ⁇ -citronellol, and rose oxide were screened, among which only leaf aldehyde cis-3-hexenal was found. It was confirmed to selectively inhibit the cells.
  • VOCs plant-derived volatile organic compounds
  • Cis-3-hexenal known as ( Z ) -3-hexenal, is a major volatile compound present in ripe tomatoes, which selectively inhibits the STAT3 signaling pathway in mammoth cells compared to MCF-7 bulk cells.
  • cis-3-hexenal inhibits the growth of cancer stem cells including breast cancer and lung cancer by targeting CSCs, confirming that the cis-3-hexenal can be used for treating cancers including breast cancer and lung cancer, and completed the present invention.
  • the present invention provides a composition for inhibiting cancer stem cell growth comprising a compound represented by the following formula (1) or a pharmaceutically acceptable salt thereof as an active ingredient.
  • the compound may be derived from a plant, which is a colorless volatile compound present in ripe tomatoes with fragrances when cutting green grass or leaves, and is present in a small amount in most plants, and serves to attract insects. .
  • the compound is cis-3-hexenal, and the compound has volatility.
  • cancer generally refers to or describes the physiological state of a mammal that is characterized by unregulated cell growth.
  • Cancer refers to a condition in which a problem occurs in the regulation of normal division, differentiation and death of cells, abnormally proliferating and invading surrounding tissues and organs to form agglomerates and destroy or modify existing structures.
  • the term "cancer stem cell” is an undifferentiated cell having the ability to differentiate into various cancer cells
  • the cancer includes colorectal cancer and colorectal cancer, breast cancer, cervical cancer, cervical cancer, ovarian cancer, including colon cancer and rectal cancer Cancer, prostate cancer, brain tumor, head and neck carcinoma, melanoma, myeloma, leukemia, lymphoma, gastric cancer, lung cancer, pancreatic cancer, liver cancer, esophageal cancer, small intestine cancer, anal muscle cancer, fallopian tube carcinoma, endometrial carcinoma, vaginal carcinoma, vulvar carcinoma, neutrophil Jenkin's disease, bladder cancer, kidney cancer, ureter cancer, renal cell carcinoma, renal pelvic carcinoma, bone cancer, skin cancer, head cancer, neck cancer, skin melanoma, intraocular melanoma, endocrine gland cancer, thyroid cancer, parathyroid cancer, adrenal cancer, soft tissue sarcoma , Urethral cancer, penile cancer, central nervous system (CN)
  • breast cancer stem cell refers to an undifferentiated cell having the ability to differentiate into breast cancer cells.
  • lung cancer stem cell refers to an undifferentiated cell having the ability to differentiate into lung cancer cells.
  • breast cancer stem cell growth inhibition is meant to include breast cancer stem cell maintenance (maintenance) inhibition, breast cancer stem cell malignance (inhibition), breast cancer stem cell migration and breast cancer stem cell invasive activity (invasive) inhibition.
  • lung cancer stem cell maintenance maintenance
  • lung cancer stem cell malignance inhibition
  • lung cancer stem cell migration inhibition
  • lung cancer stem cell invasive activity inhibition
  • the primary mammosphere (mammosphere) derived from MCF-7 and MDA-MB-231 cells Cis-3-hexenal was treated, and as a result, cis-3-hexenal was found to inhibit the formation of primary mammoths derived from breast cancer cell lines, specifically, breast cancer cells MCF-7 and MDA. Not only did the number of mammo pairs derived from -MB-231 cells decrease by 40-90%, but the size of mammo pairs also decreased (Figs. 4A and 4B). Accordingly, it was confirmed that the compound of the present invention can inhibit the formation of mammospheres or inhibit the growth of mammospheres.
  • cis-3-hexenal to determine whether cis-3-hexenal can inhibit the growth of lung cancer stem cells, cis-3- is added to a primary spheresphere derived from A549 cells. Hexenal was treated, and as a result, cis-3-hexenal was found to inhibit the formation of primary tumourspare derived from lung cancer cell line, and specifically, the number of tumor spares derived from lung cancer cells A549 cells was 50 Not only was confirmed to decrease to ⁇ 90%, it was also confirmed that the size of the Tooth Spare reduced (Fig. 12A).
  • the compound of the present invention inhibits the formation of mammosphere (mammosphere) derived from breast cancer, (ii) inhibits the proliferation of mammosphere derived from breast cancer, or (iii) a tumer derived from lung cancer Inhibits the formation of tumorspheres, or (iv) inhibits the proliferation of tumors from lung cancer.
  • the lung cancer stem cells may express one or more self-renewal genes selected from Nanog, C-myc, Oct4, and CD44.
  • cis-3-hexenal inhibited the expression of self-renewing genes such as Nanog, C-myc, Oct4, and CD44, which are known to be characteristically expressed in lung cancer stem cells (FIG. 14A).
  • Inhibition of the production of IL-6, known to be involved in mammosphere formation of stem cells (FIG. 7A), was confirmed to inhibit the STAT3 signaling pathway (FIG. 6B). Accordingly, it was confirmed that the compound can inhibit the growth of breast cancer stem cells.
  • the lung cancer stem cells inhibited the production of IL-8, which is known to be involved in the formation of tumorous pairs (FIG. 15C), and confirmed that the NF- ⁇ B signaling pathway was inhibited (FIG. 15A). . Accordingly, it was confirmed that the compound can inhibit the growth of lung cancer stem cells.
  • composition of the present invention can be used as a pharmaceutical composition or food composition.
  • composition of the present invention when utilized as a pharmaceutical composition, it may include the compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • the term "pharmaceutically acceptable salts” refers to all salts that retain the desired biological and / or physiological activity of the compound and exhibit minimal unwanted toxicological effects. Salts prepared according to conventional methods in the art, which methods are known to those skilled in the art. Specifically, the pharmaceutically acceptable salts include, but are not limited to, salts derived from pharmacologically or physiologically acceptable inorganic and organic acids and bases.
  • salts derived from inorganic bases may include, but are not limited to, sodium, potassium, lithium, ammonium, calcium, and magnesium salts.
  • Salts derived from organic bases include, but are not limited to, primary, secondary and tertiary amines; Substituted amines, including naturally occurring substituted amines; And isopropylamine, trimethylamine, diethylamine, triethylamine, tripropylamine, ethanolamine, 2-dimethylaminoethanol, tromethamine, lysine, arginine, histidine, caffeine, procaine, Hydrabamine, choline, betaine, ethylenediamine, glucosamine, N-alkylglucamine, theobromine, purine, piperazine, piperidine, and / or N-ethylpiperi Salts of cyclic amines, including dean. Also included are other carboxylic
  • salts derived from inorganic acids include hydrochloric acid, bromic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, and the like.
  • Salts derived from organic acids are acetic acid, propionic acid, glycolic acid, pyruvic acid, oxalic acid, malic acid, malonic acid, succinic acid, maleic acid, fumaric acid, tartaric acid, citric acid, benzoic acid, cinnamic acid , But may include, but is not limited to, mandelic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and / or salicylic acid.
  • the pharmaceutical composition may include a pharmaceutically acceptable carrier or additive.
  • pharmaceutically acceptable means that the subject of application (prescription) is not toxic as long as it is adaptable without inhibiting the activity of the active ingredient.
  • carrier is defined as a compound that facilitates the addition of the compound into cells or tissues.
  • the cis-3-hexenal of the present invention may be administered alone or in admixture with any convenient carrier and the like, and such dosage forms may be single or repeated dose formulations.
  • the pharmaceutical composition may be a solid formulation or a liquid formulation.
  • Solid preparations include, but are not limited to, powders, granules, tablets, capsules, suppositories, and the like.
  • Solid form preparations may include, but are not limited to, carriers, flavoring agents, binders, preservatives, disintegrants, lubricants, fillers, and the like.
  • Liquid formulations include, but are not limited to, solutions such as water, propylene glycol solutions, suspensions, emulsions, and the like, and may be prepared by adding suitable colorants, flavors, stabilizers, viscosity agents, and the like.
  • powders may be prepared by simply mixing cis-3-hexenal, the active ingredient of the present invention, with a suitable pharmaceutically acceptable carrier such as lactose, starch, microcrystalline cellulose.
  • Granules are cis-3-hexenal of the present invention; Suitable carriers, pharmaceutically acceptable; And a suitable pharmaceutically acceptable binder such as polyvinylpyrrolidone, hydroxypropyl cellulose, and the like, and then wet granulation using a solvent such as water, ethanol, isopropanol, or dry granulation using compression.
  • a suitable pharmaceutically acceptable binder such as polyvinylpyrrolidone, hydroxypropyl cellulose, and the like, and then wet granulation using a solvent such as water, ethanol, isopropanol, or dry granulation using compression.
  • a suitable pharmaceutically acceptable lubricant such as magnesium stearate
  • Cis-3-hexenal of the present invention is oral, injectable (eg, intramuscular, intraperitoneal, intravenous, infusion, subcutaneous, implants), inhalants, depending on the condition and condition of the subject to be treated. , Nasal, vaginal, rectal, sublingual, transdermal, topical, etc., but is not limited thereto. It may be formulated into a suitable dosage unit dosage form comprising a pharmaceutically acceptable carrier, excipient, vehicle, conventionally used and nontoxic, depending on the route of administration.
  • the pharmaceutical composition of the present invention may be administered daily from about 0.0001 mg / kg to about 10 g / kg, and may be administered in a daily dosage of about 0.001 mg / kg to about 1 g / kg.
  • the dosage may vary depending on the degree of purification of the mixture, the condition of the patient (age, sex, weight, etc.), the severity of the condition being treated, and the like. If desired, the total daily dose may be divided several times a day for convenience.
  • the content of cis-3-hexenal in the composition can be appropriately adjusted to an effective amount capable of exhibiting anti-inflammatory activity according to the symptoms of the disease, the progress of symptoms, the condition of the patient,
  • the amount of cis-3-hexenal may be 0.0001% by weight or more, specifically 0.001% by weight or more, 80% by weight or less, specifically 50% by weight or less, based on the total weight of the total composition. It is not.
  • the compound of the present invention was confirmed to inhibit the growth (proliferation) of breast cancer cell-derived mammoth, it can be used as a food composition for inhibiting breast cancer stem cell growth.
  • the compound was confirmed to inhibit the growth (proliferation) of lung cancer cell-derived Tumors pair, can be used as a food composition for inhibiting lung cancer stem cell growth.
  • composition of the present invention when used as a food composition, it may include an acceptable food supplement additive, and may further include suitable carriers, excipients and diluents commonly used in the preparation of food.
  • the food means a natural product or a processed product containing one or more nutrients, and specifically, means a state in which it can be directly eaten through a certain degree of processing.
  • the foods include various foods, beverages, gums, teas, vitamin complexes, and functional foods.
  • the food of the present invention includes special nutritional products (e.g., prepared oils, infants, baby food, etc.), processed meat products, fish products, tofu, jelly, noodles (e.g., ramen, noodles, etc.), health supplements, seasoned foods ( For example, soy sauce, miso, red pepper paste, mixed soy sauce), sauces, confectionery (e.g.
  • snacks dairy products (e.g. fermented milk, cheese, etc.), other processed foods, kimchi, pickles (various kimchi, pickles, etc.), beverages ( Examples include, but are not limited to, fruits, vegetable drinks, soy milk, fermented beverages, ice cream, etc., natural seasonings (eg, ramen soup, etc.), vitamin complexes, alcoholic beverages, alcoholic beverages, and other dietary supplements.
  • the functional food, beverages, food additives or beverage additives may be prepared by a conventional manufacturing method.
  • the term "functional food” refers to the control of biological defense rhythm, disease prevention and recovery of food groups or food compositions that have added value to the food by using physical, biochemical, or biotechnological techniques to act and express the function of the food for a specific purpose. It means a food that is designed and processed to fully express the body control function related to the living body, specifically, it may be a health functional food.
  • the term "health functional food” refers to a food prepared and processed in the form of tablets, capsules, powders, granules, liquids and pills using raw materials or ingredients having useful functions for the human body.
  • the term “function” means obtaining a useful effect for health purposes such as nutrient control or physiological action on the structure and function of the human body.
  • the health functional food of the present invention can be prepared by a method commonly used in the art, and the preparation can be prepared by adding raw materials and ingredients commonly added in the art.
  • the formulation of the health functional food can also be prepared without limitation as long as the formulation is recognized as a health functional food.
  • Food composition of the present invention can be prepared in various forms of formulation, unlike the general medicine has the advantage that there is no side effect that can occur when taking a long-term use of the drug as a raw material, and excellent portability, the present invention Dietary supplements are available as supplements to enhance the effects of breast and lung cancer stem cell growth inhibition.
  • the functional food may include a food-acceptable food supplement additive, and may further include appropriate carriers, excipients and diluents commonly used in the manufacture of functional foods.
  • the amount of cis-3-hexenal may be at least 0.00001% by weight, specifically at least 0.1% by weight of the total weight of the food composition, at most 80% by weight, specifically at most 50% by weight, more specifically 40 wt% or less, and when the food is a beverage, based on 100 ml of the total volume of the food, 0.001 g or more, specifically 0.01 g or more, 50 g or less, specifically 10 g or less, more specifically 2 g or less It may be included in the ratio of, but is not limited thereto.
  • the food composition of the present invention may include sweeteners, flavoring agents, bioactive ingredients, minerals, etc. in addition to the active ingredients.
  • Sweeteners may be used in amounts that give the food a suitable sweet taste, and may be natural or synthetic.
  • a natural sweetener is used.
  • natural sweeteners include sugar sweeteners such as corn syrup solids, honey, sucrose, fructose, lactose and maltose.
  • Flavoring agents can be used to enhance the taste or aroma, both natural and synthetic. It is the case of using a natural thing specifically ,. In addition to flavors, the use of natural ones can be combined with nutritional purposes.
  • the natural flavor may be obtained from apples, lemons, citrus fruits, grapes, strawberries, peaches, and the like, or may be obtained from green tea leaves, round leaves, jujube leaves, cinnamon, chrysanthemum leaves, jasmine and the like. Moreover, what was obtained from ginseng (red ginseng), bamboo shoots, aloe vera, ginkgo, etc. can be used. Natural flavors can be liquid concentrates or solid extracts. In some cases, synthetic flavoring agents may be used, and synthetic flavoring agents may include esters, alcohols, aldehydes, terpenes, and the like.
  • catechins such as catechin, epicatechin, gallocatechin, epigallocatechin, vitamins such as retinol, ascorbic acid, tocopherol, calciferol, thiamine, riboflavin, and the like can be used.
  • mineral calcium, magnesium, chromium, cobalt, copper, fluoride, germanium, iodine, iron, lithium, magnesium, manganese, molybdenum, phosphorus, potassium, selenium, silicon, sodium, sulfur, vanadium, zinc and the like can be used.
  • the food composition of the present invention may contain a preservative, an emulsifier, an acidulant, a thickener, and the like, in addition to the sweetening agent.
  • preservatives, emulsifiers and the like are preferably added and used in very small amounts as long as the use to which they are added can be achieved. By trace amounts it is meant numerically in the range of 0.0005% to about 0.5% by weight based on the total weight of the food composition.
  • preservatives include sodium sorbate, sodium sorbate, potassium sorbate, calcium benzoate, sodium benzoate, potassium benzoate, EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), and the like.
  • Emulsifiers that can be used include acacia gum, carboxymethylcellulose, xanthan gum, pectin and the like.
  • acidulants examples include lead acid, malic acid, fumaric acid, adipic acid, phosphoric acid, gluconic acid, tartaric acid, ascorbic acid, acetic acid, phosphoric acid, and the like. Such acidulant may be added so that the food composition is at an appropriate acidity for the purpose of inhibiting the growth of microorganisms in addition to the purpose of enhancing taste.
  • Thickeners that can be used include suspending implements, sedimenters, gel formers, swelling agents and the like.
  • the present invention provides a pharmaceutical composition for inhibiting metastasis of cancer, or preventing or treating cancer, comprising the composition for inhibiting cancer stem cell growth.
  • the cancer is classified into primary cancer existing at the site of occurrence and metastatic cancer that has spread from the site of development to other parts of the body.
  • the metastasis of the cancer refers to a state in which a malignant tumor has spread to other tissues away from the organ. Cancer cells are formed by spreading through the blood circulation or lymph circulation, usually by blood circulation to other organs and then growing into new tumors. Cancer cells, on the other hand, are formed by moving directly to neighboring tissues.
  • the metastasis of the cancer is the proliferation of cancer cells by invasion where cancer cells move directly into and penetrate neighboring tissues, and cancer cells move through the bloodstream to form new tumors in organs that are not physically adjacent to the primary cancer. It includes all metastasis.
  • the cancer metastasis the movement of cells is essential. Therefore, it is obvious that inhibiting the migration of cancer cells is the primary method of preventing cancer metastasis.
  • the cancer is not limited thereto, but may be breast cancer or lung cancer.
  • the terms "cancer”, “cancer stem cells”, “cancer stem cell growth inhibition”, “pharmaceutical composition” is as described above.
  • the composition of the present invention when cis-3-hexenal was treated in MCF-7 cell line and MDA-MB-231 cell line, growth of breast cancer cell lines was inhibited (FIGS. 1A and 1B). Accordingly, the composition of the present invention can be used as a pharmaceutical composition for the treatment or prevention of breast cancer. In addition, it was confirmed that the cis-3-hexenal inhibits the migration and colony formation of MDA-MB-231 cells in a concentration-dependent manner (FIGS. 2B and 2C). Accordingly, the composition of the present invention can suppress cancer metastasis by inhibiting the movement of cancer cells.
  • the pharmaceutical composition comprising cis-3-hexenal may be used as a pharmaceutical composition for inhibiting metastasis of breast cancer as well as for treating or preventing breast cancer.
  • the composition of the present invention can be used as a pharmaceutical composition for the treatment or prevention of lung cancer.
  • the cis-3-hexenal inhibits the migration and colony formation of A549 cells (FIGS. 9A and 9B).
  • the pharmaceutical composition comprising cis-3-hexenal may be used as a pharmaceutical composition for inhibiting metastasis of lung cancer, as well as for treating or preventing lung cancer.
  • cis-3-hexenal inhibitors reduced the population expressing ESA + / CD44 high / CD24 low in breast cancer cells (FIG. 5A) and confirmed that the percentage of ALDH positive breast cancer cells was reduced. (FIG. 5B). Accordingly, the composition of the present invention can inhibit the growth of breast cancer cells expressing ESA + / CD44 high / CD24 low and can inhibit the growth of aldehyde dehydrogenase (ALDH) positive breast cancer cells.
  • ALDH aldehyde dehydrogenase
  • the composition of the present invention can inhibit the growth of aldehyde dehydrogenase (ALDH) positive lung cancer cells.
  • the present invention provides a food composition for cancer metastasis or cancer improvement or prevention, comprising the composition for inhibiting cancer stem cell growth.
  • the cancer may be breast cancer or lung cancer, but is not limited thereto.
  • cancer in the present invention, the terms "cancer”, “cancer stem cell”, “cancer stem cell growth inhibition”, “transition”, “food composition” are as described above.
  • the present invention provides a fragrance composition for inhibiting growth of cancer stem cells, comprising a volatile compound represented by the following Formula 1.
  • the cancer may be breast cancer or lung cancer, but is not limited thereto.
  • the compound is characterized in that cis-3-hexenal.
  • volatile means a property of the components of low-boiling substances in liquid or solid evaporate or sublimate at room temperature, and the higher the vapor pressure of the material, the more volatility becomes. Molecules fall off the surface of liquids or solids. Low boiling liquid fuels, gasoline, organic solvents, aromatic compounds including benzene are highly volatile.
  • fragrance means a substance that smells. It has a fragrance and enters the nose with intake to reach the nostrils, which stimulates the sense of smell and gives pleasure. It is divided into natural and synthetic fragrances of essential oils extracted from animals and plants. Synthetic fragrances may be synthesized and steered from other raw materials for synthesizing the same components as those of natural fragrances, and those having similar aroma as natural fragrances. In addition, it is a highly aromatic organic substance added to add fragrance to household goods such as cosmetics and food products, and they have excellent volatility at room temperature.
  • CSCs breast cancer stem cells
  • the volatile compound represented by Formula 1 of the present invention can inhibit the growth of stem cells of breast cancer and lung cancer by the fragrance evaporated from the volatile compounds, bar stem growth of breast cancer and lung cancer It can be used as a fragrance composition that can be.
  • the present invention provides a pharmaceutical composition comprising the perfume composition.
  • the cis-3-hexenal is a pharmaceutical composition that can inhibit the growth of breast cancer and lung cancer stem cells by the fragrance evaporated into a volatile compound, the growth of breast cancer and lung cancer stem cells Available.
  • the present invention provides an external preparation for skin, comprising the perfume composition.
  • the cis-3-hexenal can suppress the growth of stem cells of breast cancer and lung cancer by the fragrance evaporated into a volatile compound
  • an external skin agent that can inhibit the growth of stem cells of breast cancer and lung cancer Can be used as Examples of the external preparation for skin according to the present invention include, but are not limited to, ointments, lotions, soluble burns, suspensions, emulsions, creams, gels, sprays, powders, warnings, patches or water pastes. It may be formulated to any of the bases well known in the art.
  • the external preparation for skin according to the present invention may contain the perfume composition in an amount of 0.01 to 20% by weight based on the total weight of the composition.
  • the present invention provides a food composition comprising the perfume composition.
  • the perfume composition of the present invention can be used as a food composition, the description of the term "food composition” is as described above.
  • the present invention provides a cosmetic composition comprising the perfume composition.
  • the cosmetic composition of the present invention may include other ingredients known in the art to be added to the cosmetic composition in addition to the perfume composition described above. Since the cosmetic composition of the present invention is basically applied to the skin, it can be provided with reference to the cosmetic composition in the art, for example, solutions, suspensions, emulsions, pastes, gels, creams, lotions, powders, soaps, It may be formulated as a surfactant-containing cleansing, oil, powder foundation, emulsion foundation, wax foundation and spray, and the like, but is not limited thereto. More specifically, it may be prepared in the form of a flexible lotion, nutrition lotion, nutrition cream, massage cream, essence, eye cream, cleansing cream, cleansing foam, cleansing water, pack, spray or powder.
  • the formulation of the present invention is a paste, cream or gel, animal oils, vegetable oils, waxes, paraffins, starches, trachants, cellulose derivatives, polyethylene glycols, silicones, bentonites, silicas, talc or zinc oxide may be used as carrier components.
  • animal oils, vegetable oils, waxes, paraffins, starches, trachants, cellulose derivatives, polyethylene glycols, silicones, bentonites, silicas, talc or zinc oxide may be used as carrier components.
  • animal oils vegetable oils, waxes, paraffins, starches, trachants, cellulose derivatives, polyethylene glycols, silicones, bentonites, silicas, talc or zinc oxide
  • cellulose derivatives polyethylene glycols
  • silicones bentonites
  • silicas talc or zinc oxide
  • lactose, talc, silica, aluminum hydroxide, calcium silicate or polyamide powder may be used, in particular in the case of a spray, additionally chlorofluorohydrocarbon, propane Propellant such as butane or dimethyl ether.
  • a solvent, solubilizer or emulsifier is used as the carrier component, such as water, ethanol, isopropanol, ethyl carbonate, ethyl acetate, benzyl alcohol, benzyl benzoate, propylene glycol, 1 Fatty acid esters of, 3-butylglycol oil, glycerol aliphatic ester, polyethylene glycol or sorbitan.
  • liquid carrier diluents such as water, ethanol or propylene glycol
  • suspending agents such as ethoxylated isostearyl alcohol, polyoxyethylene sorbitol ester and polyoxyethylene sorbitan ester, Crystalline cellulose, aluminum metahydroxy, bentonite, tracant and the like can be used.
  • the carrier component is an aliphatic alcohol sulfate, an aliphatic alcohol ether sulfate, a sulfosuccinic acid monoester, an isethionate, an imidazolinium derivative, a methyltaurate, a sarcosinate, a fatty acid amide.
  • Ether sulfates, alkylamidobetaines, aliphatic alcohols, fatty acid glycerides, fatty acid diethanolamides, vegetable oils, lanolin derivatives or ethoxylated glycerol fatty acid esters and the like can be used.
  • the present invention can provide a perfume composition comprising the perfume composition. That is, the perfume composition of the present invention can be added to the perfume composition.
  • the fragrance composition of the present invention may comprise from 0.001 to 30% by weight, preferably from 1 to 30% by weight, more preferably from 1 to 10% by weight of the perfume composition.
  • the fragrance composition is added in less than 0.001% by weight of the total composition, the fragrance is very low, it is difficult to taste the fragrance, and when added in excess of 30% by weight, the fragrance is too strong for use as a perfume.
  • the composition can be added as it is or mixed with any ingredient useful for a flavor or perfume composition.
  • they may be mixed with one or more of a wide range of natural, synthetic, synthetic chemicals, natural fragrances, flavoring substances, flavors or natural extracts used in the field of fragrances.
  • the fragrance composition may contain one or more ingredients or excipients commonly used with flavoring and fragrances, for example carrier materials, thickening agents, flavor enhancers and other auxiliaries commonly known and used in the art. Can be.
  • the fragrance composition of the present invention may provide a gelled or solidified composition for use in volatile fragrances, or may provide a liquid composition for use in sprayed fragrances.
  • the present invention provides an additive for a humidifier including the perfume composition.
  • fragrance composition of the present invention is volatile, it can be used as an active ingredient of an additive for a humidifier.
  • the present invention provides a cigarette filter comprising the perfume composition.
  • the fragrance composition of the present invention is volatile, it can be used when manufacturing a cigarette filter.
  • the present invention provides an electronic cigarette comprising the perfume composition.
  • the fragrance composition of the present invention is volatile, it can be used in the production of electronic cigarette.
  • the fragrance composition of the present invention may be applied to an atomizer or an electronic cigarette to be vaporized or made into a particulate state to be inhalable.
  • Electronic cigarette or atomizer refers to an electronic device that vaporizes or particulates a fragrance or inhalable component added to a solvent such as propylene glycol, vegetable glycerin or water.
  • Vaporization means that the liquid component becomes a gas, for example, by Joule resistance heat according to the power supply.
  • And to be in the particulate state means atomizing the liquid by the nozzle structure or by using ultrasonic waves.
  • the electronic cigarette makes the perfume composition inhalable by vaporization and the atomizer is inhalable by making it into particulate form using a nozzle structure or ultrasonic waves.
  • the fragrance composition can be made in an inhalable state in a variety of ways.
  • the present invention provides a personal care product comprising the perfume composition.
  • the personal care products of the present invention include hair products such as shampoos, rinses, treatments, hair essences, etc. without departing from the object of the present invention; Oral products such as toothpaste and gargle; Skin cleaners such as body washes, body gels, soaps, cleansing creams, cleansing foams, cleansing water and cleansing oils; Perfumes, and the like.
  • the present invention provides a home care product comprising the perfume composition.
  • the home care products of the present invention include, but are not limited to, detergents such as liquid detergents, dish detergents, laundry detergents, and bathroom detergents within the scope of not impairing the object of the present invention.
  • detergents such as liquid detergents, dish detergents, laundry detergents, and bathroom detergents within the scope of not impairing the object of the present invention.
  • pigments, fungicides, antioxidants, preservatives, moisturizers, thickeners, inorganic salts, synthetic polymer materials and the like can be further added.
  • the present invention provides a method for inhibiting the growth of cancer stem cells, comprising administering to a subject a compound represented by Formula 1 or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • the term "individual” means all animals including humans having cancer metastases or having cancer. Mammals, birds, and the like, including cattle, pigs, sheep, chickens, dogs, humans, and the like, wherein the growth of cancer stem cells is inhibited by the volatile compounds of the present invention. Include.
  • the compound represented by the formula (1) of the present invention is volatile, by administering the compound to the subject, it is also possible to suppress the growth of stem cells of cancer by the volatilization of the compound.
  • Another object of the present invention is to provide a method for inhibiting cancer metastasis, comprising administering to a subject a compound represented by Formula 1 or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • Still another object of the present invention is to provide a method for treating or preventing cancer, comprising administering to a subject a compound represented by Formula 1 or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • Another object of the present invention is to provide a use of the compound represented by the formula (1) or a pharmaceutically acceptable salt thereof for use in the manufacture of a medicament for inhibiting the growth of cancer stem cells.
  • Another object of the present invention is to provide a use of the compound represented by Formula 1 or a pharmaceutically acceptable salt thereof for use in the manufacture of a medicament for inhibiting cancer metastasis.
  • Still another object of the present invention is to provide a use of the compound represented by Formula 1 or a pharmaceutically acceptable salt thereof for use in the manufacture of a medicament for the prevention or treatment of cancer.
  • 6-, 24-well culture plates containing very low adherent cluster plates were obtained from Corning (Tewksbury, MA, USA).
  • Aromatic compounds, including cis-3-hexenal, were purchased from Sigma-Aldrich Co. (St. Louis, Mo., USA).
  • Cell viability was measured using CellTiter 96® aqueous one solution cell proliferation assay kit (Promega, Madison, Wis., USA).
  • the ALDEFLUOR TM Kit was purchased from STEMCELL Technologies Inc (Vancouver, BC, Canada). Chemicals such as doxorubicin are described, for example, in Sigma-Aldrich Co. (St. Louis, MO, USA).
  • MCF-7 Human breast cancer cells, were obtained from the American Type Culture Collection (ATCC; Manassas, VA, USA). MCF-7 cells contain Dulbecco's Modified Essential Medium (DMEM; Hyclone, Logan, UT, USA) containing 10% fetal bovine serum (FBS; Hyclone), 100 U / ml penicillin, and 100 ⁇ g / ml streptomycin (Hyclone). Incubated at. The MCF-7 cells were maintained at 37 ° C. in a humidified incubator containing 5% CO 2 . Cells were plated at a density of 1 ⁇ 10 6 cells in a 10 cm culture dish.
  • DMEM Dulbecco's Modified Essential Medium
  • FBS fetal bovine serum
  • Hyclone fetal bovine serum
  • single cell suspended MCF-7 cells were 3.5-4 per well in ultra-low attachment 6-well plates containing 2 ml of complete MammoCult TM medium (StemCell Technologies, Vancouver, BC, Canada). Inoculated at a cell number of 10 4 .
  • the complete MammoCult TM medium was supplemented with 4 ⁇ g / ml heparin, 0.48 ⁇ g / ml hydrocortisone, 100 U / ml penicillin and 100 ⁇ g / ml streptomycin.
  • the cells were cultured in 37 ° C., 5% CO 2 incubator for 7 days.
  • Human lung cancer cells were cultured under the same culture conditions as the breast cancer cells of Example 2-1.
  • single cell suspended A549 cells were 5 ⁇ 10 4 per well in ultra-low attachment 6-well plates containing 2 ml of Cancer Stem Premeium medium (ProMab Biotechnologies Inc, Richmond, CA, USA). Inoculated with a cell number of. The cells were incubated for 7 days at 37 ° C., 5% CO 2 incubator.
  • the cell culture plates were placed in a scanner (Epson Perfection V700 PHOTO, Epson Korea, Co, Seoul, Korea) to obtain 8-bit gray scale images of mammo pairs.
  • images were obtained using a NICE software program and downloaded from ftp://ftp.nist.gov/pub/physics/mlclarke/NICE.
  • the desired number of rows and columns e.g., 2 x 3 for 6-well plates and 4x6 for 24-well plates
  • was chosen to generate ROIs and the elliptical setting of the NICE program
  • individual ROIs were defined by moving and scaling the provided ROI shape.
  • the background signal of the image was negated using a threshold algorithm, and the selected image was automatically counted.
  • the mammosphere formation assay determined the formation efficiency (MFE,%) of mammo pairs corresponding to the number of mammo pairs per well / total number of plated cells per well x100.
  • Example 3-1 Lung cancer tumour pairs were counted in the same manner as in Example 3-1, and the tumour pair formation assay was based on the number of tumour pairs per well / total number of plated cells per well x100. ) was determined.
  • MCF-7 cells were measured using a CellTiter 96® aqueous one solution cell proliferation kit.
  • MCF-7 cells were cultured in 96-well plates in the presence of 50 ⁇ M, 100 ⁇ M, 200 ⁇ M, 400 ⁇ M and 1000 ⁇ M cis-3-hexenal for 48 hours. Absorbance was determined at 490 nm using a 96-well plate reader (Dynex Revelation, Dynex Ltd., Billingshurst, UK) according to the manufacturer's protocol. Each data was determined by measuring three sets.
  • Example 4-1 except that A549 cells were used as lung cancer cells, and cis-3-hexenal was treated at concentrations of 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 and 1 mM. The same procedure was followed.
  • Cancer cells were cultured in 6-well plates and cultured for 24 hours with cis-3-hexenal 20, 30, and 100 ⁇ M for breast cancer, with cis-3-hexen 0.4 mM or DMSO for lung cancer. It was. Bistained with PI and FITC-Annexin V according to manufacturer's instructions. The samples were analyzed by flow cytometry (Accuri C6, BD, San Diego, CA, USA).
  • MDA-MB-231 cells were treated with cis-3-hexenal 30 and 100 ⁇ M, or A549 cells at cis-3-hexen 0.4 mM for 24 hours, and cells were treated with Hoechst 33258 solution (10 mg / ml). Incubated at 37 °C for 30 minutes. The cells were then observed under a fluorescence microscope.
  • MDA-MB-231 or A549 cells were seeded at low density in 6-well plates and treated with different cis-3-hexenal concentrations in DMEM medium. After 24 hours the medium was replaced with fresh medium and incubated for 7 days of growth. Grown colonies were counted.
  • MDA-MB-231 or A549 cells were seeded in 6-well plates and grown to 90% confluency. Using a sterile white micro pipette tip, the cell layer was scratched. After washing with DMEM medium, breast or lung cancer was treated with cis-3-hexenal or DMSO. At 16 hours, wounded areas were photographed with a 40x optical microscope.
  • CD44 and CD24 in MCF-7 cells were measured by FACS analysis. After isolation and harvesting cells using 1 ⁇ Trypsin / EDTA, one million cells were suspended and FITC-bound anti-human CD44 and PE-bound anti-human CD24 antibodies (BD Pharmingen, San Diego, CA, USA) ) And incubated at 4 ° C. for 30 minutes. The cells were then washed three times with 1 ⁇ PBS and analyzed by flow cytometry (Accu C6, BD, San Diego, Calif., USA).
  • transcripts were measured with a One Step SYBR PrimeScript RT-PCR kit (Takara, Tokyo, Japan) using SYBR Green as a double stranded DNA specific dye.
  • One-step RT-PCR reactions were performed for 1 ⁇ g total RNA, 10 ⁇ l 2X
  • One Step SYBR RT-PCR Buffer IV 1 ⁇ l PrimeScript 1 step Enzyme Mix II, CD44, NANOG, OCT4, C-myc, ⁇ -actin It was performed at a final volume of 20 ⁇ l per reaction, including 10 ⁇ M of PCR forward primer, and PCR reverse primer.
  • the forward and reverse primers are as follows.
  • CD44 forward primer AGAAGGTGTGGGCAGAAGAA (SEQ ID NO: 1)
  • CD44 reverse primer AAATGCACCATTTCCTGAGA (SEQ ID NO: 2)
  • NANOG forward primer ATGCCTCACACGGAGACTGT (SEQ ID NO: 3),
  • NANOG reverse primer AAGTGGGTTGTTTGCCTTTG (SEQ ID NO: 4),
  • OCT4 forward primer AGCAAAACCCGGAGGAGT (SEQ ID NO: 5),
  • OCT4 reverse primer CCACATCGGCCTGTGTATATC (SEQ ID NO: 6),
  • C-myc forward primer AATGAAAAGGCCCCCAAGGTAGTTATCC (SEQ ID NO: 7),
  • C-myc reverse primer GTCGTTTCCGCAACAAGTCCTCTTC (SEQ ID NO: 8),
  • ⁇ -actin forward primer TGTTACCAACTGGGACGACA (SEQ ID NO: 9),
  • ⁇ -actin reverse primer GGGGTGTTGAAGGTCTCAAA (SEQ ID NO: 10).
  • the relative expression level of mRNA of the target gene was calculated using the comparative CT method. At least three independent PCR procedures were performed following statistical analysis. PCR products were normalized to the ⁇ -actin gene as an internal control.
  • the ALDEFLUOR assay system provides a novel approach to the identification, evaluation and isolation of CSCs based on the activity of aldehyde dehydrogenase (ALDH).
  • Active reagent BODIPY-aminoacetaldehyde was added to breast cancer cells or lung cancer cells and converted to fluorescence BODIPY-aminoacetate by aldehyde dehydrogenase (ALDH).
  • Diethylaminobenzaldehyde (DEAB), an ALDH inhibitor was used as a negative control.
  • MCF-7 cells or A549 cells were treated with 50 ⁇ M or 0.4 mM cis-3-hexenal for 24 hours, and the proportion of ALDH positive cells was analyzed by ALDEFLUOR assay.
  • ALDH positive and negative cells were sorted using flow cytometry (Accuri C6, BD, San Diego, CA, USA).
  • Cis-3-hexenal treated samples were separated on 10% SDS-PAGE and transferred to a polyvinylidene difluoride membrane (Millipore, Bedford, Mass., USA). The membrane was blocked in PBS-Tween 20 (0.1%, v / v) containing 5% skim milk powder at room temperature for 30 minutes. The blots were incubated overnight at 4 ° C. with blocking solutions containing primary antibodies. Primary antibodies used were as follows: Stat3, p65, Lamin B, and phospho-Stat3 (Cell Signaling, Beverly, MA, USA). ⁇ -actin (Santa Cruz Biotechnology) was used as a loading control.
  • the blots were incubated with horseradish peroxidase-bound secondary antibody and photosensitized with a chemiluminescence detection kit (Santa Cruz Biotechnology).
  • Inflammatory cytokines were measured using a BD cytometric bead array (CBA) human inflammatory cytokines kit, according to the manufacturer's instructions (BD, San Diego, CA, USA).
  • CBA BD cytometric bead array
  • the mixed capture beads were vortexed and 50 ⁇ l beads were added to the assay tube.
  • 50 ⁇ l of human inflammatory cytokine standard and incubated tomuspher solution were added to the assay tube and the cytokine PE solution was mixed. After 3 hours, the mixed solution was washed and analyzed by flow cytometry (Accuri C6, BD, San Diego, CA, USA).
  • Example 16 Elecrrophoretic mobility shift assays (EMSA)
  • EMSA was detected using Lightshift's chemiluminscet EMSA kit (Thermoscientific, IL, USA) according to the manufacturer's instructions.
  • the biotin-top and bottom probs of the Stat3 probe (5'-CTTCATTTCCCGGAAATCCCTA-Biotin3 ', SEQ ID NO: 11 and 5'-TAGGGATTTCCGGGAAATGAAG-Biotin3', SEQ ID NO: 12) were annealed and the double-stranded oligonucleotides were terminally labeled with biotin.
  • Biotin-labeled DNA probes were incubated with cis-3-hexenal treated nuclear proteins in a final volume of 20 ⁇ L EMSA buffer containing 1 ⁇ g / ⁇ L poly [dI-dC]) at room temperature for 20 minutes.
  • the reaction mixture was electrophoresed on 4% polyacrylamide unmodified gel in 0.5 ⁇ TBE (45 mM Tris borate and 1 mM EDTA) at 4 ° C. and visualized using a chemiluminescent nucleic acid detection kit (Thermoscientific, IL, USA) It was.
  • Example 17-1 Immunodeficiency NOD- Producing Breast Cancer Cells SCID ( BALB Of cSIc (nu / nu)) chemotherapy in female nude mice
  • NOD-SCID (BALB / cSIc (nu / nu)) female nude mice producing a total of 24 breast cancer cells were divided into four groups. Six mice as negative controls did not receive chemotherapy. Tumor volume of control mice was measured every 3 days and calculated using the formula (width ⁇ length 2 ) / 2. The other six nude mice received the test drug using the infusion process at the optimal dose of 10 mg / kg / day. Another six nude mice were positive control and received 10 mg / kg / day of doxorubicin daily in the tail vein. The last group remaining was used as non-tumor group without treatment.
  • Example 17-2 Immunodeficiency NOD- Producing Lung Cancer Cells SCID ( BALB Of cSIc (nu / nu)) Chemotherapy in male nude mice
  • NOD-SCID (BALB / cSIc (nu / nu) male nude mice, producing a total of 18 lung cancers, were divided into three groups: 18 mice received lung cells injected into the tail vein. The other group received cis-hexenal and vapor-cis-hexenal chemotherapy Volumes of control mouse tumors were measured every 3 days and calculated using the formula (width ⁇ length 2 ) / 2. Nude mice received the test drug prior to anticancer therapy using an infusion process at an optimized dose of 10 mg / kg / day The last group remaining was used as tumor group without steam-cis-hexenal treatment.
  • Example 17-3 Immunodeficiency NOD- Producing Lung Cancer Cells SCID ( BALB Of cSIc (nu / nu)) Chemotherapy in male nude mice
  • NOD-SCID (BALB / cSIc (nu / nu) male nude mice, producing a total of 18 lung cancers, were divided into three groups: 18 mice received lung cells injected subcutaneously. The other groups received cis-hexenal and vapor-cis-hexenal chemotherapy Volumes of control mouse tumors were measured every 3 days and calculated using the formula (width ⁇ length 2 ) / 2. Nude mice were administered prodrug anticancer therapy using an infusion process at an optimized dose of 10 mg / kg / day The last group remaining was steam-cis- for 40 minutes under saturated cis-hexenal vapor. Used as hexenal treated tumor group.
  • caspase 3/7 fluorescence was performed in MDA-MB-231 cells. As a result, it was confirmed that the caspase 3/7 activity was induced at 50 ⁇ M and 100 ⁇ M of cis-3-hexenal. (FIG. 1E).
  • cis-3-hexenal treatment confirmed the formation of apoptotic bodies in MCF-7 and MDA-MB-231 cells (FIG. 2A).
  • cis-3-hexenal inhibited the migration and colony formation of MDA-MB-231 cells (FIGS. 2B and 2C). These results indicate that cis-3-hexenal effectively inhibits various cancer features (proliferation, migration, cell death and colony formation).
  • Cis-3-hexenal was confirmed in FIG. 1 to inhibit the proliferation of breast cancer cells in vitro.
  • Tumor volume in the cis-3-hexenal group was smaller than that in the cis-3-hexenal-treated control group, and the tumor volume was smaller than that of the positive control group doxorubicin (FIGS. 3A and 3D).
  • the tumor weight in the cis-3-hexenal treatment group was smaller than that of the control without the cis-3-hexenal treatment (FIGS. 3B and 3C).
  • the body weight of the mice in the cis-3-hexenal treated group was similar to the control (FIG. 3A).
  • MCF-7 cells were treated with cis-3-hexenal for 24 hours, and the effects of the cis-3-hexenal inhibitors were investigated in subpopulations expressing ESA + / CD44 high / CD24 low in breast cancer cells. As a result, the cis-3-hexenal inhibitor reduced the population expressing ESA + / CD44 + high / CD24-low in breast cancer cells (FIG. 5A).
  • MCF-7 cells were treated with cis-3-hexenal for 24 hours and ALDEFLUOR assay was performed to investigate the effect of cis-3-hexenal inhibitors on the proportion of ALDH positive breast cancer cells. As a result, it was confirmed that cis-3-hexenal reduced the proportion of ALDH positive breast cancer cells (FIG. 5B).
  • IL-6 has been known to play an important role in mammoth pair formation (Sansone P, Storci G, Tavolari S, Guarnieri T, Giovannini C, Taffurelli M, Ceccarelli C, Santini D, Paterini P, Marcu KB, Chieco P and Bonafe M.
  • IL-6 triggers malignant features in mammospheres from human ductal breast carcinoma and normal mammary gland.J Clin Invest. 2007; 117 (12): 3988-4002).
  • Western blot was performed in a mammosphere culture using IL-6 antibody.
  • Experimental Example 8 Sheath -3- Hexenal Induces cell death of human lung cancer cells and inhibits proliferation.
  • FIG. 8C the number of lung cancer cells (annexin V +) killed in A549 cells was confirmed to increase by treatment with cis-3-hexenal 0.4 mM.
  • fluorescence analysis of caspase 3/7 was performed in A549 cells, and as a result, it was confirmed that the caspase 3/7 activity was induced at cis-3-hexenal 0.4 mM (FIG. 8D).
  • cis-3-hexenal treatment confirmed the formation of apoptotic bodies (FIG. 8E).
  • cis-3-hexenal inhibited the migration and colony formation of A549 cells (FIGS. 9A and 9B).
  • Cis-3-hexenal was confirmed in FIG. 8 to inhibit the proliferation of lung cancer cells in vitro.
  • lung cancer cells were administered to the tail vein to determine whether cis-3-hexenal and vapor-cis-3-hexenal inhibit tumor induction in a xenograft tumor model.
  • the tumor volume of the cis-3-hexenal and vapor-cis-3-hexenal administration groups was smaller than that of the control group (FIGS. 10A and 10F).
  • the tumor weights of the cis-3-hexenal and vapor-cis-3-hexenal treatment groups were smaller than those of the control group (FIG. 10D).
  • mice in the cis-3-hexenal and vapor-cis-3-hexenal treated groups were similar to the control (FIG. 10A). These results indicate that cis-3-hexenal effectively inhibits tumor development in xenograft models.
  • tumor volume was lower in the cis-3-hexeal treated group and the vapor-cis-3-hexenal treated group than in the cis-3-hexenal treated group (FIG. 11C).
  • tumor weight was lower in the cis-3-hexeal treated group and the vapor-cis-3-hexenal treated group than in the cis-3-hexenal treated group (FIG. 11B).
  • mice in the cis-3-hexenal treatment group and the vapor-cis-3-hexenal treatment group were similar to the control group (FIG. 11A). These results indicate that cis-3-hexenal effectively inhibits tumor development in xenograft models.
  • A549 cells were treated with cis-3-hexenal for 24 hours, and ALDEFLUOR assay was performed to investigate the effect of cis-3-hexenal inhibitors on the proportion of ALDH positive lung cancer cells. As a result, it was confirmed that cis-3-hexenal reduced the proportion of ALDH positive lung cancer cells (FIG. 13).
  • cis-3-hexenal inhibits the expression of the self regenerative gene
  • self regenerative gene expression was examined by real-time PCR (RT-PCR).
  • RT-PCR real-time PCR
  • cis-3-hexenal reduced the expression of self-renewing genes such as nanog, c-myc, oct4, and CD44 in lung cancer cells (FIG. 14A).
  • cis-3-hexenal was treated with cis-3-hexenal in order to confirm whether cis-3-hexenal inhibits the growth of two-mersarea, and the number of cells of the two-in-one pairs was counted.
  • cis-3-hexenal induced apoptosis of tumormers, and the number of cells observed in cis-3-hexenal-treated tomerspar was small. From these results, it was found that cis-3-hexenal greatly reduced the growth of Too's pair (FIG. 14B).
  • cis-3-hexenal To investigate the cell function of cis-3-hexenal, the STAT3 and NF-kB pathways were investigated in cimurs derived from A549 cells under cis-3-hexenal treatment. As a result, cis-3-hexenal reduced the amount of nuclear p65 protein compared to the control. However, cis-3-hexenal did not reduce the level of phosphorylated STAT3 protein in the nucleus (FIG. 15A).
  • IL-8 has been known to play an important role in the formation of tumuspair (Ginestier C, Liu S, Diebel ME, Korkaya H, Luo M, Brown M, Wicinski J, Cabaud O, Charafe-Jauffret E, Birnbaum D, Guan JL, Dontu G and Wicha MS.CXCR1 blockade selectively targets human breast cancer stem cells in vitro and in xenografts.J Clin Invest. 2010; 120 (2): 485-497).
  • an inflammatory cytokine profiling assay was performed using a flow cytometer.
  • cis-3-hexenal treatment reduced the production level of secreted IL-8.
  • the internal control used a cis-3-hexenal untreated A549 Tomuspair culture.
  • the cis-3-hexenal of the present invention not only inhibits the proliferation of breast cancer and lung cancer, but also inhibits the growth of stem cells of breast cancer and lung cancer, thereby confirming that breast cancer and lung cancer and their stem cells It can be seen that it can be used for growth inhibition of.

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Abstract

본 발명은 시스-3-헥센알 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 유효성분으로 포함하는, 암 줄기세포 성장 억제용 조성물, 향료 조성물, 상기 조성물을 포함하는 암의 전이 억제, 또는 암의 치료 또는 예방용 약학적 조성물, 식품 조성물 등에 관한 것이다. 본 발명의 시스-3-헥센알은 유방암과 폐암 세포의 성장을 억제하며, 유방암과 폐암 줄기세포의 형성을 억제한다. 또한, 유방암 줄기세포에서 특징적으로 발현하는 것으로 알려진 Nanog, C-myc, Oct4, 및 CD44와 같은 자가 재생 유전자의 발현을 억제하였으며, 유방암 줄기세포의 맘모스페어 형성에 관여하는 것으로 알려진 IL-6의 생산을 억제하였으며, STAT3 신호전달 경로를 억제하는 것을 확인하였다. 또한, 폐암 줄기세포의 투머스페어 형성에 관여하는 것으로 알려진 IL-8의 생산을 억제하였으며, NF-κB 신호전달 경로를 억제하는 것을 확인하였다. 이에 따라, 상기 화합물은 유방암과 폐암 등의 암 줄기세포의 성장과 이들 암의 성장을 억제하는 바, 유방암과 폐암 등의 암의 치료에 활용이 가능하다.

Description

시스-3-헥센알을 포함하는, 암 줄기세포 성장 억제용 조성물
본 발명은 시스-3-헥센알 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 유효성분으로 포함하는, 암 줄기세포 성장 억제용 조성물, 향료 조성물, 상기 조성물을 포함하는 암의 전이 억제, 또는 암의 치료 또는 예방용 약학적 조성물, 식품 조성물 등에 관한 것이다.
항암치료가 종양내의 세포군을 효과적으로 표적화하여 치료하지 못하고, 종양의 재발 및 전이로 연결됨에 따라 암 줄기세포에 대한 관심이 대두되었다. 많은 세포독성 항암제는 대개 빠르게 증식하는 세포를 표적으로 하고 있어, 천천히 증식하는 특징을 가진 암 줄기세포는 세포독성 항암요법에서 살아남을 수 있게 된다. 기저세포형(basal cell phenotype) 유방암은 분화과정의 초기 단계의 유선 모세포(earliest mammary progenitor cell)에서 기원한 것으로 여겨지며, 예후가 불량하고 기존의 항암요법에 내성을 나타낸다고 알려져 있는데, 항암 치료의 실패원인이 암 줄기세포에 대한 표적치료가 실패하였기 때문이란 것을 지지하는 좋은 예라 할 수 있다.
암 줄기세포 가설에 근거하여 여러 치료방법들이 고안되었는데, 그 중 많이 알려진 방법은 암 줄기세포의 자가재생(self-renewal) 경로를 이용하는 방법이다. 이러한 치료에서 중요한 점은 정상 줄기세포의 자가재생은 유지하면서 암 줄기세포의 자가재생만을 표적으로 해야 하는 것이다. 예로서, Notch 신호는 secretase라는 효소에 의해 진행되는데, 이에 대한 억제제(secretase inhibitor)를 Notch1이 과발현된 유방암에 사용하면 종양 억제 효과를 볼 수 있다. Hedgehog 신호체계를 표적으로 할 경우에도 항암효과를 보인다는 최근 보고가 있는데, Hedgehog 억제제인 cyclopamine을 종양 이종이식(tumor xenograft)한 동물에 투여했을 때 극적으로 종양이 위축되었다는 것이다.
한편, 유방암은 여성에서 흔한 암이며, 여성 암 환자에서 주요 사망의 원인으로 알려져 있다(al A, Bray F, Center MM, Ferlay J, Ward E and Forman D. Globalcancer statistics. CA Cancer J Clin. 2011; 61(2):69-90). 초기 유방암에 폴리항암화학요법(polychemotherapy), 타목시펜과 함께 광범위한 유방 X 선 촬영 및 보조 요법이 유방암의 사망률을 줄였으나, 유방암은 여전히 재발과 전이로 인해 가장 위험한 질병으로 알려져 있다. 최초로 암 줄기세포(Cancer stem cell, CSCs)가 골수성 백혈병에서 확인되었고, 이후, 유방, 뇌, 결장, 난소, 췌장, 및 전립선 암 등 다양한 고형암에서 발견되었다. 상기 암 줄기세포는 종양-시작 세포(tumor-initiating cells)와 암 줄기 유사 세포(cancer stem-like cell)로 불리기도 한다. 또한 유방암을 포함한 다양한 암 유형이 종양의 소집단인, 암줄기세포(CSCs)로부터 유래되는 것으로 나타났다. 이러한 집단은 자가 재생(self-renewal) 및 분화를 통해 종양 부피에 변화를 유발하는 것으로 알려져 있다. Wnt (wingless), Shh (Sonic hedgehog), Stat3, NF-κB, Wnt/β-catenin, TGF-β 및 Notch 신호 전달 경로는 CSCs의 자가 재생(self-renewal)에 결정적인 것으로 알려져 있다.
암 줄기세포는 화학 요법과 방사선 치료에 대한 약제 내성 및 방사선 내성을 나타내며, 암의 재발과 전이를 유발한다. 따라서 암 줄기세포에 대한 표적 치료는 암 치료에 필수적이다. 암 줄기세포는 Oct4, C-myc, Nanog, 및 알데히드 탈수소효소-1 (Aldehyde dehydrogenase-1, ALDH)을 포함하는 특정 단백질을 발현하는 것으로 알려져 있다. 상기 ALDH는 유전 독성의 알데히드를 산화하는 효소이며, 이의 효소 활성은 백혈병, 두경부, 방광, 뼈, 결장, 간, 폐, 췌장, 전립선, 갑상선 및 자궁경부암의 CSC(cancer stem cells) 마커로 널리 사용되고 있다. ALDH는 암 줄기세포의 치료표적으로 알려져 있다. 또한, 임상 표본에서 CD44+/CD24-를 발현하는 유방암 집단에서 종양을 형성하는 능력이 뛰어난 것으로 알려져 있다(Al-Hajj M, Wicha MS, Benito-Hernandez A, Morrison SJ and Clarke MF. Prospective identification of tumorigenic breast cancer cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003; 100(7):3983-3988).
Stat3(Signal transducers and activators of transcription 3)는 CSCs에서 주로 활성화되어 있고, 맘모스페어(mammosphere) 형성은 JAK1-STAT3 경로와 관련이 있다. 분비된 IL-6는 JAK1-STAT3 경로를 활성화시키고, Oct4 유전자의 발현을 증가시킨다. IL-6/JAK1/STAT3 신호전달 경로는 NSCCs(Non-CSCs)의 CSCs로의 전환에 중요한 것으로 알려져 있다. STAT3 신호 전달경로를 차단하면 유방암 세포유래 CD44+/CD24- 줄기 세포 유사(stem cell-like) 세포의 성장을 억제하는 것으로 알려져 있다. NF-κB(Nuclear factor-κB) 전사 인자는 결장, 유방, 간암을 포함하는 종양 세포에서 구조적으로(일정하게) 활성화되고, IκB 키나제(IKK) 복합체에 의해 조절된다. NF-κB의 억제제인 피롤리딘디티오카르바민산염 (pyrrolidinedithiocarbamate, PDTC)는 유방암 줄기 유사 세포를 억제하는 것으로 알려져 있다.
상기 유방암 줄기세포는 CD44high/CD24low, ESA+(상피 특이 항원)과 ALDH 같은 바이오 마커의 발현에 의해 확인할 수 있다고 알려져 있다. 항암 화학 요법은 CD44+/CD24-를 발현하는 암세포의 비율과 맘모스페어 형성을 증가시키는 것으로 알려져 있다. CSCs는 독소로부터 CSCs를 보호하기 위해 특이 ABC 수송체(ABC transporters)를 과발현한다. ABC 펌프는 side population (SP)를 분리하는데 사용되고, ABCG2 transporter-specific Hoechst 33342 dyes에 의해 분류될 수 있다. 유방 CSCs는 종양 세포(tumor cells)에 비해 반응성 산소종 (ROS)을 낮은 수준 생성하기 때문에, 유방암 줄기세포 유사 세포(breast cancer stem-likes cells)는 방사선 저항이 있다. 왜냐하면, ROSs는 이온화 방사선-유도된 세포 사멸의 주요 매개체이기 때문에, CSCs는 비-줄기 암세포보다 DNA 손상이 덜한 것으로 알려져 있다(Diehn M, Cho RW, Lobo NA, Kalisky T, Dorie MJ, Kulp AN, Qian D, Lam JS, Ailles LE, Wong M, Joshua B, Kaplan MJ, Wapnir I, Dirbas FM, Somlo G, Garberoglio C, et al. Association of reactive oxygen species levels and radioresistance in cancer stem cells. Nature. 2009; 458(7239):780-783).
유방암 세포주 MCF-7은 in vitro에서 부착 없이도 세포 자멸사를 하지 않고 타원 형태로의 성장을 할 수 있는 줄기 세포와 유사한 능력을 가진 세포의 부분집락을 가진 것으로 알려져 있다. 부유배양으로 기층이 없는 조건을 인공적으로 만들면 줄기세포의 성질을 가지는 세포들은 서로 부착되어 구형의 세포 덩어리를 만들게 되며, 이러한 세포 덩어리는 뉴로스페어(neurosphere)로 명명되었다. 인간의 유방 줄기세포에 이러한 개념을 적용한 것이 "맘모스페어(mammosphere)"이다. 맘모스페어에는 일반 인간 유방 세포보다 8배 많은 전구 세포들이 존재하며 지속적으로 계대 배양이 가능하고, 여러 번의 계대 배양 후에는 100%의 세포가 모두 bi-potent 전구체로 자라는 특징이 있다. 맘모스페어는 성인 유방 세포인 유선 상피세포(mammary gland epitherlial cell), 관 상피세포(ductal epithelial cell), 엘비올라 상피세포(alveolar epitherlial cell)들로 모두 분화가 가능하며, 마트리겔(Matrigel)내에서 삼차원 구조를 이루면서 복잡한 기능성 유방 구조물을 형성하는 것이 관찰된다. 맘모스페어는 줄기세포의 가장 특징 중의 하나인 자가 증식을 할 수 있는 성질이 있어서 하나의 맘모스페어에서 여러 개의 맘모스페어 또는 유방줄기세포를 다량으로 얻을 수 있다. 또한 조혈모 세포, 신경 줄기세포, 배아 줄기세포 등과 비교하여 많은 발현 유전자가 중복되는 것이 확인되어, 맘모스페어가 실제적인 유방 줄기세포인 것으로 보고되었다. 이러한, 암 줄기세포의 자가 재생 능력의 표준 분석 방법은 in vivo 에서의 이식(transplantation) 및 in vitro에서의 맘모스페어 형성을 분석하는 것이다.
또한, 유방암 세포주 뿐만 아니라 폐암을 비롯한 다양한 암 세포주에서 줄기세포의 성질을 가지는 세포들이 서로 부착되어 구형의 세포 덩어리를 형성할 수 있으며, 이를 투머스페어(tumorsphere)라 한다. 상기 투머스페어는 하나의 암 줄기세포 또는 암 전구세포의 증식에 의해 발달된 종양구를 의미한다.
한편, 폐암은 전 세계의 암 관련 사망의 주된 원인으로, 두 가지의 주요 아형인, 비소세포 폐암(NSCLC) 및 소세포 폐암(SCLC)로 분류된다. 비소세포 폐암(NSCLC)은 폐암 환자의 85 %를 차지하고, 소세포 폐암(SCLC)은 15%를 차지한다. 상기 비소세포 폐암(NSCLC)은 세 개의 하위 유형, 선암, 편평세포암, 대세포암으로 구분된다. 흡연은 폐암의 주요 위험 인자이다. 폐암은 화학 요법 및 방사선 조사로 치료 가능하나, 내성이 생기게 된다. 폐암의 5 년 생존률은 낮으며, 소세포 폐암의 1 년 생존율은 40%, 5년 생존율은 5% 이하이다. 하지만, 폐암에서 상기 방사선과 항암화학요법에 대한 내성 메카니즘은 잘 알려져 있지 않다. 암줄기세포는 벌크 종양을 근절하는 화학요법과 방사선 치료에 대한 약제 내성 및 방사선 저항 특성을 가지고 있는데, 결과적으로 이에 의해 암의 재발과 전이를 유발하게 된다. 따라서, CSC를 타겟팅하는 치료는 폐암 치료에 필수적이다.
지금까지 암 줄기세포에 대한 연구에는 제한성도 많고, 종양의 형성이나 유지에서의 역할에 대해서는 확실하게 밝혀진 것은 없었다. 정상 줄기세포에는 손상을 주지 않으면서 암 줄기세포만을 표적으로 하는 치료를 효율적으로 수행하기 위해서는 암 줄기세포의 유지와 조절에 중요한 분자생물학적인 특성이나 그 조절 경로에 대한 지식과 이해가 필요하다.
현재까지 암 줄기세포를 직접적으로 타겟팅하는 항암제나 천연물 유래 추출물의 연구는 거의 없는 실정이다. 종래의 기술은 암 줄기세포의 직접적인 타겟 유전자를 억제하는 실험으로 암 줄기세포를 억제하거나 또는 암 줄기세포의 상위 신호전달 단백질을 억제하여 암 줄기세포를 억제하는 연구들이 진행되었다. 그러나 많은 종양환자에 있어서 종양유전자의 변이나 단백질의 변이로 이러한 타겟팅 실험이 어려움이 많았다.
본 발명의 목적은 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 유효성분으로 포함하는, 암 줄기세포 성장 억제용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 암 줄기세포 성장 억제용 조성물을 포함하는, 암의 전이 억제, 또는 암의 치료 또는 예방용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 암 줄기세포 성장 억제용 조성물을 포함하는, 암의 전이, 또는 암의 개선, 또는 예방용 식품 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 화학식 1로 표시되는 휘발성 화합물을 포함하는, 암 줄기세포의 성장 억제용 향료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 향료 조성물을 포함하는, 약학적 조성물, 피부외용제, 식품 조성물, 화장료 조성물, 방향제 조성물, 가습기용 첨가제, 담배필터, 전자담배, 퍼스널케어 제품, 및 홈케어 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 암 줄기세포의 성장을 억제하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 암 전이를 억제하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 암의 예방 또는 치료방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 암 줄기세포의 성장을 억제하기 위한 의약품의 제조에 사용하기 위한 용도를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 암 전이를 억제하기 위한 의약품의 제조에 사용하기 위한 용도를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 암의 예방 또는 치료를 위한 의약품의 제조에 사용하기 위한 용도를 제공하는 것이다.
본 발명의 시스-3-헥센알은 유방암과 폐암 세포의 성장을 억제하며, 유방암과 폐암의 줄기세포의 형성을 억제하였다. 또한, 폐암 줄기세포에서 특징적으로 발현하는 것으로 알려진 Nanog, C-myc, Oct4, 및 CD44와 같은 자가 재생 유전자의 발현을 억제하였으며, 유방암 줄기세포의 맘모스페어 형성에 관여하는 것으로 알려진 IL-6의 생산을 억제하였으며, STAT3 신호전달 경로를 억제하는 것을 확인하였다. 또한, 폐암 줄기세포의 투머스페어 형성에 관여하는 것으로 알려진 IL-8의 생산을 억제하였으며, NF-κB 신호전달 경로를 억제하는 것을 확인하였다. 이에 따라, 상기 화합물은 유방암과 폐암 등의 암 줄기세포의 성장과 이들 암의 성장을 억제하는 바, 유방암과 폐암 등의 암의 치료에 활용이 가능하다.
도 1은 시스-3-헥센알이 유방암 세포주에서 다양한 암 특징을 억제하는 것을 나타낸다. 구체적으로, 도 1(A 및 B) 시스-3-헥센알의 화학적 구조 및 시스-3-헥센알의 MCF-7 및 MDA-MB-231 세포에 대한 생존률을 나타낸다. MCF-7 및 MDA-MB-231 세포에 48시간 동안 시스-3-헥센알의 농도를 증가시켜 처리하였다. 시스-3-헥센알의 항 증식 효과는 MTS 분석에 의해 측정하였다.
도 1(C, D) 유방암 세포의 세포 사멸에 미치는 시스-3-헥센알의 영향을 나타낸다. MDA-MB-231 및 MCF-7 세포에 시스-3-헥센알을 24시간 동안 처리하고, 사멸 세포를 아넥신 V-PI 염색 키트를 사용하여 FACS에 의해 분석하였다.
도 1(E) MDA-MB-231 세포에서 caspase3/7 활성은 Caspase-Gloss 3/7 kit에 의해 분석하였다.
도 2(A) 유방암 세포의 세포 사멸에 미치는 시스-3-헥센알의 영향을 나타낸다. MCF-7 및 MDA-MB-231 세포에 시스-3-헥센알을 24시간 동안 처리하고, 사멸 세포를 아넥신 V-PI 염색 키트를 사용하여 FACS에 의해 분석하였다.
도 2(B) 인간의 유방암 세포의 이동 포텐셜에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. MDA-MB-231 세포의 상처 치유는 시스-3-헥센알 처리 여부에 따라, 0시간, 18시간에 촬영하였다.
도 2(C) 인간의 유방암 세포의 콜로니 형성에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. 상기 해리된 1000개의 MDA-MB-231 세포를 6-웰 플레이트에 접종하고, 7 일간 시스-3-헥센알 및 DMSO의 표시된 농도로 처리하였다. 콜로니의 대표 이미지가 기록되었다. 표시된 데이터는 3 개의 독립적인 실험의 평균 ± SD를 나타낸다. *p<0.05 vs. DMSO-처리된 대조군.
도 3은 이종이식 모델에서 종양성장에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. 300만개의 세포는 면역 결핍 NOD-SCID 암컷 누드 마우스의 유방 지방 패드에 주입하였다.
(A) MCF-7 세포를 생산하는 면역 결핍 누드 마우스에서 시스-3-헥센알 및 doxorubicin이 종양 성장에 미치는 효과를 나타낸 것이다. 사용된 약물 투여량은 10mg/kg이다. 9주 후에, 이미지는 Odyssey® 이미지 (LICOR, pearl image system, USA)로 캡쳐했다. IRDye 800 CW 광학 탐침(2DG)을 사용하여 종양의 높은 등급은 800 nm의 채널에서 유방 종양을 검출하기 위해 사용되었으며, pseudo-color로 표시했다.
(B 및 C) 종양의 무게에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. 종양 무게는 치료 후에 측정하였다.
(D) 종양 부피는 캘리퍼를 사용하여 주 2회 측정하였으며, (폭2×길이)/2로 산출하였다. 종양 성장 곡선은 실험 기간 동안 모니터링 하였다.
*는 대조군과 비교하여, p <0.05. 대표적인 이미지는 치료 9주 끝에 캡쳐하였으며, 그 결과는 vehicle 처리된 대조군, 시스-3-헥센알 처리된 마우스, 및 doxorubicin처리된 마우스로 나타냈다.
도 4는 맘모스페어 형성에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. MCF-7 및 MDA-MB-231 세포는 7일 동안 맘모스페어 형성 조건에서 배양했다.
(A) MCF-7 세포 유래된 맘모스페어 형성에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. 1차 맘모스페어는 시스-3-헥센알(10 및 20 μM) 또는 DMSO와 함께 배양하였다.
(B) MDA-MB-231 세포에서 유래된 맘모스페어 형성에 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. 상기 맘모스페어는 시스-3-헥센알(25 μM) 또는 DMSO와 함께 배양하였다. MCF-7 및 MDA-MBB-231 세포는 배양 7일 동안 시스-3-헥센알과 DMSO로 처리하였다. 이미지는 10배 배율 현미경으로 얻었으며, 대표 맘모스페어였다(스케일 바 = 100μm).
(C) 잎 휘발성 물질의 생합성의 경로를 나타낸다.
(D) CSCs 형성에 시스-3-헥센알 증기(25 μM) 또는 DMSO의 효과를 나타낸다. 암 줄기세포는 7일간 시스-3-헥센알 증기(1mM) 및 vehicle(methanol)에서 배양하였다. 이미지는 10배 배율 현미경으로 얻었으며, 대표적인 맘모스페어였다(스케일 바 = 100μm).
도 5는 유방암 세포주에서 암줄기세포 마커의 발현에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다.
(A) MCF-7 세포에서 ESA+/CD44+/CD24- 세포의 수에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. MCF-7 세포에서 시스-3-헥센알의 처리 유무에 따라, ESA+/CD44+/CD24- 세포의 비율을 측정하였다. FACS 분석을 위해, 50,000개의 세포를 획득 하였다. 게이팅은 대조군 항체를 기반으로 했다.
(B) ALDH 양성 세포 집단에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. MDA-MB-231 세포는 2 일간 시스-3-헥센알 (25 μM) 또는 DMSO로 처리한 후, ALDEFLUOR 분석 및 FACS 분석을 실시하였다. 상단 패널은 음성 대조군으로 ALDH 저해제인, DEAB로 처리된 ALDH 양성 세포를 나타내고, 하단 패널은 DEAB 처리되지 않은 ALDH 양성 세포를 나타낸다. ALDH 양성 집단은 박스에 표시하였다.
도 6은 맘모스페어에서 STAT3 신호 경로에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다.
(A) 맘모스페어에서 STAT3 신호 전달 경로에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. STAT3 및 NF-kB의 핵 단백질 발현 및 활성화를 pSTAT3, STAT3, P65 및 라민 B에 대한 항체로 맘모스페어에서 측정하였다. 시스-3-헥센알은 맘모스페어에서 핵 pSTAT3 단백질의 수준을 감소시켰다.
(B) 시스-3-헥센알로 처리된 MCF-7 세포 유래된 맘모스페어 핵 용해물(lysates)의 EMSA (전기영동 이동성 시프트) 분석을 나타낸다. 핵 용해물은 biotin-labeled Stat3 probe로 배양하였으며, 6 % PAGE에 의해 분리하였다.
레인 1: 프로브 단독; 레인 2: 프로브 + 핵 추출물; 레인 3: 프로브 + 시스-3-헥센알 처리된 핵 추출물; 레인 4: 자기 경쟁; 레인 5: 돌연변이 STAT3 프로브와 함께 배양된 핵 추출물. 상기 시스-3-헥센알은 맘모스페어 핵 용해물에서 DNA/STAT3 상호 작용을 감소시켰다.
도 7은 유방암에서 암줄기세포 로드에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다.
(A) MCF-7 세포로부터 유래된 맘모스페어의 세포외 IL-6 생성에 대한 시스 -3-헥센알의 효과를 나타낸다. 상기 시스-헥센알은 맘모스페어에서 세포외 IL-6 단백질의 수준을 감소시켰다.
(B) 맘모스페어 성장에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. 상기 시스-3-헥센알은 맘모스페어 성장을 억제하였다. 상기 시스-3-헥센알과 DMSO 처리된 맘모스페어를 2일 동안 단일 세포로 해리하였으며, 동일한 세포 수로 6 cm 디쉬에 플레이팅하였다. 플레이팅 24시간 후, 세포를 계수 하였다. 2일 및 3 일째, 세포를 계수하였으며, 평균값으로 플로팅하였다. 상기 데이터는 3 개의 독립적인 실험의 평균± SD를 나타낸다. *p<0.05 vs. DMSO-처리된 대조군.
(C) Stat3 신호 전달과 IL-6에 의한 CSCs의 형성 모델을 나타낸다. 활성화된 pStat3는 이량체를 형성한다. 상기 이량체화된 pStat3은 핵으로 이동하고, IL-6 유전자의 프로모터에 결합하여, IL-6를 생산한다. 상기 분비된 IL-6는 비암줄기세포(NSCCs)를 암줄기세포(CSCs)로 전환하고, NSCCs에서 CSCs으로의 동적 평형을 조절할 수 있다. 시스-3-헥센알은 IL-6의 규제 완화(deregulation) 및 STAT3의 탈인산화를 통해 NSCCs에서 CSCs으로의 동적 평형의 규제를 완화한다(deregulate).
도 8은 시스-3-헥센알이 폐암 세포주에서 다양한 암 특징을 억제하는 것을 나타낸다. 도 8(A, B) 시스-3-헥센알의 화학적 구조 및 시스-3-헥센알의 A549 폐암 세포에 대한 생존률을 나타낸다. A549 세포에 48시간 동안 시스-3-헥센알의 농도를 증가시켜 처리하였다. 시스-3-헥센알의 항 증식 효과는 MTS 분석에 의해 측정하였다.
도 8(C) 폐암 세포의 세포 사멸에 미치는 시스-3-헥센알의 영향을 나타낸다. A549 세포에 시스-3-헥센알을 24시간 동안 처리하고, 사멸 세포을 아넥신 V-PI 염색 키트를 사용하여 FACS에 의해 분석하였다.
도 8(D) A549 세포에서 caspase3/7 활성은 Caspase-Gloss 3/7 kit에 의해 분석하였다.
도 8(E) 형광 염색법에 의해 사멸된 세포(apoptotic cells)을 분석하였으며, 폐암에서 핵은 Hoechst 33258로 염색하였다(확대, x100).
도 9(A) 인간의 폐암 세포의 이동 포텐셜에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. A549 세포의 상처 치유는 시스-3-헥센알 처리 여부에 따라, 0시간, 18 시간에 촬영하였다.
도 9(B) 인간의 폐암 세포의 콜로니 형성에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. 상기 해리된 1000개의 A549 세포를 6-웰 플레이트에 접종하고, 7 일간 표시된 농도의 시스-3-헥센알과 DMSO로 처리하였다. 콜로니의 대표 이미지가 기록되었다. 표시된 데이터는 3 개의 독립적인 실험의 평균 ± SD를 나타낸다. *p<0.05 vs. DMSO-처리된 대조군.
도 10은 폐암 세포가 이식된 이종이식 모델에서 종양성장에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. 500만개의 세포는 면역 결핍 NOD-SCID 수컷 누드 마우스의 꼬리 정맥에 주입하였다.
(A) A549 세포를 생산하는 면역 결핍 누드 마우스에서 시스-3-헥센알 및 이의 증기가 종양 성장에 미치는 효과를 나타낸 것이다. 사용된 약물 투여량은 10mg/kg이고, 꼬리 정맥 투여된 누드 마우스는 하루에 20분 동안 증기 헥센알-포화된 상자에 놓아 두었다. 80일 후에, 이미지는 Odyssey® 이미지 (LICOR, pearl image system, USA)로 캡쳐했다. IRDye 800 CW 광학 탐침(2DG)을 사용하여 종양의 높은 등급은 800 nm의 채널에서 전체 종양을 검출하기 위해 사용되었으며, pseudo-color로 표시했다. 마우스는 시스-헥산알과 및 증기 시스-헥센알로 치료 후 병변 종양 성장을 도시하고 폐암 발생을 평가하기 위해 80일째에 희생하였다.
(B) 80일째 약물 투여 후, 전이된 종양의 사이즈를 평가하였다.
(C) 간에 대한 약물의 효과를 나타낸다.
(D) 폐암을 생산하는 마우스의 희생 후에 종양 후 무게
(F) 대조군과 비교하여, 상대적인 종양 부피를 캘리퍼를 사용하여 측정하였다. *p<0.05는 유의한 차이로 선택했다.
도 11은 폐암 세포가 이식된 이종이식 모델에서 종양성장에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. 300만개의 세포는 면역 결핍 NOD-SCID 수컷 누드 마우스의 피부에 주입되었다.
(A) A549 세포를 생산하는 면역 결핍 누드 마우스에서 시스-3-헥센알이 종양 성장에 미치는 효과를 나타낸 것이다. 사용된 약물 투여량은 10mg/kg이다. (B) 종양 무게에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. 종양 무게는 치료 후에 측정되었다. (C) 종양 부피는 캘리퍼를 사용하여 주 2회 측정하였으며, (폭2×길이)/2로 산출하였다. 종양 성장 곡선은 실험 기간 동안 모니터링 하였다. 대조군과 비교하여, p <0.05. 대표적인 이미지는 치료 7주 끝에 캡쳐하였으며, 그 결과는 vehicle 처리된 대조군, 시스-3-헥센알 처리된 마우스로 나타냈다.
도 12는 투머스페어 형성에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. A549 세포는 7일 동안 투머스페어 형성 조건에서 배양했다.
(A) A549 세포 유래된 투머스페어 형성에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. 1차 투머스페어는 시스-3-헥센알 (0.1, 0.2, 0.3 및 0.4 mM) 또는 DMSO와 함께 배양하였다.
(B) CSCs 형성에 시스-3-헥센알 증기(호흡법)의 효과를 나타낸다. 암 줄기세포는 7일간 시스-3-헥센알 증기(1mM) 및 vehicle(DMSO)에서 배양하였다. 이미지는 10배 배율 현미경으로 얻었으며, 대표적인 투머스페어였다(스케일 바 = 100μm).
도 13은 ALDH 양성 세포 집단에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. A549 세포는 2 일간 시스-3-헥센알 (0.4 mM) 또는 물로 처리한 후, ALDEFLUOR 분석 및 FACS 분석을 실시하였다. 상단 패널은 ALDH 저해제인, DEAB로 처리된 ALDH 양성 세포를 나타내고, 하단 패널은 DEAB 처리되지 않은 ALDH 양성 세포를 나타낸다. ALDH 양성 집단은 박스에 표시하였다.
도 14는 폐암에서 암 줄기세포 로드(load)에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다.
(A) CSC 마커인 Nanog, C-myc, Oct4 및 CD44 유전자의 전사 발현 수준은 시스-3-헥센알 및 DMSO-처리된 투머스페어에서 CSC 마커 특이적인 프라이머를 사용하여 실시간 PCR(RT-PCR)을 사용하여 분석하였다. β-액틴은 내부 대조군으로 사용하였다.
(B) 투머스페어 성장에 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다. 시스-3-헥센알은 투머스페어의 성장을 억제한다. 2일간 시스-3-헥센알 및 DMSO 처리된 투머스페어는 단일 세포로 분리하였으며, 동등한 세포 수로 6 cm 디쉬에 플레이팅하였다. 플레이팅 24시간 후, 세포를 계수하였다. 2일 및 3일째, 세포는 세번 계수되었고, 평균 값으로 플롯팅하였다. 상기 데이터는 3 개의 독립적인 실험의 평균 ± SD를 나타낸다. *p<0.05 vs. DMSO-처리된 대조군.
도 15는 투머스페어에서 NF-kB 신호 경로 및 세포 외 IL-8의 단백질 수준에 대한 시스-3-헥센알의 효과를 나타낸다.
(A) 투머스페어에서 STAT3 및 NF-kB의 핵 단백질 발현 및 활성화는 pStat3, STAT3, p65, Lamin b 및 β-actin에 대한 항체로 확인하였다. 상기 시스-헥센알은 투머스페어에서 p65 핵 단백질의 수준을 감소시켰다
(B) (C) 시스-3-헥센알 또는 DMSO 처리된 종양의 인간 염증성 사이토카인 분석을 나타낸다. 상기 염증성 사이토카인은 BD cytometric bead array (CBA) human inflammatory cytokines kit를 이용하여 측정하였다. CBA 분석은 IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL-1β, 및 TNF 항체를 사용하여 수행하였다.
본 발명자는 암 줄기 세포의 억제 후보자로, 식물 유래 휘발성 유기 화합물 (volatile organic compounds, VOCs) 인, 자스모네이트(jasmonate), 살리실산(salicylic acid), 신남산(cinnamic acid), 헥산알(hexanal), 옥탄올(octaneol), β-시트로넬롤(β-citronellol), 및 로즈 산화물(rose oxide)를 스크리닝하였으며, 그 중에서 leaf aldehyde인 시스-3-헥센알(cis-3-hexenal)만이 유방암 줄기세포를 선택적으로 억제하는 것을 확인하였다. 상기 (Z)-3-hexenal로 알려진, cis-3-hexenal은 잘 익은 토마토에서 존재하는 주요 휘발성 화합물로써, MCF-7 벌크 세포에 비해 맘모스페어 세포에서 STAT3 신호 전달경로를 선택적으로 억제하는 것을 확인하였으며, 폐암 줄기세포의 투머스페어 형성에 관여하는 것으로 알려진 IL-8의 생산을 억제하였으며, NF-κB 신호전달 경로를 억제하는 것을 확인하였다. 또한, 마우스 이종이식 모델을 사용하여 종양의 성장을 효과적으로 억제하는 것을 확인하였다. 이에 따라, 시스-3-헥센알은 CSCs를 타겟팅함으로써 유방암과 폐암을 비롯한 암 줄기세포의 성장을 억제하고, 유방암과 폐암을 비롯한 암 치료에 이용할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 유효성분으로 포함하는, 암 줄기세포 성장 억제용 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2016011209-appb-I000001
본 발명에서 상기 화합물은 식물에서 유래될 수 있으며, 초록색 풀이나 잎을 자를 때 나는 향으로 잘 익은 토마토에 존재하는 무색의 휘발성 화합물로, 대다수의 식물에 소량 존재하며, 곤충을 유인하는 역할을 한다.
본 발명에서 상기 화합물은 시스-3-헥센알인 것을 특징으로 하며, 상기 화합물은 휘발성을 가지고 있다.
본 발명에서, 용어 "암"은 일반적으로 비조절된 세포 성장의 특징을 갖는 포유동물의 생리학적 상태를 나타내거나 설명한다. "암"이란 세포의 정상적인 분열, 분화 및 사멸의 조절 기능에 문제가 발생하여 비정상적으로 과다 증식하여 주위 조직 및 장기에 침윤하여 덩어리를 형성하고 기존의 구조를 파괴하거나 변형시키는 상태를 의미한다.
본 발명에서, 용어 "암 줄기세포"는 암 줄기세포는 다양한 암세포로 분화할 수 있는 능력을 가진 미분화세포로, 상기 암으로는 결장암 및 직장암을 포함하는 대장암, 유방암, 자궁암, 자궁경부암, 난소암, 전립선암, 뇌종양, 두경부암종, 흑색종, 골수종, 백혈병, 림프종, 위암, 폐암, 췌장암, 간암, 식도암, 소장암, 항문부근암, 나팔관암종, 자궁내막암종, 질암종, 음문암종, 호지킨병, 방광암, 신장암, 수뇨관암, 신장세포암종, 신장골반암종, 골암, 피부암, 두부암, 경부암, 피부흑색종, 안구내흑색종, 내분비선암, 갑상선암, 부갑상선암, 부신암, 연조직육종, 요도암, 음경암, 중추신경계(central nervous system;CNS) 종양, 1차 CNS 림프종, 척수종양, 뇌간신경교종 또는 뇌하수체선종일 수 있다. 이에 제한되지 않지만, 상기 암 줄기세포는 유방암 또는 폐암의 줄기세포일 수 있다.
본 발명에서 용어 "유방암 줄기세포"는 유방암세포로 분화할 수 있는 능력을 가진 미분화세포를 의미한다.
본 발명에서 용어 "폐암 줄기세포"는 폐암세포로 분화할 수 있는 능력을 가진 미분화세포를 의미한다.
본 발명에서 용어 "유방암 줄기세포 성장 억제"는 유방암 줄기세포 유지 (maintenance) 억제, 유방암 줄기세포 악성화(malignance) 억제, 유방암 줄기세포 이동 및 유방암 줄기세포 침윤활성(invasive) 억제를 포함하는 의미이다.
본 발명에서 용어 "폐암 줄기세포 성장 억제"는 폐암 줄기세포 유지 (maintenance) 억제, 폐암 줄기세포 악성화(malignance) 억제, 폐암 줄기세포 이동 및 폐암 줄기세포 침윤활성(invasive) 억제를 포함하는 의미이다.
본 발명의 일실시예에서는 시스-3-헥센알이 유방암 줄기세포의 성장을 억제할 수 있는지 여부를 확인하기 위해, MCF-7 및 MDA-MB-231 세포로부터 유래된 1차 맘모스페어(mammosphere)에 시스-3-헥센알을 처리하였으며, 그 결과, 시스-3-헥센알은 유방암 세포주로부터 유래된 1차 맘모스페어의 형성을 억제하는 것을 확인하였으며, 구체적으로, 유방암 세포인 MCF-7 및 MDA-MB-231세포로부터 유래된 맘모스페어의 수가 40~90%까지 감소하는 것을 확인하였을 뿐만 아니라, 맘모스페어의 크기도 감소하는 것을 확인하였다(도 4A 및 4B). 이에 따라, 본 발명의 상기 화합물은 맘모스페어(mammosphere)의 형성을 억제하거나, 맘모스페어의 증식을 억제할 수 있다는 것을 확인하였다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예에서는 시스-3-헥센알이 폐암 줄기세포의 성장을 억제할 수 있는지 여부를 확인하기 위해, A549세포로부터 유래된 1차 투머스페어(tumorsphere)에 시스-3-헥센알을 처리하였으며, 그 결과, 시스-3-헥센알은 폐암 세포주로부터 유래된 1차 투머스페어의 형성을 억제하는 것을 확인하였으며, 구체적으로, 폐암 세포인 A549 세포로부터 유래된 투머스페어의 수가 50~90%까지 감소하는 것을 확인하였을 뿐만 아니라, 투머스페어의 크기도 감소하는 것을 확인하였다(도 12A). 이에 따라, 본 발명의 상기 화합물은 상기 화합물은 (i) 유방암 유래의 맘모스페어(mammosphere)의 형성을 억제하거나, (ii) 유방암 유래의 맘모스페어의 증식을 억제하거나, (iii) 폐암 유래의 투머스페어(tumorsphere)의 형성을 억제하거나, 또는 (iv) 폐암 유래의 투머스페어의 증식을 억제할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 폐암 줄기세포는 Nanog, C-myc, Oct4, 및 CD44로 선택되는 하나 이상의 자가 재생(self-renewal) 유전자를 발현할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 시스-3-헥센알이 폐암 줄기세포에서 특징적으로 발현하는 것으로 알려진 Nanog, C-myc, Oct4, 및 CD44와 같은 자가 재생 유전자의 발현을 억제하였으며(도 14A), 유방암 줄기세포의 맘모스페어 형성에 관여하는 것으로 알려진 IL-6의 생산을 억제하였으며(도 7A), STAT3 신호전달 경로를 억제하는 것을 확인하였다(도 6B). 이에 따라, 상기 화합물은 유방암 줄기세포의 성장을 억제할 수 있음을 확인하였다.
본 발명의 다른 일실시예에서는 상기 폐암 줄기세포가 투머스페어 형성에 관여하는 것으로 알려진 IL-8의 생산을 억제하였으며(도 15C), NF-κB 신호전달 경로를 억제하는 것을 확인하였다(도 15A). 이에 따라, 상기 화합물은 폐암 줄기세포의 성장을 억제할 수 있음을 확인하였다.
본 발명의 상기 조성물은 약학적 조성물 또는 식품조성물로 이용할 수 있다.
본 발명의 상기 조성물이 약학적 조성물로 활용되는 경우, 상기 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어 "약학적으로 허용되는 염"은 상기 화합물의 원하는 생물학적 및/또는 생리학적 활성을 보유하고 있고, 원하지 않는 독물학적 효과는 최소한으로 나타내는 모든 염을 의미한다. 당해 기술분야에서 통상적인 방법에 따라 제조된 염을 의미하며, 이러한 제조방법은 당업자에게 공지되어 있다. 구체적으로, 상기 약학적으로 허용되는 염은 약리학적 또는 생리학적으로 허용되는 무기산과 유기산 및 염기로부터 유도된 염을 포함하지만 이것으로 한정되지는 않는다.
예를 들어, 약제학적으로 허용되는 염기 부가 염들은 무기 및 유기 염기들로부터 제조될 수 있다. 무기 염기들로부터 유도된 염들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 나트륨, 칼륨, 리튬, 암모늄, 칼슘, 및 마그네슘 염들을 포함할 수 있다. 유기 염기들로부터 유도된 염들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 일차, 이차 및 삼차 아민; 천연적으로 발생하는 치환된 아민들을 포함하는 치환된 아민들; 및 이소프로필아민, 트리메틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 에탄올아민, 2-디메틸아미노에탄올, 트로메타민(tromethamine), 라이신, 아르기닌, 히스티딘, 카페인, 프로카인(procaine), 히드라바민 (hydrabamine), 콜린(choline), 베타인(betaine), 에틸렌디아민, 글루코사민, N-알킬글루카민, 테오브로민(theobromine), 퓨린, 피페라진, 피페리딘, 및/또는 N-에틸피페리딘을 포함하는 시클릭 아민들의 염들을 포함할 수 있다. 또한, 다른 카르복실산 유도체, 예를 들어 카르복사미드(carboxamides), 저급 알킬 카르복사미드, 디(저급 알킬) 카르복사미드 등을 포함하는 카르복실산 아미드도 포함될 수 있다.
예를 들어, 약학적으로 허용되는 산 부가 염들은 무기 및 유기산들로부터 제조될 수 있다. 무기산들로부터 유도된 염들은 염산, 브롬산, 황산, 질산, 인산 등을 포함한다. 유기산들로부터 유도된 염들은 아세트산, 프로피온산, 글리콜산, 피루브산, 옥살산, 말산 (malic acid), 말론산, 숙신산, 말레산(maleic acid), 푸마르산, 타르타르산, 시트르산, 벤조산, 신남산(cinnamic acid), 만델산(mandelic acid), 메탄술폰산, 에탄술폰산, p-톨루엔술폰산, 및/또는 살리실산 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본 발명에서, 상기 약학 조성물은 약학적으로 허용되는 담체(carrier) 또는 첨가제를 포함할 수 있다. 본 발명에서 상기 "약학적으로 허용되는" 의미는 유효성분의 활성을 억제하지 않으면서 적용(처방) 대상이 적응 가능한 이상의 독성을 지니지 않는다는 의미이다. 상기 "담체"는 세포 또는 조직 내로의 화합물의 부가를 용이하게 하는 화합물로 정의된다.
본 발명의 시스-3-헥센알은 단독으로 또는 어떤 편리한 담체 등과 함께 혼합하여 투여될 수 있고, 그러한 투여 제형은 단회투여 또는 반복투여 제형일 수 있다. 상기 약학 조성물은 고형 제제 또는 액상 제제일 수 있다. 고형 제제는 산제, 과립제, 정제, 캅셀제, 좌제 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 고형 제제에는 담체, 착향제, 결합제, 방부제, 붕해제, 활택제, 충진제 등이 포함될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 액상 제제로는 물, 프로필렌 글리콜 용액 같은 용액제, 현탁액제, 유제 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 적당한 착색제, 착향제, 안정화제, 점성화제 등을 첨가하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 산제는 본 발명의 유효 성분인 시스-3-헥센알과 유당, 전분, 미결정셀룰로오스 등 약제학적으로 허용되는 적당한 담체를 단순 혼합함으로써 제조될 수 있다. 과립제는 본 발명의 상기 시스-3-헥센알; 약학적으로 허용되는 적당한 담체; 및 폴리비닐피롤리돈, 히드록시프로필셀룰로오스 등의 약학적으로 허용되는 적당한 결합제를 혼합한 후, 물, 에탄올, 이소프로판올 등의 용매를 이용한 습식과립법 또는 압축력을 이용한 건식과립법을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 정제는 상기 과립제를 마그네슘스테아레이트 등의 약학적으로 허용되는 적당한 활택제와 혼합한 후, 타정기를 이용하여 타정함으로써 제조될 수 있다.
본 발명의 시스-3-헥센알은 치료해야 할 질환 및 개체의 상태에 따라 경구제, 주사제(예를 들어, 근육주사, 복강주사, 정맥주사, 주입(infusion), 피하주사, 임플란트), 흡입제, 비강투여제, 질제, 직장투여제, 설하제, 트랜스더말제, 토피칼제 등으로 투여될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 투여 경로에 따라 통상적으로 사용되고 비독성인, 약학적으로 허용되는 운반체, 첨가제, 비히클을 포함하는 적당한 투여 유닛 제형으로 제제화될 수 있다.
본 발명의 약학 조성물은 매일 약 0.0001 mg/kg 내지 약 10 g/kg이 투여될 수 있으며, 약 0.001 mg/kg 내지 약 1 g/kg의 1일 투여 용량으로 투여될 수 있다. 그러나 상기 투여량은 상기 혼합물의 정제 정도, 환자의 상태(연령, 성별, 체중 등), 치료하고 있는 상태의 심각성 등에 따라 다양할 수 있다. 필요에 따라 편리성을 위하여 1일 총 투여량을 하루 동안 여러 번 나누어 투여될 수 있다.
본 발명의 조성물이 약학 조성물로 사용될 경우, 상기 조성물 내의 시스-3-헥센알의 함량은 질환의 증상, 증상의 진행 정도, 환자의 상태 등에 따라서 항염 활성을 나타낼 수 있는 유효량을 적절히 조절 가능하며, 예컨대, 상기 시스-3-헥센알의 양은 전체 조성물 총 중량을 기준으로 0.0001 중량% 이상, 구체적으로 0.001 중량% 이상일 수 있고, 80 중량% 이하, 구체적으로는 50 중량% 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 상기 화합물은 유방암 세포 유래 맘모스페어의 성장(증식)을 억제하는 것을 확인하였는 바, 유방암 줄기세포 성장 억제용 식품 조성물로 이용이 가능하다. 또한, 상기 화합물은 폐암 세포 유래 투머스페어의 성장(증식)을 억제하는 것을 확인하였는 바, 폐암 줄기세포 성장 억제용 식품 조성물로 이용이 가능하다.
본 발명의 상기 조성물이 식품 조성물로 이용되는 경우, 허용되는 식품 보조 첨가제를 포함할 수 있으며, 식품의 제조에 통상적으로 사용되는 적절한 담체, 부형제 및 희석제를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명에서 식품은 영양소를 한 가지 또는 그 이상 함유하고 있는 천연물 또는 가공품을 의미하며, 구체적으로 어느 정도의 가공 공정을 거쳐 직접 먹을 수 있는 상태가 된 것을 의미하며, 통상적인 의미로서, 각종 식품, 기능성 식품, 음료, 식품 첨가제 및 음료 첨가제를 모두 포함하는 의미로 사용된다. 상기 식품의 예로서 각종 식품류, 음료, 껌, 차, 비타민 복합제, 기능성 식품 등이 있다. 추가로, 본 발명의 식품에는 특수영양식품(예, 조제유류, 영,유아식 등), 식육가공품, 어육제품, 두부류, 묵류, 면류(예, 라면류, 국수류 등), 건강보조식품, 조미식품(예, 간장, 된장, 고추장, 혼합장 등), 소스류, 과자류(예, 스넥류), 유가공품(예, 발효유, 치즈 등), 기타 가공식품, 김치, 절임식품(각종 김치류, 장아찌 등), 음료(예, 과실, 채소류 음료, 두유류, 발효음료류, 아이스크림류 등), 천연조미료(예, 라면 스프 등), 비타민 복합제, 알코올 음료, 주류 및 그 밖의 건강보조식품류를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 상기 기능성 식품, 음료, 식품첨가제 또는 음료첨가제는 통상의 제조방법으로 제조될 수 있다.
상기 "기능성 식품"이란 식품에 물리적, 생화학적, 생물공학적 수법 등을 이용하여 해당 식품의 기능을 특정 목적에 작용, 발현하도록 부가가치를 부여한 식품군이나 식품 조성이 갖는 생체방어리듬조절, 질병 방지와 회복 등에 관한 체내조절기능을 생체에 대하여 충분히 발현하도록 설계하여 가공한 식품을 의미하며, 구체적으로는 건강기능식품일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어 "건강기능식품"이란 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 정제, 캅셀, 분말, 과립, 액상 및 환 등의 형태로 제조 및 가공한 식품을 말한다. 여기서 "기능"이라 함은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건용도에 유용한 효과를 얻는 것을 의미한다. 본 발명의 건강기능식품은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조가능하며, 상기 제조시에는 당업계에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 첨가하여 제조할 수 있다. 또한 상기 건강기능식품의 제형 또한 건강기능식품으로 인정되는 제형이면 제한없이 제조될 수 있다. 본 발명의 식품용 조성물은 다양한 형태의 제형으로 제조될 수 있으며, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있고, 휴대성이 뛰어나, 본 발명의 건강기능식품은 유방암과 폐암 줄기세포 성장 억제의 효과를 증진시키기 위한 보조제로 섭취가 가능하다.
또한, 상기 기능성 식품에는 식품학적으로 허용 가능한 식품 보조 첨가제를 포함할 수 있으며, 기능성 식품의 제조에 통상적으로 사용되는 적절한 담체, 부형제 및 희석제를 더욱 포함할 수 있다.
또한, 상기 식품 조성물에서, 상기 시스-3-헥센알의 양은 식품 조성물 총 중량의 0.00001 중량% 이상, 구체적으로 0.1 중량% 이상일 수 있고, 80 중량% 이하, 구체적으로 50 중량% 이하, 더욱 구체적으로 40 중량% 이하로 포함될 수 있으며, 상기 식품이 음료인 경우에는 식품 전체의 부피 100 ml를 기준으로 0.001 g 이상, 구체적으로 0.01 g 이상, 50 g 이하, 구체적으로 10 g 이하, 더욱 구체적으로 2g 이하의 비율로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 식품 조성물에는 그 유효성분 이외에 감미제, 풍미제, 생리활성 성분, 미네랄 등이 포함될 수 있다. 감미제는 식품이 적당한 단맛을 나게 하는 양으로 사용될 수 있으며, 천연의 것이거나 합성된 것일 수 있다. 구체적으로는 천연 감미제를 사용하는 경우인데, 천연 감미제로서는 옥수수 시럽 고형물, 꿀, 수크로오스, 프록토오스, 락토오스, 말토오스 등의 당 감미제를 들 수 있다. 풍미제는 맛이나 향을 좋게 하기 위하여 사용될 수 있는데, 천연의 것과 합성된 것 모두 사용될 수 있다. 구체적으로는 천연의 것을 사용하는 경우이다. 천연의 것을 사용할 경우에 풍미 이외에 영양 강화의 목적도 병행할 수 있다. 천연 풍미제로서는 사과, 레몬, 감귤, 포도, 딸기, 복숭아 등에서 얻어진 것이거나 녹차잎, 둥굴레, 대잎, 계피, 국화 잎, 자스민 등에서 얻어진 것일 수 있다. 또한, 인삼(홍삼), 죽순, 알로에 베라, 은행 등에서 얻어진 것을 사용할 수 있다. 천연 풍미제는 액상의 농축액이나 고형상의 추출물일 수 있다. 경우에 따라서 합성 풍미제가 사용될 수 있는데, 합성 풍미제는 에스테르, 알콜, 알데하이드, 테르펜 등이 이용될 수 있다. 생리 활성 물질로서는 카테킨, 에피카테킨, 갈로카테킨, 에피갈로카테킨 등의 카테킨류나, 레티놀, 아스코르브산, 토코페롤, 칼시페롤, 티아민, 리보플라빈 등의 비타민류 등이 사용될 수 있다. 미네랄로서는 칼슘, 마그네슘, 크롬, 코발트, 구리, 불소화물, 게르마늄, 요오드, 철, 리튬, 마그네슘, 망간, 몰리브덴, 인, 칼륨, 셀레늄, 규소, 나트륨, 황, 바나듐, 아연 등이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 식품 조성물은 상기 감미제 등 이외에도 필요에 따라 보존제, 유화제, 산미료, 점증제 등을 포함할 수 있다.
이러한 보존제, 유화제 등은 그것이 첨가되는 용도를 달성할 수 있는 한 극미량으로 첨가되어 사용되는 것이 바람직하다. 극미량이란 수치적으로 표현할 때 식품 조성물 전체 중량을 기준으로 할 때 0.0005 중량％ 내지 약 0.5 중량％ 범위를 의미한다. 사용될 수 있는 보존제로서는 소듐 소르브산칼슘, 소르브산나트륨, 소르브산칼륨, 벤조산칼슘, 벤조산나트륨, 벤조산칼륨, EDTA(에틸렌디아민테트라아세트산) 등을 들 수 있다. 사용될 수 있는 유화제로서는 아카시아검, 카르복시메틸셀룰로스, 잔탄검, 펙틴 등을 들 수 있다. 사용될 수 있는 산미료로서는 연산, 말산, 푸마르산, 아디프산, 인산, 글루콘산, 타르타르산, 아스코르브산, 아세트산, 인산 등을 들 수 있다. 이러한 산미료는 맛을 증진시키는 목적 이외에 미생물의 증식을 억제할 목적으로 식품 조성물이 적정 산도로 되도록 첨가될 수 있다. 사용될 수 있는 점증제로서는 현탁화 구현제, 침강제, 겔형성제, 팽화제 등을 들 수 있다.
본 발명은 다른 하나의 양태로, 상기 암 줄기세포 성장 억제용 조성물을 포함하는, 암의 전이 억제, 또는 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
상기 암은 발생한 부위에 존재하는 원발암과 상기 발생 부위로부터 신체의 다른 부위로 퍼져나간 전이암으로 구분된다. 상기 암의 전이는 악성 종양이 발병한 장기에서 떨어진 다른 조직으로 전파한 상태를 의미한다. 암세포가 혈액순환이나 림프순환을 통해 퍼져나가서 형성되는 것으로, 대개는 혈액순환을 타고 다른 장기로 옮겨간 후 새로운 종양으로 자라난 것이다. 이와 달리 암세포가 이웃한 조직으로 직접 이동하여 형성되기도 한다. 본 발명에서 암의 전이는 암세포가 이웃조직으로 직접 이동하고 침투하는 침윤(invasion)에 의한 암세포의 확산 및 암세포가 혈류를 타고 이동하여 물리적으로 원발암과는 인접하지 않은 장기에서 새로운 종양을 형성하는 전이(metastasis)를 모두 포함한다. 한편, 상기 암 전이에 있어서, 세포의 이동은 필수적이다. 따라서, 이러한 암세포의 이동을 저해하는 것이 암 전이를 예방하는 일차적인 방법임은 자명하다.
본 발명에서 상기 암은 이에 제한되지 않으나, 유방암 또는 폐암일 수 있다. 본 발명에서 용어 "암", "암 줄기세포", "암 줄기세포 성장 억제", "약학적 조성물"에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
본 발명의 일실시예에서는 MCF-7 세포주와 MDA-MB-231세포주에서 시스-3-헥센알을 처리한 경우, 유방암 세포주들의 성장이 억제되는 것을 확인하였다(도 1A 및 1B). 이에 따라, 본 발명의 조성물은 유방암의 치료 또는 예방용 약학적 조성물로 이용할 수 있다. 또한, 상기 시스-3-헥센알이 MDA-MB-231 세포의 이동과 콜로니 형성을 농도 의존적으로 억제하는 것을 확인하였다(도 2B 및 2C). 이에 따라, 상기 본 발명의 조성물은 암세포의 이동을 억제함으로써 암 전이를 억제할 수 있다. 상기 시스-3-헥센알을 포함하는 약학적 조성물은 유방암의 치료 또는 예방뿐만 아니라, 유방암의 전이 억제용 약학적 조성물로 활용이 가능하다.
본 발명의 다른 일실시예에서는 A549 세포에서 시스-3-헥센알을 처리한 경우, 폐암 세포주들의 성장이 억제되는 것을 확인하였다(도 8B). 이에 따라, 본 발명의 조성물은 폐암의 치료 또는 예방용 약학적 조성물로 이용할 수 있다. 또한, 상기 시스-3-헥센알이 A549 세포의 이동과 콜로니 형성을 억제하는 것을 확인하였다(도 9A 및 9B). 이에 따라, 상기 시스-3-헥센알을 포함하는 약학적 조성물은 폐암의 치료 또는 예방뿐만 아니라, 폐암의 전이 억제용 약학적 조성물로 활용이 가능하다.
본 발명의 일실시예에서는 시스-3-헥센알 저해제가 유방암 세포에서 ESA+/CD44high/CD24low를 발현하는 모집단을 감소시켰으며(도 5A), ALDH 양성 유방암 세포의 비율을 감소시킨 것을 확인하였다(도 5B). 이에 따라, 본 발명의 상기 조성물은 ESA+/CD44high/CD24low를 발현하는 유방암 세포의 성장을 억제할 수 있으며, 알데히드 탈수소효소(ALDH) 양성의 유방암 세포의 성장을 억제할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에서는 시스-3-헥센알 저해제가 ALDH 양성 폐암 세포의 비율을 감소시킨 것을 확인하였다(도 13). 이에 따라, 본 발명의 상기 조성물은 알데히드 탈수소효소(ALDH) 양성의 폐암 세포의 성장을 억제할 수 있다.
본 발명은 다른 하나의 양태로, 상기 암 줄기세포 성장 억제용 조성물을 포함하는, 암의 전이 또는 암의 개선 또는 예방용 식품 조성물을 제공한다.
본 발명에서 상기 암은 유방암 또는 폐암일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명에서 용어 "암", "암 줄기세포", "암 줄기세포 성장 억제", "전이", "식품 조성물"에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
본 발명은 다른 하나의 양태로, 하기 화학식 1로 표시되는 휘발성 화합물을 포함하는, 암 줄기세포의 성장 억제용 향료 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2016011209-appb-I000002
본 발명에서 상기 암은 유방암 또는 폐암일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 본 발명에서 상기 화합물은 시스-3-헥센알인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 용어 "화학식 1로 표시되는 화합물", "암", "암 줄기세포", "암 줄기세포 성장 억제"에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
본 발명에서 용어 "휘발성"은 상온에서 액체나 고체중의 비점이 낮은 물질의 성분이 증발 또는 승화하는 성질을 의미하고, 물질의 증기압을 높이면 휘발성은 더욱 커지게 된다. 액체나 고체의 표면에서 분자가 떨어져 나오는 현상으로 끓는점이 낮은 액체연료, 휘발유, 유기용제, 벤젠을 포함한 방향족화합물 등은 휘발성이 크다.
본 발명에서 용어 "향료"는 향기를 내는 물질을 의미한다. 방향이 있어 흡기와 함께 코로 들어가 비공에 이르면 후각을 자극하여 쾌감을 줄 수 있으며, 동식물체에서 추출한 정유로 된 천연 향료와 합성 향료로 구별된다. 합성 향료에는 천연 향료의 성분 구조와 동일한 것을 합성하는 것과 천연 향료와 향기가 유사한 것을 다른 원료로부터 합성·조향하는 것이 있다. 또한, 화장품·식료품 등의 생활용품에 향기를 가하기 위해 첨가하는 향기가 강한 유기물질로 이들은 상온에서 휘발성이 우수하다.
본 발명의 일실시예에서는 상기 시스-3-헥센알 화합물에서 증발되는 향기에 의해 유방암 줄기세포(CSCs)의 형성을 억제할 수 있는 지를 분석하였다(도 4D). 그 결과, 시스-3-헥센알은 맘모스페어 형성을 억제하여, CSCs 형성을 억제하는 것을 확인하였다.
본 발명의 다른 일실시예에서는 상기 시스-3-헥센알 화합물에서 증발되는 향기에 의해 폐암 줄기세포(CSCs)의 형성을 억제할 수 있는 지를 분석하였다(도 12B). 그 결과, 시스-3-헥센알은 투머스페어 형성을 억제하여, CSCs 형성을 억제하는 것을 확인하였다. 이에 따라, 본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 휘발성 화합물은 상기 휘발성 화합물에서 증발되는 향기에 의해 유방암과 폐암의 줄기세포의 성장을 억제할 수 있는 바, 유방암과 폐암의 줄기세포의 성장을 억제할 수 있는 향료 조성물로 이용이 가능하다.
본 발명은 다른 하나의 양태로, 상기 향료 조성물을 포함하는, 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명에서, 상기 시스-3-헥센알은 휘발성 화합물로 증발되는 향기에 의해 유방암과 폐암 줄기세포의 성장을 억제할 수 있는 바, 유방암과 폐암 줄기세포의 성장을 억제할 수 있는 약학적 조성물로 이용이 가능하다.
본 발명에서 용어 "약학적 조성물"에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
본 발명은 다른 하나의 양태로, 상기 향료 조성물을 포함하는, 피부외용제를 제공한다.
본 발명에서, 상기 시스-3-헥센알은 휘발성 화합물로 증발되는 향기에 의해 유방암과 폐암의 줄기세포의 성장을 억제할 수 있는 바, 유방암과 폐암의 줄기세포의 성장을 억제할 수 있는 피부외용제로 이용이 가능하다. 본 발명에 의한 피부 외용제로는 예를 들어, 연고, 로션, 가용화상, 현탁액, 에멀젼, 크림, 젤, 스프레이, 파프제, 경고제, 패치제 또는 물파스 등을 들 수 있지만, 이들에만 한정되지 않고, 당업계에 주지된 어떠한 기제에도 배합될 수 있다. 본 발명에 의한 피부 외용제는 상기 향료 조성물을 조성물 총 중량에 대하여 0.01~20 중량%로 함유할 수 있다.
본 발명은 다른 하나의 양태로, 상기 향료 조성물을 포함하는, 식품 조성물 을 제공한다.
본 발명의 상기 향료 조성물은 식품 조성물로 이용될 수 있으며, 용어 "식품 조성물"에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
본 발명은 다른 하나의 양태로, 상기 향료 조성물을 포함하는, 화장료 조성물을 제공한다.
본 발명의 화장료 조성물은 상술한 향료 조성물 이외에 화장료 조성물에 첨가하는 당업계에 공지된 다른 성분들을 포함할 수 있다. 본 발명의 화장료 조성물은 기본적으로 피부에 도포되는 것이므로, 당업계의 화장료 조성물을 참조하여 제공될 수 있으며, 예를 들어, 용액, 현탁액, 유탁액, 페이스트, 겔, 크림, 로션, 파우더, 비누, 계면활성제-함유 클린싱, 오일, 분말 파운데이션, 유탁액 파운데이션, 왁스 파운데이션 및 스프레이 등으로 제형화될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 보다 상세하게는, 유연 화장수, 영양 화장수, 영양 크림, 마사지 크림, 에센스, 아이크림, 클렌징 크림, 클렌징 포옴, 클렌징 워터, 팩, 스프레이 또는 파우더의 제형으로 제조될 수 있다.
본 발명의 제형이 페이스트, 크림 또는 겔인 경우에는 담체 성분으로서 동물성유, 식물성유, 왁스, 파라핀, 전분, 트라칸트, 셀룰로오스 유도체, 폴리에틸렌 글리콜, 실리콘, 벤토나이트, 실리카, 탈크 또는 산화아연 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 제형이 파우더 또는 스프레이인 경우에는 담체 성분으로서 락토스, 탈크, 실리카, 알루미늄 히드록시드, 칼슘 실리케이트 또는 폴리아미드 파우더가 이용될 수 있고, 특히 스프레이인 경우에는 추가적으로 클로로플루오로히드로카본, 프로판/부탄 또는 디메틸 에테르와 같은 추진체를 포함할 수 있다.
본 발명의 제형이 용액 또는 유탁액인 경우에는 담체 성분으로서 용매, 용해화제 또는 유탁화제가 이용되고, 예컨대 물, 에탄올, 이소프로판올, 에틸 카보네이트, 에틸 아세테이트, 벤질 알코올, 벤질 벤조에이트, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸글리콜 오일, 글리세롤 지방족 에스테르, 폴리에틸렌 글리콜 또는 소르비탄의 지방산 에스테르가 있다.
본 발명의 제형이 현탁액인 경우에는 담체 성분으로서 물, 에탄올, 또는 프로필렌 글리콜과 같은 액상의 희석제, 에톡실화 이소스테아릴 알코올, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 에스테르 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 에스테르와 같은 현탁제, 미소결정성 셀룰로오스, 알루미늄 메타히드록시드, 벤토나이트, 또는 트라칸트 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 제형이 계면-활성제 함유 클린징인 경우에는 담체 성분으로서 지방족 알코올 설페이트, 지방족 알코올 에테르 설페이트, 설포숙신산 모노에스테르, 이세티오네이트, 이미다졸리늄 유도체, 메틸타우레이트, 사르코시네이트, 지방산 아미드 에테르 설페이트, 알킬아미도베타인, 지방족 알코올, 지방산 글리세리드, 지방산 디에탄올아미드, 식물성 유, 라놀린 유도체 또는 에톡실화 글리세롤 지방산 에스테르 등이 이용될 수 있다.
본 발명은 다른 하나의 양태로, 상기 향료 조성물을 포함하는 방향제 조성물을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명의 향료 조성물은 방향제 조성물에 첨가될 수 있다.
본 발명의 방향제 조성물은 전체 조성물의 중량 중 0.001 내지 30 중량%, 바람직하게는 1 내지 30 중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 10 중량%의 향료 조성물을 포함할 수 있다. 향료 조성물이 전체 조성물 중 0.001 중량% 미만로 첨가되면, 발향성이 매우 낮아 향을 음미하기 힘들며, 30 중량% 초과로 첨가하면 방향제로 사용하기에는 향이 너무 강하게 된다.
발명의 향료 조성물을 방향제 첨가물로 사용하는 경우, 상기 조성물을 그대로 첨가하거나 향미제 또는 방향제 조성물에 유용한 임의 성분과 혼합하여 사용할 수 있다. 특히, 이들은 하나 이상의 광범위한 천연, 합성, 합성화학물질, 천연 방향제, 향미제 물질, 향미제 또는 방향제 분야에 사용되는 천연 추출물과 혼합될 수 있다. 추가로, 방향제 조성물은 향미제 및 방향제와 함께 통상적으로 사용되는 하나 이상의 성분 또는 부형제, 예를 들어 담체 물질, 농후화제, 향미 증강제 및 기타 당해 기술분야에서 통상적으로 공지되어 있고 사용되는 보조제를 함유할 수 있다. 본 발명의 방향제 조성물은 휘발식의 방향제에 사용하기 위한 겔형상 또는 고형화된 조성물을 제공할 수 있고, 분무식의 방향제에 사용하기 위한 액상의 조성물을 제공할 수도 있다.
본 발명은 다른 하나의 양태로, 상기 향료 조성물을 포함하는 가습기용 첨가제을 제공한다.
본 발명의 향료 조성물은 휘발성이 있는 바, 가습기용 첨가제의 유효성분으로 이용될 수 있다.
본 발명은 다른 하나의 양태로, 상기 향료 조성물을 포함하는 담배필터를 제공한다.
본 발명의 향료 조성물은 휘발성이 있는 바, 담배필터 제조시 이용될 수 있다.
본 발명은 다른 하나의 양태로, 상기 향료 조성물을 포함하는 전자담배를 제공한다.
본 발명의 향료 조성물은 휘발성이 있는 바, 전자담배 제조시 이용될 수 있다. 본 발명의 향료 조성물은 무화기 또는 전자담배에 적용되어 기화가 되거나 또는 미립자 상태로 만들어져 흡입 가능한 상태로 만들어질 수 있다. 전자담배 또는 무화기는 프로필렌글리콜, 식물성 글리세린 또는 물과 같은 용매에 첨가된 향 또는 흡입 가능한 성분을 기화 또는 미립자 형태로 만드는 전자기기를 의미한다. 기화는 예를 들어 전력 공급에 따른 줄(Joule) 저항 열에 의하여 액상 성분이 기체로 되는 것을 말한다. 그리고 미립자 상태로 되는 것은 노즐 구조에 의하여 또는 초음파를 이용하여 액체를 무화시키는 것(atomizing)을 의미한다. 전자담배는 기화 방식으로 향료 조성물을 흡입 가능하도록 만들고 그리고 무화기는 노즐 구조 또는 초음파를 이용하여 미립자 형태로 만들어 흡입 가능하도록 한다. 이외에 상기 향료 조성물은 다양한 방식으로 흡입 가능한 상태로 만들어질 수 있다.
본 발명은 다른 하나의 양태로, 상기 향료 조성물을 포함하는, 퍼스널케어 제품을 제공한다.
본 발명의 퍼스널케어 제품은 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 샴푸, 린스, 트리트먼트, 헤어에센스 등의 헤어 제품; 치약, 가글 등의 구강 제품; 바디워시, 바디젤, 비누, 클렌징 크림, 클렌징 폼, 클렌징 워터 및 클렌징 오일 등의 피부 세정제; 향수 등이 있으며, 이에 제한되지 않는다.
본 발명은 다른 하나의 양태로, 상기 향료 조성물을 포함하는, 홈케어 제품을 제공한다.
본 발명의 홈케어 제품은 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 액체 세정제, 주방세제, 세탁세제, 욕실 세제 등의 세제가 있으며, 이에 한정되지 않는다. 이때 상기 조성물에 물성 개선을 위하여 향료, 색소, 살균제, 산화방지제, 방부제, 보습제, 점증제, 무기염류, 합성 고분자 물질 등을 추가로 첨가할 수 있다.
본 발명은 다른 하나의 양태로, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 암 줄기세포의 성장을 억제하는 방법을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2016011209-appb-I000003
본 발명에서, 용어 "화학식 1로 표시되는 화합물", "암", "암 줄기세포", 및 "암 줄기세포 성장 억제"에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
본 발명에서 용어 "개체"란 암전이가 발생하였거나 암이 발생한 인간을 포함한 모든 동물을 의미한다. 소, 돼지, 양, 닭, 개, 인간 등을 포함하는 포유동물, 조류 등을 포함하며, 본 발명의 상기 휘발성 화합물에 의해 암 줄기세포의 성장이 억제되고 이에 의해 암이 치료되는 개체는 제한없이 포함한다.
또한, 본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 휘발성이 있는 바, 상기 화합물을 개체에 투여하여, 상기 화합물의 향기 휘발에 의해 암의 줄기세포의 성장을 억제할 수도 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 암 전이를 억제하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서, 용어 "화학식 1로 표시되는 화합물", "암", "개체", "암 전이"에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 암의 치료 또는 예방 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서, 용어 "화학식 1로 표시되는 화합물", "암", "개체", "암의 치료", "암의 예방"에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
본 발명의 다른 목적은, 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 암 줄기세포의 성장을 억제하기 위한 의약품의 제조에 사용하기 위한 용도를 제공하는 것이다.
본 발명에서, 용어 "화학식 1로 표시되는 화합물", "암", "암 줄기세포", "암 줄기세포 성장 억제"에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 암 전이를 억제하기 위한 의약품의 제조에 사용하기 위한 용도를 제공하는 것이다.
본 발명에서, 용어 "화학식 1로 표시되는 화합물", "암", "암 전이"에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 암의 예방 또는 치료를 위한 의약품의 제조에 사용하기 위한 용도를 제공하는 것이다.
본 발명에서, 용어 "화학식 1로 표시되는 화합물", "암", "암의 치료", "암의 예방"에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<A: 실험 재료 및 방법>
실시예 1: 실험재료
매우 낮은 부착 클러스터 플레이트를 포함하는 6-, 24-웰 배양 플레이트는 코닝(Tewksbury, MA, USA)로부터 획득했다. 시스-3-헥센알을 비롯한 향기 화합물들은 Sigma-Aldrich Co.(St. Louis, MO, USA)로부터 구입하였다. 세포 생존율은 CellTiter 96® aqueous one solution cell proliferation assay kit (Promega, Madison, WI, USA)을 사용하여 측정하였다. ALDEFLUOR™ Kit는 STEMCELL Technologies Inc (Vancouver, BC, Canada)에서 구입하였다. 예컨대 doxorubicin과 같은 화학 약품은 Sigma-Aldrich Co. (St. Louis, MO, USA)로부터 구입했다.
실시예 2-1: 인간의 유방암 세포 배양과 맘모스페어(mammospheres) 형성
인간의 유방암 세포, MCF-7은 American Type Culture Collection (ATCC; Manassas, VA, USA)로부터 얻었다. MCF-7 세포는 10 % 소 태아 혈청(FBS; Hyclone), 100 U/㎖ 페니실린, 및 100 ㎍/ml 스트렙토마이신(Hyclone)을 포함하는 Dulbecco's Modified Essential Medium (DMEM; Hyclone, Logan, UT, USA)에서 배양하였다. 상기 MCF-7 세포는 5 % CO2를 함유하는 가습된 배양기에서 37℃로 유지하였다. 세포는 10cm 배양 접시에 1×106 세포의 밀도로 플레이팅 하였다. 1차 맘모스페어를 확립하기 위하여, 싱글 세포 현탁된 MCF-7 세포는 2ml의 complete MammoCultTM medium (StemCell Technologies, Vancouver, BC, Canada)을 포함하는 ultra-low attachment 6-well plates에 웰당 3.5-4×104의 세포수로 접종하였다. 상기 complete MammoCultTM medium은 4 ㎍/ml의 헤파린, 0.48 ㎍/㎖의 하이드로코르티손, 100U/ml 페니실린 및 100 ㎍/㎖의 스트렙토마이신으로 보충하였다. 상기 세포를 7일 동안 37℃, 5 % CO2 배양기에서 배양하였다.
실시예 2-2: 인간의 폐암 세포 배양과 투머스페어(tumorsphere) 형성
인간의 폐암 세포, A549는 실시예 2-1의 유방암 세포와 동일한 배양 조건에서 배양하였다. 1차 투머스페어를 확립하기 위하여, 싱글 세포 현탁된 A549 세포는 2ml의 Cancer Stem Premeium medium(ProMab Biotechnologies Inc, Richmond, CA, USA)을 포함하는 ultra-low attachment 6-well plates에 웰당 5×104의 세포수로 접종하였다. 상기 세포를 7일 동안 37 ℃, 5 % CO2 배양기에서 배양하였다.
실시예 3-1: 유방암 맘모스페어의 자동 계산
배양 7 일째, 세포 배양 플레이트를 스캐너(Epson Perfection V700 PHOTO, Epson Korea, Co, Seoul, Korea)에 배치하여, 맘모스페어의 8 비트 그레이 스케일 이미지를 얻었다. 낮은 해상도 (300 dpi)에서 이미지는 NICE 소프트웨어 프로그램을 사용하여 얻었으며, ftp://ftp.nist.gov/pub/physics/mlclarke/NICE에서 다운로드 했다. 카운팅을 위해, 행과 열의 바람직한 수(예를 들면, 6-웰 플레이트의 경우 2 x 3 그리고 24-웰 플레이트의 경우 4x6)를 선택하여, 관심 영역(ROIs)을 생성하였으며, NICE program의 타원형 세팅을 선택한 후에, 개개의 ROIs는 제공된 ROI 형상을 이동 및 크기를 조정하여, 디파인(define)하였다. 상기 이미지의 배경 신호는 임계 알고리즘을 이용하여 부정하였으며, 선택된 이미지는 자동적으로 계수하였다. 상기 맘모스페어 형성 분석은 웰당 맘모스페어의 수/웰당 플레이팅된 총 세포의 수 x100에 상응하여 맘모스페어의 형성 효율(MFE, %)을 결정하였다.
실시예 3-2: 폐암 투머스페어(tumorsphere)의 자동 계산
상기 실시예 3-1과 동일한 방법으로 폐암 투머스페어를 계수하였으며, 상기 투머스페어 형성 분석은 웰당 투머스페어의 수/웰당 플레이팅된 총 세포의 수 x100에 상응하여 투머스페어의 형성 효율(TFE, %)을 결정하였다.
실시예 4-1: 유방암 세포 증식 분석
CellTiter 96® aqueous one solution 세포 증식 키트를 이용하여 MCF-7 세포의 증식 속도를 측정했다. MCF-7 세포를 48 시간 동안 시스-3-헥센알 50 μM, 100 μM, 200 μM, 400 μM 및 1000 μM 의 존재 하에 96-웰 플레이트에서 배양하였다. 제조사의 프로토콜에 따라, 96-웰 플레이트 판독기(Dynex Revelation, Dynex Ltd., Billingshurst, UK)를 사용하여, 490 nm에서 흡광도를 결정하였다. 각각의 데이터는 3세트를 측정하여 결정하였다.
실시예 4-2: 폐암 세포 증식 분석
폐암 세포로, A549 세포를 사용하고, 시스-3-헥센알을 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 및 1mM 의 농도로 처리한 것을 제외하고, 실시예 4-1과 동일한 방법으로 수행하였다.
실시예 5: 맘모스페어 형성에 효과적인 억제제로 저분자 향기 화합물의 스크리닝
15개의 저분자 향기 화합물을 사용하여, 맘모스페어 형성에 대한 억제 효과를 평가하였다. 상기 모든 화합물은 100 μM을 최종 농도로 사용하였으며, 맘모스페어 특이적인 억제 효과가 있는지를 확인하기 위하여, 상기 억제제 화합물의 존재하에, 부착 MCF-7 세포의 생존과 맘모스페어 형성을 측정하였다.
실시예 6: 카스파제-3/7(Caspase-3/7) 분석
유방암 세포와 폐암 세포는 24 시간 동안 시스-3-헥센알의 상이한 농도로 처리하였다. 카스파제-3/7 활성은 Capase-Glo 3/7 kit (Promega, Wisconsin, USA)에 대한 제조업체의 지시에 따랐다. Caspase-Glo3/7 시약 100 ㎕를 암세포 배양 96-웰에 첨가하였다. 플레이트는 플레이트 실러로 덮고 실온에서 1 시간 동안 배양하였으며, plate-reading luminometer, GloMax® Explorer (Promega, Wisconsin, USA)를 이용하여 측정하였다.
실시예 7: 아넥신(Annexin) V/PI 염색 분석
암 세포는 6-웰 플레이트에서 배양하였으며, 유방암의 경우, 시스-3-헥센알 20, 30, 및 100 μM에서, 폐암의 경우, 시스-3-헥센알 0.4 mM 또는 DMSO와 함께 24시간 동안 배양하였다. 제조업체의 지시에 따라, PI 및 FITC-Annexin V로 이중염색하였다. 상기 샘플은 유동 세포 계측법(Flow cytometry) (Accuri C6, BD, San Diego, CA, USA)으로 분석하였다.
실시예 8: 형광 염색법에 의한 세포 사멸 분석
MDA-MB-231 세포를 시스-3-헥센알 30 및 100μM, 또는 A549 세포를 시스-3-헥센알 0.4 mM에서 24 시간 동안 처리하고, 세포는 훽스트 (Hoechst) 33258 용액 (10 mg/ml)에서 37℃에서 30 분 동안 배양 하였다. 이후 세포를 형광 현미경으로 관찰하였다.
실시예 9: 클론원성 분석
MDA-MB-231 또는 A549 세포를 6-웰 플레이트에서 낮은 밀도로 접종하고, DMEM 배지에서 상이한 시스-3-헥센알 농도로 처리하였다. 24시간 후 배지는 새로운 배지로 교체하였고, 7 일간 성장하도록 배양하였다. 성장한 콜로니를 계수하였다.
실시예 10: 스크래치 이동 분석
MDA-MB-231 또는 A549 세포를 6-웰 플레이트에 접종하고 90 % 컨플루언시로 성장시켰다. 멸균된 백색 마이크로 피펫 팁을 사용하여, 셀층에 스크래치를 만들었다. DMEM 배지로 세척한 후, 유방암 또는 폐암은 시스-3-헥센알 또는 DMSO로 처리하였다. 16시간째에, 상처영역(wounded areas)을 40배 광학 현미경으로 촬영했다.
실시예 11: CD44 및 CD24 발현 유세포 분석(Flow cytometric analysis)
MCF-7 세포에서 CD44 및 CD24의 발현은 FACS 분석에 의해 측정하였다. 1X 트립신/EDTA를 사용하여 세포를 분리 및 수확한 후, 백만개의 세포를 현탁시키고, FITC-결합된 항-인간 CD44와 PE-결합된 항-인간 CD24 항체 (BD Pharmingen, San Diego, CA, USA)로 표지하고 4℃에서 30분 동안 배양하였다. 이어서, 상기 세포를 1X PBS로 3회 세척하고, 유동세포 계측법(flow cytometry, Accuri C6, BD, San Diego, CA, USA)으로 분석하였다.
실시예 12: 실시간 PCR (RT-PCR)
제조업체의 지시에 따라, 이중가닥 DNA 특이 염료로 SYBR 그린을 사용하여 One Step SYBR PrimeScript RT-PCR kit(Takara, Tokyo, Japan)로 전사체의 수준을 측정하였다. 원스텝 RT-PCR 반응은 1㎍의 total RNA, 10㎕의 2X One Step SYBR RT-PCR Buffer IV, 1 ㎕의 PrimeScript 1 step Enzyme Mix II, CD44, NANOG, OCT4, C-myc, β-actin에 대한 10μM의 PCR 정방향 프라이머, 및 PCR 역방향 프라이머를 포함하여, 반응당 20 ㎕의 최종 부피에서 수행하였다.
상기 정방향, 역방향 프라이머는 다음과 같다.
CD44 forward primer: AGAAGGTGTGGGCAGAAGAA(서열번호 1),
CD44 reverse primer: AAATGCACCATTTCCTGAGA(서열번호 2),
NANOG forward primer: ATGCCTCACACGGAGACTGT(서열번호 3),
NANOG reverse primer: AAGTGGGTTGTTTGCCTTTG(서열번호 4),
OCT4 forward primer: AGCAAAACCCGGAGGAGT(서열번호 5),
OCT4 reverse primer: CCACATCGGCCTGTGTATATC(서열번호 6),
C-myc forward primer: AATGAAAAGGCCCCCAAGGTAGTTATCC(서열번호 7),
C-myc reverse primer: GTCGTTTCCGCAACAAGTCCTCTTC(서열번호 8),
β-actin forward primer: TGTTACCAACTGGGACGACA(서열번호 9),
β-actin reverse primer: GGGGTGTTGAAGGTCTCAAA(서열번호 10).
표적 유전자의 mRNA의 상대적 발현량은 비교 CT 법을 이용하여 계산하였다. 적어도 3 개의 독립적인 PCR 절차는 통계분석을 따라서 수행하였다. PCR 산물은 내부 대조군(internal control)으로 β-actin 유전자로 표준화했다.
실시예 13: ALDEFLUOR 분석
ALDEFLUOR 분석 시스템은 알데히드 탈수소효소(ALDH)의 활성에 기초된 CSCs의 식별, 평가 및 분리에 대한 신규한 접근법을 제공한다. 활성 시약 BODIPY-아미노아세트알데히드를 유방암 세포 또는 폐암 세포에 첨가하였으며, 알데히드 탈수소효소(ALDH)에 의해 형광의 BODIPY-아미노아세테이트로 전환되었다. ALDH 저해제인, 디에틸아미노벤즈알데히드(diethylaminobenzaldehyde, DEAB)은 음성 대조군으로 사용하였다. MCF-7 세포 또는 A549 세포에 24시간 동안 50 μM 또는 0.4mM의 시스-3-헥센알로 처리하고, ALDH 양성 세포의 비율은 ALDEFLUOR 분석법으로 분석하였다. ALDH 양성 및 음성 세포는 유동 세포 계측법 (Accuri C6, BD, San Diego, CA, USA)를 사용하여 분류하였다.
실시예 14: 웨스턴 블랏팅
시스-3-헥센알 처리된 샘플은 10 % SDS-PAGE상에서 분리하고 폴리비닐리덴 디플루오라이드 멤브레인(Millipore, Bedford, MA, USA)으로 옮겼다. 상기 멤브레인을 30분 동안 실온에서 5 % 탈지 분유를 함유하는 PBS-트윈 20 (0.1%, v/v)에서 블로킹하였다. 상기 블랏은 밤새 4℃에서 1차 항체를 포함하는 블로킹 용액으로 배양하였다. 사용된 1차 항체는 다음과 같다: Stat3, p65, Lamin B, 및 phospho-Stat3(Cell Signaling, Beverly, MA, USA). β-액틴(Santa Cruz Biotechnology)는 로딩 대조군으로 사용하였다. PBS-트윈 20(0.1%, v/v)으로 세척 한 후, 상기 블랏은 horseradish peroxidase-결합된 2차 항체로 배양하고, 화학발광 검출키트(Santa Cruz Biotechnology)로 감광하였다.
실시예 15: 인간 염증성 사이토카인 분석
염증성 사이토 카인은 제조사의 지시에 따라, BD cytometric bead array (CBA) human inflammatory cytokines kit를 이용하여 측정하였다(BD, San Diego, CA, USA).
혼합된 capture beads를 볼텍싱하고, beads 50 ㎕를 분석 튜브에 첨가했다. 인간 염증성 사이토카인 표준 50 ㎕와 배양된 투머스페어 용액을 분석 튜브에 더하고 나서, 사이토카인 PE 용액을 혼합하였다. 3시간 후, 상기 혼합된 용액을 세척하고, 유동세포계측법(flow cytometry)으로 분석하였다 (Accuri C6, BD, San Diego, CA, USA).
실시예 16: Elecrrophoretic mobility shift assays (EMSA)
EMSA는 제조업체의 지시에 따라, Lightshift의 chemiluminscet EMSA 키트 (Thermoscientific, IL, USA)를 사용하여 검출하였다. Stat3 probe의 비오틴-상부 및 하부 프로부(5'-CTTCATTTCCCGGAAATCCCTA-Biotin3', 서열번호 11 및 5'-TAGGGATTTCCGGGAAATGAAG-Biotin3', 서열번호 12)는 어닐링되었고 상기 이중가닥 올리고뉴클레오티드는 비오틴으로 말단 표지하였다. MCF-7, MDA-MB-231 및 A549 세포로부터 핵 추출물은 참고문헌에 제시된 바와 같이 제조하였다 (Choi HS, Hwang CK, Kim CS, Song KY, Law PY, Wei LN and Loh HH. Transcriptional regulation of mouse mu opioid receptor gene: Sp3 isoforms (M1, M2) function as repressors in neuronal cells to regulate the mu opioid receptor gene. Mol Pharmacol. 2005; 67(5):1674-1683).
비오틴-표지된 DNA 프로브는 20분 동안 실온에서 1㎍/μL poly [dI-dC])를 포함하는 최종 부피 20 ㎕의 EMSA 버퍼에서, 시스-3-헥센알 처리된 핵 단백질과 함께 배양하였다. 상기 반응 혼합물을 4℃에서 0.5× TBE (45 mM Tris borate 및 1 mM EDTA)에서 4 % 폴리아크릴아미드 비변성 겔에 전기영동하였으며, 화학발광 핵산 검출 키트 (Thermoscientific, IL, USA)를 사용하여 시각화 하였다.
실시예 17-1: 유방암 세포를 생산하는 면역 결핍 NOD- SCID ( BALB / cSIc (nu/nu)) female 누드 마우스의 화학 요법
총 24마리의 유방암 세포를 생산하는 NOD-SCID(BALB/cSIc (nu/nu)) 암컷 누드 마우스는 네 개의 그룹으로 구분하였다. 음성 대조군인 6 마리의 마우스는 화학 요법을 받지 않았다. 대조군 마우스의 종양의 부피는 매 3일마다 측정하였고, 식 (폭×길이2)/2를 사용하여 계산하였다. 다른 여섯 마리의 누드 마우스는 10mg/kg/day의 최적 투여량으로 주입공정을 사용하여 시험약물을 받았다. 또 다른 여섯 마리의 누드 마우스는 양성대조군으로 매일 10mg/kg/day의 doxorubicin을 꼬리 정맥으로 투여받았다. 남은 마지막 그룹은 처리 없이 비종양 그룹으로 사용하였다.
실시예 17-2: 폐암 세포를 생산하는 면역 결핍 NOD- SCID ( BALB / cSIc (nu/nu)) male 누드 마우스의 화학 요법
총 18 마리의 폐암을 생산하는 NOD-SCID(BALB/cSIc (nu/nu) male 누드 마우스는 3 그룹으로 나누었다. 18 마리의 마우스는 꼬리 정맥으로 폐 세포를 주입받았다. 한 그룹은 약물을 처리하지 않았고, 다른 그룹은 시스-헥센알과 증기- 시스-헥센알 화학요법을 받았다. 대조군 마우스 종양의 볼륨은 매 3일마다 측정하였으며, 식 (폭×길이2)/2를 사용하여 계산하였다. 여섯 마리의 누드 마우스는 10mg/kg/day의 최적화된 용량으로 주입 공정을 사용하여 시험약물을 선행항암화합요법으로 투여받았다. 남은 마지막 그룹은 증기-시스-헥센알 처리 없이 종양 그룹으로 사용하였다.
실시예 17-3: 폐암 세포를 생산하는 면역 결핍 NOD- SCID ( BALB / cSIc (nu/nu)) male 누드 마우스의 화학 요법
총 18 마리의 폐암을 생산하는 NOD-SCID(BALB/cSIc (nu/nu) male 누드 마우스는 3 그룹으로 나누었다. 18 마리의 마우스는 피하로 폐 세포를 주입받았다. 한 그룹은 약물을 처리하지 않았고, 다른 그룹은 시스-헥센알과 증기-시스-헥센알 화학요법을 받았다. 대조군 마우스 종양의 볼륨은 매 3일마다 측정하였으며, 식 (폭×길이2)/2를 사용하여 계산하였다. 여섯 마리의 누드 마우스는 10mg/kg/day의 최적화된 용량으로 주입 공정을 사용하여 시험약물을 선행항암화합요법으로 투여받았다. 남은 마지막 그룹은 포화된 시스-헥센알 증기하에서, 40분 동안 증기-시스-헥센알 처리된 종양 그룹으로 사용하였다.
실시예 18: 통계 분석
모든 데이터는 평균 ± 표준 편차 (SD)로 표시 하였다. 데이터는 student’s t-test를 이용하여 분석하였다. 0.05 보다 낮은 p값은 통계적으로 유의한 것으로 간주되었다(GraphPad Prism 5 Software, San Diego, CA, USA).
<B: 실험예> 유방암 줄기세포 및 유방암에 대한 효과 분석
실험예 1: 맘모스페어 ( mammosphere ) 형성의 효과적인 억제제인 식물 유래의 휘발성 유기 화합물의 스크리닝
식물 유래의 휘발성 화합물이 맘모스페어의 형성을 억제할 수 있는지 여부를 확인하기 위해, MCF-7 세포로부터 유도된 일차 맘모스페어에 15 가지 종류의 식물 유래의 휘발성 화합물을 0.1 mM의 농도로 처리하였다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 14개의 식물 유래의 휘발성 화합물과 달리, 시스-3-헥센알(cis-3-hexenal)만이 맘모스페어 형성을 효과적으로 억제하는 것을 확인하였다(표 1).
Figure PCTKR2016011209-appb-T000001
실험예 2: 시스 -3- 헥센알(cis-3-hexenal)은 인간 유방암 세포의 세포 사멸을 유도하고, 증식을 억제한다.
도 1A에 도시된 시스-3-헥센알의 인간 유방암 세포주인, MCF-7 및 MDA-MB-231에서 항증식 효과를 조사하기 위하여 시스-3-헥센알을 농도별로 처리한 후, MTS 분석을 수행하였다. 그 결과, 시스-3-헥센알 처리 48시간 후에, MCF-7 세포주에서 시스-3-헥센알 40μM 이상, MDA-MB-231세포주에서 시스-3-헥센알 100 μM 이상 농도에서 농도 의존적으로 유방암 세포주들의 성장이 억제되는 것을 확인하였다(도 1A 및 1B).
다음으로, MCF-7과 MDA-MB-231 세포에서 사멸된 유방암 세포의 수(아넥신 V+)는 각각 시스-3-헥센알 30μM과 100μM 처리에 의해 증가하는 것을 확인하였다(도 1C 및 1D).
다음으로, MDA-MB-231 세포에서 캐스파제3/7의 형광분석을 수행하였으며, 그 결과, 시스-3-헥센알 50 μM 및 100 μM 에서 캐스파제3/7의 활성이 유도되는 것을 확인하였다(도 1E). 또한, 시스-3-헥센알 처리에 의해, MCF-7과 MDA-MB-231 세포에서 세포자멸 소체(apoptotic bodies) 형성을 확인하였다(도 2A). 또한, 시스-3-헥센알 은 MDA-MB-231세포의 이동과 콜로니 형성을 억제하였다(도 2B 및 2C). 이러한 결과는 시스-3-헥센알이 효과적으로 다양한 암 특징 (증식, 이동, 세포 사멸 및 콜로니 형성)을 억제하는 것을 의미한다.
실험예 3: 시스-3-헥센알은 이종 이식 모델에서 종양 성장을 억제한다.
시스-3-헥센알은 시험관에서 유방암 세포의 증식을 억제하는 것을 도 1에서 확인하였다. 다음으로, 시스-3-헥센알이 이종 이식 종양 모델(xenograft tumor model)에서 종양 유발을 억제하는지를 조사했다. 시스-3-헥센알 투여군에서 종양 부피는 시스-3-헥센알을 처리하지 않은 대조군보다 작았으며, 양성대조군인 doxorubicin 보다도 종양의 부피가 작았다(도 3A 및 3D). 또한 시스-3-헥센알 처리 군에서 종양 무게도 시스-3-헥센알을 처리하지 않은 대조군보다 작았다(도 3B 및 3C). 그러나, 시스-3-헥센알 처리 군에서의 마우스의 체중은 대조군과 유사했다(도 3A). 이러한 결과는 시스-3-헥센알이 이종 이식 모델에서 종양 발생을 효과적으로 억제하는 것을 의미한다.
실험예 4: 시스-3-헥센알은 유방암 줄기세포를 억제한다.
시스-3-헥센알이 투머스페어(tumorsphere)의 형성을 억제할 수 있는지 여부를 평가하기 위해, MCF-7 및 MDA-MB-231 세포로부터 유래된 1차 맘모스페어(mammosphere)에 상이한 농도의 시스-3-헥센알을 처리하였다. 도 4에 나타난 바와 같이, 시스-3-헥센알은 유방암 세포주로부터 유래된 1차 맘모스페어의 형성을 억제하였다. 맘모스페어의 수는 40~90%까지 감소하였으며, 맘모스페어의 크기도 감소하였다(도 4A 및 4B). 다음으로, 시스-3-헥센알 향기의 증발을 통해 유방암 줄기세포의 형성이 억제되는 지를 확인하였다. 그 결과, 증발된 시스-3-헥센알 향기는 유방암 줄기세포의 형성을 억제하는 것을 확인하였다(도 4D).
실험예 5: 시스 -3- 헥센알은 ESA+/CD44+high/CD24-low를 발현하는 집단과 ALDH 양성 유방암 세포의 비율을 감소시킨다.
MCF-7 세포에 24 시간 동안 시스-3-헥센알을 처리하였으며, 유방암 세포에서 ESA+/CD44high/CD24low를 발현하는 집단 (subpopulation)에서 상기 시스-3-헥센알 저해제의 효과를 조사하였다. 그 결과, 상기 시스-3-헥센알 저해제는 유방암 세포에서 ESA+/CD44+high/CD24-low를 발현하는 집단을 감소시켰다(도 5A). MCF-7 세포에 시스-3-헥센알을 24 시간 동안 처리하고 ALDH 양성 유방암 세포의 비율에 시스-3-헥센알 저해제의 효과를 조사하기 위해 ALDEFLUOR 분석을 실시하였다. 그 결과, 시스-3-헥센알이 ALDH 양성 유방암 세포의 비율을 감소시킨 것을 확인하였다(도 5B).
실험예 6: 시스-3-헥센알은 맘모스페어에서 STAT3 신호 경로를 저해한다.
시스-3-헥센알의 세포 기능을 조사하기 위해, 시스-3-헥센알 처리 하에, MCF-7 세포에서 유래된 맘모스페어에서 STAT3의 인산화 상태를 조사하였다. 그 결과, 시스-3-헥센알은 대조군에 비하여, 핵 STAT3 단백질의 인산화를 감소시켰다(도 6A).
또한, STAT3와 높은 친화성으로 결합하는 비오틴-표지된 SIE 결합 프로브를 이용하여, 시스-3-헥센알 처리된 핵 추출물과 Stat3 DNA의 결합을 분석했다. 도 5B에 도시된 바와 같이, 시스-3-헥센알은 비오틴-표지된 SIE 프로브와 Stat3가 결합하는 것을 억제하였다(도 6B, 레인 3). pStat3/비오틴-표지된 SIE 프로브의 특이도는 표지되지 않은 초과 자기 경쟁자(unlabeled excess self-competitor)(도. 6B, 레인 4)와 돌연변이된 SIE 경쟁자(mutated-Stat competitor)(도. 6B, 레인 5)를 사용하여 확인하였다. 이러한 데이터를 통해 Stat3 신호 전달 경로는 맘모스페어의 성장과 자가 재생을 조절하는 데에 중요하다는 것을 알 수 있었다.
실험예 7: MCF -7 세포로부터 유래된 맘모스페어의 증식과 IL-6 생산에 대한 시스-3- 헥센알의 효과.
분비된 IL-6는 맘모스페어 형성에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있었다(Sansone P, Storci G, Tavolari S, Guarnieri T, Giovannini C, Taffurelli M, Ceccarelli C, Santini D, Paterini P, Marcu KB, Chieco P and Bonafe M. IL-6 triggers malignant features in mammospheres from human ductal breast carcinoma and normal mammary gland. J Clin Invest. 2007; 117(12):3988-4002). 이에, 분비되는 IL-6의 생산량을 확인하기 위해, IL-6 항체를 이용하여, 맘모스페어 배양액에서 웨스턴블랏을 시행하였다. 그 결과, 워스턴블랏 데이터에 제시된 바와 같이, 시스-3-헥센알 처리에 의해 분비된 IL-6의 생산 수준이 감소하였다. 내부 대조군은 시스-3-헥센알 처리 유무에 따른 맘모스페어의 수를 카운팅하는 데 사용하였다(도 7A). 시스-3-헥센알이 세포 증식을 억제하는 지 확인하기 위해, 맘모스페어는 시스-3-헥센알로 처리하였으며, 세포 수를 세었다. 시스-3-헥센알은 세포의 사멸을 유도하였으며, 시스-3-헥센알 처리된 맘모스페어의 수는 감소하였다(도 7B). 이러한 결과를 통해, 시스-3-헥센알이 맘모스페어 증식을 극적으로 감소시킨다는 것을 알 수 있었다.
<C: 실험예> 폐암 줄기세포 및 폐암에 대한 효과 분석
실험예 8: 시스 -3- 헥센알은 인간 폐암 세포의 세포 사멸을 유도하고, 증식을 억제한다.
인간 폐암 세포주인, A549 세포에서 시스-3-헥센알의 항증식 효과를 조사하기 위하여 도 8A에 도시된 시스-3-헥센알을 농도별로 처리한 후, MTS 분석을 수행하였다. 그 결과, 시스-3-헥센알 처리 48시간 후에, A549 세포주에서 시스-3-헥센알 500 μM 이상에서 농도 의존적으로 폐암 세포주들의 성장이 억제되는 것을 확인하였다(도 8B).
다음으로, A549 세포에서 사멸된 폐암 세포의 수(아넥신 V+)는 시스-3-헥센알 0.4 mM 처리에 의해 증가하는 것을 확인하였다(도 8C). 또한, A549 세포에서 캐스파제3/7의 형광분석을 수행하였으며, 그 결과, 시스-3-헥센알 0.4mM에서 캐스파제3/7의 활성이 유도되는 것을 확인하였다(도 8D). 또한, 시스-3-헥센알 처리에 의해, 세포자멸 소체(apoptotic bodies) 형성을 확인하였다(도 8E). 또한, 시스-3-헥센알은 A549 세포의 이동과 콜로니 형성을 억제하였다(도 9A 및 9B). 이러한 결과는 시스-3-헥센알이 효과적으로 다양한 암 특징 (증식, 이동, 세포 사멸 및 콜로니 형성)을 억제하는 것을 의미한다.
실험예 9: 시스-3-헥센알은 이종 이식 모델에서 종양 성장을 억제한다.
시스-3-헥센알은 시험관에서 폐암 세포의 증식을 억제하는 것을 도 8에서 확인하였다. 다음으로, 시스-3-헥센알과 증기-시스-3-헥센알이 이종 이식 종양 모델(xenograft tumor model)에서 종양 유발을 억제하는지를 폐암 세포를 꼬리 정맥에 투여하여 조사했다. 그 결과, 시스-3-헥센알과 증기-시스-3-헥센알 투여군에서 종양 부피는 대조군보다 작았다(도 10A 및 10F). 또한 시스-3-헥센알과 증기-시스-3-헥센알 처리군에서 종양 무게도 대조군보다 작았다(도 10D). 그러나, 시스-3-헥센알과 증기-시스-3-헥센알 처리군에서의 마우스의 체중은 대조군과 유사했다(도 10A). 이러한 결과는 시스-3-헥센알이 이종 이식 모델에서 종양 발생을 효과적으로 억제하는 것을 의미한다.
다음으로, 시스-3-헥센알이 이종 이식 종양 모델(xenograft tumor model)에서 종양 유발을 억제하는지를 폐암 세포를 피하 주사하여 추가적으로 조사했다. 시스-3-헥센알 처리군과 증기-시스-3-헥센알 처리군에서 종양 부피는 시스-3-헥센알을 처리하지 않은 대조군보다 작았다(도 11C). 또한 시스-3-헥센알 처리군과 증기-시스-3-헥센알 처리군에서 종양 무게도 시스-3-헥센알을 처리하지 않은 대조군보다 작았다(도 11B). 그러나, 시스-3-헥센알 처리군과 증기-시스-3-헥센알 처리군에서의 마우스의 체중은 대조군과 유사했다(도 11A). 이러한 결과는 시스-3-헥센알이 이종 이식 모델에서 종양 발생을 효과적으로 억제하는 것을 의미한다.
실험예 10: 시스-3-헥센알은 폐암 줄기세포를 억제한다.
시스-3-헥센알이 투머스페어(tumorsphere)의 형성을 억제할 수 있는지 여부를 평가하기 위해, A549 세포로부터 유래된 1차 투머스페어(tumorsphere)에 상이한 농도의 시스-3-헥센알을 처리하였다. 도 12에 나타난 바와 같이, 시스-3-헥센알은 폐암 세포주, A549 세포로부터 유래된 1차 투머스페어의 형성을 억제하였다. 투머스페어의 수는 50~90%까지 감소하였으며, 투머스페어의 크기도 감소하였다(도 12A). 다음으로, 시스-3-헥센알 향기의 증발을 통해 폐암 줄기세포의 형성이 억제되는 지를 확인하였다. 그 결과, 증발된 시스-3-헥센알 향기는 폐암 줄기세포의 형성을 억제하는 것을 확인하였다(도 12B).
실험예 11: 시스-3-헥센알은 ALDH 양성 폐암 세포의 비율을 감소시킨다.
A549 세포에 24 시간 동안 시스-3-헥센알을 처리하였으며, ALDH 양성 폐암 세포의 비율에 시스-3-헥센알 저해제의 효과를 조사하기 위해 ALDEFLUOR 분석을 실시하였다. 그 결과, 시스-3-헥센알이 ALDH 양성 폐암 세포의 비율을 감소시킨 것을 확인하였다(도 13).
실험예 12: 시스 -3- 헥센알은 암줄기세포(CSCs)의 자가재생 유전자 발현과 투머스페어의 증식을 억제한다.
시스-3-헥센알이 자가 재생 유전자의 발현을 억제하는지를 확인하기 위하여, 자가 재생 유전자 발현을 실시간 PCR (RT-PCR) 에 의해 조사하였다. 그 결과, 시스-3-헥센알은 폐암 세포에 nanog, c-myc, oct4, 및 CD44와 같은 자가 재생 유전자의 발현을 감소시켰다(도 14A).
다음으로, 시스-3-헥센알이 투머스페어의 증식을 억제하는지를 확인하기 위하여, 투머스페어에 시스-3-헥센알을 처리하였으며, 투머스페어의 세포 수를 계수 하였다. 그 결과, 시스-3-헥센알은 투머스페어의 세포 사멸을 유도하였으며, 시스-3-헥센알 처리된 투머스페어에서 관찰된 세포수는 적었다. 이러한 결과를 통해, 시스-3-헥센알이 투머스페어 증식을 크게 감소시키는 것을 알 수 있었다(도 14B).
실험예 13: 시스 -3- 헥센알은 투머스페어에서 NF - kB 신호 경로 및 IL-8 분비를 저해한다.
시스-3-헥센알의 세포 기능을 조사하기 위해, 시스-3-헥센알 처리 하에, A549 세포에서 유래된 투머스페어에서 STAT3 및 NF-kB 경로를 조사하였다. 그 결과, 시스-3-헥센알은 대조군에 비하여, 핵 p65 단백질의 양을 감소시켰다. 그러나, 시스-3-헥센알은 핵에서 인산화된 STAT3 단백질의 수준을 감소시키지는 않았다(도 15A).
분비된 IL-8는 투머스페어 형성에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있었다(Ginestier C, Liu S, Diebel ME, Korkaya H, Luo M, Brown M, Wicinski J, Cabaud O, Charafe-Jauffret E, Birnbaum D, Guan JL, Dontu G and Wicha MS. CXCR1 blockade selectively targets human breast cancer stem cells in vitro and in xenografts. J Clin Invest. 2010; 120(2):485-497). 이에, 분비되는 IL-8의 생산량을 확인하기 위해, flow cytometer를 사용하여, 염증성 사이토카인 프로파일링 분석을 시행하였다. 그 결과, 도 15B의 염증성 사이토카인 프로파일링 데이터에 제시된 바와 같이, 시스-3-헥센알 처리에 의해, 분비된 IL-8의 생산 수준은 감소하였다. 내부 대조군은 시스-3-헥센알 처리되지 않은 A549 투머스페어 배양액을 사용하였다.
상기 실험예들을 통해, 본 발명의 시스-3-헥센알은 유방암과 폐암의 증식을 억제할 뿐만 아니라, 유방암과 폐암의 줄기세포의 성장을 억제하는 것을 확인하여, 유방암과 폐암 그리고 이들의 줄기세포의 성장 억제 용도로 사용이 가능하다는 것을 알 수 있었다.
이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (27)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 유효성분으로 포함하는, 암 줄기세포 성장 억제용 조성물.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2016011209-appb-I000004
  2. 제1항에 있어서, 상기 암 줄기세포는 유방암 또는 폐암의 줄기세포인 것인, 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 화합물은 시스-3-헥센알인 것인, 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 화합물은 휘발성인 것인, 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 화합물은 식물에서 유래된 것인, 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 화합물은 (i) 유방암 유래의 맘모스페어(mammosphere)의 형성을 억제하거나, (ii) 유방암 유래의 맘모스페어의 증식을 억제하거나, (iii) 폐암 유래의 투머스페어(tumorsphere)의 형성을 억제하거나, 또는 (iv) 폐암 유래의 투머스페어의 증식을 억제하는 것인, 조성물.
  7. 제2항에 있어서, 상기 폐암 줄기세포는 Nanog, C-myc, Oct4, 및 CD44로 선택되는 하나 이상의 자가 재생(self-renewal) 유전자를 발현하는 것인, 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는, 암의 전이 억제, 또는 암의 치료 또는 예방용 약학적 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 상기 암은 유방암 또는 폐암인 것인, 약학적 조성물.
  10. 제8항에 있어서, 상기 조성물은 ESA+/CD44high/CD24low를 발현하는 유방암 세포의 성장을 억제하는 것인, 약학적 조성물.
  11. 제8항에 있어서, 상기 조성물은 알데히드 탈수소효소(ALDH) 양성의 유방암 세포의 성장을 억제하거나, 또는 알데히드 탈수소효소(ALDH) 양성의 폐암 세포의 성장을 억제하는 것인, 약학적 조성물.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는, 암의 전이 또는 암의 개선 또는 예방용 식품 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 암은 유방암 또는 폐암인 것인, 식품 조성물.
  14. 하기 화학식 1로 표시되는 휘발성 화합물을 포함하는, 암 줄기세포의 성장 억제용 향료 조성물.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2016011209-appb-I000005
  15. 제14항에 있어서, 상기 암은 유방암 또는 폐암인 것인, 향료 조성물.
  16. 제14항에 있어서, 상기 휘발성 화합물에서 증발되는 향기에 의해 유방암 또는 폐암 줄기세포의 성장을 억제하는 것인, 향료 조성물.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항의 향료 조성물을 포함하는, 약학적 조성물.
  18. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항의 향료 조성물을 포함하는, 피부외용제.
  19. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항의 향료 조성물을 포함하는, 식품 조성물.
  20. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항의 향료 조성물을 포함하는, 화장료 조성물.
  21. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항의 향료 조성물을 포함하는, 방향제 조성물.
  22. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항의 향료 조성물을 포함하는, 가습기용 첨가제.
  23. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항의 향료 조성물을 포함하는, 담배필터.
  24. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항의 향료 조성물을 포함하는, 퍼스널케어 제품.
  25. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항의 향료 조성물을 포함하는, 홈케어 제품.
  26. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항의 향료 조성물을 포함하는, 전자담배.
  27. 하기 화학식 1로 표시되는 휘발성 화합물 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 암 줄기세포의 성장을 억제하는 방법.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2016011209-appb-I000006
PCT/KR2016/011209 2016-07-29 2016-10-06 시스-3-헥센알을 포함하는, 암 줄기세포 성장 억제용 조성물 Ceased WO2018021618A1 (ko)

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