류마티스 관절염 치료제 개발을 위한 benzoxazole 유도체의 합성 및 활성연구

Abstract

류마티스 관절염은 만성 전신성 염증질환으로 다발성, 대칭성의 관절염과 이에 따른 관절의 변형 및 손상이 생기는 질환이다. 이 질환에 대한 주요 원인이 점차 밝혀지고 있으나 정확하게 규명되지는 않았다. 류마티스 관절염에 쓰이는 치료제는 대부분 생물학적 제제로 고가이며 주사제로만 사용할 수 있는 단점이 있다. 그러므로 대량 합성이 가능하고 특이적으로 Interleukin-1β (IL-1β)의 활성을 저해하는 저분자 화합물을 개발한다면 IL-1β와 관련된 질환과의 상관성을 정확하게 규명할 수 있다고 여겨진다. 또한 합성된 화합물을 이용한 의약품 개발로의 응용도 가능하리라 본다. 이에 본 연구에서는 IL-1β 활성 저해 역할을 할 것이라 예상되는 benzoxazole을 기본 골격으로 하는 다양한 물질을 합성하였다. Tumor necrosis factor-α (TNF-α), IL-1β, Interleukin-6 (IL-6)와 같은 염증성 사이토카인이 류마티스 관절염 발병에 관여한다는 연구결과를 바탕으로 본 연구에서 합성된 benzoxazole 유도체들 중 26종을 선별하여 IL-1β, IL-6 에 대한 저해도 평가를 실시하였으며, 그 중 10종은 TNF-α, Nitric oxide (NO) 저해도 평가를 실시하였다. TNF-α, NO 저해활성도 평가에서는 낮은 저해율을 보였으나, IL-1β, IL-6 에서는 높은 저해율을 보이는 것을 확인할 수 있었다. IL-1β, IL-6 에서 높은 활성을 보인 2종을 세포독성과 염증경감 효과에 대한 평가도 실시하였다. 이에 benzoxazole의 골격으로 하는 다양한 유도체들이 IL-1β와 IL-6 활성 저해에 좋은 저해율을 보이는 것으로 보아 다양한 유도체들을 합성하여 구조-활성 간의 상관관계를 규명할 수 있을 것으로 기대된다.;Interleukin 1 beta(IL-1β) and Interleukin 6(IL-6) were known to be a multifunctional cytokine. IL-1β was produced mainly by blood monocytes, but also by macrophages, dendritic cells and a variety of other cells in the body. While IL-1β plays an important role in innate immunity, over expression can be deleterious. Systemic effects from over expression of IL-1β are the main cause of various auto-inflammatory diseases. IL-1β release is central to the pathogenesis of auto-inflammatory diseases (such as Rheumatoid Arthritis(RA), Behcet’s disease and systemic lupus erythematosus), type 1 diabetes and gout. IL-6 was originally identified as a B-cell differentiation factor that regulates the immune response, inflammation and hematopoiesis. Increased IL-6 levels were observed in several diseases, including osteoporosis, psoriasis and RA. Commonly IL-1β and IL-6 antagonists were used as a treatment for RA with highly safety and comparable efficacy. In order to develop IL-1β antagonists and IL-6, 33 benzoxazole derivatives were designed and synthesized. Eight compounds(3a, 3b, 3e, 3f, 3g, 4c, 4d, 4e) showed a more than 50% inhibition against IL-1β at 10µM. The most active compound, 3a, (N^(2)-(4-methoxyphenyl) benzo[d]oxazole-2,5diamine), showed an excellent inhibitory activity (92.08%) of IL-1β at 10µM in vitro. The compound 3a was also evaluated in vivo. Injections of Zymosan A (3mg/ml) in mouse paws provoked inflammatory reactions. The administration of compound 3a (3mg, 10mg, 30mg/kg) showed a significantly reduced inflammation without change in body weight. And Seven compounds(3b, 3e, 3f, 3g, 7e, 7f, 7m) showed a more than 50% inhibition against IL-6 at 10µM. The most active compound, 3f, (N^(2)-(4-butylphenyl)benzo[d]oxazole-2,5-diamine), showed a good inhibitory activity (71.51%) of IL-6 at 10µM in vitro. Four compounds(3b, 3e, 3f, 3g) which have 4-butyl, 3-bromo, 4-isobutyl and 4-ethoxy, respectively on benzoxazole ring showed a good inhibition in both IL-1β and IL-6. Blockade of both IL-1β and IL-6 could be helpful in RA and other related immune diseases.