2-Anilinopyrimidine 구조 기반 신규 화합물의 항암효능평가 및 암 세포 억제 기전 규명 = Evaluation of Anticancer Efficacy and Elucidation of Cancer Cell Inhibition Mechanism of Novel Compounds Based on 2-Anilinopyrimidine Structure

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 표적항암제인 단백질 키나아제 억제제의 단점을 극복하고 치료 효과를 증진시킬 수 있는 신규 물질을 발굴하고자 하였다. 이를 위하여 분자량이 작은 소분자 화합물(small molecule)에 속하며 키나아제 억제를 통해 항암 효능을 보이는 61종의 2-Anilinopyrimidine 구조 기반 신규 합성 화합물 라이브러리를 대상으로 고처리량 스크리닝(High-throughput screening, HTS)을 수행하여 암세포 생존을 90% 이상 억제하는 두 개의 유효화합물을 선별하였다. 해당 화합물은 세포자멸사(apoptosis) 유도를 통해 항암효과를 보였으며, 생쥐 이종이식 모델(xenograft model)에서 종양의 성장을 억제하는 것이 확인되었다. KINOMEscan analysis를 수행하여 두 가지 화합물에서 공통으로 0.05% 이하의 S-Score를 보이는 세 가지 인산화효소(PDGFRβ, c-KIT, JNK1-3)를 1차적 표적 키나아제 후보로 선별하였으며, Molecule docking simulation을 통해 화합물이 인산화효소에 결합하는 양상과 결합 친화도(binding affinity)를 비교하였다. 또한, Western blot으로 인산화 수준을 확인한 결과, 표적 키나아제 후보 중 PDGFRβ의 활성이 뚜렷하게 억제되었다. 이러한 결과를 바탕으로 일차 암 세포주 및 3D 배양 모델에서 표적 키나아제 발현과 암세포 억제 효과를 비교분석한 결과, PDGFRβ가 과발현된 3D 배양 모델에서 기존의 키나아제 억제제인 sunitinib보다 강력하게 암세포의 생존을 억제하였다. 이러한 결과는 선별된 신규 화합물이 PDGFRβ를 표적으로 하는 키나아제 억제제로서 작용할 수 있음을 시사한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aimed to identify novel protein kinase inhibitors that can overcome the limitations of existing targeted therapies and improving therapeutic efficacy. Using a library of newly synthesized 2-anilinopyrimidine-based small molecules, a scaffold commonly associated with kinase inhibition, I performed a high-throughput screening and identified two compounds that suppressed cancer cell viability by more than 90%. These compounds demonstrated potent anticancer activity by inducing apoptosis in vitro and significantly inhibiting tumor growth in an in vivo xenograft mouse model. KINOMEscan profiling was performed to identify potential target kinases, and candidates with an S-score below 0.05 were selected. Among these candidates, phosphorylation of platelet-derived growth factor receptor β (PDGFRβ) was most effectively inhibited by the compounds, suggesting that PDGFRβ is a functional target. To further elucidate the molecular mechanism of this inhibition, molecular docking analysis were performed to compare binding modes and binding affinities between the compounds and candidate kinases. Notably, PDGFRβ exhibited the strongest binding affinity among the evaluated targets. Consistent with these findings, comparative assays using patient-derived primary cancer cells and 3D culture models showed that anticancer efficacy strongly correlated with PDGFRβ expression levels and surpassed the inhibitory effect of sunitinib, a clinically established protein kinase inhibitor. Collectively, these findings highlight the potency of the identified compounds as novel PDGFRβ-targeting kinase inhibitors and their potential as promising therapeutic candidates for cancers characterized by aberrant PDGFRβ activation.

목차 (Table of Contents)

• 그림목차 ⅰ
• 표 목차 ⅲ
• 국문 초록 ⅳ
• ABSTRACT ⅵ
• I. 서론 1
• 1. 암(Cancer) 1
• 2. 단백질 인산화효소(Protein kinase) 2
• 3. 단백질 키나아제 억제제(Protein kinase inhibitor) 6
• 4. 2-Anilinopyrimidine 구조 기반 신규 합성 화합물 라이브러리 6
• II. 목적 8
• III. 연구 재료 및 방법 9
• 1. 시약 9
• 2. 세포 및 오가노이드 배양 9
• 3. 신규합성 화합물 라이브러리 스크리닝 10
• 4. 세포 생존율 분석(Cell viability assay) 11
• 5. 군집 형성 분석(Clonogenic assay) 11
• 6. 세포사멸(Apoptosis) 분석 11
• 7. Western blot 12
• 8. KINOMEscan profiling assay 13
• 9. Molecular docking analysis 14
• 10. 동물실험(In vivo experiments) 15
• 11. Statical analysis 15
• IV. 결과 17
• 1. 신규 합성물 라이브러리에서 유효화합물 선별 17
• 2. EK16004와 EK16005에 의한 암세포 억제효과 조사 20
• 3. EK16004와 EK16005에 의한 세포 사멸(Apoptosis) 조사 23
• 4. KINOMEscan profiling을 이용한 표적 키나아제 후보 선별 29
• 5. 생체 내에서의 종양 억제 효과 확인 37
• 6. 환자유래세포모델에서의 PDGFRβ 억제 효과 검증 40
• V. 고찰 45
• VI. 결론 48
• VII. 참고문헌 49