발명의 배경과 필요성

기술의 배경과 문제점

• 기존 진단 기술의 한계: 현재 알츠하이며 진단에 사용되는 아밀로이드-베타(Aβ) 방사성 추적자는 유사한 구조의 타우(Tau) 단백질 엉킴까지 함께 검출하여 진단의 정확성과 선택성이 떨어지는 문제가 있었습니다.

• 조기 진단의 어려움: 기존 프로브들은 주로 병이 상당히 진행된 후 나타나는 불용성 Aβ 플라크를 표적하도록 설계되었습니다. 이로 인해 신경세포 손상을 유발하는 초기 단계의 가용성 Aβ 올리고머를 검출하는 데 한계가 있었습니다.

• 이미징 기술의 제약: 일광자 현미경(OPM)은 얕은 조직 침투 깊이, 자가형광, 광독성 등의 문제가 있으며, 이광자 현미경(TPM)에 적합한 고성능 프로브는 전무한 실정이었습니다. 기존 PET 조영제 또한 빠른 반감기와 낮은 해상도의 문제가 있었습니다.

기술의 필요성

• 고령화 사회 진입에 따라 급증하는 알츠하이머병 환자를 조기에 정확하게 진단할 수 있는 혁신적인 기술이 시급합니다.

• Aβ 올리고머와 플라크를 선택적으로, 그리고 높은 민감도로 구별하여 검출할 수 있는 새로운 진단용 프로브 및 추적자 개발이 필요합니다.

• 깊은 조직까지 관찰 가능한 이광자 현미경(TPM)과 비침습적 전신 영상이 가능한 PET 기술의 장점을 극대화할 수 있는 맞춤형 화합물이 요구됩니다.

구현 방법

기술의 원리

• 본 발명은 화학식 1로 표시되는 신규 화합물 'PyrPeg'를 핵심으로 합니다. 이 화합물은 알츠하이머병의 주요 원인인 아밀로이드 베타(Aβ)의 올리고머 및 플라크에 특이적으로 결합하는 성질을 가집니다.

• 이중 진단 기능: 'PyrPeg'는 이광자 프로브(Two-photon probe)로 사용되어 현미경 수준의 고해상도 이미징을 가능하게 하고, 동시에 방사성 동위원소(예: 18F)를 결합하여 PET용 추적자(Tracer)로도 활용될 수 있어 임상 진단에 적용할 수 있습니다.

• 우수한 뇌 전달 능력: 이 화합물은 혈액 뇌 장벽(BBB, Blood Brain Barrier)을 효과적으로 통과할 수 있도록 설계되어, 정맥 주사와 같은 비침습적인 방법으로도 뇌 속의 표적 병변에 도달할 수 있습니다.

구체적인 구현 방법

핵심 화합물인 PyrPeg는 3-메톡시-N-메틸아닐린을 출발 물질로 하여 총 5단계의 화학 반응을 통해 합성됩니다.

1. 단계 a: 출발 물질의 노실화 (수율 77%)

2. 단계 b: BBr3를 이용한 탈메틸화 (수율 95%)

3. 단계 c: 포밀화 반응 (수율 52%)

4. 단계 d: 중간체 간의 반응 (수율 42%)

5. 단계 e: 최종 산물 PyrPeg 제조를 위한 탈보호 (수율 53%)