KR100403075B1 - 이온성 착체인 수용성 약학 조성물 - Google Patents

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Abstract

헤조그(hedgehog) 단백질, 골 형태발생 단백질, 성장 인자, 적혈구 생성소, 혈소판 형성소, G-CSF, 인터류킨(interleukin) 및 인터페론으로 구성된 군으로부터 선택된 이온성의 약학적으로 효과적인 폴리펩타이드를 함유하고, 양쪽성 화합물을 추가로 함유함을 특징으로 하는 수용성 조성물(이 때 상기 폴리펩타이드와 상기 양쪽성 화합물은 폴리펩타이드의 용해도를 증진시키지 않는 이온성 착체를 형성한다)은 폴리펩타이드의 활성도를 증가시키고/거나 폴리펩타이드의 지연된 방출을 위해 적합하다.

Description

이온성 착체인 수용성 약학 조성물{Water-soluble Pharmaceutical Composition in an Ionic Complex}
본 발명은 세포막에서 세포외 수용체와의 상호작용에 의해 생물학적으로 효과적인 폴리펩타이드의 조성물에 관한 것으로, 상기 폴리펩타이드는 양쪽성 화합물과의 이온성 착체로 상기 조성물에 존재한다. 본 발명은 추가로 상기 조성물의 용도에 관한 것이다.
약물 전달 시스템으로서의 양쪽성 화합물의 용도는 당해 분야에 널리 알려져 있다(예컨대, 미국 특허 제 5,650,393 호, 미국 특허 제 5,688,761 호, 미국 특허 제 5,665,328 호, 미국 특허 제 5,124,081 호 및 미국 특허 제 5,109,038 호). 또한, 표면 활성인 물질과 약제 사이의 미셀(micelle) 형태의 착체의 형성은, 예를 들면 활성 약제의 경피적인 막횡단 침투를 개선시키기 위한 것으로 공지 되어 있다[톰린슨(Tomlinson) 및 데이비스(Davis)의 문헌(J. Colloid. Interf., Sci. 74(1980) 349) 참조]. 또한, 약제는 이온화된 상태보다 이온화되지 않은 형태에서 생물막을 통한 전달 특성이 더 나은 것으로 공지되어 있다[쿨스(Cools) 및 쟌센(Jansen)의 문헌(J. Pharm. Pharmacol. 35(1983) 689-691) 참조]. 또한, 하전된 분자, 특히 폴리펩타이드는 지질중에서 낮은 용해도를 갖기 때문에, 생리적 pH 값에서 다중 이온화된 형태로 존재하는 펩타이드는 작용 부위로의 전달(약의 전달)에 적정하지 않음이 공지되어 있다[히라이(Hirai) 등의 문헌(Int. J. Pharm. 7(1991) 317-325) 참조]. 장의 막으로 단백질을 전달하는 것을 용이하게 하기 위해, 친유성 대이온(counterion)을 약제의 이온성 부분에 결합시켜서 생물막과의 상호작용을 개선시키는 것이 유리함이 오카다(Okada) 등의 문헌[J. Pharm. Sci. 72(1993) 75-78]에 공지되어 있다. 예를 들면, 하젠가(Hazzenga) 및 베르너(Berner)는 쯔비터이온성 활성 약제의 경피적 전달에 대한 개선된 방법을 문헌[J. Controlled Release 16(1991) 77-88]에 기재한다.
생물막과 약제의 상호작용을 개선시키기 위한 다른 방법은, 예를 들면 리(Lee) 등의 문헌[Critical Rev. Therap. Drug Carrier Systems 8(1991) 91-192], 모리모토(Morimoto) 등의 문헌[Arch. Int. Pharmacodyn. 302(1989) 18-26] 및 옹스트(Aungst)의 문헌[Int. J. Pharm. 33(1986) 225-234]에 기재되어 있다. 그러나, 모든 방법에 있어서, 활성 약제가 피부와 같은 생물막을 투과하여 세포로 전달되기쉽게 상기 활성 약제의 소수성을 증가시키는 것을 목적으로 한다. 이를 위해서 표면 활성 물질이 임계의 미셀 농도보다 높은 농도로 사용되었다[CMC, 우막(Womack) 등, Biochim. Biophys. Acta 733(1983) 210]. 상기 방법들의 단점은 사용된 표면 활성 물질의 고농도가 세포막에 큰 영향을 주고 손상을 입힐 수 있다는 것이다.
활성 약제의 균질 용액은, 결정을 형성하기 위한 적절한 양의 음이온성 계면활성제의 첨가, 결정의 단리 및 유기 용매로의 상기 결정의 재용해에 의해 담체-결합된 활성 약제의 생산을 위해 제조될 수 있음은 국제 특허 공개 공보 제 94/08599 호에 공지되어 있다. 이어서, 음이온성 계면활성제 및 활성 약제의 착체를 함유하는 이러한 균질 용액은 활성 약제를 고상 매트릭스에 함입시키거나 분산시키기 위해 사용될 수 있다. 또한, 국제 특허 공개 공보 제 94/08599 호에는 음이온성 계면활성제와 단백질의 착체가 형성될 수 있고, 활성 약제가 단백질의 조절된 방출을 위해 착체로부터 분리될 수 있음이 기술되어 있다.
단백질의 활성은 지방산 또는 스테로이드와 같은 소수성 화합물과 공유성 커플링을 함으로써 개선될 수 있음이 공지되어 있다. 그러나, 상기 방법은 복잡하고 커플링의 화학 반응 때문에 균일하지 않은 생성물을 야기시킨다[예컨대, 에크라미(Ekrami, H.M.) 등의 문헌(FEBS Letters 371(1995) 283-286) 및 페핀스키(Pepinski, R. B.) 등의 문헌(J. Biol. Chem. 273(1998) 14037-14045)을 참조].
따라서, 본 발명의 목적은 함유된 폴리펩타이드의 활성을 개선시키는 약학적으로 효과적인 폴리펩타이드의 조성물을 제공하는 것이다.
도 1은 shh에 의한 세포 시험에서의 데옥시콜레이트의 증가하는 농도에 대한알칼리성 포스파타아제 유도의 의존도를 나타낸다.
도 2는 데옥시콜레이트의 농도에 대한 응집물 형성의 의존도를 나타낸다.
상기 목적은 조성물, 바람직하게는 헤조그 단백질, 골 형태발생 단백질, 성장 인자, 적혈구 생성소, 혈소판 형성소, G-CSF, 인터류킨 및 인터페론으로 구성된 군으로부터 선택된 약학적으로 효과적인 폴리펩타이드를 함유하고, 양쪽성 화합물을 추가로 함유함을 특징으로 하는 약학 조성물에 의해 달성되는데, 상기 폴리펩타이드와 상기 양쪽성 화합물은 이온성 착체를 형성하고 착체의 형성은 상기 폴리펩타이드의 용해도를 증진시키지 않는다. 조성물은 유기 용매를 함유하지 않는다. 저장의 목적을 위해 조성물은 동결건조될 수 있다.
본 발명에서, 폴리펩타이드 및 양쪽성 화합물은 수성의, 바람직하게는 완충 용액으로 사용되는 농도로 개별적으로 용해되고, 폴리펩타이드를 소수성화시키는 이온성 상호작용에 의해 착체를 형성하게 되는 것은 두가지 물질의 단순한 조합이고, 따라서 폴리펩타이드의 수용해도를 악화시키거나 적어도 개선시키지는 않는다. 놀랍게도, 이러한 방식으로 상기 폴리펩타이드의 활성이 상당히 개선될 수 있음이 밝혀졌다.
본 발명에 따라서, 양쪽성 화합물과 폴리펩타이드의 양 및 비율은 이온 착체를 함유하는 수성 조성물이 투명한 용액이 되도록 바람직하게 선택된다. 폴리펩타이드와 양쪽성 화합물 간에 착체의 형성으로 인해 혼탁해진 경우, 환자에게 투여하기 위한 용액으로서 곧바로 사용된다면 용액을 여과하여 혼탁하지 않은 용액을 제공한다. 조성물이 환자에게 투여되기 전에 담체에 고정된다면, 혼탁성을 제거할 필요는 없다.
약학적으로 효과적인 폴리펩타이드는 이온 형태로 제공될 수 있고, 세포 표면 수용체(세포외 수용체)에 의해 인식되고 결합되어 생물학적 활성을 증진시키는 폴리펩타이드이다. 상기 폴리펩타이드는 성장 인자(예컨대, NGF, TGF-β, FGF, GDF, 인슐린 등과 같은 성장 인자), 적혈구 생성소, 혈소판 형성소, G-CSF, 인터페론-α2b와 같은 인터페론, 인터류킨-2 또는 인터류킨-12와 같은 인터류킨, BMP-2와 같은 골 형태발생 단백질, 또는 소닉(sonic), 인디안(indian) 또는 데저트(desert) 헤조그 단백질과 같은 헤조그 단백질이다. 헤조그 단백질이 특히 바람직하다. 착체화되지 않는 형태에 비해 본 발명에 따른 착체에서 바람직하게는 10배 이상 증가된 활성(시험관내에서의 치료 효과 및/또는 단백질 활성도)을 갖는 폴리펩타이드가 바람직하게 사용된다. 폴리펩타이드의 이온 형태를 유리하게는 그의 pK 값으로부터 0.5pH 단위이상 차이나는 환경에 존치시킴으로써 수득할 수 있다.
본 발명에 따른 양쪽성 화합물은 음이온성, 쯔비터이온성 또는 양이온성 소수성 계면활성제, 지방산, 알킬 설포네이트 또는 지질로서 이해되어야 한다. 바람직한 음이온성 계면활성제는 데옥시콜레이트, 콜레이트, 타우로콜레이트, 타우로데옥스콜레이트 및 데하이드로콜레이트(양이온성 폴리펩타이드에 유용)와 같은 스테로이드계 텐사이드(tenside)이고, 바람직한 쯔비터 이온성 계면활성제는 CHAPS(3[(3-콜아미도프로필)디메틸암모니오]-1-프로판 설포네이트) 및 쯔비터전트(Zwittergent: 등록상표)(N-도데실-N,N-디메틸-3-암모니오-1-프로판 설포네이트)이고, 바람직한 양이온성 계면활성제는 세틸트리메틸암모늄 브로마이드 또는 도데실암모늄 클로라이드(음이온성 폴리펩타이드에 유용)이고, 바람직한 지방산은 팔미트산(양이온성 폴리펩타이드에 유용)과 같은 지방산이다. 바람직한 알킬 설페이트는 데실 설포네이트(양이온성 폴리펩타이드에 유용)와 같은 알킬 설포네이트이고, 바람직한 지질은 포스파티딜 세린(음이온성 폴리펩타이드에 유용) 및 포스파티데이트(양이온성 폴리펩타이드에 유용)와 같은 지질이다.
양쪽성 화합물은 폴리펩타이드를 소수성화하여 결국 폴리펩타이드의 수용해도를 감소시키거나 적어도 개선시키지 않는 조건하에 조성물에 첨가된다. 본 발명에 따른 폴리펩타이드와 양쪽성 화합물 간의 수용성 이온성 착체가 이러한 방식으로 형성되는 것은 중요하다. 착체에서 폴리펩타이드 대 양쪽성 화합물의 비율은 사용된 pH 값 및 두 물질의 pK 값에 따라 달라지고, 농도 비율에 따라 달라진다. 폴리펩타이드 및 보조 물질의 pK 값에서 0.5pH 단위이상만큼 차이나는 pH 값을 사용하는 것이 바람직하다. 양쪽성 화합물이 많이 첨가될수록, 많은 양쪽성 화합물이 폴리펩타이드에 결합하고, 더욱 소수성인 착체가 된다. 이것은 착체를 침전시키고, 그리하여 더이상 완전히 수용성이 아닌 가용성 및 불용성 착체의 혼합물로 존재하게 할 수 있다. 그러나, 폴리옥사머[예컨대, 트윈(Tween: 등록상표)]와 같은 비이온성 계면활성제를 첨가하면 착체의 수용해도를 적어도 부분적으로 유지시킬 수 있고, 또는 필요하다면 조성물을 여과할 수 있다. 이 경우에, 또한 비음이온성 계면활성제는 미셀 형성에 이르는 농도로 존재할 수 있다. 양쪽성 화합물의 유형 및 농도는, 특히 폴리펩타이드로서의 단백질과 함께, 폴리펩타이드의 분자 구조가 그의 본래 활성 형태로 유지되고 폴리펩타이드의 활성이 감소되지 않도록 선택됨을 주지해야 한다. 통상적으로, 양쪽성 화합물의 10배 몰 초과량이면 상기 목적에 충분하다. 바람직하게는, 1ml당 5㎍의 단백질 양과 함께 양쪽성 화합물 0.001 내지 0.05%(중량/체적)가 첨가된다.
예를 들면, 소듐 도데실 설페이트(SDS)와 같은 변성 계면활성제가 본 발명에 따라 사용하는 경우, 상기 화합물을 저농도에서만 사용할 수 있다. SDS는 단백질의 변성된 불활성 형태로 수용해도를 개선시키지만 고농도에서는 단백질을 변성시키는 것으로 공지되어 있다. SDS와 같은 상기의 양쪽성 화합물은 고농도에서 본 발명에 따른 원하는 착체뿐만 아니라 미셀을 형성할 수도 있고, 이로인해 폴리펩타이드의 용해도를 증가시킨다. 양쪽성 화합물이 폴리펩타이드의 원하지 않는 변성을 유도하는 지는 당해 분야의 숙련가에게 친숙한 방법에 의해 쉽게 결정될 수 있다. 상기 방법은 예를 들면 활성 결정, 또는 IR, CD 및 형광 분광법와 같은 구조를 검토하기 위한 물리화학적 방법이다.
본 발명의 의미에서 수성의 수용성 약학 조성물은 약학적으로 효과적인 폴리펩타이드를 함유하는 불용성 입자를 본질적으로 포함하지 않는 조성물로서 이해되어야 한다. 특히, 수성 약학 조성물은 본 발명에 따라서 가시적 혼탁도가 없는 조성물로서 이해되어야 한다. 상기 가용성 조성물은 본 발명에 따른 이온성 착체가 폴리펩타이드 및 계면활성제가 사용된 농도에서 완전히 수용성인 경우, 또는 용해되지 않는 착체가 여과에 의해 제거되는 경우 가능하다. 본 발명에 따라서, 수성 조성물은 또한 유기 용매를 포함하지 않는다. 또한, 조성물의 제조를 위해 지방산과 같은 양쪽성 화합물을 소량의 유기 용매(조성물의 5체적% 이하, 바람직하게는 1체적% 이하)에 용해시킬 필요가 있을 수도 있다.
본 발명의 추가의 주요 내용은 약학적으로 효과적인 폴리펩타이드의 수용해도를 악화시키거나 적어도 개선시키지 않는 양쪽성 화합물과 약학적으로 효과적인 폴리펩타이드가, 이온성 상호 작용에 의해 폴리펩타이드와 보조 물질사이에서 이온성 착체가 형성되는 농도 비율 및 pH 값에서 조합됨을 특징으로 하는 본 발명에 따른 수성 약학 조성물을 제조하기 위한 방법이다.
추가의 본 발명의 주요 내용은 인간 또는 포유동물의 신체에 전신 또는 국부 투여용의 본 발명에 따른 약학 조성물의 용도이다.
바람직한 태양에 있어서, 헤조그 단백질이 약학적으로 효과적인 폴리펩타이드로서 약학 조성물에 사용된다. 헤조그 단백질의 활성은 공유적 소수성 변형에 의해 증진될 수 있다(유럽 특허원 제 99108032.6 호).
본 발명에 따라서, 헤조그 단백질의 활성은 헤조그 단백질과 양쪽성 화합물 간에 이온성 착체를 형성함으로써 상당한 정도로 증가될 수 있다. 바람직한 태양에 있어서, 10배 이상의 헤조그 단백질의 활성 증가[이 콜라이(E. Coli)에서 제조된 재조합 헤조그 단백질과 비교]가 얻어진다.
결과적으로 바람직한 본 발명의 주요 내용은 이온성 상호작용에 의해 형성된 헤조그와 양쪽성 화합물의 착체를 함유하는 약학 조성물이고, 이 때 양쪽성 화합물은 상기 헤조그 단백질의 용해도를 악화시키거나 적어도 개선시키지 않는 농도로 존재한다.
헤조그 단백질은 배형성에서의 다양한 구조의 형성에 관여하는 분비된 신호 단백질의 한 부류로서 이해된다[스미스(J. C. Smith)의 문헌(Cell 76(1994) 193-196), 페리몬(N. Perrimon) 등의 문헌(Cell 80(1995) 517-520), 치앙(C. Chiang) 등의 문헌(Nature 83(1996) 407), 비트굳(M. J. Bitgood) 등의 문헌(Curr. Biol. 6(1996) 296), 보르트캄프(A. Vortkamp) 등의 문헌(Science 273(1996), 613), 레이(C. J. Lai) 등의 문헌(Development 121(1995) 2349)을 참조]. 헤조그 단백질의 생합성동안, 신호 서열의 분할 및 자가촉매적 분할 후에 20kD의 N-말단 도메인(domain)과 25kD C-말단 도메인이 수득된다. 그의 본래 형태에 있어서, N-말단 도메인은 콜레스테롤 및 팔미토일로 변형된다[포터(J. A. Porter) 등의 문헌(Science 274(1996) 255-259) 및 페핀스키(Pepinski) 등의 문헌(J. Biol. Chem. 273(1998) 14037-14045)을 참조]. 고등 생명체에서, 헤조그 부류는 셋 이상의 구성원, 즉 소닉, 인디안 및 데저트 헤조그[Shh, Ihh, Dhh; 피에쯔(M. Pietz) 등의 문헌(Development(Suppl.)(1994) 43-51)을 참조]로 구성된다. 재조합으로 제조된 헤조그 단백질의 활성에서의 차이점이 원핵생물 및 진핵생물에서의 제조 후에 관찰되었다[하인스(M. Hynes) 등의 문헌(Neuron 15(1995) 35-44) 및 나카무라(T. Nakamura) 등의 문헌(Biochem. Biophys. Res. Comm. 237(1997) 465-469) 참조].
소닉, 인디안 또는 데저트 헤조그가 특히 바람직하게 사용된다[피에쯔 등의 문헌(Development(Suppl.)(1994) 43-51)을 참조]. 제 L38518 호로 EMBL 자료 은행에 기재된 서열을 갖는 헤조그 단백질이 바람직하게 사용된다. 헤조그 부류의 단백질은 그의 아미노산 서열에서 명확한 상동관계를 갖는데, 이는 상기 언급한 소닉 헤조그 단백질의 서열에 대하여 80% 이상 동일한 헤조그 단백질의 유전정보를 지정하는 핵산을 발현시키는 것이 바람직한 이유이다. 헤조그 단백질은 예를 들면 국제 특허 공개 공보 제 99/28454 호 및 유럽 특허 출원 제 99108032.6 호에 기재된 바와 같이 바람직하게 사용된다.
인간 소닉 헤조그 전구체 단백질은 제 L38518 호로 EMBL 자료 은행에 기재된 서열의 아미노산 1 내지 462로 구성된다. 아미노산 1 내지 23은 신호 펩타이드를 나타내고, 아미노산 24 내지 197은 성숙된 신호 도메인을 나타내고, 아미노산 32 내지 197은 8개의 아미노산이 감소된 신호 도메인을 나타내고, 아미노산 198 내지 462는 자가융해 절단후의 자가처리된 C-말단 도메인을 나타낸다.
헤조그 단백질의 약학적 효과는 골 유도에 관한 킨토(Kinto) 등의 문헌[FEBS Letters, 404(1997) 319-323], 신경 세포에 대한 효과에 관한 미아오(Miao) 등의 문헌[J. Neurosci. 17(1997) 5891-5899] 및 연골 세포 유도에 관한 스토트(Stott) 등의 문헌[J. Cell Sci. 110(1997) 2691-2701]에 기재된 바와 같이 신경 세포, 바람직하게는 골형성 및/또는 골유도, 및 특히 바람직하게는 연골형성 및/또는 연골유도에 대한 신경학적 효과로서 바람직하게 이해된다.
국부용의 적절한 약학 효능을 갖도록 본 발명에 따른 착체로 피복되고 함입된 담체 매트릭스를 제조하기 위해서 고농도의 헤조그 단백질 용액이 필요하다. 약학적으로 사용될 수 있는 담체는 바람직하게는 담체 1ml 당 0.1mg 내지 10mg 이상의 헤조그 단백질의 농도를 바람직하게 함유해야 함이 밝혀졌다. 헤조그 단백질은 본래 잘 녹지 않는다. 그러나, 놀랍게도 아르기닌 또는 아르기늄 이온을 함유하는 용액에서 헤조그 단백질의 용해도가 급격히 증가하고 헤조그 단백질의 안정도가 저농도(＜1mg/ml)에서 개선됨이 밝혀졌다. 결국, 아르기닌 또는 아르기늄 이온을 수용액 및 담체 결합 착체에 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명의 취지내의 헤조그 단백질의 활성도는 폴리펩타이드가 포유류의 세포에서 유도할 수 있는 알칼리성 포스파타아제의 활성(알칼리성 포스파타아제의 발현의 자극)으로서 이해된다(알칼리성 포스파타아제 시험에서의 활성도). 이러한 방법에서, 마우스 섬유아세포 주는 소태아 혈청을 함유하는 배지내에서 배양된다. 계속해서, 멸균 여과된 샘플을 첨가하고, 세포를 5일 후에 용해시키고, 알칼리성 포스파타아제를 색소성 기질(pNP, p-니트로페놀)의 분할 수단에 의해 세포 용해물에서 결정한다[아사히나(J. Asahina)의 문헌(Exp. Cell. Res. 222(1996) 38-47) 및 나카무라의 문헌(1997) 참조].
본 발명에 따른 약학 조성물은 헤조그 단백질의 약학 효과량을 함유하고, 전신 또는 바람직하게는 국부적으로 투여될 수 있다. 본 발명에 따른 단백질을 헤조그 부류의 다른 단백질, 또는 골 형태발생 단백질(BMPs)[우즈니(Wozney) 등의 문헌(Cell. Mol. Biol. of Bone, Bone Morphogenetic Proteins and their Gene Expression (1993) Academic Press Inc., 131-167) 참조], 부갑상선 호르몬[카라블리스(Karablis) 등의 문헌(Genes and Development 8(1994) 277-289) 참조], 인슐린과 유사한 성장 인자(IGF-I 또는 II) 또는 형질변형 성장 인자 부류(TGF-β, GDF)와 같은 골 성장 인자와 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 다른 단백질은 또한, 본 발명에 따른 착체에 존재하지만 반드시 존재해야 하는 것은 아니다.
본 발명의 추가의 주요 내용은 헤조그 단백질과 양쪽성 화합물간에 이온성 착체가 형성되도록 하는 조건하에서 상기 헤조그 단백질과 양쪽성 화합물을 결합시킴으로써 헤조그 단백질의 바람직하게는 수용성인 약학 조성물을 제조하는 방법이다.
본 발명의 추가의 주요 내용은 약학 조성물을 제조하기 위한 본 발명에 따른 상기 헤조그 단백질 착체의 용도이고, 이 때 착체는 조성물의 필수 성분으로서 사용되고 선택적으로 적합한 추가의 약학적 보조 물질과 바람직하게는 수성의 완충용액에서 혼합된다. 추가의 바람직한 태양에 있어서, 본 발명에 따른 헤조그 착체는 용해된 형태 및 침전된 형태의 혼합물로, 또는 침전된 형태만으로 존재하고, 이는 헤조그 단백질의 지연된 방출 또는 생체내 작용 부위에서의 국부 적용을 가능하게 한다. 작용 부위에서의 단백질의 방출은 완전히 용해된 약학 배합물에서보다 상기 혼합물에서 훨씬 느리다.
또한, 염화 나트륨, 당(만니톨, 수크로즈, 락토즈, 글루코즈, 사카로즈, 트레할로즈, 바람직하게는 20 내지 100mg/ml), 또는 글리신, 아르기닌, 메티오닌 또는 시스테인과 같은 아미노산 및 EDTA와 같은 항산화제, 시트레이트. 티오글리세롤, 아세틸시스테인, 폴리에틸렌 글리콜(1 내지 10중량%), 항염증제, 국부 마취제, 항생제 및/또는 안정화제와 같은 보조 물질을 첨가하는 것이 약학 조성물의 제조에 바람직하다.
추가의 바람직한 태양에 있어서, 수라민(suramin)을 함유하는 본 발명에 따른 헤조그 단백질의 약학 조성물이 바람직하고 이는 유리하게 사용될 수 있다.
약학 조성물은 추가의 약학 보조 물질을 함유할 수 있고 바람직하게는 동결건조된다.
바람직한 태양에 있어서, 약학 조성물은 헤조그 단백질을 0.1 내지 10mg/ml, 바람직하게는 0.1 내지 5mg/ml로 함유한다.
바람직한 태양에 있어서, 약학 조성물은, 생체적합성이고 바람직하게는 pH 4 내지 pH 10, 특히 바람직하게는 pH 6 내지 pH 8의 범위에 존재하는 약학적으로 허용가능한 완충액을 추가로 함유한다. 완충액의 농도는 바람직하게는 10 내지 500mmol/l, 더욱 바람직하게는 10 내지 100mmol/l이다. 높은 이온 세기에 의해 착체 형성에 간섭되지 않도록 염의 농도를 선택하는 것이 좋다.
본 발명의 다른 태양에 있어서, 약학 조성물은, 생체적합성이고 예를 들면 이식물로서 사용될 수 있는 담체에 함입된 본 발명에 따른 착체를 함유한다. 바람직하게는, 담체는 헤조그 단백질이 담체에 함입되는 경우 헤조그 단백질을 변질시키지 않고, 10,000Da 이상의 평균 분자량을 갖는 중합체이다.
상기 중합체는, 예를 들면 히알루론산, 콜라겐, 알기네이트 또는 PLGA(폴리아트산 및 글리콜산의 공중합체) 또는 그의 유도체와 같은 유기 중합체이다. 착체가 담체에 함입되면, 상기 기재된 수성 약학 조성물로서 유용한 것처럼 용액에 완전히 용해될 필요는 없다. 담체 결합된 착체가, 바람직하게는 골 또는 연골중의 헤조그 폴리펩타이드의 착체로서 신체에 국부적으로 적용되는 경우, 착체로부터 가용 형태로 천천히 방출되고, 따라서 원하는 생물학적 효과를 나타내게 된다.
본 발명의 추가의 주요 내용은 인간 신체 또는 동물에 대한 국부 적용을 위해 생체적합성 담체에 고정된(가역적으로 결합된) 본 발명에 따른 약학 조성물의 용도이다. 상기 생체적합성 담체는, 예를 들면 히알루론산, 콜라겐, 알기네이트, 또는 PLGA 또는 그의 유도체와 같은 유기 중합체이다.
본 발명에 따른 착체는 생체적합성 담체에 바람직하게 위치되고, 이 때 담체는 착체를 생체내에서 활성 형태로 국부적으로 방출시킬 수 있다. 상기 배합물은 특히 골 및 연골 결함을 치유하는데 특히 적합하지만 또한 신경원세포의 결함을 치유하기 위해 사용될 수 있거나 전신 전달용으로 적합하다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 약학 조성물은 바람직하게는 셀에 대한 고착 작용을 갖는 구조적 물질로서 본질적으로 작용하는 중합체를 함유한다. 상기의 구조적 물질은 예를 들면 콜라겐이다.
추가의 바람직한 태양에 있어서, 본 발명에 따른 약학 조성물은 국부적으로 투여된 경우 원하는 작용 부위 이외의 전신 부작용을 감소시키기 위해 사용된다. 완전하게 고정되지 않거나 극도로 짧은 국부 반감기를 갖지 않는 약학적으로 효과적인 폴리펩타이드의 국부 투여는 폴리펩타이드 또는 그의 일부의 필요한 작용 부위를 넘도록 확산시켜 불필요한 전신 작용을 초래할 수 있다. 이러한 불필요한 전신 효과는 본 발명에 의해 상당히 감소되거나 또는 방지될 수도 있다. 상기 방법은 착체화 되지않은 형태에 비해 이온성 착체에서 10배 이상의 증가된 활성을 갖는 폴리펩타이드에 적합하고, 이 때 착체는 착체화되지 않은 폴리펩타이드에 비해 완충된 수용액에서 낮은 용해도를 갖는다. 상기 폴리펩타이드는 바람직하게는 헤조그 단백질, 사이토킨 및 NGF와 같은 성장 인자이다.
본 발명에 따라서, 폴리펩타이드 및 양쪽성 화합물의 이온성 착체는, 생체내에서의 치료 투여량(효과량)에 상응하는 착체에서의 활성을 폴리펩타이드가 나타내도록 하는 양으로 상기 방법에서 바람직하게 국부적으로 적용된다. 착체가 분해될 경우(이것은 생리적 조건하에서(예컨대, 혈액에서) 10배 또는 20배로 희석되는 경우 발생한다), 폴리펩타이드의 활성은 치료 투여량의 20% 이하이도록 착체의 양을 선택해야 한다. 따라서, 본 발명에 따른 착체의 이러한 국부 적용에서, 약학적으로 효과적인 폴리펩타이드는 폴리펩타이드가 골 성장 인자인 경우 원하는 작용 부위에서의 국부적인 골 성장, 및 폴리펩타이드가 종양파괴제인 경우 세포증식억제성 또는 세포소멸 유도 효과와 같은 완전한 치료 효과를 나타낸다. 착체가 작용 부위에서 분산되는 경우, 착체는 작용 부위 밖으로 퍼지는 생리적 조건하에서 묽어지고, 이에 따라 분리된다. 이로 인해 착체화된 폴리펩타이드의 농도는 감소하고 착체화되지 않은 폴리펩타이드의 농도는 증가된다. 착체화되지 않은 폴리펩타이드의 활성도는 착체화된 폴리펩타이드에 비해 상당히 낮기 때문에, 착체화되지 않은 폴리펩타이드의 치료 효과는 또한 작용 부위 이외에서 감소된다.
본 발명의 추가의 주요 내용은, 착체화되지 않은 형태의 동일한 양의 폴리펩타이드가 치료 투여량의 20% 이하의 활성도를 나타내는 치료 투여량에 상응하는 활성을 착체화된 폴리펩타이드가 나타내도록 하는 양으로 착체를 투여함을 특징으로 하는, 인간에 대한 국부 적용을 위한 본 발명에 따른 약학 조성물의 용도이다.
본 발명의 추가의 주요 내용은 이온성 상호작용에 의해 형성된 약학적으로 효과적인 폴리펩타이드와 양쪽성 화합물의 착체가 필수 성분으로서 사용됨을 특징으로 하는 인간에 대한 국부 투여용 약학 조성물의 제조 방법이고, 이 때 양쪽성 화합물은 약학적으로 활성인 폴리펩타이드의 수용해도를 악화시키는 농도로 존재하고, 착체화된 폴리펩타이드는 치료 투여량에 상응하는 활성도를 나타내는 양으로 착체가 투여되는 반면, 착체화되지 않은 형태의 폴리펩타이드의 동일한 양은 치료 투여량의 20% 이하의 활성도를 나타낸다.
하기의 실시예, 출판물 및 도면은 본 발명을 추가로 설명하고, 그의 보호 범주는 특허청구범위에 의한다. 기재된 방법은 변형후에도 발명의 주요 내용을 설명하는 실시예로서 이해된다.
실시예 1
세포 시험에서의 상이한 헤조그 배합물의 활성도 분석: 알칼리성 포스파타아제의 유도
뮤린 간엽 다능성 주 C3H10T1/2(ATCC CCL-226)의 5000개의 세포를 96-웰의 미량역가 판의 각 웰에 심었다. 세포를 DMEM, 2mM 글루타민, 100IU 페니실린/ml, 100㎍ 스트렙토마이신/ml 및 10% 소태아 혈청내에 두었다. 다음날, 배지를 상이한 배합물(0, 0.00016, 0.00052, 0.0013, 0.0019 또는 0.01%의 소듐 데옥시콜레이트)내에 인간 shh(0, 5 또는 50㎍/ml)를 함유하는 배지로 치환하거나, 다양한 헤조그 배합물을 직접 첨가하였다. 시험을 5일후에 종료하였다. 이에 대해 상층액을 경사분리하였고 세포를 PBS로 1회 세척하였다. 세포를 0.1% 트리톤(Triton: 등록상표) X-100 50㎕에 용해시키고 -20℃에서 냉각시켰다. 녹인후에, 25㎕의 분획을 단백질 결정 및 알칼리성 포르파타아제의 활성도 결정을 위해 사용하였다.
공급자 피어스(Pierce)의 지시에 따른 단백질 결정
재증류된 H2O 75㎕를 혼합물에 첨가하고, BCA 단백질 시료 100㎕를 첨가하였다(피어스 마이크로 BCA, 제 23225 호). 흡광도를 550nm에서 60분후에 측정하였다.
공급자 시그마(Sigma)의 지시에 따른 알칼리성 포스파타아제 활성도의 결정
반응 완충액(시그마 221) 100㎕를 혼합물에 첨가하였다. 기질의 캡슐(시그마 104-40)을 H2O 10ml에 용해시키고, 이어서 100㎕를 피펫으로 시험 혼합물에 첨가하였다. 흡광도를 405nm에서 측정하였다. 반응동안 알칼리성 포스파타아제는 p-니트로페닐포스페이트를 p-니트로페놀(pNP)로 전환시켰다. 측정된 흡광도를 표준 곡선에 의해 nmol pNP로 전환시켰다.
단백질 1mg당 1분당 nmol pNP로 나타내는 다양한 헤조그 배합물의 활성도를 도 1에 도시하였다. 이것은 동일한 단백질 농도에서 시험된 헤조그 배합물의 활성도는 데옥시콜레이트 농도가 증가함에 따라서 상당히 증가하였음을 보여준다.
실시예 2
인간 소닉 헤조그(이량체)의 소수성 이온쌍 적정
재조합 인간 소닉 헤조그 단백질(이량체, 50mM 트리스-Cl중의 0.8mg/ml, pH 7.4, 또는 0.1% 트윈 80 및 50mM 트리스-Cl중의 0.8mg/ml, pH 7.4)을 소듐 데옥시콜레이트의 농도를 증가시키면서 함께 혼합하였다. 360nm에서의 흡광도를 혼탁도(이온성 단백질-계면활성제 착체로 구성된 수불용성 응집물의 형성)에 대한 지표로서 측정하였다. 수불용성 응집물로의 전이가 약 0.04%보다 큰 Na 데옥시콜레이트 농도에서 발생함이 도 2로부터 명확해진다. 수불용성 응집물의 형성은 0.1% 트윈 80의 존재하에 대부분 방지될 수 있다. 언급된 흡광도들은 희석에 대하여 보정되지 않았다.
실시예 3
생활성도 검정에서의 NGF 배합물의 분석: 배근신경절(Dorsal root ganglion) 신경원세포 발달 검정
NGF 생활성도를 시험관내에서 발달하는 배근신경절(DRG) 신경원세포의 생물형태 계측 분석에 의해 결정하였다. 간략하게, 요부(腰部) DRG를 E7 내지 E8의 닭 배아로부터 절개하고, 둘러싸고 있는 연결 조직으로부터 유리시키고, 불로 연마된 파스퇴르 피펫으로 연화하여 분해시키고, 이어서 37℃에서 20분동안 0.1% 트립신으로 증해(蒸解)시켰다. 전체 세포 제조를 2시간동안 플라스틱 조직 배양 접시상에서 예비 평판 배양함으로써 섬유아세포와 같은 오염 세포를 제거하였다. 이러한 조건하에서 신경원 세포들은 기질에 부착되지 않고, 반면 섬유아세포 및 다른 신경원이 아닌 세포들은 조직 배양 플라스틱에 고착되었다. 상층액을 수집함으로써 '깨끗한' 신경원세포를 수득하였고, 이를 폴리-오르니틴/라미닌 피복된 플라스틱 접시(48개 웰)상에 5% FBS를 함유하는 HAM's F14 배지중 10,000세포/웰의 밀도로 위치시켰다. NGF에 대한 투여량-반응 곡선을 약 1pg/ml부터 15ng/ml까지 적정하였다. 핵주위부 직경의 두배보다 큰 신경돌기를 발달시키는, 시각적으로 분별된 신경원세포의 갯수를 세고, 상이한 NGF 배합물에 대한 48시간의 항온배양에 의해 신경영양성의 활성도를 정량하였다. 자료를 분별된 신경원세포의 2회 측정의 평균수 대 NGF 시험 배합물의 농도로서 도시하였고, 다양한 배합물에서의 NGF의 반(half)-극대 자극성 활성도(EC50)를 측정하였다(표 1).
NGF 배합물의 반-극대 자극성 활성도(EC50)
배합물 EC50(pg/ml)
NGF(첨가물 없음) 75
NGF(0.006% 소듐 데옥시콜레이트) 17
NGF(0.02% 소듐 데옥시콜레이트) 10
상기 자료들은 NGF의 특이적 활성도가 양쪽성 첨가물(여기에서는 소듐 데옥시콜레이트)을 함유하는 배합물에서 증가됨을 명확하게 보여준다.
실시예 4
데옥시콜레이트를 갖는 약학 조성물
약학 조성물의 제조를 위해, pH 7.4의 50mmol/l 트리스 완충액중의 Hshh(인간 소닉 헤조그 단백질) 5mg/ml 또는 1mg/ml의 수용액 100ml를 4℃에서 24시간동안 데옥시콜레이트 없는 배합 용액에 대하여 투석하였다. 투석후에, 저장 용액으로부터의 소듐 데옥시콜레이트를 교반하면서 첨가하여 배합물 용액중 1mg/ml 또는 5mg/ml Hshh의 수성 약학 조성물을 수득하였다. 용액을 멸균 여과시키고 4℃에서 저장하였다. 인간 또는 동물에게 주사하기 위해 0.05 내지 2ml의 용액을 사용하였다.
4.1 수성 인산염 완충된 염수중의 이온적으로 소수성화된 헤조그 단백질의 배합물(저농도의 소듐 데옥시콜레이트)
배합물 용액
NaCl 150mmol/l
인산 나트륨 완충액 10mmol/l
소듐 데옥시콜레이트 0.05%(w/v)
pH 7.4
4.2 수성 인산염 완충된 염수중의 이온적으로 소수성화된 헤조그 단백질의 배합물(고농도의 소듐 데옥시콜레이트)
배합물 용액
NaCl 150mmol/l
인산 나트륨 완충액 10mmol/l
소듐 데옥시콜레이트 0.1%(w/v)
pH 7.4
4.3 낮은 이온 세기의 인산염 완충액중의 이온적으로 소수성화된 헤조그 단백질의 배합물(저농도의 소듐 데옥시콜레이트)
배합물 용액
NaCl 30mmol/l
인산 칼륨 완충액 20mmol/l
소듐 데옥시콜레이트 0.05%(w/v)
pH 6.5
4.4 낮은 이온 세기의 인산염 완충액중의 이온적으로 소수성화된 헤조그 단백질의 배합물(고농도의 소듐 데옥시콜레이트)
배합물 용액
NaCl 30mmol/l
인산 칼륨 완충액 20mmol/l
소듐 데옥시콜레이트 0.1%(w/v)
pH 6.5
실시예 5
지질, 지방산 또는 스테로이드를 갖는 인산염 완충된 염수중의 이온적으로 소수성화된 헤조그 단백질의 약학 조성물
약학 조성물의 제조를 위해, pH 7.4의 50mmol/l 트리스 완충액중의 Hshh 1mg/ml 또는 2mg/ml의 수용액 100ml를 4℃에서 24시간동안 지질, 지방산 또는 콜레이트 없는 배합 용액에 대하여 투석하였다. 투석후에, 저장 용액으로부터의 포스포파티데이트 0.01g, 포스파티딜 세린 0.01g, 팔미테이트 0.01g, 콜레이트 0.05g, 타우로데옥시콜레이트 0.05g 또는 타우로콜레이트 0.05g을 교반하면서 첨가하고, 배합물 용액중 1mg/ml 또는 2mg/ml Hshh의 수성 약학 조성물을 수득하였다. 용액을 멸균 여과시키고 4℃에서 저장하였다. 인간 또는 동물에게 주사하기 위해 0.05 내지 2ml의 용액을 사용하였다.
배합물 용액
NaCl 150mmol/l
인산 나트륨 완충액 10mmol/l
포스파티데이트 0.01%(w/v)
pH 7.4
배합물 용액
NaCl 100mmol/l
인산 나트륨 완충액 10mmol/l
포스파티딜세린 0.01%(w/v)
pH 7.4
배합물 용액
NaCl 150mmol/l
인산 칼륨 완충액 20mmol/l
소듐 팔미테이트 0.01%(w/v)
pH 7.4
배합물 용액
NaCl 150mmol/l
인산 나트륨 완충액 10mmol/l
소듐 콜레이트 0.05%(w/v)
pH 7.4
배합물 용액
NaCl 100mmol/l
인산 나트륨 완충액 10mmol/l
소듐 타우로데옥시콜레이트 0.05%(w/v)
pH 7.4
배합물 용액
NaCl 150mmol/l
인산 칼륨 완충액 20mM
소듐 타우로콜레이트 0.05%(w/v)
pH 7.4
실시예 6
아르기닌 완충액중의 이온적으로 소수성화된 골 형태발생 단백질의 약학 조성물
약학 조성물의 제조를 위해, 0.4mg/ml BMP-2 수용액중의 100ml를 pH 6.0의 10mmol/l 인산 칼륨 완충액중의 500mmol/l 아르기닌에 대하여 4℃에서 24시간동안 투석하였다. 투석후에, 저장 용액으로부터의 팔미테이트 0.01g, 또는 데옥시콜레이트 또는 타우로데옥시콜레이트 0.05g을 교반하면서 첨가하여, 배합물 용액중 0.4mg/ml BMP의 수성 약학 조성물을 수득하였다. 용액을 멸균 여과시키고 4℃에서 저장하였다. 인간 또는 동물에게 주사하기 위해 0.05 내지 2ml의 용액을 사용하였다.
배합물 용액
아르기닌 500mmol/l
인산 칼륨 완충액 10mmol/l
소듐 데옥시콜레이트 0.05%(w/v)
pH 6.0
배합물 용액
아르기닌 500mmol/l
인산 칼륨 완충액 10mmol/l
소듐 팔미테이트 0.01%(w/v)
pH 6.0
배합물 용액
아르기닌 500mmol/l
인산 칼륨 완충액 10mmol/l
소듐 타우로데옥시콜레이트 0.05%(w/v)
pH 6.0
실시예 7
인산 완충된 염수중의 이온적으로 소수성화된 인터류킨-2의 약학 조성물
약학 조성물의 제조를 위해, pH 7.4의 50mmol/l 트리스 완충액중의 인터류킨-2 1밀리온IU 또는 2밀리온IU의 수용액 100ml를 양쪽성 화합물이 없는 배합 용액에 대하여 4℃에서 24시간동안 투석하였다. 투석후에, 저장 용액으로부터의 데옥시콜레이트 0.05g, 포스파티딜 세린 0.01g 또는 소듐 팔미테이트 0.01g을 교반하면서 첨가하여, 배합물 용액중 인터류킨-2 1밀리온IU 또는 2밀리온IU의 수성 약학 조성물을 수득하였다. 용액을 멸균 여과시키고 4℃에서 저장하였다. 인간 또는 동물에게 주사하기 위해 0.05 내지 2ml의 용액을 사용하였다.
배합물 용액
NaCl 150mmol/l
인산 나트륨 완충액 10mmol/l
데옥시콜레이트 0.05%(w/v)
pH 7.4
배합물 용액
NaCl 150mmol/l
인산 나트륨 완충액 10mmol/l
포스파티딜세린 0.01%(w/v)
pH 7.4
배합물 용액
NaCl 150mmol/l
인산 칼륨 완충액 20mmol/l
소듐 팔미테이트 0.01%(w/v)
pH 7.4
실시예 8
인산 완충된 염수중의 이온적으로 소수성화된 인터페론-α의 약학 조성물
약학 조성물의 제조를 위해, pH 7.4의 50mmol/l 트리스 완충액중의 인터페론-α2b 4밀리온IU 또는 40밀리온IU의 수용액 100ml를 양쪽성 물질이 없는 배합 용액에 대하여 4℃에서 24시간동안 투석하였다. 투석후에, 저장 용액으로부터의 데옥시콜레이트 0.05g, 포스파티딜 세린 0.01g 또는 타우로데옥시콜레이트 0.05g을 첨가하여, 배합물 용액중 인터페론-α2b 4밀리온IU 또는 40밀리온IU의 수성 약학 조성물을 수득하였다. 용액을 멸균 여과시키고 4℃에서 저장하였다. 인간 또는 동물에게 주사하기 위해 0.05 내지 2ml의 용액을 사용하였다.
배합물 용액
NaCl 150mmol/l
인산 나트륨 완충액 10mmol/l
데옥시콜레이트 0.05%(w/v)
pH 7.4
배합물 용액
NaCl 100mmol/l
인산 나트륨 완충액 10mmol/l
포스파티딜세린 0.01%(w/v)
pH 7.4
배합물 용액
NaCl 150mmol/l
인산 칼륨 완충액 20mmol/l
소듐 타우로데옥시콜레이트 0.05%(w/v)
pH 7.4
실시예 9
아세테이트 완충액중의 이온적으로 소수성화된 인간 NGF의 약학 조성물
약학 조성물의 제조를 위해, pH 6.0의 100mmol/l 아세트산 나트륨 완충액중의 인간 NGF 1mg/ml 또는 2mg/ml의 수용액 100ml에 저장 용액으로부터의 데옥시콜레이트 0.05g, 포스파티데이트 0.01g 또는 타우로데옥시콜레이트 0.05g을 교반하면서 첨가하여, 수성 약학 조성물을 수득하였다. 용액을 멸균 여과시키고 4℃에서 저장하였다. 인간 또는 동물에게 주사하기 위해 0.05 내지 2ml의 용액을 사용하였다.
배합물 용액
인간 NGF 1mg/ml
아세트산 나트륨 완충액 100mmol/l
데옥시콜레이트 0.05%(w/v)
pH 6.0
배합물 용액
인간 NGF 2mg/ml
아세트산 나트륨 완충액 100mmol/l
포스파티데이트 0.01%(w/v)
pH 6.0
배합물 용액
인간 NGF 1mg/ml
아세트산 나트륨 완충액 100mmol/l
소듐 타우로데옥시콜레이트 0.05%(w/v)
pH 6.0
실시예 10
헤조그 단백질을 함유하는 알기네이트 겔의 제조
실시예 4.1의 배합 용액의 분획을 젤라틴성의 알기네이트 단백질 혼합물이 형성되도록 1%(w/v)의 소듐 알기네이트 저장 용액과 함께 교반시켰다.
실시예 11
BMP-2를 함유하는 콜라겐 혼합물의 제조
실시예 6의 배합 용액중 하나의 100㎕를 10×10×3mm의 크기를 갖는 콜라겐 스폰지[헬리스타트(Helistat), 미국 소재의 인테그라 라이프 사이언스(Integra Life Science)에서 시판] 상에 적가하였다. 이어서, 충전된 담체를 냉각시키고(-70℃), 동결건조시켰다. 스폰지를 골 골절의 치료를 위해 국부적으로 사용하였다.
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본 발명에 따라서, 폴리펩타이드와 양쪽성 화합물의 착체화에 의해 함유된 폴리펩타이드의 용해도를 증가시키지 않으면서 활성을 개선시키는 약학적으로 효과적인 폴리펩타이드의 조성물을 제공할 수 있다.

Claims (2)

  1. NGF, TGF-β, FGF, GDF, 인슐린-유사 성장인자, 에리트로포에틴, 트롬보포에틴, G-CSF, 인터페론, 인터류킨, 골형태발생 단백질 및 헤조그 단백질로 구성된 군으로부터 선택된 약학적으로 효과적인 폴리펩타이드를 함유하고, 음이온성, 쯔비터이온성 또는 양이온성 소수성 계면활성제, 지방산, 알킬 설포네이트 또는 지질로 구성된 군으로부터 선택된 양쪽성 화합물을 추가로 함유함을 특징으로 하며, 이 때
    상기 폴리펩타이드와 상기 양쪽성 화합물이 상기 폴리펩타이드의 용해도를 증진시키지 않는 이온성 착체를 형성하는 수성 조성물.
  2. NGF, TGF-β, FGF, GDF, 인슐린-유사 성장인자, 에리트로포에틴, 트롬보포에틴, G-CSF, 인터페론, 인터류킨, 골형태발생 단백질 및 헤조그 단백질로 구성된 군으로부터 선택된 약학적으로 효과적인 폴리펩타이드와, 음이온성, 쯔비터이온성 또는 양이온성 소수성 계면활성제, 지방산, 알킬 설포네이트 또는 지질로 구성된 군으로부터 선택된 양쪽성 화합물의 이온성 상호 작용에 의해 형성된 착체를 필수 성분으로서 사용하고, 이 때
    약학적 보조물질이 상기 폴리펩타이드의 수용해도를 증진시키지 않는 농도로 존재하는,인간에 대해 국부 적용하기 위한 약학 조성물의 제조 방법.
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