KR101660356B1 - BiP 인듀서를 포함하는 결핵 예방 또는 치료용 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 (a) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 약제학적 유효량; 및 (b) 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 결핵의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물에 관한 것이다.
화학식 1

본 발명에 따르면, 상기 화합물을 처리하여 BiP 단백질의 발현을 증가시킬 경우 세포 내에 잠복하고 있는 결핵균의 생장을 억제할 수 있기 때문에, 단독으로 사용하거나 종래 약제와 병용하는 경우 잠복성 결핵균을 제거할 수 있으므로, 효과적인 결핵의 치료에 이용될 수 있다.

Description

BiP 인듀서를 포함하는 결핵 예방 또는 치료용 조성물 {Compositions for preventing or treating tuberculosis comprising BiP inducer}

본 발명은 대식세포 내 생존하는 결핵균의 생존 및 증식에 대한 억제 효과를 기반으로 한 결핵의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물에 관한 것이다.

2010년 세계보건 기구의 자료를 기준으로 볼 때 연간 약 880만 명의 결핵환자가 발생하고 있다. 우리나라 역시 인구의 약 30%가 결핵에 감염되어 있는 것으로 보고되고 있으며, 새로운 환자의 수 역시 증가하는 추세이다. 후진국병이라는 인식과는 다르게 우리나라는 OECD 가입국 중 사망률과 발병률에서 모두 1위를 차지하는 불명예를 안고 있다 (질병관리본부. 2011. 결핵환자신고현황연보). 결핵균에 감염되면 대부분의 경우 감염자의 5 내지 10% 만이 결핵으로 발병하게 된다. 결핵의 예방을 위해서 약독화된 우형결핵균(Mycobacterium bovis BCG)을 사용하고 있으며 최근 증가하는 다제내성 결핵균과 슈퍼 결핵균의 출현으로 새로운 항결핵제와 예방백신의 개발에 대한 연구가 요구되며, 관련 연구가 꾸준히 진행 중임에도 불구하고 지구상의 결핵의 완전한 퇴치는 이루어지지 않고 있다 (Somoskovi A, et al., Respiratory research. 2001;2(3):164-168). 또한, 호흡기로 감염된 결핵균이 탐식된 후 숙주의 방어면역체계가 효과적으로 반응하지 못하면 결핵균은 대식세포 안에서 잔존, 증식하게 된다 (van Crevel R, et al., Clinical microbiology reviews. Apr 2002;15(2):294-309).

본 발명자들은 결핵균에 감염된 대식세포에서 발현이 조절되는 단백질을 조사하고, 특정 단백질의 발현 조절을 통해 결핵균에 감염된 세포에서 결핵균의 증식을 억제할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은, 결핵균에 감염된 대식세포에서 결핵균의 생존 및 증식을 억제하는 화합물을 유효성분으로 포함하는 결핵의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 약제학적 유효량; 및 (b) 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 결핵의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공한다.

본 발명의 약제학적 조성물에서 유효성분으로 이용되는 화합물은 IUPAC Name: 2-(3,4-dihydroxyphenyl)-2-oxoethyl thiocyanate로 명명되어 있고, 통상적으로 ‘BiP inducer X’ 또는 ‘BIX’라고 불리기도 한다. 본 명세서에서 주로 BIX로 칭한다.

본 발명에서, 상기 BiP(Binding immunoglobulin protein)는 GRP78(78 kDa glucose-regulated protein)로도 알려져 있으며, 소포체 내에 존재하여 단백질의 폴딩(folding)에 중요한 소포체 샤페론이다. 세포 감염 등의 이유로 소포체 내에 미성숙 단백질의 축적이 일어나면 소포체의 기능을 상실하게 되는데, 이를 소포체 스트레스(ER stress)라고 한다. 이러한 과정에서 BiP의 발현이 증가하게 되고, 소포체 스트레스가 진행되어 결국 세포자사멸(apoptosis)이 유도된다. 본 발명자들은 이러한 BiP 단백질이 대식세포의 결핵균 사멸과정에서 중요하게 작용할 것으로 가정하고, BiP의 발현 조절을 통한 결핵균 억제 효과를 처음으로 밝혀내었다.

본 발명에 있어서, 상기 화합물은 결핵균 감염된 대식세포에서 BiP(GRP78) 단백질의 발현을 증가시키고 대식세포 내 결핵균 수를 감소시킴으로써 항결핵 효과를 나타낼 수 있다.

본 발명의 약제학적 조성물에 의해 예방 또는 치료되는 결핵은 안결핵, 피부 결핵, 부신 결핵, 신장 결핵, 부고환 결핵, 림프선 결핵, 후두 결핵, 중이 결핵, 장결핵, 다제내성 결핵, 폐결핵, 담결핵, 골결핵, 인후결핵, 임파선결핵, 폐허증, 유방 결핵 또는 척추 결핵이다.

본 발명의 조성물은 종래 항결핵제와의 시너지 효과로 상술한 결핵의 치료에 보다 효과적으로 이용될 수 있다.

본 명세서에서 용어 “약제학적 유효량”은 상기 화학식 1의 화합물의 효능 또는 활성을 달성하는 데 충분한 양을 의미한다.

본 발명의 조성물이 약제학적 조성물로 제조되는 경우, 본 발명의 약제학적 조성물은 약제학적으로 허용되는 담체를 포함한다. 본 발명의 약제학적 조성물에 포함되는 약제학적으로 허용되는 담체는 제제시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘 및 미네랄 오일 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 약제학적 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 약제학적으로 허용되는 담체 및 제제는 Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995)에 상세히 기재되어 있다.

본 발명의 약제학적 조성물은 경구 또는 비경구 투여할 수 있으며, 비경구 투여인 경우에는 정맥내 주입, 피하 주입, 근육 주입, 복강 주입, 경피 투여, 점막 투여 및 점안 투여 등으로 투여할 수 있다.

본 발명의 약제학적 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 병적 상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하게 처방될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 약제학적 조성물의 투여량은 성인 기준으로 0.0001-100 mg/kg(체중)이다.

본 발명의 약제학적 조성물은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약제학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기 내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질중의 용액, 현탁액, 시럽제 또는 유화액 형태이거나 엑스제, 산제, 분말제, 과립제, 정제 또는 캅셀제 형태일 수도 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명은 종래 전혀 알려져 있지 않던 BIX 활용에 의한 BiP 발현 조절에 관련된 것으로서 결핵균 억제효과를 처음으로 증명한 것이므로, 기존 약제에 대해 다약제내성이 있는 결핵균에 대해서도 예방 및 치료 효과를 기대할 수 있다. 또한 본 발명에 의하면 BiP를 증가시킬 경우 세포 내에 잠복하고 있는 결핵균의 생장을 억제할 수 있기 때문에 단독으로 사용하거나, 종래 약제와 병용하는 경우 잠복성 결핵균을 제거할 수 있게 된다.

도 1은 대식세포 내 비병원성 결핵균 H37Ra 감염 시 BiP 발현 증가를 보여주는 웨스턴 블로팅에 의한 단백질 발현 전기영동사진이다.
도 2는 BIX (BiP inducer X) 또는 Piericidin A를 전처리함으로써 BiP의 발현 조절을 보여주는 웨스턴 블로팅에 의한 단백질 발현 전기영동사진이다.
도 3은 BIX에 의해 BiP 발현이 증가되면 대식세포 내 결핵균의 수가 유의하게 감소하고, Piericidin A에 의해 BiP 발현이 감소되면 결핵균의 수가 증가하는 것을 보여주는 그래프이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 결핵균 감염에 따른 세포내 BiP 발현 측정

세포 내 결핵균의 감염 시 BiP 발현 여부와 어떠한 역할을 가지는지를 분석하기 위하여, 결핵균을 감염시킨 대식세포로부터 BiP의 발현정도를 측정하였다. 즉, 마우스 유래 대식세포인 BMDM(Bone marrow-derived macrophages) 세포를 사용하여, 비병원성 결핵균(Mycobacterium tuberculosis H37Ra)을 세포 당 균수 1의 비율로 감염시킨 후, 시간에 따른 BiP의 발현 정도를 확인하였다.

도 1은 대식세포에서 결핵균 감염 시 발현되는 BiP 단백질 발현 정도를 웨스턴 블롯 방법을 이용하여 확인한 결과이다. 도 1에서, 결핵균이 감염된 대식세포에서 배양시간이 증가함에 따라 점점 BiP의 발현이 증가하는 것을 확인할 수 있다.

도 2는 BiP 유도제인 BIX (화학식 1)를 2시간 동안 전처리한 대식세포에서 결핵균 감염시키고 24시간 경과 후 BiP 발현 정도를 확인한 결과이다. 도 2에서, BIX를 전처리한 대식세포에서 경우 대조군에 비해 BiP 발현이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 반면, BiP 억제제인 피에리시딘 A(Piericidin A, 화학식 2)를 전처리한 대식세포에서는 BiP가 감소된 것을 보여준다.

실시예 2. BiP의 조절을 통한 세포 내 결핵균의 생장 억제 효과

세포 내 결핵균의 감염 시 BiP 발현 여부가 어떠한 역할을 가지는지를 분석하기 위하여, BiP 발현이 증가 또는 감소될 때의 세포 내 결핵균의 수를 측정하였다.

BIX (50 μM)를 2시간 동안 전처리한 대식세포에 결핵균을 감염시키고 24, 48시간 동안 배양한 후, 배지를 제거하고 멸균된 3차 증류수로 10분 동안 세포를 lysis 시켜서 세포 내 결핵균의 방출을 유도하고, 7H10 배지에 접종하였다. 14-21일 동안 배양하여 집락의 수를 관찰함으로써 세포 내 결핵균의 생존능을 측정하였다. 피에리시딘 A (50 μM)를 2시간 동안 전처리한 대식세포에서 위와 같은 방법으로 세포 내 생존하고 있는 결핵균의 수를 측정하였다.

도 3은 마우스 유래 대식세포 내 결핵균 감염 시 BIX 처리로 인해 증가되었던 BiP의 발현이 세포 내 결핵균의 증식을 억제하는 것을 보여주는 것이다. 도 3에서, BiP의 발현 증가에 의해 결핵균 수가 유의하게 감소하는 반면, BiP 발현 감소 시에는 결핵균의 수가 증가하는 것을 보여준다.

결론적으로, 상기 결과들에서는 세포 내에서 BiP의 발현 정도 즉, 세포 내 BiP의 발현을 증가시킴으로써 세포 내 결핵균을 생존을 억제시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 BiP의 발현이 감소함에 따라 결핵균의 생존에 유리하게 작용하는 것을 확인하였다. 따라서 BiP를 조절하는 유효성분으로 BIX을 결핵균 감염세포에 처리하는 경우 즉, 본 발명에 의한 조성물을 결핵균 보균자 내지 결핵 환자에게 처치하는 경우에도 세포 내 결핵균을 사멸시킬 수 있음을 알 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (4)

1. (a) 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 약제학적 유효량; 및 (b) 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 결핵의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물:
   [화학식 1]
   

   

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2. 제 1항에 있어서, 상기 화합물은 결핵균 감염된 대식세포에서 BiP(GRP78) 단백질의 발현을 증가시키는 것을 특징으로 하는 조성물.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 화합물은 대식세포 내 결핵균 수를 감소시킴으로써 항결핵 효과를 나타내는 것을 특징으로 하는 조성물.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 결핵은 안결핵, 피부 결핵, 부신 결핵, 신장결핵, 부고환 결핵, 림프선 결핵, 후두 결핵, 중이 결핵, 장결핵, 다제내성 결핵, 폐결핵, 담결핵, 골결핵, 인후결핵, 임파선 결핵, 폐허증, 유방 결핵 또는 척추 결핵인 것을 특징으로 하는 조성물.

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