KR101677710B1 - 보툴리눔 독소를 유효성분으로 포함하는 골관절염 치료용 약제학적 조성물 및 그를 이용한 골관절염 치료 방법 - Google Patents

보툴리눔 독소를 유효성분으로 포함하는 골관절염 치료용 약제학적 조성물 및 그를 이용한 골관절염 치료 방법 Download PDF

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Abstract

보툴리눔 독소를 유효성분으로 포함하는 골관절염 억제용 조성물 및 그를 이용한 골관절염 치료 방법을 제공한다.

Description

보툴리눔 독소를 유효성분으로 포함하는 골관절염 치료용 약제학적 조성물 및 그를 이용한 골관절염 치료 방법{Pharmaceutical composition for treating osteoarthritis comprising botulinum toxin as an active ingredient and method for treating osteoarthritis in a patient}
본 발명은 보툴리눔 독소를 유효성분으로 포함하는 골관절염 억제용 조성물 및 그를 이용한 골관절염 치료 방법에 관한 것이다.
보툴리눔 독소는 혐기성 박테리아 클로스트리디움 보툴리눔 (Clostridium botulinum)의 폴리펩티드 생성물로서, 신경세포에 특이적으로 작용하는 독성물질이다. 보툴리눔 독소는 본래 치사를 일으키는 독성 물질이지만, 최근에는 연축성 사경 (cervical dystonia: CD), 안검경련 (blepharospasm), 다한증 (hyperhidrosis), 사시 (strabismus), 이완불능 (achalasia), 신경성 방광 (neurogenic bladder), 비뇨기 질환 (urologic disease), 편두통 (migraine) 등의 치료를 위해 사용되고 있다.
골관절염 (osteoarthritis)은 무릎 연골 손상 및 관절 윤활액의 이상으로 인하여 발생하는 퇴행성 질환으로서, 윤활 관절 (synovial joint)에서 연골과 주위골에 퇴행성 변화가 나타나서 생기는 관절염을 말한다. 연골은 관절에서 뼈의 끝 부분을 덮고 있는 미끄러운 조직으로 건강한 연골은 뼈가 서로 움직임으로서 발생하는 충격의 흡수를 돕는다. 골관절 염에서는 연골의 상층이 분해되어 마모되는데 이는 연골 아래 뼈들이 직접적으로 접촉하는 것을 허용하게 된다. 이러한 직접적인 접촉은 통증과 부기 및 관절의 운동 손실을 초래하며 그 관절은 시간이 지남에 따라 정상적인 형상을 잃을 수 있고 골 증식증 (osteophytosis)에 이를 수 있다. 또한 뼈나 연골의 부스러기가 떨어져나가 관절 공간 내에 떠다닐 수 있으며, 이는 더 큰 통증과 손상을 초래하게 된다.
골관절염에 걸린 사람은 흔히 관절 통증과 운동의 감소를 경험한다. 다른 형태들의 관절염과 달리, 골관절염은 내부기관이 아닌 관절에만 영향을 미치게 된다. 골관절염은 관절염의 가장 흔한 유형이며 두 번째로 흔한 형태의 관절염으로는 자가면역계 이상이 원인인 류머티스 관절염이 있다.
현재 골관절염의 치료를 위해서는, 약물요법, 운동요법 또는 수술요법 등이 사용될 수 있다고 알려져 있다. 이중 약물 요법으로 아세트아미노펜 (acetaminophen), 비스테로이드성 항염제 (nonsteroidal anti-inflammatory drugs, NSAIDs), 코르티코스테로이드 (corticosteroids) 등의 약물이 사용되고 있다. 하지만 대부분의 약물들은 염증을 치료하여 통증을 완화시키는 것으로 근본적인 연골 퇴행 억제를 하지 못하고 오히려 연골 손상을 가속화시키거나 심혈관, 위장관, 신장, 간 등에 부작용이 문제로 지적되고 있다.
또한 보툴리눔 독소를 사용하여 무릎 관절 통증을 치료하는 기술이 개발되고 있으나, 종래의 기술은 주로 관절 주위의 근육에 적용하여 근육 경직 통증을 완화시키는 것에 관한 발명으로, 직접적인 관절염 치료 효과에 대한 것은 아니다 [특허문헌 5, 6].
관절과 주변 근육의 기능적인 상호의존성을 증명하기 위해 보툴리눔 독소를 토끼의 대퇴사두근 부위에 근육 내 투여하여 근육 약화를 유발시킨 모델에서 무릎 슬개골 후면 연골 (retro-patellar cartilage)의 퇴행적 변화를 확인한 보고가 있으나, 해당 연구는 근육 약화 목적으로 보툴리눔 독소를 투여한 경우로, 본 발명과는 관련이 없는 결과이다 [선행 문헌 1].
현재까지 보툴리눔 독소 치료용 조성물을 직접적으로 관절강 내에 투여하여 연골 손상과 골증식을 억제함으로써 골관절염을 예방 및 치료하는 발명은 연구된 바 없으며, 골관절염을 효과적으로 억제할 수 있는 의약의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
일 양상은 보툴리눔 독소를 유효성분으로 포함하는 골관절염 억제용 조성물을 제공한다.
다른 양상은 치료적 유효량의 보툴리눔 독소를 환자에게 투여하는 단계를 포함하는, 개체의 골관절염을 치료하기 위한 방법을 제공한다.
본 발명에서 사용되는 용어 "치료학적 유효량 (therapeutically effective amount)"은 치료를 필요로 하는 환자에게 투여되는 경우 치료 효과를 나타내기에 충분한 양을 의미한다.
본 발명에서 사용되는 용어 "치료(treating 또는 treatment)"는 환자, 예컨대 포유류 (특히 인간)에서 질환 또는 의학적 증상(예컨대, 골관절염의 부종 및/또는 골증식증)을 치료함을 의미하고, 이는 다음을 포함한다:
(a) 질환 또는 의학적 증상의 억제, 즉, 환자에서 질환 또는 의학적 증상의 진행을 늦춤 또는 정지; 또는
(b) 환자에서 질환 또는 의학적 증상을 경감.
용어 "골증식증 (osteophytosis)"는 관절 가장자리 (joint margins)을 따라 형성되는 뼈 돌출물(bony projections)인 골증식체 (osteophytes)가 형성되는 증상을 나타낸다. 골증식체는 손상된 관절의 표면 면적의 증가로 인하여 형성될 수 있다. 골증식체는 일반적으로 관절 운동을 제한하고 통상적으로 통증을 야기한다.
용어 "환자(patient"는 골관절염을 앓고 있거나 앓을 가능성이 높은 포유동물 개체를 나타낸다. 상기 골관절염은 골증식증 및/또는 부종을 포함할 수 있다. 상기 포유동물은 사람과 같은 유인원, 돼지, 소, 개, 고양이, 말, 또는 양을 포함한다. 상기 개체는 사람을 제외한 포유동물일 수 있다.
본 발명의 일 양상은 보툴리눔 독소를 유효성분으로 포함하는 골관절염 치료용 약제학적 조성물을 제공한다.
본 발명에서 보툴리눔 독소는 보툴리눔 세로타입(Serotype) A, B, C, D, E, F, 및 G로 구성된 그룹에서 임의로 선택될 수 있다. 보툴리눔 독소는 면역학적인 구별법을 통하여 세로타입(Serotype) A, B, C, D, E, F, 및 G로 구별될 수 있고, 각각의 세로타입에 따라 작용하는 동물 종 및 마비의 정도, 지속시간, 투여용량 (Unit) 등이 달라질 수 있는 것으로 알려져 있다. 또한 모든 세로타입의 보툴리눔 독소는 신경근 접합부에서 신호전달물질인 아세틸콜린의 분비를 저해함으로써 신경마비효과를 발생하는 것으로 알려져 있다.
또한, 본 발명에서 보툴리눔 독소는 복합체화 단백질을 함유하지 않는 형태 또는 복합체화 단백질을 함유하는 복합체 형태를 모두 포함할 수 있다. 자연적으로 형성하는 복합체화 단백질을 함유하지 않으며 A, B, C, D, E, F 또는 G형 클로스트리디움 보툴리눔으로부터 유래되는 보툴리눔 독소 단백질의 분자량은 대략 150 KDa이다. 하지만 클로스토리디움 보툴리눔 박테리아에 의해서 독소 단백질이 생산될 때 보툴리눔 독소 단백질은 보툴리눔 독소 단백질의 작용을 보조 및 보호하는 여러 가지 헤마글루티닌(hemagglutinin) 단백질 및 비헤마글루티닌 단백질과 다양한 복합체를 형성하여 생산된다. 자연적으로 형성하는 복합체화 단백질을 함유하는 보툴리눔 독소 세로타입 A는 대략 900kDa, 500kDa, 또는 300kDa의 분자량을 가진 복합체 형태이고, 세로타입 B와 C는 대략 500kDa의 분자량을 가진 복합체 형태이고, 세로타입 D는 대략 300kDa, 또는 500kDa의 분자량을 가진 복합체 형태이며, 세로타입 E와 F는 대략 300kDa의 분자량을 가진 복합체 형태이다.
상기 약제학적 조성물에 있어서, 연골손상 또는 관절면하 뼈 (subcondral bone) 손상을 억제하기 위한 것일 수 있다. 상기 골관절염은, 골증식증 (osteophytosis) 또는 관절부종, 관절통증, 텐더네스(tenderness), 굳음(stiffness), 로킹(locking), 및 분출(effusion)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 약제학적 조성물은 골증식증 (osteophytosis), 관절부종, 및 관절 손상 중 하나 이상을 억제하기 위한 것일 수 있다.
상기 약제학적 조성물은 단위 투여량(unit dosage) 당 상기 보툴리눔 독소가 약 0.05 내지 약 200 유닛, 예를 들면, 약 0.05 내지 약 100 유닛, 약 0.05 내지 약 80 유닛, 약 0.05 내지 약 50 유닛, 약 0.05 내지 약 30 유닛, 약 0.05 내지 약 20 유닛, 약 0.05 내지 약 10 유닛, 약 0.1 내지 약 200 유닛, 약 0.1 내지 약 100 유닛, 약 0.1 내지 약 80 유닛, 약 0.1 내지 약 50 유닛, 약 0.1 내지 약 30 유닛, 약 0.1 내지 약 20 유닛, 약 0.1 내지 약 10 유닛, 약 1 내지 약 200 유닛, 약 1 내지 약 100 유닛, 약 1 내지 약 80 유닛, 약 1 내지 약 50 유닛, 약 1 내지 약 30 유닛, 약 1 내지 약 20 유닛, 또는 약 1 내지 약 10 유닛이 포함된 것일 수 있다. 상기 독소 단위는 세로타입 A 기준일 수 있다.
상기 약제학적 조성물은 환자의 관절 내로 투여하기 위한 형태인 것일 수 있다. 상기 관절은 무릎, 손가락, 또는 발가락 관절일 수 있다. 상기 "관절 내" 투여는 "관절강 내"투여를 포함한다. 또한, 상기 약제학적 조성물은 환자의 관절 내로 투여하기 위한 용도로 사용되는 것일 수 있다. 상기 약제학적 조성물은 환자의 관절 손상 부위에 국부적으로 투여하기 위한 용도로 사용되는 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 약제학적 조성물은 개체의 무릎 관절의 내측 (medial), 외측 (lateral) 또는 두 부위 모두에 투여하기 위한 형태 또는 용도인 것일 수 있다. 상기 약제학적 조성물은 예를 들면, 주사제와 같은 액상 제제 또는 동결건조 제제일 수 있다.
상기 약제학적 조성물은 1회 투여 시 3개월 이상의 효과가 지속되는 것일 수있다.
상기 약제학적 조성물은 골관절염에 의한 통증을 억제하기 위한 약물과 독립적으로 사용하기 위한 것일 수 있다. 상기 약제학적 조성물은 골관절염에 의한 통증을 억제하기 위한 용도와 다른 용도로 사용될 수 있다.
본 발명의 조성물은 약학적 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제 및 희석제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물은 액제, 에어로졸제, 멸균 주사용액 형태로 제형화하여 사용할 수 있으나, 가장 바람직하게는 보툴리눔 독소와 공기의 혼합물을 에어로졸 형태로 제형화하여 사용할 수 있다. 상기 조성물을 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용할 수 있다.
본 발명의 조성물은 선택적으로 분산제를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 분산제는 보툴리눔 독소와 본 발명의 담체의 원하지 않는 또는 제어되지 않은 결집을 방지 또는 최소화하는 특성을 갖는 임의의 물질 또는 첨가제이다. 분산제는 예를 들면, 용량 제한 때문에 농축된 보툴리눔 독소 용액이 채택되어야만 하는 경우에 유용하다. 이와 같은 경우들에서, 분산제는 보툴리눔 독소가 분산된 상태로 있게 하여, 분산제가 없었다면 발생했을 독소의 결집을 방지한다. 일반적으로, 분산제는 (1) 무-자극성이고 (non-irritating), (2) 보툴리눔 독소를 파괴하지 않으며, (3) 투과성의 증가를 부여하지 않고, (4) 신뢰할만하고 안정적인 입자 크기를 가지며, (5) 전하를 띠지 않고, (6) 독소 및 경피용 담체의 복합체들을 방해하지 않는다.
본 발명의 조성물의 바람직한 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물형태, 투여 경로 및 기간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다.
상기 조성물의 투여는 하루에 한번 투여할 수도 있고, 수회 나누어 투여할 수도 있다. 조성물의 투여는 자기공명영상 (magnetic resonance imaging, MRI) 이나 컴퓨터 단층촬영 (computed tomography, CT) 등을 통해 손상 부위를 확인하여 진행될 수 있으며, 손상 부위에 따라 관절의 내측 (medial) 내지 외측 (lateral) 또는 두 부위를 모두 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서는 상기 조성물 (보툴리눔 독소)이 연골손상 및 골증식증을 포함하는 골관절염에 미치는 영향을 조사하기 위해, 사람의 퇴행성관절염 (degenerative joint disease)과 유사한 병변을 유발하는 것으로 알려져 있는 흰쥐 (Sprague-Dawley rat, SD)의 동물모델을 이용하여 오른쪽 후지 전방십자무릎 인대 절개를 통해 만성 골관절염을 유도한 후 보툴리눔 독소를 투여하였다. 그 결과, 보툴리눔 독소를 투여한 시험군은 인산완충식염수가 투여된 음성대조군에 비해 연골손상 및 골증식체가 적은 것으로 관찰되었다. 따라서 본 방명의 조성물은 1회 투여가 3개월 이상 골관절염 억제 효과를 나타내는 것을 알 수 있다.
또한 본 발명의 일 구체예에서는 상기 조성물 (보툴리눔 독소)이 연골손상 및 골증식증을 포함하는 골관절염에 미치는 영향을 조사하기 위해, 사람의 관절염과 비슷한 진단학적 (골증식체 생성, 프로테오글리칸 소실 등) 및 조직 병리학적 소견을 보이는 것으로 알려져 있는 MIA (Monosodium iodoacetate) 화학적 모델 (Wistar 종 흰쥐 사용)를 이용하여 골관절염을 급성으로 유도한 후 보툴리눔 독소를 투여하였다. 그 결과, 보툴리눔 독소를 투여한 시험군은 인산완충식염수가 투여된 음성대조군에 비해 연골손상 및 골증식체가 적은 것으로 관찰되었다. 따라서 본 방명의 조성물은 골관절염에 대한 억제 효과가 있음을 알 수 있다.
본 발명의 조성물은 골관절염을 억제하기 위하여 단독으로, 또는 수술, 방사선 치료, 호르몬 치료, 화학 치료 및/또는 생물학적 반응 조절제를 사용하는 방법들과 병용하여 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 양상은 치료적 유효량의 보툴리눔 독소를 환자에게 투여하는 단계를 포함하는, 환자의 골관절염을 치료하기 위한 방법을 제공한다.
상기 방법은 골증식증 (osteophytosis), 관절부종, 및 골관절 손상 중 하나 이상을 억제하기 위한 것일 수 있다.
상기 "치료적 유효량"은 골증식증 (osteophytosis), 관절부종, 및 골관절 손상 중 하나 이상을 억제하는데 효과적인 양일 수 있다. 상기 환자는 골관절염을 앓고 있는 사람일 수 있다.
상기 투여는 골관절염이 있는 관절부위에 국부적으로 투여하는 것일 수 있다. 상기 투여는 관절 내, 예를 들면, 관절강에 투여하는 것일 수 있다. 상기 투여는 예를 들면, 개체의 관절의 내측 (medial), 외측 (lateral) 또는 두 부위 모두에 투여하는 것일 수 있다. 상기 관절은 무릎, 손가락, 발가락, 힙, 척추(spine), 목, 또는 어깨 관절인 것일 수 있다.
상기 투여에 있어서, 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물형태, 투여 경로 및 기간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들면, 상기 투여는 1회당 약 0.05 내지 약 200 유닛, 예를 들면, 약 0.05 내지 약 100 유닛, 약 0.05 내지 약 80 유닛, 약 0.05 내지 약 50 유닛, 약 0.05 내지 약 30 유닛, 약 0.05 내지 약 20 유닛, 약 0.05 내지 약 10 유닛, 약 0.1 내지 약 200 유닛, 약 0.1 내지 약 100 유닛, 약 0.1 내지 약 80 유닛, 약 0.1 내지 약 50 유닛, 약 0.1 내지 약 30 유닛, 약 0.1 내지 약 20 유닛, 약 0.1 내지 약 10 유닛, 약 1 내지 약 200 유닛, 약 1 내지 약 100 유닛, 약 1 내지 약 80 유닛, 약 1 내지 약 50 유닛, 약 1 내지 약 30 유닛, 약 1 내지 약 20 유닛, 또는 약 1 내지 약 10 유닛의 상기 보툴리눔 독소를 투여하는 것일 수 있다. 상기 독소 단위는 세로타입 A 기준일 수 있다.
상기 투여는 하루에 한번 투여할 수도 있고, 수회 나누어 투여할 수도 있다. 조성물의 투여는 자기공명영상 (magnetic resonance imaging, MRI) 이나 컴퓨터 단층촬영 (computed tomography, CT) 등을 통해 손상 부위를 확인하여 진행될 수 있으며, 손상 부위에 따라 관절의 내측 (medial) 내지 외측 (lateral) 또는 두 부위를 모두 포함할 수 있다.
상기 투여는 골관절염에 의한 통증을 치료하기 위한 약물의 투여와는 독립적으로 이루어지는 것일 수 있다.
상기 보툴리눔 독소는 보툴리눔 세로타입(serotype) A, B, C, D, E, F 및 G로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
상기 방법에 있어서, 투여되는 상기 보툴리눔 독소는 상기한 약제학적 조성물의 형태로 투여되는 것일 수 있다.
일 양상에 따른 약제학적 조성물은 골관절염의 치료에 효과적으로 사용될 수 있다.
다른 양상에 따른 환자의 골관절염을 치료하기 위한 방법에 의하면, 환자의 골관절염을 효과적으로 치료할 수 있다.
연골 손상 억제 및 골증식증 억제 효능이 탁월하여 관절 연골 손상에 기인하는 골관절염의 예방 및 치료에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 실시예 1에 따른 무처치군, 음성대조군 및 시험군의 사프라닌-O 조직염색 결과를 나타낸 것이다 (OARSI, 수술 후 13주, 40배율).
도 2는 실시예 2에 따른 무처치군, 음성대조군 및 시험군의 사프라닌-O 조직염색 결과를 나타낸 것이다 (OARSI, MIA 투여 후 4주, 40배율).
이하, 본 발명에 따르는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시 예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1: 수술적 랫트 골관절염 모델 (만성 관절염 동물 모델)에서 보툴리눔 독소의 골관절염 억제 효능 확인
전방십자인대 절개술은 외상에 의해 사람에게 자연적으로 발생되는 골관절염과 유사한 불안정성을 만들어 내며 병인학적 관점에서 느리게 진행되는 골관절염 연구에 적합하다. 병변은 관절 운동 시 체중 부하가 주요하게 발생하는 내외측 경골면 (tibial plateau)과 대퇴부관절구 (femoral condyle) 상에서 발생되고 이 두 골 표면 사이에서 반월상 연골판의 퇴화가 함께 진행되기도 한다. 주요 진단학적 소견은 관절연골 및 연골하판 (subchondral plate)의 조직학적 퇴행, 다량의 골증식체 (osteophyte), 프로테오글리칸(proteoglycan) 소실 등이다.
본 실험의 동물 모델은 수컷 SD(Sprague-Dawley)종 흰쥐를 이용하여 군 구성은 무처치군(Sham), 음성대조군 (수술 후 인산완충식염수(물 중 8.0 g/L NaCl, 0.2 g/L KCl, 1.44 g/L Na2HPO4, 및 0.24 g/L KH2PO4) 50uL 투여, PBS), 및 시험군 (수술 후 0.1 Unit/50uL 보툴리눔 독소 A형 투여, BoNT)의 3군으로 하고, 군당 6~7마리씩, 총 1회, 무릎 관절강 내 투여하였다. 여기서, 보툴리눔 독소 A형은 메디톡신주 (메디톡스 사, 한국)를 사용하였고, "수술"은 전방십자인대 절개수술을 나타낸다.
시험물질의 무릎 관절강 내 투여에 앞서, 관절 안정성에 가장 큰 역할을 하는 전방십자인대를 단독 절개(오른쪽 후지 무릎)한 후, 트레드밀 (treadmill)을 이용하여 약 3주간 강제적 운동을 추가적으로 실시하여 물리적인 관절 불안정성에 의한 관절 마모를 가중시킴으로써 만성적 골관절염을 유발시켰다.
수술적 모델을 이용한 보툴리눔 독소의 효력은 동일 개체 내의 수술 부위측(시험물질 투여 부위)과 비수술 부위측(비투여 부위)의 무릎 관절의 너비를 버니어캘리퍼스로 측정하여 그 차이를 통해 관절 부종 정도를 평가하였고, 약 13주 후에 조직을 적출하여 염색(Safranin-O/Fast green)을 통해 관절면 마모 상태와 골증식체 여부 등을 OARSI (Osteoarthritis Research Society International)에서 제시한 조직병리학적 평가법으로 평가하였다.
OARSI 평가법은 연골의 손상 정도에 따라 0에서 6.5점의 점수를 부여하고, 병변이 차지하는 영역에 따라 0에서 4점의 점수를 부여한 후, 이들의 곱을 통해 최종 수치화하는 방법으로 최대 26점의 점수가 부여될 수 있다. 표 1은 OA 연골 조직병리학 등급 평가-고급 등급 평가 기준을 나타낸다.
*등급(주요 특징) 이차적 등급(선택적) 관련 기준(조직 반응)
등급 0: 온전한 표면 및 연골 (손상 없음) 이차적 등급 없음 온전하고 손상이 없는 연골
등급 1: 온전한 표면 1.0 세포 온전함
1.5 세포 사멸		 기질: 온전한 표면층, 부종 및/또는 원섬유화
세포: 증식(클러스터), 비대
등급 2:불연속 표면 (거침) 2.0 표면층의 원섬유화
2.5 표면층의 기질 감소를 동반한 표면 마모		 상기의 내용 포함하여,
+ 불연속 표면층
±연골의 1/3 상부 (중간층)의 염색상 감소 (사프라닌 O 또는 톨루이딘 블루)
±연골기둥의 불규칙
등급 3: 수직 균열/틈새 3.0 단순 균열/틈새
3.5 갈라진/복합 틈새		 상기의 내용 포함하여,
±연골의 2/3 하부 (심층)의 염색상 감소 (사프라닌 O 또는 톨루이딘 블루)
등급 4: 미란 4.0 표면층 분리
4.5 중간층 함몰		 연골 기질 소실, 연골 기질 내 낭포 형성
등급 5: 박피 5.0 온전한 골 표면
5.5 수복 또는 회복 조직존재		 관절면이 경화성 골 혹은 섬유연골을 포함한 수복된 조직
등급 6: 변형 6.0 관절 주변부 골증식체 출현
6.5 관절 주변부와 중심부 골증식체 출현		 골 재형성,
미세균열과 수복을 포함하는 관절면 윤곽의 변형
*등급: 연골 손상 진행 정도
표 2는 OA 연골 조직병리학-단계 평가 기준을 나타낸다.
*단계 병변 정도% (표면, 면적, 부피)
단계 0 골관절염 병변 없음
단계 1 <10%
단계 2 10~25%
단계 3 25~50%
단계 4 >50%
*단계: 병변 크기
표 3은 관절 부종 측정 결과 (수술 후 34일, 90일)를 나타낸다.
구분 (평균±표준오차) 무릎 관절 너비 차이(우측 - 좌측, mm)
34일 90일
무처치군(Sham) (n=6) 0.15 ± 0.13 0.09 ± 0.10
음성대조군(PBS) (n=7) 1.37 ± 0.25 2.31 ± 0.37
시험군(BoNT) (n=7) 0.94 ± 0.16 1.26 ± 0.23*
*P < 0.05 (student's t-test, compared with PBS group)
표4는 조직병리학적 평가 결과 (OARSI, 수술 후 13주)를 나타낸다.
구분(평균±표준오차) MFC MTP
13 주 13 주
무처치군(Sham)(n=6) 0.75 ± 0.23 1.74 ± 0.22
음성대조군(PBS)(n=6) 19.88 ± 2.10 14.88 ± 1.16
시험군(BoNT)(n=6) 15.98 ± 2.32 10.27 ± 0.53**
**P < 0.01 (student's t-test, compared with PBS group)
MFC: 내측 대퇴부관절구(medial femoral condyle)
MTP: 내측 경골면(medial tibial plateau)
표 3, 표 4 및 도 1에 나타낸 바와 같이, 보툴리눔 독소 A형은 만성으로 유발된 랫트의 골관절 손상 억제 및 관절 부종 (골증식증 포함)을 포함한 골관절염을 억제해 줌을 알 수 있었다.
도 1은 실시예 1에 따른 무처치군, 음성대조군 및 시험군의 사프라닌-O 조직염색 결과를 나타낸 것이다 (OARSI, 수술 후 13주, 40배율). 도 1에 나타낸 바와 같이, 조직 사진에서 무처치군을 기준으로 볼 때, 붉게 염색된 부분이 연골이다. 시험군과 음성대조군을 비교할 때, 음성대조군의 MFC는 연골면의 손상 (등급 5~5.5 정도)이 두드러지고 수복조직도 확인되며, 염색상도 거의 보이지 않으며, MTP는 연골 면은 표면층 분리 (등급 4 정도)로 시험군과 비슷하지만, 염색상이 상당히 빠져 있는 것으로 알 수 있고, 연골세포들도 비대해져 있는 것을 알 수 있다. 그에 비해 시험군의 MFC는 표면층 분리(등급 4)가 두드러지고, MTP 또한 표면층 분리 소견이 보인다. 병변의 면적 또한 음성대조군의 MFC는 4단계를 보이고 있고, MTP 또한 4단계 수준을 보이고 있다. 그에 비해 시험군의 MFC는 3단계, MTP는 2단계 정도를 보이고 있다.
즉, 시험군(MFC: 등급 4, 단계 3, MTP: 등급 4, 단계 2), 음성대조군 (MFC: 등급 5.5, 단계 4, MTP: 등급 4, 단계 4)의 수준을 보이고 있다.
실시예 2: 화학적 랫트 골관절염 모델(급성 관절염 동물 모델)에서 보툴리눔 독소의 골관절염 억제 효능 확인
MIA (Monosodium iodoacetate)는 연골세포의 글리세르알데히드-3-포스페이트 (glyceraldehyde-3-phosphate)의 작용 억제, 퇴행성 표지자인 MMP (matrix metalloproteinase) 활성화, 프로테오글리칸 (proteoglycan) 합성 저해를 통해 결과적으로 연골세포의 괴사를 일으켜 퇴행성 관절염과 유사한 관절염을 유발하는 실험 모델이다.
MIA를 이용한 관절염 또한 사람의 관절염과 비슷한 진단학적 (골증식체 생성, 프로테오글리칸 소실 등) 및 조직 병리학적 소견을 보이는 것으로 알려져 있다.
본 실험 동물 모델은 수컷 Wistar종 흰쥐를 이용하여 군 구성은 무처치군(Control), 음성 대조군(MIA 투여 후 인산완충식염수 50uL 투여, PBS), 및 시험군(MIA 투여 후 0.1Unit/50uL 보툴리눔 독소 A형 투여, BoNT)의 3 군으로 하고, 군당 6~10마리씩, 총 1회, 관절강 내 투여하였다.
급성 골관절염 유발을 위해 0.5mg/50uL MIA를 마취된 랫트의 오른쪽 후지 무릎 관절강 내에 투여하였다. 투여 3일 후에 시험물질 또는 인산완충식염수를 동일 부위에 투여하고 4주 후에 조직을 적출하여 염색 (Safranin-O/Fast green)을 통해 관절면 마모 상태와 골증식체 여부 등을 OARSI(Osteoarthritis Research Society International)에서 제시한 조직병리학적 평가법으로 평가하였다. 표 5는 조직병리학적 평가 결과 (OARSI, MIA 투여 후 4주)를 나타낸다.
구분(평균±표준오차) MFC MTP
무처치군 (n=6) 1.12 ± 0.07 3.30 ± 0.68
음성대조군(PBS) (n=9) 20.20 ± 0.93 23.07 ± 0.49
시험군(BoNT) (n=10) 14.51 ± 1.05*** 21.86 ± 0.45*
*P < 0.05, ***P < 0.001 (student's t-test, compared with PBS group)
MFC: 내측 대퇴부관절구(medial femoral condyle)
MTP: 내측 경골면(medial tibial plateau)
표 5 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 보툴리눔 독소 A형은 급성으로 유발된 랫트의 골관절염을 억제해 주는 것으로 확인되었다.
도 2는 실시예 2에 따른 무처치군, 음성대조군 및 시험군의 사프라닌-O 조직염색 결과를 나타낸 것이다 (OARSI, MIA 투여 후 4주, 40배율). 도 2에 나타낸 바와 같이, 시험군과 음성대조군 모두 무처치군 대비 염색상은 상당히 감소해 있다. 하지만, 시험군의 MFC는 염색상의 감소 (2/3 이상)를 제외하고 연골면은 온전하며, 음성대조군은 박피(denudation)와 수복 조직이 존재함을 알 수 있다. MTP의 경우 음성대조군은 연골면이 대부분 박피(denudation)되었고, 하부 골조직의 변형(등급 6)을 보이지만, 시험군의 MTP 연골면은 미란(erosion) 또는 박피이지만 온전한 골 표면(등급 4.5~5 정도)의 상태로 확인된다. 병변의 면적은 음성대조군과 시험군의 MFC, MTP 모두 유사한 4단계 수준을 보이고 있다.
즉, 시험군(MFC: 등급 3, 단계 4, MTP: 등급 5, 단계 4), 음성대조군(MFC: 등급 5.5, 단계 4, MTP: 등급 6, 단계 4)의 수준을 보이고 있다.
상기한 실시예 의하면, 본 발명에 따른 보툴리눔 독소가 연골 손상 억제 및 골증식증 (부종 포함) 억제 효능이 탁월하여 관절 연골 손상에 기인하는 골관절염의 치료에 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 보툴리눔 독소를 유효성분으로 포함하는 골관절염 치료용 약제학적 조성물로서, 상기 골관절염 치료는 골증식증(osteophytosis)을 억제하는 것이고, 상기 보툴리눔 독소는 0.1 유닛 내지 20 유닛의 투여량으로 포함된 것인 약제학적 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서, 환자의 무릎, 손가락, 발가락, 힙, 척추(spine), 목, 또는 어깨 관절 내로 투여하기 위한 것인 약제학적 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 개체의 관절의 내측 (medial), 외측 (lateral) 또는 두 부위 모두에 투여하기 위한 형태인 것인 약제학적 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, 1회 투여 시 3개월 이상의 효과가 지속되는 것인 약제학적 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 보툴리눔 독소는 보툴리눔 세로타입(serotype) A, B, C, D, E, F 및 G로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 약제학적 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 보툴리눔 독소는 복합체화 단백질을 함유하지 않는 형태 또는 복합체화 단백질을 함유하는 것인 약제학적 조성물.
  12. 청구항 1에 있어서, 액상 제제 또는 동결건조 제제인 것인 약제학적 조성물.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 약제학적 조성물은 골관절염에 의한 통증을 치료하기 위한 약물과 독립적으로 사용하기 위한 것인 약제학적 조성물.
  14. 치료적 유효량의 보툴리눔 독소를 환자에게 투여하는 단계를 포함하는, 환자의 골관절염을 치료하기 위한 방법으로서, 상기 환자는 사람이 아닌 포유동물이고, 상기 치료는 골증식증(osteophytosis)을 억제하는 것이고, 상기 치료적 유효량은 0.1 유닛 내지 20 유닛인 것인 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 투여는 관절 내에 투여하는 것인 방법.
  16. 청구항 14에 있어서, 개체의 관절의 내측 (medial), 외측 (lateral) 또는 두 부위 모두에 투여하는 것인 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 청구항 14에 있어서, 상기 투여는 골관절염에 의한 통증을 치료하기 위한 약물의 투여와는 독립적으로 이루어지는 것인 방법.
  20. 청구항 14에 있어서, 상기 보툴리눔 독소는 보툴리눔 세로타입(serotype) A, B, C, D, E, F 및 G로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
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