KR101934475B1

KR101934475B1 - 타우린 포함 단백질 단량체화 조성물

Info

Publication number: KR101934475B1
Application number: KR1020170072905A
Authority: KR
Inventors: 김영수
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2017-06-12
Filing date: 2017-06-12
Publication date: 2019-01-02
Also published as: KR20180135178A

Abstract

본 발명은 타우린 포함 단백질 단량체화 조성물에 대한 것으로, 특히 단백질 단량체화 물질로서 타우린(taurine)을 포함하는 것을 특징으로 하여, 체액 샘플에서 베타아밀로이드를 분해하는 효능이 우수하고, 종래의 단량체와 조성물보다 더욱 안전하며, 인체에 독성도 없는 효과가 있다. 이러한 본 발명에 의하면, 베타아밀로이드의 응집을 원인으로 하는 알츠하이머 병 등과 같이 단백질의 비정상적인 응집 또는 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 효과적으로 진단할 수 있다.

Description

타우린 포함 단백질 단량체화 조성물{Composition containing taurine for monomerization of protein}

본 발명은 단백질 단량체화 조성물에 대한 것으로, 특히 베타아밀로이드의 응집을 원인으로 하는 알츠하이머 병 등과 같이 단백질의 비정상적인 응집 또는 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 진단할 수 있는, 타우린을 포함하는 단백질 단량체화 조성물, 진단키트, 진단방법에 대한 것이다.

신경세포 기능장애 및 손상은 독성의 응집되기 쉬운 단백질에 의해 유발될 수 있고, 다수의 신경계 질환은 그러한 용태를 특징으로 한다. 이들은 근위축성 측삭 경화증, 알츠하이머 병, 파킨슨 병, 프리온 질병, 폴리글루타민 확장증, 척수소뇌성 실조증, 척수 및 연수 근육위축, 해면 뇌병증, 타우증(tauopathy), 헌팅톤 병, 또는 근육긴장 이상과 같은 질환을 포함한다.

상기 질환을 유발하는, 독성의 응집되기 쉬운 단백질을 코딩하는 단백질, 및 단백질을 코딩하는 유전자가 동정되었다. 정상적인 대사 효소는 합성 및 분해의 영구적인 순환을 형성하는 단백질을 재순환시킨다. 상기 유전자가 돌연변이화될 경우, 미스폴딩된 단백질은 비정상적으로 축적되고 분해된다. 이러한 미스폴딩된 단백질이 신경세포 손상의 지시일 수 있는 신경세포 봉입체 및 플라크를 유발하는 것으로 공지되어 있다. 따라서, 세포 기전을 이해하고, 상기 미스폴딩된 단백질을 감소시키고, 저해하고, 호전시키기 위해 필요한 분자 수단을 동정하는 것이 중요하다. 추가로, 단백질 미스폴딩 및 응집이 신경세포 생존에 미치는 효과를 이해함으로써 이들 질환에 대한 합리적이고 유효한 치료법을 개발할 수 있을 것이다.

알츠하이머 병이란 인간이 가진 여러 가지 인지기능인 기억력, 주의력, 언어기능, 시공간능력 및 판단력을 포함한 전두엽 집행기능 등에 장애가 발생하는 것으로서, 질환이 진행됨에 따라 본인의 일상생활이나 사회생활을 하는데 어려움을 초래할 뿐만 아니라 가족이나 지역 주민 등 주변인에게도 치명적 영향을 주어 다양한 사회적 문제를 유발하는 질병이다.

이러한 알츠하이머 병은 50세 이후 유병율이 급격히 증가하는 것으로 노화와 직접적으로 관련된 질환이지만 사망에 이르는 시간까지 병의 진행이 점진적으로 진행되어 치료 관리 시간과 금액에 부담이 큰 질환이다. 이에 따라 고령화 사회로 진행됨에 따라 환자의 증가와 더불어 사회적 부담이 증가되고 있다.

알츠하이머 병 환자의 뇌에서 특이적으로 발견되는 베타아밀로이드 플라크는 APP라는 단백질이 단백질 분해효소(secretase)에 의해 대사되어 나타나는 펩타이드인 베타아밀로이드가 응집하여 나타나는 것으로서, 응집형태에 따라 단량체(monomer), 중합체(oligomer), 피브릴 전구체(proto-fibril), 피브릴(fibril), 플라크 (plaque)와 같이 특이한 복합적 구조를 띠게 된다. 상기 구조 중 변형이 활발한 중합체와 피브릴 전구체가 뇌세포를 파괴하는 주원인으로 알려져 있다.

현재 알츠하이머 병의 확진은 사후에 뇌 내의 베타아밀로이드 플라크와 타우 단백질 병변의 확인을 통해서만 가능하다. 임상적인 진단에는 신체검사와 신경학적 검사, 정신상태 검사 등 간접적인 증상에 관한 검사를 시행하는 진단법과 뇌척수액 내의 베타아밀로이드의 양을 측정하는 진단법, 그리고 가장 정확하게는 뇌 영상검사를 통해 뇌의 구조적 변화나 기능적 변화를 확인하며 베타아밀로이드 플라크를 확인하는 진단법이 있으나, 확진을 위해서는 매우 침습적이며 고가의 진단을 진행해야한다는 단점이 있다.

또한, 상기 뇌 영상검사는 조기에 알츠하이머 병을 진단하기 어려운 점이 있어 여러 연구자들이 비교적 저침습적이고 저비용으로 조기진단이 가능한 혈액진단을 연구하고 있다.

알츠하이머 병 증상이 발생하기 10 내지 15년 전부터 뇌에서는 베타아밀로이드의 비정상적인 응집이 나타난다.

베타아밀로이드는 단량체(혹은 작은 크기의 중합체)들만 뇌혈관장벽(blood-brain barrier, BBB)에 존재하는 RAGE 및 LRP에 의하여 뇌와 혈액 사이를 이동할 수 있어 혈액 중 베타아밀로이드의 농도 변화는 알츠하이머 병의 진행과 직접적인 연관 관계가 있을 것이라 예상된다. 하지만 현재 혈액 내의 베타아밀로이드 농도를 이용한 진단법에 대해 의견이 분분하다.

알츠하이머 병의 진행과 혈액 내 베타아밀로이드의 상관관계가 있다고 주장하는 연구 중 알츠하이머 병의 진행에 따라 혈액 내 베타아밀로이드가 증가한다는 연구결과가 있으며(van Oijen M, Hofman A, Soares HD, Koudstaal PJ, Breteler MM. “Plasma Abeta(140) and Abeta(142) and the risk of dementia: a prospective case-cohort study.” Lancet Neurol. 2006;8:655660, Mayeux R, Honig LS, Tang MX, Manly J, Stern Y, Schupf N, Mehta PD. “Plasma A[beta]40 and A[beta]42 and Alzheimer’s disease: relation to age, mortality, and risk.” Neurology. 2003;8:11851190); 이와 반대로 알츠하이머 병의 진행에 따라 혈액 중 베타아밀로이드가 감소한다는 연구결과가 있다(Sundstrom J, Ingelsson E, Ronnemaa E, Arnlov J, Gunnarsson MD, Hyman BT, Basun H. et al. “Plasma beta amyloid and the risk of Alzheimer disease and dementia in elderly men: a prospective, population-based cohort study.” Arch Neurol. 2008;8:256263).

또한, 알츠하이머 병의 진행에 따른 임상증상들과 혈액 내 베타아밀로이드의 변화와는 관련이 없다는 연구결과도 있다(Hansson O, Zetterberg H, Vanmechelen E, Vanderstichele H, Andreasson U, Londos E, Wallin A, Minthon L, Blennow K. “Evaluation of plasma Abeta(40) and Abeta(42) as predictors of conversion to Alzheimer’s disease in patients with mild cognitive impairment.” Neurobiol aging. 2010;8:357367, Lopez OL, Kuller LH, Mehta PD, Becker JT, Gach HM, Sweet RA, Chang YF, Tracy R, DeKosky ST. “Plasma amyloid levels and the risk of AD in normal subjects in the cardiovascular health study.” Neurology. 2008;8:16641671).

이러한 상반되는 결과는, 혈액 내 베타아밀로이드가 다른 단백질이나 세포에 부착이 되거나 분해, 대사되는 기전들이 잘 알려져 있지 않으며 혈액 내 베타아밀로이드의 양이 매우 적어 농도 측정에 어려움이 있다는 점 등으로 인하여 나타나는 결과로 생각된다.

또한, 알츠하이머 병이 진행됨에 따라 뇌척수액 내에 있는 베타아밀로이드가 응집하여 뇌 실질에 베타아밀로이드 플라크를 형성하기 때문에 뇌척수액으로나 혈액 내로 이동할 수 있는 베타아밀로이드의 단량체의 양이 점점 감소하게 되어 측정에 어려움이 있다.

이와 관련하여, 본 발명자는 대한민국 등록특허 제1619238호(발명의 명칭 : 체내 단백질 응집체의 용해를 이용한 단백질의 비정상적인 응집 또는 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 진단하는 혈액진단키트, 공고일자 : 2016.05.10.)를 통하여, EPPS를 유효성분으로 함유하는 단백질의 단량체화 조성물을 발명하였다. 그러나, 상기 EPPS는 인위적으로 만들어낸 합성 화합물이라는 단점이 있었다.

그래서, 상기 EPPS 처럼 체액 샘플에서 실제로 베타아밀로이드를 분해하는 효능이 우수하면서도, 더욱 안전하며, 인체에 독성도 없는 새로운 단백질 단량체화 조성물에 대한 필요성은 항시 존재하고 있는 실정이었다.

대한민국 등록특허 제1619238호(공고일자 : 2016.05.10.) 대한민국 등록특허 제1621935호(공고일자 : 2016.05.17.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 체액 샘플에서 베타아밀로이드를 분해하는 효능이 우수하면서도, 더욱 안전하며, 인체에 독성도 없는 새로운 단백질 단량체화 조성물을 제공하는 것이 목적이다.

이에 본 발명자는 상기 등록특허를 발명한 이후, EPPS 처럼 체액 샘플에서 실제로 베타아밀로이드를 분해할 수 있는 다양한 화합물에 대하여 실험을 계속하였고, 그 결과 타우린(taurine)이 EPPS 만큼 체액 샘플에서 베타아밀로이드를 분해하는 효능이 우수하다는 것을 확인한 후, 본 발명을 완성하였다.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 타우린 포함 베타아밀로이드 단백질 단량체화 조성물은, 베타아밀로이드 단백질 단량체화 물질로서 타우린을 포함하고, 체액을 상기 타우린과 반응시키기 전과 후의 상기 체액 내 베타아밀로이드 단백질 농도를 비교하여, 베타아밀로이드 단백질의 비정상적인 응집 또는 베타아밀로이드 단백질의 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 진단하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 실시형태는, (a) 타우린과 반응시키기 전의 체액 내 베타아밀로이드 단백질의 농도(A)를 측정하는 제1 측정부; (b) 타우린과 반응시킨 후의 채액 내 베타아밀로이드 단백질의 농도(B)를 측정하는 제2 측정부; (c) 상기 제1 측정부에서 측정된 농도(A)와 상기 제2 측정부에서 측정된 농도(B)를 비교하는 연산부;를 포함하는, 베타아밀로이드 단백질의 비정상적인 응집 또는 베타아밀로이드 단백질의 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 진단하기 위한 진단키트이다.

본 발명의 또 다른 일 실시형태는, (a) 타우린과 반응시키기 전의 체액 내 베타아밀로이드 단백질의 농도(A)를 체외에서 측정하는 제1 단계; (b) 타우린과 반응시킨 후의 채액 내 베타아밀로이드 단백질의 농도(B)를 체외에서 측정하는 제2 단계; (c) 상기 제1 단계에서 측정된 농도(A)와 상기 제2 단계에서 측정된 농도(B)를 비교하는 단계;를 포함하는, 베타아밀로이드 단백질의 비정상적인 응집 또는 베타아밀로이드 단백질의 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 진단하기 위해 정보를 제공하는 방법이다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 구현예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 구현예 및 실시예가 존재할 수 있다.

상기한 본 발명은 단백질 단량체화 물질로서 타우린(taurine)을 포함하는 것을 특징으로 하여, 체액 샘플에서 베타아밀로이드를 분해하는 효능이 우수하고, 종래의 단량체와 조성물보다 더욱 안전하며, 인체에 독성도 없는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따라 체액을 타우린과 반응시키기 전과 후의 상기 체액 내 베타아밀로이드 단백질 농도를 비교하면, 단백질의 비정상적인 응집 또는 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 더욱 효과적으로 진단할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 타우린을 이용하여 단백질의 비정상적인 응집 또는 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 진단하는 방법의 일례를 설명하기 위한 모식도이고,
도 2는 본 발명에 따른 단백질 단량체화 조성물에 포함되는 타우린의 구조 일례를 설명하기 위한 화합물 구조도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 혈장을 대상으로 타우린의 반응을 실험하는 실험 과정의 일례를 설명하기 위한 실험과정도이고,
도 4는 본 발명에 따른 타우린 및 타우린 유사 구조 화합물(glycine, TES, MES, Bicine)을 혈장 속 베타아밀로이드 단백질과 반응시키기 전과 후의 단백질 농도 일례를 나타내는 그래프이고,
도 5는 본 발명에 따른 타우린을 정상인(NC)과 환자(AD)의 혈장에 반응시키기 전과 후의 비율 일례를 나타내는 그래프이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.

본 발명은 베타아밀로이드의 응집을 원인으로 하는 알츠하이머 병 등의 질병 또는 질환뿐만 아니라 단백질 응집으로 인한 다른 질병 또는 질환의 응집된 단백질의 용해를 통한 농도 분석으로 단백질의 비정상적인 응집 또는 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병의 정확한 진단이 가능한 조성물, 이를 포함하는 진단키트, 및 이를 이용한 진단방법에 관한 것이다.

상기 단백질의 비정상적인 응집 또는 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병은 파킨슨질환, 헌팅톤 질환(Huntington's disease), 근위축성 측삭경화증(Amyotrophic lateral sclerosis), 폴리글루타민 확장증(polyglutamine expansion disease), 척수소뇌성 실조증(spinocerebellar ataxia), 척수 및 연수 근육위축(spinal and bulbar muscular atrophy), 타우증(tauopathy), 근육긴장 이상(dystonia), 서핀 결핍증(Serpin deficiency), 경변증(cirrhosis), 제 II형 당뇨병, 일차 전신성 아밀로이드증, 이차 전신성 아밀로이드증, 프론토-일시적 치매(Fronto-temporal dementias), 노인 전신성 아밀로이드증, 가족성 아밀로이드 다발신경병(familial amyloid polyneuropathy), 유전성 대뇌 아밀로이드 맥관병(hereditary cerebral amyloid angiopathy), 혈투석-관련 아밀로이드증, 황반 퇴화(age-related macular degeneration), 알츠하이머 병, 방사선 치료로 유도된 치매(radiotherapy induced dementia), 축색 돌기 상해(axon injury), 급성확산성 피질억제(acute cortical spreading depression), 알파-시누클레인성 병태(alpha-synucleinopathies), 뇌허혈(brain ischemia), 영구 중뇌 허혈(permanent focal cerebralischemia), 말초 신경 재생(peripheral nerve regeneration), 중첩성 간질 후 모델(post-status epilepticusmodel), 척수손상(spinal cord injury), 산발성 루게릭병(sporadic amyotrophic lateral sclerosis) 및 크로이츠펠트-야콥병, 스폰지폼 뇌질환(Spongiform encephalopathy), 전염성 해면양뇌증(transmissible spongiform encephalopathy)과 같은 프리온 질병(prion disease)으로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하고, 그 중에서도 알츠하이머 병인 것이 더욱 바람직하다.

바람직한 폴딩은 단백질이 가능은 하지만 바람직하지 못한 입체형태의 배열로부터 하나의 특정 구조를 취할 것을 요한다. 폴리펩티드가 그의 적합한 구조를 채용하지 못한 것이 세포 작용 및 생육성에 대한 주된 위협이 된다. 미스폴딩된 단백질은 그 자체로, 및 그 스스로 독성일 수 있고 매우 중증이거나 심지어는 치명적인 결과를 초래할 수 있는 응집체를 형성할 수 있다. 결과적으로, 정교한 시스템은 미스폴딩된 단백질의 유해 효과로부터 세포를 보호하도록 진화하였다.

또한, 본 발명에서 "단백질 응집"은 폴리펩티드중 하나가 탈용매화 상태가 되도록 하는 방식으로 적어도 2개의 폴리펩티드가 서로 접촉하고 있는 현상을 포함한다. 이는 또한 폴리펩티드 본래의 작용 또는 활성의 손실도 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서 “단백질”은 바람직하게는 베타아밀로이드일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 타우린을 이용하여 단백질의 비정상적인 응집 또는 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 진단하는 방법의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.

본 명세서에서는 상기 단백질로서 베타아밀로이드를 예로 들어서 설명하고, 상기 단백질의 비정상적인 응집 또는 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병은 알츠하이머 병을 예로 들어서 설명하지만, 특별히 이에 제한되지 않고, 다른 단백질 및 다른 기타 질환이나 질병에도 동일하게 적용가능하다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 타우린 포함 단백질 단량체화 조성물은, 단백질 단량체화 물질로서 타우린을 포함하고, 체액을 상기 타우린과 반응시키기 전과 후의 상기 체액 내 베타아밀로이드 단백질 농도를 비교하여, 단백질의 비정상적인 응집 또는 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 진단하기 위한 것이다.

즉, 본 발명은 타우린을 주요성분 또는 유효성분으로 포함하는 단백질 단량체화 조성물을, 체액 샘플에 투여하기 전과 후의 단백질의 농도를 측정하여, 단백질의 비정상적인 응집 또는 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 진단하는 것이다.

상기 체액은 혈액, 타액 또는 뇌척수액인 것이 바람직하고, 상기 혈액은 혈장(plasma)인 것이 더욱 바람직하다.

체액을 타우린과 반응시키는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 인체로부터 분리한 체액 샘플에 타우린을 투여하여 혼합시킬 수 있다.

체액을 타우린과 반응시키기 전과 후의 단백질 농도를 비교하는 방법 역시, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, (a) 타우린과 반응시키기 전의 체액 내 베타아밀로이드 단백질의 농도(A)를 측정한 후, (b) 타우린과 반응시킨 후의 채액 내 베타아밀로이드 단백질의 농도(B)를 측정한 다음, (c) 상기 측정한 농도(A)와 농도(B)를 비교하는 것이 가능하다.

정상인의 경우에는, 체액 내 베타아밀로이드 응집체가 거의 존재하지 않기 때문에 타우린을 체액에 추가하여도 베타아밀로이드 농도에는 변화가 없다. 즉, 타우린과 반응 전 체액 내 베타아밀로이드 농도(A) 및 타우린과 반응 후 체액 내 베타아밀로이드 농도(B)는 동일하거나 유사하다([B]/[A] = 1, 또는 [B]-[A] = 0). 이와 비교하여, 알츠하이머병 환자의 경우 체액 내 베타아밀로이드 응집체가 타우린 첨가에 의해 단량체 형태로 분해되고 베타아밀로이드 농도가 타우린 첨가 전에 비해 증가한다([B]/[A] > 1, 또는 [B]-[A] > 0).

그래서, 상기 타우린과 반응 후 농도(B)가 상기 반응 전 농도(A)보다 크면, 단백질의 비정상적인 응집 또는 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병으로 진단하는 것이 가능하다. 또한, 상기 반응 전 농도(A)에 대한 반응 후 농도(B)의 비율이 1보다 크면, 단백질의 비정상적인 응집 또는 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병으로 진단하는 것일 수 있다. 이러한 본 발명은 동일한 환자를 대상으로 타우린 반응 전 농도(A)와 반응 후 농도(B)를 이용하는 것으로 self-standard 방법에 의한 것을 특징으로 하며, 이러한 방법에 의하면 환자 간의 체액 내 단백질 농도 차이를 극복할 수 있는 효과가 있다.

단백질 단량체화 조성물을 체액과 반응시키기 전과 후의 단백질 농도를 비교해서 진단하는 방법은 대한민국 등록특허 제1619238호 및 대한민국 등록특허 제1621935호에 기재된 방법을 이용할 수 있다.

본 발명자는 대한민국 등록특허 제1619238호 및 대한민국 등록특허 제1621935호를 통하여, EPPS가 혈장에서 실제로 베타아밀로이드를 분해하는 효과가 있다는 것을 처음 알게되었다. 그러나, 상기 EPPS는 인위적으로 만들어낸 합성 화합물이라는 단점이 있었다. 그래서, 상기 EPPS 처럼 체액 샘플에서 실제로 베타아밀로이드를 분해하는 효능이 우수하면서도, 더욱 안전하며, 인체에 독성도 없는 새로운 단백질 단량체화 조성물에 대한 필요성은 항시 존재하고 있는 실정이었다.

도 2는 본 발명에 따른 단백질 단량체화 조성물에 포함되는 타우린의 구조 일례를 설명하기 위한 화합물 구조도이다. 여기에 도시된 바와 같이, 본 발명자들은 먼저 기존의 EPPS와 유사한 화합물에 대하여 실험을 하였다. 즉, 기존의 EPPS처럼 헤테로고리를 가지는 MES에 대하여 실험을 하였으나, 후술하는 실시예에서 확인할 수 있는 바와 같이 베타아밀로이드를 분해하는 효과가 낮았다. 그래서, TES처럼 헤테로고리를 갖지 않는 화합물까지 후보물질을 확장하였으나, 그 역시 베타아밀로이드를 분해하는 효과가 낮았다. 계속해서, 본 발명자는 베타아밀로이드를 분해하는 효과가 우수한 화합물을 찾고자 하였고, 그와 동시에 인체에 독성이 낮은 천연물질로 찾고자 하였다. 그 결과 천연물질 중에서도 글라이신(Glycine)과 바이신(Bicine)은 베타아밀로이드를 분해하는 효과가 낮지만, 타우린(Taurine)만이 베타아밀로이드를 분해하는 효과가 우수하다는 것을 확인하였다.

상기 타우린은 하기 [화학식 1]의 구조를 갖는 것이 가능하다:

[화학식 1]

즉, 상기 화학식 1의 타우린과 타우린 유사 구조 화합물(glycine, TES, MES, Bicine)을 혈장 속 베타아밀로이드 단백질과 반응시킨 결과, 상기 타우린 첨가군에서만 베타아밀로이드 농도가 크게 증가하였고, 상기 타우린 유사 구조 화합물 첨가군에서는 모두 어떠한 화합물도 첨가하지 않은 대조군과 비슷한 결과를 나타내었다. 이는 상기 타우린이 베타아밀로이드 중합체, 피브릴 전구체, 피브릴 및 플라크를 단량체로 분해하는 활성을 가지고 있음을 보여주는 것이다. 또한, 상기 타우린과 반응한 후의 체액 내 베타아밀로이드 단백질은 뇌 내의 베타아밀로이드 중합체, 피브릴 전구체, 피브릴 및 플라크가 분해되어 단량체화된 것일 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시형태는, (a) 타우린과 반응시키기 전의 체액 내 베타아밀로이드 단백질의 농도(A)를 측정하는 제1 측정부; (b) 타우린과 반응시킨 후의 채액 내 베타아밀로이드 단백질의 농도(B)를 측정하는 제2 측정부; (c) 상기 제1 측정부에서 측정된 농도(A)와 상기 제2 측정부에서 측정된 농도(B)를 비교하는 연산부;를 포함하는, 단백질의 비정상적인 응집 또는 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 진단하기 위한 진단키트이다.

상기 제1 측정부는 타우린을 투여하기 전의 체액 내 단백질의 농도를 측정(A)한다. 그리고, 상기 제2 측정부는 타우린을 투여한 후의 체액 내 단백질의 농도를 측정(B)한다. 상기 타우린의 투여 후의 시간은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 20 내지 450시간, 더욱 바람직하게는 20 내지 300시간이다. 또한, 상기 연산부는 상기 제1 측정부에서 측정된 체액 내 단백질의 농도(A)와 상기 제2 측정부에서 측정된 체액 내 단백질의 농도(B) 차이를 비교하여 계산한다. 상기 연산부는 상기 제2 측정부에서 측정된 농도(B)가 상기 제1 측정부에서 측정된 농도(A)보다 크면, 단백질의 비정상적인 응집 또는 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병으로 진단하는 것이 가능하다. 또한, 상기 연산부는 상기 제2 측정부에서 측정된 농도(B)에 대한 상기 제1 측정부에서 측정된 농도(A)의 비율이 1보다 크면, 단백질의 비정상적인 응집 또는 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병으로 진단하는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시형태는, (a) 타우린과 반응시키기 전의 체액 내 베타아밀로이드 단백질의 농도(A)를 측정하는 제1 단계; (b) 타우린과 반응시킨 후의 채액 내 베타아밀로이드 단백질의 농도(B)를 측정하는 제2 단계; (c) 상기 제1 단계에서 측정된 농도(A)와 상기 제2 단계에서 측정된 농도(B)를 비교하는 단계;를 포함하는, 단백질의 비정상적인 응집 또는 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 진단하기 위한 진단방법이다.

타우린과 반응 전의 단백질 농도(A)를 측정하고, 반응 후의 단백질 농도(B)를 측정하는 방법은 특별히 제한되지 않는다.

상기 측정된 농도(A)와 측정된 농도(B)의 비교는 별도의 연산장치에 의해 이루어질 수 있고, 이에 대해서는 상기한 바와 같다.

상기한 본 발명은 단백질 단량체화 물질로서 타우린(taurine)을 포함하는 것을 특징으로 하여, 체액 샘플에서 베타아밀로이드를 분해하는 효능이 우수하고, 종래의 단량체와 조성물보다 더욱 안전하며, 인체에 독성도 없는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따라 체액을 타우린과 반응시키기 전과 후의 상기 체액 내 베타아밀로이드 단백질 농도를 비교하면, 단백질의 비정상적인 응집 또는 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 더욱 효과적으로 진단할 수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

[ 실시예 1 : 타우린과 타우린 유사화합물의 성능 비교]

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 혈장을 대상으로 타우린의 반응을 실험하는 실험 과정의 일례를 설명하기 위한 실험과정도이다.

먼저, 도 2에 나타난 바와 같은 구조를 갖는 타우린(taurine) 및 타우린 유사 구조 화합물(glycine, TES, MES, Bicine)을 400 mM 농도 수용액으로 준비하였다. 그리고, 일반인 혈액에서 분리된 혈장(human plasma)에 알츠하이머병의 바이오마커인 베타아밀로이드(amyloid-beta) 응집체를 주입(spiking) 하였다. 이어서, 상기 베타아밀로이드가 주입된 혈장에 상기 타우린 또는 타우린 유사 구조 화합물을 각각 추가하고 2시간 동안 저온(4°C) 또는 상온(37°C) 에서 반응 시켰다. 그런 다음, 상기 반응이 완료된 혈장 내 베타아밀로이드의 정량을 ELISA법으로 농도 측정하였다. 측정 시, 화합물을 추가하지 않은 혈장(Non-Treat)을 음성 대조군으로 사용하였다.

도 4는 본 발명에 따른 타우린 및 타우린 유사 구조 화합물(glycine, TES, MES, Bicine)을 혈장 속 베타아밀로이드 단백질과 반응시키기 전과 후의 단백질 농도 일례를 나타내는 그래프이다. 도 4에서, Non-treat는 대조(Control)군으로서 화합물이 추가로 첨가되지 않은 알츠하이머형 혈장(베타아밀로이드가 추가된 혈장)의 베타아밀로이드 농도이다.

타우린(taurine)이 첨가된 알츠하이머형 혈장에서만 베타아밀로이드 농도가 대조군에 비해 크게 증가한 것을 확인할 수 있다.

이와 비교하여, 타우린 유사 구조 화합물(glycine, TES, MES, Bicine)이 첨가된 알츠하이머형 혈장에서는 대조군과 동일한 수준의 베타아밀로이드 농도가 측정되었다. 즉, 타우린과 구조가 유사하더라도 비슷한 효능이 나타나지는 않았다.

이는 본 발명에 따른 타우린만이 베타아밀로이드 중합체, 피브릴 전구체, 피브릴 및 플라크를 단량체로 분해하는 활성을 가지고 있음을 보여주는 것이다.

[ 실시예 2 : 타우린의 베타아밀로이드 분해 비율]

본 발명자는 신경심리검사(MMSE)와 뇌영상검사(Amyloid-PET)을 통하여 정상인과 알츠하이머병 환자로 구분된 사람의 혈액을 사용하여, 본 발명에 따른 진단방법을 검증하였다.

먼저, 신경심리검사(MMSE)와 뇌영상검사(Amyloid-PET)를 통하여 진단을 받은 정상인(15명)과 알츠하이머병 환자(15명)의 혈액을 채취하였다. 그리고, 상기 채취된 혈액을 원심분리하여 혈장으로 분리하고 protease inhibitor를 첨가하여 단백질의 변성을 방지하였다. 이어서, 상기 분리한 혈장 샘플을 A(추가 화합물 첨가 없음)과 B(타우린 100 mM 첨가)로 구분하였다. 그런 다음, 상기 두 혈장 샘플(A와 B)을 2시간 동안 저온(4°C) 또는 상온(37°C) 에서 반응시켰다. 반응이 완료된 혈장 내 베타아밀로이드의 정량을 ELISA법으로 농도 측정하였다. 측정 시, 혈액이 아닌 수용액 버퍼(베타아밀로이드 없음)을 음성 대조군으로 사용하였다.

도 5는 본 발명에 따른 타우린을 정상인(NC)과 환자(AD)의 혈장에 반응시키기 전과 후의 비율 일례를 나타내는 그래프이다.

추가 화합물을 첨가하지 않은 샘플 A와 타우린을 첨가한 샘플 B의 비율을 계산하였다. 즉, [B]/[A] 비교방법으로 혈장 내 베타아밀로이드 농도 증가치를 계산하였다.

그 결과, 알츠하이머병 환자(AD, Alzheimer’s disease)는 [B]/[A] ratio 값이 1 이상이었고, 정상인(NC, Normal Control)의 [B]/[A] ratio 값은 0~1.5 사이로 측정되었다.

도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명을 임상 체액 진단에 도입할 경우 환자(AD)와 정상인(NC)을 구별할 수 있기 때문에, 이를 이용하여 알츠하이머병의 체액 진단이 가능하다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 겹합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

베타아밀로이드 단백질 단량체화 물질로서 타우린을 포함하고, 체액을 상기 타우린과 반응시키기 전과 후의 상기 체액 내 베타아밀로이드 단백질 농도를 비교하여, 베타아밀로이드 단백질의 비정상적인 응집 또는 베타아밀로이드 단백질의 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 진단하기 위한, 타우린 포함 베타아밀로이드 단백질 단량체화 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 타우린은 하기 [화학식 1]의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 타우린 포함 베타아밀로이드 단백질 단량체화 조성물:
[화학식 1]

.
제 1 항에 있어서,
상기 체액은 혈액, 타액 또는 뇌척수액인 것을 특징으로 하는, 타우린 포함 베타아밀로이드 단백질 단량체화 조성물.
제 3 항에 있어서,
상기 혈액은 혈장(plasma)인 것을 특징으로 하는, 타우린 포함 베타아밀로이드 단백질 단량체화 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 타우린과 반응시킨 후의 체액 내 베타아밀로이드 단백질은 뇌 내의 베타아밀로이드 중합체, 피브릴 전구체, 피브릴 및 플라크가 분해되어 단량체화된 것을 특징으로 하는, 타우린 포함 베타아밀로이드 단백질 단량체화 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 타우린은 베타아밀로이드 중합체, 피브릴 전구체, 피브릴 및 플라크를 단량체로 분해하는 것을 특징으로 하는, 타우린 포함 베타아밀로이드 단백질 단량체화 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 베타아밀로이드 단백질의 비정상적인 응집 또는 베타아밀로이드 단백질의 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병은 파킨슨질환, 헌팅톤 질환(Huntington's disease), 타우증(tauopathy), 프론토-일시적 치매(Fronto-temporal dementias), 알츠하이머 병, 알파-시누클레인성 병태(alpha-synucleinopathies), 뇌허혈(brain ischemia), 산발성 루게릭병(sporadic amyotrophic lateral sclerosis), 크로이츠펠트-야콥병, 스폰지폼 뇌질환(Spongiform encephalopathy), 및 전염성 해면양뇌증(transmissible spongiform encephalopathy)으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 타우린 포함 베타아밀로이드 단백질 단량체화 조성물.
제 7 항에 있어서,
상기 베타아밀로이드 단백질의 비정상적인 응집 또는 베타아밀로이드 단백질의 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병은 알츠하이머 병인 것을 특징으로 하는, 타우린 포함 베타아밀로이드 단백질 단량체화 조성물.
(a) 타우린과 반응시키기 전의 체액 내 베타아밀로이드 단백질의 농도(A)를 측정하는 제1 측정부;
(b) 타우린과 반응시킨 후의 채액 내 베타아밀로이드 단백질의 농도(B)를 측정하는 제2 측정부;
(c) 상기 제1 측정부에서 측정된 농도(A)와 상기 제2 측정부에서 측정된 농도(B)를 비교하는 연산부;를 포함하는, 베타아밀로이드 단백질의 비정상적인 응집 또는 베타아밀로이드 단백질의 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 진단하기 위한 진단키트.
제 9 항에 있어서,
상기 연산부는 상기 제2 측정부에서 측정된 농도(B)가 상기 제1 측정부에서 측정된 농도(A)보다 크면, 베타아밀로이드 단백질의 비정상적인 응집 또는 베타아밀로이드 단백질의 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병으로 진단하는 것을 특징으로 하는, 베타아밀로이드 단백질의 비정상적인 응집 또는 베타아밀로이드 단백질의 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 진단하기 위한 진단키트.
제 9 항에 있어서,
상기 연산부는 상기 제2 측정부에서 측정된 농도(B)에 대한 상기 제1 측정부에서 측정된 농도(A)의 비율이 1보다 크면, 베타아밀로이드 단백질의 비정상적인 응집 또는 베타아밀로이드 단백질의 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병으로 진단하는 것을 특징으로 하는, 베타아밀로이드 단백질의 비정상적인 응집 또는 베타아밀로이드 단백질의 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 진단하기 위한 진단키트.
(a) 타우린과 반응시키기 전의 체액 내 베타아밀로이드 단백질의 농도(A)를 체외에서 측정하는 제1 단계;
(b) 타우린과 반응시킨 후의 채액 내 베타아밀로이드 단백질의 농도(B)를 체외에서 측정하는 제2 단계;
(c) 상기 제1 단계에서 측정된 농도(A)와 상기 제2 단계에서 측정된 농도(B)를 비교하는 단계;를 포함하는, 베타아밀로이드 단백질의 비정상적인 응집 또는 베타아밀로이드 단백질의 미스폴딩과 관련된 질환 또는 질병을 진단하기 위해 정보를 제공하는 방법.