KR19980020773A - Gram-negative sepsis containing hemoglobin modified substance as an active ingredient - Google Patents

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Abstract

본 발명은 그램음성 패혈증(G(-) sepsis) 치료제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 헤모글로빈 부조직의 연결체가, 치환기를 가져도 좋은 4∼12개의 지방족 또는 방향족 탄화수소 사슬에, 헤모글로빈을 구성하고 있는 단백질의 아미노산과 반응하여 결합할 수 있는 작용기를 갖는 화합물, 또는 그의 폴리에틸렌글리콜이나 폴리프로필렌 부가물에 의하여, 변성(modify)되고, 그 표면이 분자량 1,000∼10,000의 고분자로 표면처리된 헤모글로빈 변성체를 유효성분으로 포함하는 그램음성 패혈증 치료제를 제공함으로써 그램음성 박테리아(G(-) bacteria) 감염으로 인한 그램음성 패혈증의 주 원인이 되는 엔도톡신(endotoxin)과 일산화질소(nitric oxide)의 성질을 중화시킴으로서 임상적인 독성 발현을 방지하고, 그 결과 그램음성 패혈증으로 인한 사망률을 낮추는 역할을 하게한다.The present invention relates to a therapeutic agent for Gram-negative sepsis (G (-) sepsis), and more particularly, a protein constituting hemoglobin in 4 to 12 aliphatic or aromatic hydrocarbon chains in which a linkage of hemoglobin subtissue may have a substituent. A hemoglobin modified body modified by a compound having a functional group capable of reacting with an amino acid or a polyethylene glycol or polypropylene adduct thereof and surface-treated with a polymer having a molecular weight of 1,000 to 10,000 is effective. By providing a gram-negative sepsis treatment ingredient, it neutralizes the properties of endotoxin and nitric oxide, which are the main causes of Gram-negative sepsis caused by Gram-negative bacteria (G (-) bacteria) infection. Prevents toxic manifestations and consequently lowers mortality from Gram-negative sepsis. The.

Description

헤모글로빈 변성체를 유효성분으로 함유한 그램음성 패혈증 치료제 (A remedy for G(-) sepsis having a hemoglobin derivative as the main ingredients)A remedy for G (-) sepsis having a hemoglobin derivative as the main ingredients

본 발명은 그램음성 패혈증(G(-) sepsis) 치료제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그램음성 박테리아(G(-) bacteria) 감염으로 인한 그램음성 패혈증의 주 원인이 되는 엔도톡신(endotoxin)과 일산화질소(nitric oxide)의 성질을 중화시킴으로서 임상적인 독성 발현을 방지하고, 그 결과 그램음성 패혈증으로 인한 사망률을 낮추는 역할을 하는 그램음성 패혈증 치료제에 관한 것이다.The present invention relates to a therapeutic agent for Gram-negative sepsis (G (-) sepsis), and more particularly, endotoxin and nitrogen monoxide, which are the main causes of Gram-negative sepsis caused by Gram-negative bacteria (G (-) bacteria) infection. The present invention relates to a gram-negative sepsis treatment which neutralizes the properties of nitric oxide, thereby preventing clinical toxic expression and consequently lowering the death rate due to gram-negative sepsis.

패혈증 또는 패혈증쇼크(septic shock)는 화상 또는 내장파열 등으로 박테리아가 혈관 또는 세포속으로 침투하여 일어나는 일련의 임상적 병리현상이며 이로인한 사망률이 35%에 달한다. 패혈증에는 그램양성 박테리아가 일어키는 그램양성 패혈증(G(+) sepsis)과 그램음성 박테리아가 일으키는 그램음성 패혈증이 있으며, 각각 전체 패혈증 발생률의 50%를 차지한다.Sepsis or septic shock is a series of clinical pathologies caused by bacteria penetrating into blood vessels or cells due to burns or visceral rupture, resulting in 35% mortality. Sepsis includes Gram-positive sepsis (G (+) sepsis) caused by Gram-positive bacteria and Gram-negative sepsis caused by Gram-negative bacteria, each accounting for 50% of the incidence of sepsis.

그램양성 패혈증은 그램양성 박테리아가 계속 살아있으면서 세포속에서 증식하여야 병리학적 독성이 나타나지만, 그램음성 패혈증은 그램음성 박테리아가 죽어서도 독성효과를 나타내며 그 독성을 일으키는 주원인은 그램음성 박테리아의 세포막 형성물질인 엔도톡신으로 밝혀졌으며, 이 엔도톡신이 혈류속에 침입할 때 여러단계의 독성을 나타내며 시간이 갈수록 그 효과가 증폭되어 치료가 어렵게 된다.Gram-positive sepsis does not have pathological toxicity unless Gram-positive bacteria continue to live in the cell, but Gram-negative sepsis has a toxic effect even when Gram-negative bacteria die. The main cause of the toxicity is Gram-negative bacteria It has been found to be endotoxin, and when the endotoxin invades the bloodstream, it has several levels of toxicity, and its effect is amplified with time, making treatment difficult.

엔도톡신은 일단 혈류중에서 엔도톡신 접착단백질(endotoxin binding protein)과 결합한 다음 백혈구와 작용하여 여러 가지의 시토킨(cytokine)을 배출하게 된다. 이 시토킨은 생체의 쇼크상태에서 주로 분비되는 물질로서, 그램음성 패혈증의 경우에는 이 시토킨들이 인체에 여러 가지 해로운 작용을 하게된다. 엔도톡신이 백혈구로 하여금 시토킨을 분비하게 하는 과정에는 일산화질소가 중간전달체의 역할을 한다. 그램음성 패혈증의 임상적 발현으로서는 혈관벽의 투과성 증가로 인한 혈압강화, 혈관의 자율신경 조절능력 상실, 혈관 내에서의 혈액응고등이 있으며, 그 결과 세포부종(edema), 세포내의 산소부족(hypoxia) 등의 현상이 나타나며, 결국에는 환자의 내장기능마비(multiple organ failure)와 사망을 초래하게 된다.Endotoxins bind to endotoxin binding proteins in the bloodstream and then act on white blood cells to release various cytokines. This cytokine is mainly secreted in the shock state of the body, and in the case of Gram-negative sepsis, these cytokines have various harmful effects on the human body. Nitrogen monoxide acts as an intermediate carrier in the process by which endotoxins induce white blood cells to secrete cytokines. Clinical manifestations of Gram-negative sepsis include increased blood pressure, loss of autonomic control of blood vessels, and blood coagulation in blood vessels, resulting in cell edema and hypoxia. This can lead to multiple organ failure and death of the patient.

이에 본 발명은 상기한 그램음성 패혈증을 치료하기 위한 것으로, 엔도톡신과 일산화질소에 대한 강력한 친화성(affinity)을 가지고 있어, 일단 접착하게 되면 그들의 독성과 생리적 작용을 중화시키고, 그 결과 그램음성 패혈증의 임상적 발현을 중단시키는 역할을 하는 그램음성 패혈증 치료제를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is to treat the gram negative sepsis, and has a strong affinity for endotoxin and nitrogen monoxide, and once adhered to neutralize their toxicity and physiological action, and as a result It is an object of the present invention to provide Gram-negative sepsis treatment, which serves to stop clinical manifestations.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 헤모글로빈 부조직의 연결체가, 치환기를 가져도 좋은 4∼12개의 지방족 또는 방향족 탄화수소 사슬에, 헤모글로빈을 구성하고 있는 단백질의 아미노산과 반응하여 결합할 수 있는 작용기를 갖는 화합물, 또는 그의 폴리에틸렌글리콜이나 폴리프로필렌 부가물에 의하여, 변성(modify)되고, 그 표면이 분자량 1,000∼10,000의 고분자로 표면처리된 헤모글로빈 변성체를 유효성분으로 포함하는 그램음성 패혈증 치료제를 제공하는데, 상기 헤모글로빈 변성체의 제조방법은 본 출원인이 1996년 6월 11일 출원한 특허출원 제 96 - 20739 에 소개되어 있는 바, 그에 대해 설명하면 다음과 같다.The present invention for achieving the above object has a functional group capable of reacting with the amino acid of the protein constituting hemoglobin to the 4 to 12 aliphatic or aromatic hydrocarbon chain which hemoglobin substructure may have a substituent. According to the present invention, there is provided a gram-negative sepsis treatment agent comprising a hemoglobin modified substance modified by a compound or a polyethylene glycol or polypropylene adduct thereof and whose surface is treated with a polymer having a molecular weight of 1,000 to 10,000 as an active ingredient. The method for producing the hemoglobin modified body is introduced in Patent Application Nos. 96-20739 filed on June 11, 1996 by the applicant, which will be described below.

헤모글로빈 변성체 제조방법에서 원료로 사용되는 헤모글로빈은 사람이나 동물의 헤모글로빈을 이용해도 좋고, 유전공학을 이용하여 배양한 유전조작된 헤모글로빈을 사용해도 된다.The hemoglobin used as a raw material in the method for producing a hemoglobin modified body may be hemoglobin of humans or animals, or genetically engineered hemoglobin cultured by genetic engineering may be used.

사람이나 동물의 피를 이용할 경우에는 먼저 적혈구만을 분리한 다음 다시 적혈구에서 헤모글로빈을 추출한다.When using human or animal blood, only red blood cells are first isolated and then hemoglobin is extracted from red blood cells.

그후에는 여러 단계의 정제과정을 거쳐 불순물을 제거하고 헤모글로빈을 적어도 순도 99.9% 이상으로 높인다.After several stages of purification, impurities are removed and hemoglobin is at least 99.9% pure.

유전공학적으로 배양된 헤모글로빈의 경우에는 이를 모체에서 추출한 다음 역시 여러단계의 분리 정제공정을 거쳐 순도를 높인다.In the case of genetically engineered hemoglobin, it is extracted from the mother and then purified through a multi-stage separation and purification process.

순수한 헤모글로빈은 두 개의 α-사슬과 두 개의 β-사슬로 된 4개의 부조직(각기 분자량 16,000)이 합해진 구조로서 분자량이 약 64,000이며, 부조직 사이는 수소결합과 반 데르 발스 결합과 같은 비공유결합으로 결합되어 있고, 각각의 부조직에는 각각 하나씩의 산소분자가 결합될 수 있다. 이와 같은 헤모글로빈의 부조직 사이의 결합형태은 유동적이어서, 산소분자의 결합 및 이탈과정에서 헤모글로빈은 구조적인 변화를 체험하게 된다.Pure hemoglobin is a structure in which four substructures of two α-chains and two β-chains (molecular weight of 16,000 each) are combined and have a molecular weight of about 64,000, and the non-covalent bonds between substructures are hydrogen bonds and van der Waals bonds. Each substructure can be combined with one oxygen molecule. This type of binding between substructures of hemoglobin is fluid, and hemoglobin experiences structural changes in the process of binding and desorption of oxygen molecules.

바람직하게는 여기서 사용되는 헤모글로빈은 위와 같이 정제된 후, 이를 질소에 노출시켜 산소화된 헤모글로빈의 농도를 서서히 줄여, 산소화된 헤모글로빈의 농도가 15-35%까지 감소했을 때, 반응을 시작하도록 하는 것이 좋다.Preferably, the hemoglobin used herein is purified as described above and then exposed to nitrogen to gradually reduce the oxygenated hemoglobin concentration so that the reaction starts when the oxygenated hemoglobin concentration decreases to 15-35%. .

그 이유는 하기 표 1에서 알 수 있듯이 반응전 헤모글로빈의 산소포화농도가 30%보다 높은 경우에는 결과적으로 p50도 높게 나타나서 저산소세포에 산소를 공급하기에 부적합하기 때문이다.This is because, as shown in Table 1 below, when the oxygen saturation concentration of hemoglobin before the reaction is higher than 30%, p50 is also high as a result, which is not suitable for supplying oxygen to hypoxic cells.

그러므로, 헤모글로빈 변성체 제조의 첫번째 단계인 부조직 연결체 구조변성의 반응에 앞서 헤모글로빈의 산소포화농도를 15-35%로 조절한다면 p50이 9 - 11 mmHg정도이므로 저산소세포에 산소를 공급하는 성질이 더욱 월등하게 되는 것이다.Therefore, if the oxygen saturation concentration of hemoglobin is adjusted to 15-35% prior to the reaction of the substructure connective structure, which is the first step in the preparation of hemoglobin denaturation, p50 is about 9-11 mmHg. It will be superior.

반응전 헤모글로빈의 산소포화농도(%)Oxygen saturation concentration of hemoglobin before reaction (%) p50 (mmHg)p50 (mmHg) 1515 9.59.5 3030 11.211.2 4545 16.316.3 6060 22.322.3 7575 24.824.8 9090 24.524.5

산소화된 헤모글로빈 농도가 15-35%가 된후, 먼저 헤모글로빈의 이와 같은 부조직 사이의 결합을 화학적 반응을 통하여 수정하여, 즉 부조직 연결체의 구조를 변화시켜서, 본래 헤모글로빈의 산소분리능력에 변화를 가져오게 한다.After the oxygenated hemoglobin concentration is 15-35%, the bond between these substructures of hemoglobin is first modified by chemical reactions, ie by changing the structure of the subtissue linkages, thus altering the original oxygenation capacity of hemoglobin. do.

이러한 화학반응은 치환기를 가져도 좋은 4∼12개의 지방족 또는 방향족 탄화수소 사슬에, 헤모글로빈을 구성하고 있는 단백질의 아미노산과 반응하여 결합할 수 있는 작용기 (할로겐이나 숙신이미드기)를 갖는 화합물, 또는 그의 폴리에틸렌글리콜이나 폴리프로필렌 부가물(바람직하게는 분자량 1,000 - 5,000을 갖는)을 헤모글로빈과 반응시켜, 헤모글로빈의 부조직 사이의 연결체의 구조를 변성시키는 것이다. 일단 헤모글로빈의 부조직 사이에 이와 같은 반응이 일어나면, 그 구조는 영구히 그 상태를 유지하게 된다.This chemical reaction is a compound having a functional group (halogen or succinimide group) capable of reacting with 4 to 12 aliphatic or aromatic hydrocarbon chains which may have a substituent by reacting with amino acids of proteins constituting hemoglobin, or Polyethylene glycol or polypropylene adduct (preferably having a molecular weight of 1,000 to 5,000) is reacted with hemoglobin to modify the structure of the linkage between the substructures of hemoglobin. Once this reaction occurs between the hemoglobin sub-tissues, the structure remains permanent.

상기와 같은 부조직 연결체의 구조변성에 사용되는 화합물의 구체적인 예로서, 비스-3,5-디브로모살리실산, 비스-3,5-디브로모숙신산, 비스-3,5-디브로모푸마르산, 비스-3,5-디브로모무콘산, 디숙신이미딜 글루타레이트, 디티오비스-숙신이미딜 프로피오네이트, 디숙신이미딜 수베레이트 (이상의 화합물은 부조직의 내부적 연결체를 형성함); 비스-숙신이미딜 숙시네이트 폴리프로필렌 글리콜, 비스-숙신이미딜 카보네이트 폴리에틸렌 글리콜, 비스-숙신이미딜 숙시네이트 프로필렌 글리콜 및 비스-숙신이미딜 카보네이트 폴리프로필렌글리콜 (이상의 화합물은 부조직의 외부적 연결체를 형성함) 등을 들 수 있다.As a specific example of the compound used for the structural modification of such a substructure, bis-3,5-dibromosalicylic acid, bis-3,5-dibromosuccinic acid, bis-3,5-dibromofumaric acid , Bis-3,5-dibromomuconic acid, disuccinimidyl glutarate, dithiobis-succinimidyl propionate, disuccinimidyl suverate (the above compounds form internal linkages of subtissues); Bis-succinimidyl succinate polypropylene glycol, bis-succinimidyl carbonate polyethylene glycol, bis-succinimidyl succinate propylene glycol and bis-succinimidyl carbonate polypropylene glycol (the above compounds are used to Forming).

이렇게 부조직 사이의 연결이 완결되고 나면 그 다음 단계로서 헤모글로빈의 표면처리를 하게된다. 분자량이 1,000∼10,000 정도, 바람직하게는 1,000 - 5,000 인 직선의 고분자들이 사용되며 이 고분자의 한끝에는 헤모글로빈의 리신과 선택적으로 결합하여 공유결합을 형성할 수 있는 반응기를 가진다.Once the connections between the subtissues are completed, the next step is to surface the hemoglobin. Linear polymers having a molecular weight of about 1,000 to 10,000, preferably 1,000 to 5,000, are used, and at one end of the polymer, a reactor capable of selectively binding to lysine of hemoglobin to form a covalent bond.

본 발명에서 사용되는 고분자의 바람직한 예로서, 폴리에틸렌글리콜-숙신이미딜 숙시네이트, 폴리에틸렌글리콜-숙신이미딜 카보네이트, 폴리프로필렌글리콜-숙신이미딜 숙시네이트, 또는 폴리프로필렌글리콜-숙신이미딜 카보네이트 등과 같이 숙신이미딜 숙시네이트나 숙신이미딜 카보네이트기를 말단에 갖는 폴리에틸렌글리콜 또는 폴리프로필렌글리콜을 언급할 수 있다.Preferred examples of the polymer used in the present invention include succinates such as polyethylene glycol-succinimidyl succinate, polyethylene glycol-succinimidyl carbonate, polypropylene glycol-succinimidyl succinate, or polypropylene glycol-succinimidyl carbonate. Mention may be made of polyethyleneglycol or polypropylene glycol having imidyl succinate or succinimidyl carbonate groups at the ends.

이 고분자와 헤모글로빈이 최적의 반응 환경에서 서로 섞여지면 이 고분자들이 헤모글로빈의 표면에 위치하고 있는 아미노산, 즉, 리신과 결합하게 되어, 결과적으로 각 헤모글로빈 분자는 5∼20개의 고분자들을 표면에 부착하게 된다.When the polymer and hemoglobin are mixed with each other in an optimal reaction environment, the polymers bind to amino acids located on the surface of hemoglobin, or lysine, and each hemoglobin molecule attaches 5 to 20 polymers to the surface.

이렇게하여 완성된 헤모글로빈 변성체는 전체 분자량이 100,000∼200,000로 늘게 된다.The finished hemoglobin modified product thus increases the total molecular weight to 100,000 to 200,000.

즉, 본 발명에 의하면 헤모글로빈 분자는 첫째, 부조직간의 결합 변성, 및 둘째, 고분자를 사용한 표면처리의 두단계 반응을 거치게 된다.That is, according to the present invention, hemoglobin molecules undergo a two-step reaction of first, binding denaturation between substructures, and second, surface treatment using a polymer.

부조직간의 결합은 특수한 반응환경 하에서 이루어지며, 공정이 완성된후 헤모글로빈의 산소분리능력이 변화하여 특히 저산소 세포에게만 산소를 전달하게 되는 역할을 한다.The binding between the subtissues is carried out under a special reaction environment, and after completion of the process, the oxygen separation ability of hemoglobin changes, which plays a role of delivering oxygen only to hypoxic cells.

고분자를 사용한 표면처리 공정은 여러 가지 혜택을 가져오는데 그중의 하나는 헤모글로빈의 표면에 위치하고 있는 항원들을 고분자들이 위장시켜 줌으로서 환자의 면역체계가 항체반응을 일으키지 않도록 하는 것이다. 또다른 혜택은 SB1 의 분자량을 대폭 증가시킴으로써, 고분자 표면처리가 되지 않은 헤모글로빈의 경우 약 4 시간에 불과하였던 혈류 체재시간을 약 60시간까지로 증가시키는 것이다.The surface treatment process using polymers has several benefits, one of which is that polymers disguise antigens located on the surface of hemoglobin so that the patient's immune system does not produce an antibody response. Another benefit is a significant increase in the molecular weight of SB1, which increases blood flow residence time to about 60 hours, which was only about 4 hours for hemoglobin without polymer surface treatment.

한편, 본 발명은 용도발명으로, 상기 과정에 따라 제조된 헤모글로빈 변성체를 유효성분으로 함유한 것이 그램음성 패혈증 치료제로 사용될 수 있음을 발견함에 따른 것이다.On the other hand, the present invention is the invention, according to the discovery that the hemoglobin modified product prepared according to the above process as an active ingredient can be used as a therapeutic agent for gram negative sepsis.

상기 헤모글로빈 변성체를 그램음성 패혈증 치료제로 사용할 수 있는 이유는 다음과 같다고 보여진다.The reason why the hemoglobin modified product can be used as a Gram-negative sepsis treatment agent is as follows.

헤모글로빈 변성체의 주된 부분인 헤모글로빈은 그 표면에 엔도톡신에 대한 강력한 친화력을 나타내는 부분이 존재하여, 일단 접착되면 다시 분리되기가 어렵다. 엔도톡신은 폴리사카라이드(polysaccharide)로서 그것의 활성적인 부분이 헤모글로빈의 표면에 접착되기 때문에 일단 헤모글로빈과 결합체를 형성하면 엔도톡신의 독성적인 효력을 상실하게 된다. 그리고 산소가 결합하고 방출되는 부분인 헤모글로빈의 내부에 위치하고 있는 헴포켓(heme pocket)은 일산화질소가 주위에 있을 경우 산소보다도 1,000배 가량 강한 친화력으로 결합되기 때문에, 일단 일산화질소와 헴포켓의 결합이 일어나면 이또한 다시 분리되기는 거의 불가능하게됨으로서 일산화질소의 생리학적 작용을 무능화시킬 수 있다.Hemoglobin, the main part of the hemoglobin modified substance, has a part on the surface that shows a strong affinity for endotoxin, so that it is difficult to separate once adhered. Endotoxins are polysaccharides, and their active moieties adhere to the surface of hemoglobin, so once they form a conjugate with hemoglobin, they lose the toxic effects of endotoxin. The heme pocket located inside the hemoglobin, the part where oxygen is bound and released, is bound by affinity 1,000 times stronger than oxygen when nitrogen monoxide is around, so that the combination of nitrogen monoxide and heme pocket When this happens, it is also almost impossible to separate again, which can disable the physiological action of nitric oxide.

따라서, 엔도톡신과 일산화질소의 효력이 무능화됨으로서 혈관이나 내장기관세포등도 그들로부터 보호되어 그에 따라 생존률도 높아지게 되는 것이다.Thus, by disabling the effects of endotoxin and nitrogen monoxide, blood vessels and visceral organ cells are also protected from them, thereby increasing the survival rate.

이하, 본 발명에 따른 그램음성 패혈증 치료제용 헤모글로빈 변성체의 작용을 구체적인 실시예와 실험예로써 살펴본다.Hereinafter, the action of the hemoglobin denaturant for gram-negative sepsis treatment according to the present invention will be described as specific examples and experimental examples.

여기서 시험액으로 사용되는 그램음성 패혈증 치료제용 헤모글로빈 변성체는 상기 본 출원인의 특허출원 제 96 - 20739 에 소개된 실시예에 따라 제조하였는 바 그 실시예는 다음과 같다.Herein, the hemoglobin modified product for the treatment of Gram-negative sepsis used as a test solution was prepared according to the example described in the Patent Application Nos. 96-20739 of the present applicant.

[실시예 1]Example 1

사람의 뇌에서 정제된 헤모글로빈을 상온에서 0.05M의 트리스 용액에 녹여서 pH7.0∼7.2로 조절한다.Purified hemoglobin in human brain is dissolved in 0.05M Tris solution at room temperature and adjusted to pH7.0-7.2.

이때 공기중에 노출되어 있던 헤모글로빈은 90∼95%의 산소화된 헤모글로빈이므로 이를 기체교류장치를 통과시키면서 질소에 노출하면 산소화된 헤모글로빈의 농도를 서서히 줄일 수 있다. 산소화된 헤모글로빈의 농도가 15∼35% 정도까지 감소했을 때 기체교류장치를 끄고, 헤모글로빈 용액이 공기중에 노출되지 않도록 한다.At this time, hemoglobin exposed to air is 90 to 95% of oxygenated hemoglobin, so when exposed to nitrogen while passing it through a gas exchange device, the concentration of oxygenated hemoglobin can be gradually reduced. Turn off the gas exchanger when the oxygenated hemoglobin concentration is reduced by 15-35%, and do not expose the hemoglobin solution to air.

이 상태를 유지하면서 부조직 연결체로서 비스-3,5-디브로모살리실산을 가한다 (연결체 : 헤모글로빈의 비율 = 4 : 1). 이 반응은 약 2∼4시간 소요되며 반응이 끝난후에는 트리스 용액으로 용액변경을 시켜 미반응 물질을 모두 제거한다.Maintaining this state, bis-3,5-dibromosalicylic acid is added as a subtissue linkage (connector: hemoglobin ratio = 4: 1). This reaction takes about 2 to 4 hours. After the reaction is completed, change the solution to Tris solution to remove all unreacted materials.

그다음엔 용액을 0.5M 염화나트륨 용액과 0.05M 인산나트륨 용액으로 바꾸면서 pH를 7.6∼7.8으로 조절한다. 그리고는 표면처리용 고분자로서, 분자량 5,000의 폴리에틸렌글리콜-숙신이미딜 숙시네이트를 상기 용액과 혼합하여 반응을 일으킨다 (고분자:헤모글로빈의 비율 = 20:1).The pH is then adjusted to 7.6-7.8 while changing the solution to 0.5 M sodium chloride solution and 0.05 M sodium phosphate solution. Then, as a polymer for surface treatment, polyethylene glycol-succinimidyl succinate having a molecular weight of 5,000 is mixed with the solution to cause a reaction (polymer: hemoglobin ratio = 20: 1).

이 표면처리 반응은 약 1∼2시간 정도 소요되며, 반응이 끝난후 용액교체를 통하여 생리학적으로 주사할 수 있는 용액, 즉 0.15M 염화나트륨, 0.03N 중탄산나트륨, 0.05M 인산 나트륨 용액에 저장하여 사용하도록 한다.This surface treatment reaction takes about 1 to 2 hours, and stored in a solution that can be physiologically injected through solution replacement after completion of the reaction, that is, 0.15 M sodium chloride, 0.03 N sodium bicarbonate, and 0.05 M sodium phosphate solution. Do it.

[실시예 2]Example 2

소의 피에서 정제된 헤모글로빈을 상온에서 0.1M 의 트리스 용액에 첨가하고 pH를 7.6∼7.8으로 조절한다. 헤모글로빈은 기체교류장치를 통하여 산소화된 헤모글로빈의 농도를 15∼35%로 낮춘다. 부조직 연결체로서 디숙신이미딜 글루타레이트를 용액에 섞어준다(부조직연결체:헤모글로빈의 비율은 6∼8 : 1).Purified hemoglobin in bovine blood is added to 0.1M Tris solution at room temperature and the pH is adjusted to 7.6-7.8. Hemoglobin lowers the oxygenated hemoglobin concentration to 15-35% through a gas exchanger. Dissuccinimidyl glutarate is mixed with the solution as a subtissue linkage (the ratio of subtissue linkage to hemoglobin is 6-8: 1).

이 반응이 완결되고 나면 용액을 0.25M 염화나트륨 용액, 0.05M 인산 나트륨 용액으로 바꾸고 pH를 7.6∼7.8로 조절한다. 그다음의 표면처리공정은 실시예 1의 과정에 따라, 헤모글로빈 변성체를 제조한다.Once this reaction is complete, the solution is replaced with 0.25M sodium chloride solution, 0.05M sodium phosphate solution and the pH is adjusted to 7.6-7.8. Subsequently, the surface treatment step was carried out according to the procedure of Example 1 to prepare a hemoglobin modified body.

[실시예 3]Example 3

소의 피에서 정제된 헤모글로빈을 상온에서 0.1∼0.3M 염화나트륨, 0.05M 인산나트륨 용액에 첨가하여 pH를 7.4∼7.6 으로 조절한다. 역시 여기서도 기체교류장치를 사용하여 산소화된 헤모글로빈의 농도를 15∼35% 로 낮춘다.Hemoglobin purified from bovine blood is added to 0.1-0.3 M sodium chloride and 0.05 M sodium phosphate solution at room temperature to adjust the pH to 7.4 to 7.6. Again, the gas exchange device is used to reduce the oxygenated hemoglobin concentration to 15-35%.

다음, 부조직 연결체로서 비스-숙신이미딜 숙시네이트 폴리에틸렌 글리콜을 가한다. 상기 고분자 연결체의 분자량은 1,000∼5,000이고, 이때 부조직 연결체:헤모글로빈의 비율은 5∼10:1으로 한다. 이 반응이 완결되고 나면 표면처리공정은 실시예 1에서와 같은 과정을 반복한다.Next, bis-succinimidyl succinate polyethylene glycol is added as a subtissue linker. The molecular weight of the polymer linkage is 1,000 to 5,000, wherein the ratio of the substructure linkage to hemoglobin is 5 to 10: 1. After this reaction was completed, the surface treatment process was repeated as in Example 1.

이 반응이 끝나면 생리적 용액으로 용액교체시킨다.At the end of this reaction, the solution is replaced with a physiological solution.

한편, 보통 피나 헤모글로빈의 산소분리능력은 p50이라는 측정치로 표시할 수 있는 데, 이는 헤모글로빈의 산소포화농도가 50%에 달했을때의 주위의 산소농도(pO2, mmHg)를 나타내는 것으로서, 일반적으로 p50이 높을수록 산소결합이 어렵고, 산소분리가 용이한 것으로 분석할 수 있다.On the other hand, the oxygen separation ability of the blood or hemoglobin can be expressed as a measure of p50, which indicates the surrounding oxygen concentration (pO 2 , mmHg) when the oxygen saturation concentration of hemoglobin reaches 50%. The higher it is, the more difficult the oxygen bonds, and the easier the oxygen separation can be analyzed.

그리하여 상기 실시예에 따라 제조된 시료들의 p50 다음 표 2에 나타내었는데, 여기서 알 수 있듯이 사람피의 p50은 26∼28mmHg 이고 실시예 1 - 3의 시료는 9∼11mmHg 인 것으로 나타난다.Thus, p50 of the samples prepared according to the above example is shown in Table 2, where it can be seen that the p50 of human blood is 26-28mmHg and the samples of Examples 1-3 are 9-11mmHg.

시료sample 측정시 평균온도 (℃)Average temperature during measurement (℃) p50p50 인체 적혈구Human red blood cells 36.536.5 27.227.2 실시예 1 시료1Example 1 Sample 1 36.536.5 9.79.7 실시예 1 시료2Example 1 Sample 2 36.836.8 10.610.6 실시예 2 시료1Example 2 Sample 1 36.836.8 9.69.6 실시예 2 시료2Example 2 Sample 2 36.836.8 10.610.6 실시예 3 시료1Example 3 Sample 1 37.237.2 10.310.3 실시예 3 시료2Example 3 Sample 2 37.437.4 11.111.1

[실험예]Experimental Example

상기 헤모글로빈 변성체를 유효성분으로 포함하는 것이 그램음성 패혈증 치료제로서의 효능을 가지는가에 대한 실험을 위하여 실험동물에 엔도톡신을 직접 정맥주사하여 그램음성 패혈증의 증상을 시뮬레이션하였다. 몸무게가 150~250g 되는 쉬프라그-도올리(Sprague-Dawley) 쥐를 실험동물로 사용하고, 근육세포의 산소농도변화, 혈압(mean arterial pressure)의 변화, 그리고 실험후 3일까지의 생존률을 측정치로 하였다.In order to test whether the hemoglobin denatured body contains the gram-negative sepsis efficacy as an active ingredient, endotoxin was directly injected into experimental animals to simulate the symptoms of gram-negative sepsis. Sprague-Dawley rats weighing 150-250 g were used as experimental animals, and the oxygen cell concentrations, muscle arterial pressure changes, and survival rates up to 3 days after the experiment were measured. It was set as.

산소농도변화는 복부근육의 세포산소농도를 측정하고, 측정기기로서는 옥시스팟 포스포리미터(oxyspot phosphorimeter; 제조회사명 : Medical Systems Corp., Greenvale, NY)를 사용하였으며, 그 방법은 인광도의 쇠감방법에 의하여 측정되었는데, 주사한 인광물질(팔라듐-포르피린)은 산소와 결합하면 인광의 강도가 쇠감하는 현상이 있으므로, 이 성질을 이용하여 세포내 인광도를 측정함으로서 세포내 산소농도를 간접적으로 알아내는 것이다(참고문헌 : Wilson et. al, J. Appl. Physiol., 70, 2691-2696 [1992]).Oxygen concentration was measured by measuring the oxygen concentration of the abdominal muscles, the measuring instrument was used oxyspot phosphorimeter (manufacturer: Medical Systems Corp., Greenvale, NY), the method is a decrease in phosphorescence Measured by the method, the injected phosphor (palladium-porphyrin) is a phenomenon that the intensity of phosphorescence decreases when combined with oxygen, indirectly determine the intracellular oxygen concentration by measuring the intracellular phosphorescence using this property (Ref. Wilson et. Al, J. Appl. Physiol., 70, 2691-2696 [1992]).

그램음성 패혈증의 인공적유발을 위하여 실험동물은 엔도톡신을 정맥주사 받으며 그 용량은 20mg/Kg 또는 30mg/Kg 이었다.For the artificial induction of Gram-negative sepsis, the experimental animals were injected intravenously with endotoxin and the dose was 20 mg / Kg or 30 mg / Kg.

엔도톡신의 LD90는 20~30mg/Kg으로 알려져 있으므로 이용량에서의 예상되는 사망률은 90%이다.LD 90 of endotoxin is known to be 20-30 mg / Kg, so the expected mortality at the dose is 90%.

엔도톡신의 주사후 30분 기다린 다음 시험액을 주사했다. 이때 실험동물은 각 그룹당 네 마리씩 배정된 네그룹으로 나누어 첫째그룹은 아무 시험액도 주사하지 않았고, 둘째그룹은 링거액 20mg/Kg을 주사했고, 세째그룹은 그램음성 패혈증 치료제 10mg/Kg, 그리고 넷째그룹은 그램음성 패혈증 치료제 20mg/Kg을 주사했다.After 30 minutes of endotoxin injection, the test solution was injected. At this time, the experimental animals were divided into four groups assigned to each group, the first group was not injected with any test solution, the second group was injected with Ringer's solution 20mg / Kg, the third group was Gram-negative sepsis treatment 10mg / Kg, and the fourth group was 20 mg / Kg of Gram-negative sepsis treatment was injected.

이 실험에서는 근육세포 산소농도와 혈압을 엔도톡신 주사전(기본값), 엔도톡신 주사후 30분 경과시, 시험액 주사후 30분 경과시에 각각 측정하였다.In this experiment, muscle cell oxygen concentration and blood pressure were measured before endotoxin injection (default), 30 minutes after endotoxin injection, and 30 minutes after test solution injection.

생존률 실험은 별도로 행해졌으며, 실험동물을 위와 같이 네그룹으로 나누고 각 그룹별로 실험동물 20마리씩 배정하였다. 이때 엔도톡신 주사량은 30mg/Kg이었으며, 생존률은 시험액 주사후 1, 2, 24, 48, 72시간 경과시에 각각 관찰하였다.Survival experiments were conducted separately, divided into four groups as described above and assigned to each group 20 experimental animals. At this time, the endotoxin injection amount was 30 mg / Kg, and the survival rate was observed at 1, 2, 24, 48 and 72 hours after the test solution injection.

동물효능실험의 결과인 하기 표 3과 표 4에 따르면 근육세포 산소농도와 혈압은 엔도톡신 주사후 30분 경과시 격감하여 그램음성 패혈증의 일반적 증상을 나타내고 있다. 링거액그룹의 근육세포 산소농도와 혈압은 컨트롤그룹과 거의 마찬가지로서 계속 하락세를 보이고 회복의 가능성이 보이지 않는다. 반면에 그램음성 패혈증 치료제 그룹은 근육세표 산소농도와 혈압이 거의 정상치로 회복함으로서 그램음성 패혈증 치료제로서의 효능을 증명하고 있다.According to Table 3 and Table 4, which are the results of the animal efficacy test, muscle cell oxygen concentration and blood pressure decreased after 30 minutes after endotoxin injection, indicating the general symptoms of Gram-negative sepsis. Muscle cell oxygen concentration and blood pressure in the Ringer's fluid group remained almost the same as those in the control group, with no signs of recovery. On the other hand, the Gram-negative sepsis treatment group has proven its efficacy as a Gram-negative sepsis treatment by restoring muscle tissue oxygen concentration and blood pressure to almost normal levels.

엔도톡신 용량이 20mg/Kg인 경우When the endotoxin dose is 20 mg / Kg 구 분division 근육세포산소농도(mg/Kg)Muscle Cell Oxygen Concentration (mg / Kg) 혈 압 (mmHg)Blood pressure (mmHg) 기본값Default 엔도톡신 주사후After endotoxin injection 시험액 주사후After injection of test solution 기본값Default 엔도톡신 주사후After endotoxin injection 시험액 주사후After injection of test solution 컨트롤그룹Control group 22±322 ± 3 15±415 ± 4 12±312 ± 3 84±684 ± 6 65±765 ± 7 58±958 ± 9 링거액그룹Ringer's Liquid Group 21±421 ± 4 14±314 ± 3 11±411 ± 4 80±580 ± 5 62±562 ± 5 68±768 ± 7 그램음성 패혈증 치료제그룹(10mg/Kg)Gram-negative sepsis group (10 mg / Kg) 23±523 ± 5 12±412 ± 4 19±319 ± 3 87±787 ± 7 63±463 ± 4 76±676 ± 6 그램음성 패혈증 치료제그룹(20mg/Kg)Gram-negative sepsis treatment group (20 mg / Kg) 21±321 ± 3 14±514 ± 5 18±418 ± 4 82±682 ± 6 68±668 ± 6 72±772 ± 7

엔도톡신 용량이 20mg/Kg인 경우When the endotoxin dose is 20 mg / Kg 구 분division 근육세포산소농도(mg/Kg)Muscle Cell Oxygen Concentration (mg / Kg) 혈 압 (mmHg)Blood pressure (mmHg) 기본값Default 엔도톡신 주사후After endotoxin injection 시험액 주사후After injection of test solution 기본값Default 엔도톡신 주사후After endotoxin injection 시험액 주사후After injection of test solution 컨트롤그룹Control group 23±423 ± 4 17±317 ± 3 13±413 ± 4 82±1082 ± 10 62±862 ± 8 63±763 ± 7 링거액그룹Ringer's Liquid Group 25±325 ± 3 19±419 ± 4 12±512 ± 5 84±884 ± 8 60±760 ± 7 61±861 ± 8 그램음성 패혈증 치료제그룹(10mg/Kg)Gram-negative sepsis group (10 mg / Kg) 20±520 ± 5 13±413 ± 4 18±418 ± 4 85±885 ± 8 66±766 ± 7 78±1078 ± 10 그램음성 패혈증 치료제그룹(20mg/Kg)Gram-negative sepsis treatment group (20 mg / Kg) 22±422 ± 4 16±516 ± 5 19±419 ± 4 81±681 ± 6 70±570 ± 5 75±875 ± 8

엔도톡신 용량이 30mg/Kg인 경우When the endotoxin dose is 30 mg / Kg 기본값Default 엔도톡신 주사후After endotoxin injection 시험액 주사후1시간경과1 hour after injection of test solution 4시간4 hours 24시간24 hours 48시간48 hours 72시간72 hours 컨트롤그룹Control group 100100 100100 8080 6565 1515 00 00 링거액그룹Ringer's Liquid Group 100100 100100 7575 5555 2020 00 00 그램음성 패혈증 치료제그룹(10mg/Kg)Gram-negative sepsis group (10 mg / Kg) 100100 100100 100100 100100 8585 8585 7575 그램음성 패혈증 치료제그룹(20mg/Kg)Gram-negative sepsis treatment group (20 mg / Kg) 100100 100100 100100 100100 9090 8585 7070

생존률 실험의 결과인 상기 표 4에 따르면 컨트롤그룹과 링거액그룹은 생존률이 격감하여 24시간 후에는 15-20%로 떨어졌으며, 48시간 후에는 0%를 기록하였다.According to Table 4, which is the result of the survival experiment, the control group and the Ringer's solution group decreased the survival rate to 15-20% after 24 hours, and recorded 0% after 48 hours.

반면에 그램음성 패혈증 치료제 그룹의 경우는 24시간 후에은 85-90%의 생존률, 그리고 72시간 후에도 70-75%의 높은 생존률을 기록하여, 상기 헤모글로빈 변성체가 그램음성 패혈증 치료제용으로서의 효능을 가짐을 증명하였다.On the other hand, in the Gram-negative sepsis group, the survival rate was 85-90% after 24 hours and 70-75% after 72 hours, demonstrating that the hemoglobin variant had efficacy as a therapeutic for Gram-negative sepsis. It was.

헤모글로빈 변성체가 분자구조상의 특성으로 인해 그램음성 패혈증의 원인인 엔도톡신의 독성을 해소하여 상기 헤모글로빈 변성체를 유효성분으로 포함한 것이 그램음성 패혈증 치료제로 사용될 수 있는 효과가 있다.The hemoglobin denatured substance can be used as a therapeutic agent for gram negative sepsis by eliminating the toxicity of endotoxin which is the cause of gram negative sepsis due to its molecular structure.

Claims (2)

헤모글로빈 부조직의 연결체가, 치환기를 가져도 좋은 4∼12개의 지방족 또는 방향족 탄화수소 사슬에, 헤모글로빈을 구성하고 있는 단백질의 아미노산과 반응하여 결합할 수 있는 작용기를 갖는 화합물, 또는 그의 폴리에틸렌글리콜이나 폴리프로필렌 부가물에 의하여, 변성되고;A compound having a functional group capable of reacting with an amino acid of a protein constituting hemoglobin to bind to 4 to 12 aliphatic or aromatic hydrocarbon chains in which the hemoglobin substructure may have a substituent, or a polyethylene glycol or polypropylene addition thereof By water, denatured; 그 표면이 분자량 1,000∼10,000의 고분자로 표면처리된 헤모글로빈 변성체를 유효성분으로 포함하는 그램음성 패혈증 치료제.A Gram-negative sepsis treatment agent whose surface contains a hemoglobin modified body surface-treated with a polymer having a molecular weight of 1,000 to 10,000 as an active ingredient. 제 1 항에 있어서, 상기 헤모글로빈 변성체가 산소분리능력을 나타내는 p50값이 20mmHg이하인 것을 특징으로 하는 그램음성 패혈증 치료제The method of claim 1, wherein the hemoglobin modified gram negative sepsis treatment, characterized in that the p50 value indicating the oxygen separation ability is less than 20mmHg.
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