KR20030009431A - 신경독의 말초 투여를 통한 동통 처치 방법 - Google Patents

신경독의 말초 투여를 통한 동통 처치 방법 Download PDF

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KR20030009431A
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Abstract

본 발명에 의하면, 보툴리눔 독소와 같은 신경독의 치료 유효량을 환자에게 말초투여함으로써 경련으로 인한 것이 아닌 동통을 처치하는 방법이 제공된다.

Description

신경독의 말초 투여를 통한 동통 처치 방법{METHOD FOR TREATING PAIN BY PERIPHERAL ADMINISTRATION OF A NEUROTOXIN}
상당수의 신체의 질병들이 동통을 유발한다. 일반적으로, 동통은 피부 및 어떤 체내 조직의 동통 수용체를 구성하는 자유신경말단(free nerve endings)이 기계적, 열적 또는 화학적 자극을 받은 경우에 경험하게 된다. 동통 수용체는 구심성 뉴런을 따라 중추신경계로, 그리고 거기서부터 두뇌로 신호를 전달한다.
동통의 원인으로는 염증, 상해, 질병, 근육 경련 및 신경병증성 사건 또는 증후군의 개시가 포함될 수 있다. 동통을 효과적으로 처치하는 않을 경우, 기능을 제한하고, 운동성을 감소시키고, 수면을 방해하고, 삶의 많은 부분을 방해함으로써, 동통을 겪는 사람을 힘들게 할 수 있다.
근육 경련은 기계민감성 동통(mechanosensitive pain) 수용체를 자극하여 동통감을 유발할 수 있다. 그러므로, 동통은 근육 경련으로 인해 생겨날 수 있다. 또한, 경련은 혈관을 압착하여 조직에서 허혈을 유발함으로써, 간접적으로 동통수용체를 자극할 수 있으며, 차례로, 동통감을 일으키는 동통 수용체를 자극하는 동통 유도 기질을 방출한다. 게다가, 근육경련은 동통 신호로서 감지되거나, 동통 신호를 발생시킬 수 있는 국부적 pH 감소를 일으킬 수 있다. 반면에, 동통은 근육경련이나 근육 과긴장상태의 부차적인 결과일 수 있다.
염증성 동통은 외상에 기인한, 또는 물리적, 화학적 또는 열적 사건 또는 생물제제에 의한 감염으로 인해 조직이 손상된 경우에 발생한다. 조직이 손상되면, 내재성 동통 유도 기질의 숙주, 예를 들어, 브래디키닌 및 히스타민이 손상된 조직으로부터 방출될 수 있다. 동통 유도 기질은 감각 뉴런 말단의 수용체와 결합하여 구심성 동통 신호를 개시할 수 있다.
또한, 동통 유도 기질은 외상수용성 구심성 말단으로부터 방출될 수 있고, 감각 말단으로부터 방출된 신경펩티드는 염증성 반응을 두드러지게 할 수 있다. 그러므로, 염증 동안, 펩티드향성 말초 섬유가 생겨날 수 있고, 펩티드의 양이 증가할 수 있으며, 이때, 대부분의 섬유에서 기질 P(SP) 및 칼시토닌 유전자 관련 펩티드 (CGRP)가 공존한다. 기질 P는 내피 세포의 수축을 유도하고, 차례로, 혈장의 관외유출(extravasation)을 일으켜, 다른 기질(브래디키닌, ATP, 히스타민)이 손상부위 및 구심성 신경 말단에 접근할 수 있게 한다. 감각 신경 말단에 의한 기질 P의 방출은 또한 마스트 세포(mast cell)를 탈과립화한다. 이러한 과정은 히스타민 및 세로토닌과 같은 염증성 매개체의 방출 및 브래디키닌의 생성을 촉매하는 단백질 가수분해 효소의 방출로 인한, 신경성 염증에 있어서 중요한 인자로 고려되었다. CGRP는 혈장 관외유출을 일으키지 않는 것이 분명하지만, 강력한 혈관확장제이며, 또한 SP 및 다른 염증성 매개체와 함께 상승작용을 하여, 혈장 관외유출을강화한다. 상기한 모든 염증성 매개체는 외상수용기를 감작하거나 동통을 일으킬 수 있다.
일차 구심성 감각뉴런의 활성화 후에, 감각 신호 변환의 다음 단계는, 척수시상로를 통하여 시상핵과 같은 중추신경계의 상부로 신호를 운반하는 투사성 뉴런의 활성화일 수 있다. 이러한 뉴런의 세포체(뇌신경에 관련된 것 외에)는 척수의 배면각(dorsal horn)에 위치한다. 또한, 여기에서 일차 구심성 뉴런과 투사성 뉴런 사이의 시냅스를 발견할 수 있다. 배면각은 적층된 일련의 얇은 층들로 구성되며, 층 I 뒤에는 대부분 층 II 등이 따라온다. 상이한 종류의 일차 구심성 뉴런은 상이한 층에 시냅스를 형성한다. 피부의 일차 구심성 뉴런에서, C-섬유는 층 I 및 II에, A 델타-섬유는 층 I, II 및 V에, 그리고, A 베타-섬유는 III, IV 및 V에 시냅스를 형성한다. 더 깊은 쪽의 층들(V-VII, X)은 근육 및 내장과 같이 더 깊은 곳의 조직으로부터 도달하는 감각 경로에 관련되는 것으로 여겨진다.
일차 구심성 뉴런과 투사성 뉴런 사이의 시냅스에서 주된 신경전달물질은 기질 P, 글루타메이트, CGRP 및 신경펩티드 Y이다. 이러한 시냅스에서의 전달물질의 효능은 하향 경로를 통하여, 그리고, 척수의 국부적인 중간뉴런에 의하여 변경될 수 있다. 이러한 변조 뉴런은 억제성(예를 들어, 아편양제제 펩티드, 글리신) 또는 흥분성(예를 들어, 산화질소, 콜레시스토키닌) 매개체를 많이 방출하여, 메카니즘에서 감각의 인식을 향상 또는 감소시킨다.
염증성 동통은 일반적으로 가역적이며, 상해 조직이 치유되거나 동통을 유발하는 자극이 제거되면 경감되지만, 현재 염증성 동통을 처치하는 방법들은 많은 결점과 결함이 있다. 그러므로, 동통의 증상들을 처치하기 위한 진통제, 또는 예를 들어 염증성 동통 원인 인자들을 처치하기 위한 항생제를 전형적인 경구, 비경구 또는 국소 투여하는 경우, 약물이 전신에 광범위하게 분포되어 바람직하지 못한 부작용을 초래할 수 있다. 또한, 현재의 염증성 동통 치료는 약효의 지속시간이 짧기 때문에 약물을 수시로 재투여하여야만 하므로, 약물 내성, 항체 발현 및/또는 약물 의존성 및 중독을 유발할 수 있으며, 이는 모두 만족스럽지 못한 것이다. 게다가, 수시로 약물을 투여하므로, 환자의 투약 비용이 증가되고, 환자가 투약 계획을 지키는 것을 잊지 말아야만 할 필요가 있다.
염증 및 근육 동통을 처치하는 예로는, 아스피린 및 이부프로펜을 포함하는 비스테로이드성 항염증제(NSAID); 및 몰핀과 같은 아편양제제가 포함된다.
NSAID는 손상된 조직에서 방출되는 프로스타글란딘의 생성을 억제함으로써 동통을 완화시킨다. 프로스타글란딘은, 관절염 질환 등에 있어서, 동통 및 염증의 말초 매개체로 여겨졌으며, 프로스타글란딘의 농도를 낮춤으로서 환자의 고통을 경감시킬 수 있는 것으로 여겨졌다. 프로스타글란딘이 척수 및 뇌의 동통 매개에 관련된다는 것이 제안되었으며, 이로써 염증 또는 말초 조직 손상과 관련되지 않은 몇가지 동통 상태에서의 NSAID의 진통효과를 설명할 수 있다. 그러나, 프로스타글란딘은 여러가지 동통 매개체 중의 하나일 뿐이다. 그 자체로, NSAID는 활성의 최고한도가 있어서, 그 이상으로 투여량을 증가하여도 더이상 동통이 구제되지 않는다. 게다가, 이들의 유용성을 제한하는 부작용을 지닌다. 예를 들어, NSAID는 위장관의 자극을 유발하며, 장기간 사용시에는 장의 광범위한 궤양을 발생시킬 수 있다. 특히, 관절염 때문에 NSAID를 자주 복용하는 노인 환자에서 더욱 그러하다.
아편양제제의 치료작용은 척수에서 나타난다. 아편양제제는 일차 구심성 감각 뉴런(주로 C-섬유)과 투사성 뉴런 사이의 신경전달물질의 효능을 억제한다. 이러한 억제는 이들 시냅스의 양쪽 구성요소를 모두 장기간 과분극시킴으로써 달성된다. 아편양제제의 사용은 대부분의 급성 동통 및 만성 악성 동통을 완화시키는 데에 효과적이다. 그러나, 많은 만성 악성 동통 상태들, 특히 신경 압착과 관련된 것, 예를 들어, 종양 형성에 의한 것이 아편양제제 진통제에 대하여 부분적으로 또는 완전히 난치이다. 불행하게도, 아편양제제는 또한 바람직하지 않은 부작용:(1) 호흡계의 기능저하, (2) 변비, 및 (3) 진정 및 도취를 포함하는 정신활성 작용을 수반한다. 이러한 부작용은 진통작용을 나타내는 투여량과 비슷한 투여량에서 나타나므로, 환자에게 투여될 수 있는 투여량이 제한된다. 또한, 몰핀 및 헤로인과 같은 아편양제제는 약물남용시 신체적 의존증을 일으키며, 또한 내성을 나타내는 것으로 잘 알려져 있다. 내성을 나타내므로, 시간이 지남에따라 동일한 진통 효과를 얻기 위해 필요한 약물의 투여량이 증가한다. 상기한 부작용으로 인하여, 동통을 완화하기 위해 필요한 투여량이 생명을 위협할 정도의 상태로 될 수 있다.
염증 및 근육경련으로 인한 동통이 일차 감각 뉴런 자유 말단의 기계적 또는 화학적 자극에서 시작할 수 있다고 하더라도, 신경병증성 동통은 말초, 자유 신경 말단의 초기 자극을 필요로 하지 않는다. 신경병증성 동통은 신경계, 말초신경, 배근신경절 또는 배근, 또는 중추신경계의 손상으로 인해 생길 수 있는, 지속적이거나 만성적인 동통 증후군이다.
신경병증성 동통 증후군은 이질통, 포진후신경통 및 삼차신경통과 같은 다양한 신경통, 환각통, 및 반사성교감신경성이영양증 및 작열통과 같은 복합 국부 동통 증후군을 포함한다. 작열통은 통증과민 및 이질통이 수반된 특발성의 타는 듯한 동통을 특징으로 한다.
비극적으로, 현재의 신경병증성 동통 처치 방법은 환자가 겪고 있는 동통을 감소 또는 제거하기 보다는, 단순히 심리요법 또는 작업요법을 통해 환자가 통증을 극복하도록 돕는 것만으로 구성되므로(Woolf C. 외, Neuropathic Pain: Aetiology, Symptoms, Mechanisms, and Lancet 1999;353:1959-64), 적절하고, 범용적이며 특이적으로 만성적인 신경병증성 동통을 처치하는 방법은 없다.
예를 들어, 발통점, 말초신경, 신경총(plexi), 배근 또는 교감신경계를 표적으로 한 국소마취 블록과 같은 현재의 신경병증성 동통의 처치 방법은 단속적인 항외상수용성 효과(antinociceptive effects)만을 나타낸다. 또한, 페놀 주사 또는 냉동요법에 의한 블록과 같은, 오래 지속되는 진통 처치법은 비가역적인 기능 장애의 위험성을 무시할 수 없다. 게다가, 클로니딘, 스테로이드류, 아편양제제류 또는 미다졸람과 같은 약물의 만성적인 경막외 또는 초내(집합적으로 "척수내") 투여는 심각한 부작용을 일으킬 수 있으며, 약효도 의심스럽다.
보툴리눔 독소
혐기성, 그람 양성 박테리아 클로스트리디움 보툴리눔(Clostridium botulinum)은 사람 및 동물에서 보툴리즘이라는 신경마비 질환을 일으키는, 강력한 폴리펩티드 신경독인, 보툴리눔 독을 제공한다. 클로스트리디움 보툴리눔의 포자는 토양에서 발견되며, 제대로 살균되지 않고 밀봉된 집에서 통조림된 식품 용기에서 배양될 수 있어, 이러한 것들이 많은 보툴리즘의 원인이 된다. 보툴리즘 증상은 전형적으로 클로스트리디움 보툴리눔 배양물 또는 포자에 감염된 음식을 먹은 후 18 내지 36시간이 지나서 나타난다. 보툴리눔 독소는 독성이 감소되지 않은채로 장 내막을 통과하여 말초 운동 뉴런을 공격할 수 있는 것으로 보인다. 보툴리눔 독소 중독의 증상은, 보행장애, 연하장애 및 언어장애, 호흡근육의 마비 및 죽음으로 증상이 진행될 수 있다.
보툴리눔 독소 타입 A은 사람에게 알려진 가장 치명적인 천연 생물학제이다. 마우스에서 상업적으로 입수가능한 보툴리눔 독소 타입 A(정제된 신경독 복합체)(캘리포니아 어바인 소재 Allergan, Inc.사제, 상표명 BOTOX100 유닛 바이알)의 LD50은 약 50 피코그램이다(즉, 1 유닛). BOTOX1 유닛은 약 50 피코그램의 보툴리눔 독소타입 A 복합체를 포함한다. 흥미롭게도, 몰을 기준으로 할때, 보툴리눔 독소 타입 A는 디프테리아보다 18억배, 시안화 나트륨보다 6억배, 코브로톡신 (cobrotoxin)보다 3천만배, 그리고, 콜레라보다 1천2백만배 더 치명적이다. Singh,Critical Aspects of Bacterial Protein Toxins, page 63-84(chapter 4) of Natural Toxins II, edited by B.R.Sigh et al., Plenum Press, New York(1976)(보툴리눔 독소 타입 A의 상기한 LD500.3ng이 1U과 동일하다는 것은 약 0.05ng의 BOTOX?가 1유닛이라는 사실에 의해 보정된다). 보툴리눔 독소 1 유닛(U)은, 체중이 각각 18-20g인 암컷 스위스 웹스터 마우스(Swiss Webster mice)에 복강내 주사를 통한 LD50로서 정의할 수 있다.
7개의 면역학적으로 구별되는 보툴리눔 신경독은, 타입-특이적인 항체로 중화하여 구별되는 각각 신경독 세로타입(serotype) A, B, C1, D, E, F 및 G로 특징지워진다. 신경독 구성요소는 비독성 단백질에 비공유적으로 결합되어 고분자량 복합체를 형성한다. 상이한 세로타입의 보툴리눔 독소는 작용하는 동물 종 및 일으키는 마비의 정도 및 지속시간에 따라 차이가 있다. 예를 들어, 래트에서 발생하는 마비율로 측정할 때, 보툴리눔 독소 타입 A는 보툴리눔 독소 타입 B에 비하여 500배 더 강력한 것으로 측정되었다. 또한, 보툴리눔 독소 타입 B는, 보툴리눔 독소 타입 A 영장류 LD50의 약 12배인 480U/kg을 영장류에 투여할 때도 독성이 없는 것으로 측정되었다. 보툴리눔 독소는 콜린성 운동 뉴런에 강한 친화도를 가지고 결합하고, 뉴런으로 들어가 아세틸콜린의 방출을 억제하는 것으로 여겨진다.
세로타입에 관계없이, 독소 중독의 분자적 메카니즘은 유사하며, 적어도 3 단계로 구성되는 것으로 보인다. 이 과정의 첫번째 단계에서는, 중쇄(H 사슬)와 세포 표면 수용체의 특이적인 상호작용에 의해서, 독소가 표적 뉴런의 시냅스전 막에 결합한다; 이 수용체는 보툴리눔 독소 타입 및 테타니 독소에 따라 다른 것으로 여겨진다. 세포 표면에 대한 독소의 표적화에는 H 사슬의 카르복실 말단 단편, Hc이 중요한 것으로 여겨진다.
두번째 단계에서는, 독소가 중독된 세포의 원형질막을 가로질러 통과한다. 일차로 독소는 수용체-매개 엔도시토시스를 통하여 세포에 의해서 감싸져서, 독소를 포함하는 엔도좀이 형성된다. 그리고 나서, 독소는 엔도좀을 빠져나와 세포의 세포질로 들어간다. 이 단계는 약 pH 5.5 이하에서 독소의 구조 변경을 유발하는 H 사슬의 아미노 말단 단편, HN에 의해서 매개되는 것으로 여겨진다. 엔도좀은 엔도좀 내부 pH를 감소시키는 양성자 펌프를 가지는 것으로 알려져 있다. 구조적 위치이동으로 인해 독소의 소수성 잔기가 노출되어, 독소가 엔도솜 막으로 둘러싸일 수 있게 된다. 그리고 나서, 독소(또는 최소한 경쇄)는 엔도솜 막을 통하여 시토졸로 전위된다 .
보툴리눔 독소 활성화 메카니즘의 마지막 단계는 중쇄, H 사슬과 경쇄, L 사슬을 연결하는 디설파이드 결합의 환원을 포함하는 것으로 여겨진다. 보툴리눔 및 테타니 독소의 전체 독성 활성은 완전독(holotoxin)의 L 사슬에 포함되며; L 사슬은 인식, 및 신경전달물질-함유 소포(vesicle)와 원형질 막의 세포질 표면과의 도킹, 및 원형질 막과 소포와의 융합에 꼭 필요한 단백질을 선택적으로 절단하는 아연(Zn++) 엔도펩티다아제이다. 테타니 신경독, 보툴리눔독소/B,/D,/F 및 /G는 시냅토브레빈(또는 소포-관련 막 단백질(VAMP)라 칭함), 시냅토솜 막 단백질의 분해를 야기한다. 시냅스 소포의 세포질 표면에 존재하는 VAMP은 대부분 이러한 분해작용 중 하나의 결과로 제거된다. 세로타입 A 및 E는 SNAP-25를 절단한다. 세로타입 C1은 원래 신택신을 절단하는 것으로 여겨졌으나, 신택신 및 SNAP-25를 절단하는 것으로 밝혀졌다. 각각의 독소(단, 테타니 및 타입 B는 동일한 결합을 절단함)는 상이한 결합을 특이적으로 절단한다.
보툴리눔 독소는 활동항진성 골격근을 특징으로 하는 신경근 장애의 치료를 위해 임상 세팅에 사용되고 있다. 보툴리눔 독소 타입 A는 미국 식품의약청에 의해서, 본태성 안검경련, 사시 및 반측안면 경련의 치료에 사용되는 것이 허가되었다. 독소 타입 A 이외의 보툴리눔 세로타입들은 보툴리눔 독소 타입 A와 비교할때, 활성에 있어서 더 낮은 효력 및/또는 더 짧은 지속시간을 가지는 것으로 보인다. 말초 근육내 주사된 보툴리눔 독소 타입 A의 임상 효과는 보통 주사 후 1주 내에 나타난다. 일회 보툴리눔 독소 타입 A의 근육내 주사에 의한 증상 구제의 전형적인 지속시간은 약 3개월이다.
모든 보툴리눔 독소 세로타입이 신경근 접합부에서 신경전달물질 아세틸콜린의 방출을 억제하는 것으로 보인다 하더라도, 이들은 상이한 신경분비성 단백질에서 작용하며, 및/또는 이 단백질을 상이한 부위에서 절단한다. 예를 들어, 보툴리눔 타입 A 및 E는 모두 25kD 시냅토솜 관련 단백질(SNAP-25)을 절단하지만, 이 단백질의 상이한 아미노산 서열을 표적으로 한다. 보툴리눔 독소 타입 B, D, F 및 G는 소포 관련 단백질(VAMP, 소위 시냅토브레빈)에 작용하며, 각각의 세로타입은 이 단백질의 상이한 부위를 절단한다. 마지막으로, 보툴리눔 독소 타입 C1은 신택신 및 SNAP-25를 모두 절단하는 것으로 보인다. 이러한 작용 메카니즘의 상이성은 여러 보툴리눔 독소 세로타입들의 작용에 의한 상대적인 효력 및/또는 지속시간에 영향을 미칠 것이다. 특히, 췌장 섬 B 세포의 시토졸은 적어도 SNAP-25[(Biochem J 1; 339(pt 1):159-65(April 1999)] 및 시냅토브레빈[Mov Disord 1995 May;10(3):376]을 포함하는 것으로 알려져 있다.
보툴리눔 독소 단백질 분자의 분자량은, 알려진 보툴리눔 독소 세로타입 7가지 모두에서, 약 150kD이다. 흥미롭게도, 클로스트리디움계 박테리아에 의해서, 보툴리눔 독소는 관련된 비독성 단백질과 함께 150kD 보툴리눔 독소 단백질 분자를 포함하는 복합체로서 방출된다. 그러므로, 보툴리눔 독소 타입 A 복합체는 클로스트리디움계 박테리아에 의해서, 900k, 500Dk 및 300kD 형으로 생성될 수 있다. 보툴리눔 독소 타입 B 및 C1은 500kD 복합체로서만 생성되는 것으로 보인다. 보툴리눔 독소 타입 D는 300kD 및 500kD 복합체로서 생성된다. 마지막으로, 보툴리눔 독소 타입 E 및 F는 약 300kD 복합체로서만 생성된다. 이 복합체들(즉, 분자량이 약 150kD 보다 큰 것)은 비독성 적혈구응집소 단백질 및 비독소 및 비독성 비적혈구응집소 단백질을 포함하는 것으로 여겨진다. 이러한 두가지 비독소 단백질(보툴리눔 독소 분자와 함께 관련 신경독 복합체를 포함하는)은 보툴리눔 독소 분자 변성에 대한 안정성 및 독소가 섭취될 때 소화성 산에 대한 보호를 제공하는 데에 작용할 것이다. 또한, 보툴리눔 독소 복합체가 더 클수록(분자량이 약 150kD 이상), 보툴리눔 독소 복합체가 근육 주사된 부위로부터 보툴리눔 독소가 더 천천히 확산될 것이다.
in vitro연구에서, 보툴리눔 독소가, 뇌 조직의 일차 세포 배양물로부터 아세틸콜린 및 노르에피네프린의 칼륨 양이온 유도 방출을 억제하는 것으로 나타났다. 또한, 보툴리눔 독소는 척수 뉴런의 일차 배양물에서 글리신 및 글루타메이트의 유발 방출을 억제하며, 뇌 시냅토솜 표본에서 신경전달물질 아세틸콜린, 도파민, 노르에피네프린, CGRP 및 글루타메이트 각각의 방출을 억제하는 것으로 보고되었다.
보툴리눔 독소 타입 A는 발효조에서 클로스트리디움 보툴리눔의 배양물을 만들어 배양한 다음, 발효 혼합물을 공지의 방법으로 수확 및 정제하여 얻을 수 있다. 처음에는 모든 보툴리눔 독소 세로타입이, 프로테아제에 의해 절단 또는 닉킹되어(nicked) 신경활성화되어야만 하는, 비활성 단일 사슬 단백질로서 합성된다. 보툴리눔 독소 세로타입 A 및 G를 생성하는 박테리아 균주는 내재성 프로테아제를 지니며, 따라서 세로타입 A 및 G는 박테리아 배양물로부터 주로 활성형으로서 회수될 수 있다. 이와 대조적으로, 보툴리눔 독소 세로타입 C1, D 및 E는 비단백분해성 균주에 의해 합성되므로, 배양물에서 회수될 때 전형적으로 비활성화된 상태이다. 세로타입 B 및 F는 단백분해성 및 비단백분해성 균주 모두에 의해서 생성되므로, 활성 또는 비활성 형으로 회수될 수 있다. 그러나, 예를 들어, 보툴리눔 독소 타입 B 세로타입을 생성하는 단백분해성 균주는 생성된 독소의 일부만을 절단한다. 닉킹되지 않은 분자에 대한 닉킹된 분자의 정확한 비율은 배양시간 및 배양물의 온도에 따라 다르다. 그러므로, 아마도 알려진대로 보툴리눔 독소 타입 A에 비해 보툴리눔 독소 타입 B은 효력이 상당히 낮기 때문에, 예를 들어, 소정 백분율의 어떤 표본의 보툴리눔 독소 타입 B 독소도 비활성일 것이다. 임상 표본에서 비활성 보툴리눔 독소 분자의 존재는 표본의 총체적인 단백질 부하에 기여할 것이며, 이는임상적인 효과에는 기여하지 않으면서 항원성의 증가와 연관된다. 또한, 동일한 투여량 레벨에서 보툴리눔 독소 타입 B는 보툴리눔 독소 타입 A에 비하여, 근육 주사시, 활성의 지속시간이 더 짧고 또한 효력이 떨어지는 것으로 알려져 있다.
클로스트리디움 보툴리눔의 홀 A 종(Hall A strain)으로부터 ≥3 X 107U/mg이고, A260/A278이 0.60 이하이고, 겔 전기영동에서 독특한 밴드 패턴을 보이는 특징을 가지는, 질 높은 결정형 보툴리눔 독소 타입 A를 얻을 수 있다. Shantz, E.J. et al.,Properties and use of Botulinum toxin and Other Microbial Neurotoxins in Medicine, Microbiol Rev. 56:80-99(1992)에 기재된 바와 같은, 공지의 산츠 프로세스(Shantz process)를 결정형 보툴리눔 독소 타입 A를 얻는데 사용할 수 있다. 일반적으로, 보툴리눔 독소 타입 A 복합체는 적절한 배지에서 클로스트리디움 보툴리눔 타입 A를 배양한 혐기성 발효물로부터 분리 및 정제될 수 있다. 이러한 공지의 프로세스는 또한, 예를 들어: 분자량이 약 150 kD이고, 특이적인 효력이 1-2 X 108LD50U/mg 이상인 보툴리눔 독소 타입 A를 정제하거나; 분자량이 약 156 kD이고, 특이적인 효력이 1-2 X 108LD50U/mg 이상인 보툴리눔 독소 타입 B를 정제하거나; 분자량이 약 155 kD이고, 특이적인 효력이 1-2 X 107LD50U/mg 이상인 보툴리눔 독소 타입 F를 정제하는 등의, 비독소 단백질들로부터 순수한 보툴리눔 독소들을 분리하여 얻는데 사용할 수 있다.
보툴리눔 독소 및/또는 보툴리눔 독소 복합체를 List Biological Laborotories, Inc., Campbell, Califonia; the Centre for Applied Microbiology and Research, Porton Down, U.K.; Wako(Osaka, Japan), 및 Sigma Chemicals of St Louis, Missouri.로부터 입수할 수 있다.
순수한 보툴리눔 독소는 불안정하므로, 일반적으로 약제학적 조성물의 제조에 사용하지 않는다. 게다가, 독소 타입 A 복합체와 같은 보툴리눔 독소 복합체는 또한 표면 변성, 열 및 알칼리 조건으로 인한 변성에 극히 민감하다. 비활성화 독소는, 면역원성일 수 있는 톡소이드 단백질을 형성한다. 이렇게 얻어진 항체는 환자에 대한 독소 주사를 어렵게 한다.
일반적으로 효소에서 그렇듯이, 보툴리눔 독소들(이들은 세포내 펩티다아제임)의 생물학적 활성은, 적어도 일부분, 그들의 3차원적 구조에 따라 달라진다. 그러므로, 보툴리눔 독소 타입 A는 열, 다양한 화학물질, 표면 긁힘 및 표면 건조에 의해서 독성이 제거될 수 있다. 또한, 공지의 배양, 발효 및 정제에 의해 얻어진 독소 복합체를 아주 아주 낮은 독소 농도로 희석하여 약제학적 조성물 제제에 사용하는 경우, 적합한 안정화제가 없으면, 독소의 독성이 빠르게 제거된다는 것이 공지되어 있다. 대량으로 희석하면 특이적 독성이 빠르게 손실되기 때문에, 수 밀리그램 양의 독소를 밀리리터당 수 나노그램을 함유하는 용액으로 희석하는 것은 상당히 어렵다. 독소를 함유하는 약제학적 조성물을 제조한 후, 수개월 또는 수년동안 사용할 수 있기 때문에, 독소는 안정화제를 사용하여 안정화하여야만 한다. 이러한 목적을 위한 성공적인 안정화제로는 동물 유래 단백질 알부민 및 젤라틴이유일하게 사용되어 왔다. 상기한 바와 같이, 최종 제제 중에 동물 유래 단백질이 존재하면, 공여자로부터 운송된 어떤 안정한 바이러스, 프리온 또는 다른 감염성 또는 병원성 화합물이 독소를 오염시킬 수 있다는 잠재적인 문제를 야기한다.
게다가, 독소 함유 약제학적 조성물을 선적 및 저장 형태(즉시사용 또는 의사가 재구성)의 독소로 동결건조 또는 진공건조하는 데 필요한, 가혹한 pH, 온도 및 농도 범위 조건 중 어느 하나로 인해 어떤 독소에서는 독성이 제거될 수 있다. 그러므로, 젤라틴이나 혈청 알부민과 같은 동물 유래 또는 공여자 풀(pool) 단백질이, 다소 성공적으로 보툴리눔 독소를 안정화하는데 사용되어 왔다.
상업적으로 입수가능한 보툴리눔 독소 함유 약제학적 조성물이 BOTOX?(Allergan, Inc., of Irvine, Califonia으로부터 입수가능)라는 상표로 시중에 유통되고 있다. BOTOX?는 정제된 보툴리눔 독소 타입 A 복합체, 알부민 및 염화나트륨으로 구성되며, 살균, 진공건조 형태로 포장된다. 보툴리눔 독소 타입 A는, N-Z 아민 및 효모 추출물을 함유하는 배지에서 배양된 클로스트리디움 보툴리눔 홀 종(Hall strain)의 배양물로부터 제조한다. 보툴리눔 독소 타입 A 복합체를 배양물 용액으로부터 일련의 산 침전을 통하여, 활성 고분자량 독소 단백질 및 관련 적혈구응집소 단백질로 구성되는 결정형 복합체로 정제한다. 결정형 복합체를 염수 및 알부민에 재-용해하고, 살균 여과(0.2미크론)한 후, 진공건조한다. 근육내 주사 전에, BOTOX?는 살균된, 방부제없는 염수로 재구성(reconstitute)될 수 있다. 각각의 BOTOX? 바이알은 방부제없는, 살균된, 진공-건조 형태로서, 약 100 유닛(U)의 클로스트리디움 보툴리눔 독소 타입 A 복합체, 0.5 밀리그램의 사람 혈청 알부민 및 0.9 밀리그램의 염화나트륨을 함유한다.
진공-건조된 BOTOX?를 재구성하기 위해서, 방부제없는, 살균된 일반 염수; 0.9% 염화 나트륨 주사액을 사용하여, 적정량의 희석제를 알맞은 크기의 주사기에 넣는다. BOTOX?는 거품내기 또는 유사한 격렬한 교반에 의해서 변성되므로, 희석제는 서서히 바이알에 주입한다. BOTOX?는 재구성 후 4시간 내에 투여하여야 한다. 이 기간 동안, 재구성된 BOTOX?는 냉장고(2 내지 8℃)에 보관한다. 재구성된 BOTOX?는 맑고 무색이며, 입자 물질이 없다. 진공-건조된 제품은 5℃ 이하의 냉동고에 보관한다. BOTOX?는 냉동고에서 바이알을 꺼내어 재구성한 후 4시간 내에 투여한다. 이 4시간 동안은, 재구성된 BOTOX?를 냉장고(2 내지 8℃)에 보관할 수 있다. 재구성된 BOTOX?는 맑고 무색이며, 입자 물질이 없다.
하기와 같이, 임상 세팅에서 보툴리눔 독소 타입 A를 사용하는 것이 보고되었다:
(1) 여러 근육부위에 1회 근육내 주사당 약 75-125 유닛의 BOTOX?를 사용하여, 경부 디스토니아(cervical dystonia)를 처치;
(2) 1회 근육내 주사당 5-10 유닛의 BOTOX?를 사용하여, 미간 주름(이마 주름)을 처치(5 유닛을 비근근에 근육내 주사하고, 10 유닛을 각각의 추미근에 근육내 주사)
(3) 치골직장근에 약 30-80 유닛의 BOTOX?를 괄약근내 주사하여 변비를 처치
(4) 윗눈꺼풀의 측면연골전 안윤근 및 아래 눈꺼풀의 측면연골전 안윤근에,근육당 약 1-5 유닛의 BOTOX?를 근육내 주사하여 안검경련을 처치
(5) 외안근에 약 1-5 유닛의 BOTOX?를 근육내 주사하여 사시를 치료, 주사량은 주사하는 근육의 크기 및 원하는 근육마비 정도(즉, 원하는 디옵터 교정 정도)에 따라 달라짐.
(6) 하기와 같이, 상이한 5부위의 상지 굴근에 BOTOX?를 근육내 주사하여 졸중 후의 상지 경련을 처치
(a) 심지굴근 : 7.5 U 내지 30 U
(b) 천지굴근 : 7.5 U 내지 30 U
(c) 척측수근굴근 : 10 U 내지 40 U
(d) 요측수근굴근 : 15 U 내지 60 U
(e) 상완이두근 : 50 U 내지 200 U
한번에 각각 상기한 5가지 근육에 주사하여, 각 처치 때마다 환자의 상지 굴근에 90 U 내지 360 U의 BOTOX?를 근육내 주사.
(7) 25 U의 BOTOX?를 두부 주위에 주사(미간, 전두근 및 측두근에 대칭적으로 주사)하여 편두통을 처치
25 U을 주사한 후 3개월간 편두통의 발생빈도, 최대강도, 수반되는 구토 및 급성의 약물사용의 감소정도로 측정할 때, 편두통의 예방처치로서 비히클에 견줄만한 상당한 장점을 제공함.
보툴리눔 독소 타입 A는 12개월까지(European J. Neurology 6 (Supp 4):S111-S1150:1999), 어떤 경우에는 27개월까지(The Laryngoscope 109:1344-1346:1999)도 효능을 나타내는 것으로 알려져있다. 그러나, BOTOX?의 근육내 주사에 의한 일반적인 지속시간은 전형적으로 약 3 내지 4개월이다.
상기한 바와 같이, 특정 보툴리눔 독소들이 동통을 감소시켜 경련성 근육 상태와 같은 다양한 운동장애를 처치하는데 사용되고 있다. 예를 들어, 경련성 근육 과긴장성, 및 경련성 근육 활성에 의한 결과로서 부차적으로 발생하는 동통을 구제함으로써 근육경련을 처치하도록 보툴리눔 독소를 사용하는 것이 공지되어 있다. 예를 들어, Cheshire 등(Pain 1994;59(1):65-69)은, 근막동통증후군 환자에서, 보툴리눔 독소 타입 A를 발통점에 주사한 후 동통의 감소가 있었다고 보고하였다. WO 94/15629를 또한 참조한다. 보툴리눔 독소 A는 최초 부위에서 동통을 야기하거나 실질적으로 야기하는 지속적인 근육 수축을 감소시킴으로써 동통을 감소시킨다. 그러므로, 근육 경련의 결과로 인한 또는 이를 수반할 수 있는 동통은, 경련에 의해 야기되는 더 낮은, 국부적 pH에 의한 것일 수 있다. 보툴리눔 독소가 유도하는 이완 근육 마비의 간접적인 효과로 인해, pH가 생리학적 레벨로 회복되며, 따라서 보툴리눔 독소 말초 투여의 결과일 수 있는 운동 종판 콜린성 탈신경의 부차적인 효과로서 동통이 감소된다.
보툴리눔 독소는 근육 경련, 혈관장애, 신경통 및 신경병증과 관련된 편두통 치료에 사용할 수 있다. 미국 특허 제5,714,468호의 개시내용 전체가 본 명세서에 참조로 병합되어 있다. 특히, 근육 경련 동통, 과긴장 근육 동통, 근막동통 및 편두통은 모두, 적어도 일부분, 근육 긴장이나 수축이 증가된 기간동안, 근육으로부터 하나 이상의 외상수용성 기질이 생성 및 방출되는 것에 기인한 것일 수 있다.
다양한 임상 조건에서 보툴리눔 독소 타입 A가 성공을 이루자, 다른 보툴리눔 독소 세로타입들도 관심을 끌었다. 상업적으로 입수가능한 두가지 보툴리눔 독소 타입 A 제제(BOTOX? 및 Dysport? ) 및 보툴리눔 독소 타입 B 및 F 제제(두가지 모두 Wako Chemical, Japan에서 입수)에 대한 연구가 행하여졌고, 국부 근육 약화 효능, 안정성 및 항원 가능성이 결정되었다. 보툴리눔 독소 제제를 우측 비복근의 상부에 주사(0.5 내지 200.0 유닛/kg)하고, 마우스 지 외전 채점 검사법(mous digit abduction scoring assay; DAS)을 사용하여 근육 약화를 평가하였다. 투여량 반응 곡선으로부터 ED50값을 계산하였다. 또다른 마우스들에 근육내 주사하여 LD50투여량을 결정하였다. LD50/ED50으로서 치료 지수를 계산하였다. 별도 그룹의 마우스들에서, 뒷다리에 BOTOX?(5.0 내지 10.0 유닛/kg) 또는 보툴리눔 독소 타입 B (50.0 내지 400.0 유닛/kg)을 주사하고, 근육 약화 및 물 소비(입이 마르는 것으로 추정되는 모델)에 대하여 시험하였다. 항원 가능성은 래빗에 매월 근육내 주사(보툴리눔 독소 타입 B를 1.5 내지 6.5 ng/kg 또는 BOTOX?를 0.15ng/kg)하여 평가하였다. 근육 약화 피크 및 지속시간은 모든 세로타입에서 투여량과 관련이 있었다. DAS ED50값(유닛/kg)은 다음과 같았다: BOTOX? : 6.7, Dysport? : 24.7, 보툴리눔 독소 타입 B : 27.0 내지 244.0, 보툴리눔 독소 타입 F : 4.3. BOTOX?는 보툴리눔 독소 타입 B 또는 보툴리눔 독소 타입 F보다 작용의 지속시간이 더 길었다. 치료 지수는 다음과 같았다: BOTOX? : 10.5, Dysport? : 6.3, 보툴리눔 독소 타입 B : 3.2. 보툴리눔 독소 타입 B가 근육 약화에는 덜 효과적임에도 불구하고, 물 소비는 보툴리눔 독소 타입 B를 주사한 마우스가 BOTOX?를 주사한 것에서 보다 더 많았다. 주사한지 4개월 후에, 래빗 4마리중 2마리(1.5ng/kg으로 처치한 경우) 및 4마리 중 4마리(6.5ng/kg으로 처치한 경우)에서 보툴리눔 독소 타입 B에 대한 항체가 발현되었다. 또다른 연구에서, BOTOX? 처치 래빗 9마리중 0마리에서 보툴리눔 독소 타입 A에 대한 항체가 나타났다. DAS 결과에서는 보툴리눔 독소 타입 A가 보툴리눔 독소 타입 F와 동일한 상대적 최대 효력을 나타내며, 보툴리눔 독소 타입 F는 보툴리눔 독소 타입 B보다 값이 더 크게 나타났다. 효과의 지속시간에 있어서는, 보툴리눔 독소 타입 A가 보툴리눔 독소 타입 B보다 크며, 보툴리눔 독소 타입 B의 효과 지속시간은 보툴리눔 독소 타입 F보다 더 크게 나타났다. 상업적인 보툴리눔 독소 타입 A 제제 두가지(BOTOX? 및 Dysport? )은 치료 지수에 있어서 서로 달랐다. 보툴리눔 독소 타입 B의 뒷다리 주사 후에 관찰되는 물 소비행동 증가는, 임상적으로 상당한 양의 보툴리눔 독소 타입 B가 쥐의 대순환으로 들어간다는 것을 나타낸다. 또한, 이 결과는 보툴리눔 독소 타입 A에 상당하는 효과를 얻기 위해서, 실험된 다른 세로타입들에서는 투여량을 증가시켜야만 한다는 것을 나타낸다. 투여량의 증가는 안전성 문제를 수반할 수 있다. 또한, 래빗에서, 타입 B는 BOTOX?보다 더욱 항원적이었고, 이는 아마도 보툴리눔 독소 타입 B의 유효량에서 단백질 부하가 더 크기 때문일 것이다. Eur J Neurol 1999 Nov; 6(Suppl 4):S3-S10.
말초 부위에서 약리학적 작용을 가지는 것 외에, 보툴리눔 독소는 또한 중추 신경계에서 억제 효과를 가진다. Weigand 등(Nauny-Schumiedeberg's Arch.Pharmacol. 1976;292,161-165) 및 Harbermann(Nauny-Schumiedeberg's Arch. Pharmacol. 1974;281,47-56)의 연구는 보툴리눔 독소가 역행 운송(retrograde transport)에 의해서 척수부위로 올라갈 수 있다는 것을 보여준다. 따라서, 말초부위에서 주사, 예를 들어, 근육내 주사된 보툴리눔 독소는 척수로 역행 운송될 수 있다. 그러나, 상기 문헌의 저자들은 방사표지된 물질이 손상되지 않은 그대로의 보툴리눔 독소인지를 입증하지는 못하였다.
상기한 바와 같이, 예를 들어, 근육 경련 동통과 같이 근육 장애와 관련된 동통 및 혈관 장애와 관련된 두통, 신경통 및 신경병증은 보툴리눔 독소를 사용하여 효과적으로 처치할 수 있다. 그러나, 일련의 다른 형태의 동통을 처치하기 위한 사용가능한 수단에 있어서는 분명히 어려움이 있다. 예를 들어, 근육 장애와 관련이 없는 동통, 비-두통성 신경통 및 신경병증 동통, 조직 염증 동통, 관절 염증 동통, 조직 염증 동통, 암 동통, 수술후 동통, 열상 동통, 국소빈혈 동통 등이 이에 포함된다.
이러한 다른 형태의 동통에 대한 시도들이 있었으나, 현재로서는 잠재적인 성공 여부 및 임상 적용 가능성이 분명하지 않다. 예를 들어, Foster 등은 미국 특허 5,989,545호(본 명세서에 전체가 참조로 병합되어 있음)에서, 화학적으로 특정 표적 잔기에 접합 또는 재조합적으로 융합된 클로스트리디움 신경독, 바람직하게 보툴리눔 독소를 동통 치료에 사용할 수 있음을 개시하였다.
아세틸콜린
전형적으로 포유류 신경계에서는, 단일 형태의 작은 분자 신경전달물질만이각각의 형태의 뉴런에 의해서 방출된다. 이 신경전달물질 아세틸콜린은 뇌의 여러 부위의 뉴런, 특히, 운동피질의 큰 피라미드 세포, 대뇌핵의 몇가지 상이한 뉴런, 골격근에 분포하는 운동 뉴런, 자율신경계(교감신경계 및 부교감신경계 모두)의 신경절이전 뉴런, 부교감신경계의 신경절이후 뉴런 및 교감신경계의 신경절이후 뉴런 몇가지에 의해서 분비된다. 본래, 대부분의 교감신경계의 신경절이후 뉴런은 신경전달물질인 노르에피네프린을 분비하는데 비하여, 땀샘, 기모근 및 몇몇 혈관으로의 신경절이후 교감신경 섬유만이 콜린성이다. 대부분의 경우, 아세틸콜린은 흥분효과를 나타낸다. 그러나, 아세틸콜린이 몇몇 말초 부교감신경 말단에서는 억제효과를 나타내는 것으로 알려져 있다(예를 들어, 미주신경에 의한 심장박동의 억제).
자율신경계의 원심성 신호는 교감신경계 또는 부교감신경계를 통하여 몸에 전달된다. 교감신경계의 신경절이전 뉴런은 척수의 중간외측각에 위치하는 신경절이전 교감 뉴런 세포체로부터 뻗어나온다. 세포체로부터 뻗어나온 신경절이전 교감신경 섬유는, 척추주위 교감 신경절 또는 척추전 신경절에 위치하는 신경절이후 뉴런과 시냅스를 이룬다. 교감신경계 및 부교감신경계의 신경절이전 뉴런은 모두 콜린성이므로, 신경절에 아세틸콜린을 적용하면 교감 및 부교감 신경절이후 뉴런을 흥분시킬 것이다.
아세틸콜린은 두가지 형태의 수용체, 무스카린성 수용체 및 니코틴성 수용체를 활성화시킨다. 무스카린성 수용체는 부교감신경계의 신경절이후 뉴런 및 교감신경계의 신경절이후 콜린성 뉴런에 의해서 자극된 모든 효과기(effector) 세포에서 발견된다. 니코틴성 수용체는 교감신경계 및 부교감신경계 모두에서 신경절이전 및 신경절이후 뉴런의 시냅스에서 발견된다. 니코틴성 수용체는 또한 골격근 섬유의 여러 막들의 신경근 접합부에서 발견된다.
아세틸콜린은, 작은, 투명한, 세포내 소포가 시냅스전 뉴런성 세포막과 융합될 때, 콜린성 뉴런으로부터 방출된다. 부신수질(또한, PC12 세포라인) 및 췌장의 섬세포과 같은, 광범위한 비-뉴런성 분비 세포는 큰 고밀도 중심 소포(large dense-core vesicle)로부터 각각 카테콜아민 및 부갑상선 호르몬을 방출한다. PC12 세포라인은 교감신경부신 발달(sympathoadrenal develpoment) 연구를 위한 조직 배양 모델로서 광범위하게 사용되는 래트 크롬친화성세포종 세포의 클론이다. 탈신경된 세포에 독소를 투과가능하게 하거나(전기충격법 등에 의해서), 직접주사하면, 보툴리눔 독소는in vitro에서 두가지 세포종류 모두에서 두가지 화합물 종류의 방출을 모두 억제한다. 보툴리눔 독소는 또한 피질의 시냅토솜 세포 배양물로부터 신경전달물질인 글루타메이트가 방출되는 것을 억제하는 것으로 알려져 있다.
신경근 접합부는 근육세포의 주변 액손에 의해서 골격근에서 형성된다. 신경계를 통하여 전달된 신호는 말단 액손에서 작용 포텐셜이 되고, 이온 채널을 활성화하며, 그 결과로 예를 들어, 신경근 접합부의 운동 종판에서, 뉴런내 시냅스성 소포로부터 신경전달물질인 아세틸콜린이 방출된다. 아세틸콜린은 세포외 공간을 가로질러 근육 종판 표면의 아세틸콜린 수용체 단백질과 결합한다. 일단 충분하게 결합되면, 근육 세포의 작용 포텐셜이 특이적인 막 이온 채널 변화를 일으키고, 그 결과로 근육세포가 수축한다. 그리고 나서, 아세틸콜린은 근육세포로부터 방출되어, 세포외 공간에서 콜린에스테라아제에 의해서 대사된다. 대사생성물은 아세틸콜린으로의 재생을 위해서 말단 액손으로 다시 회수된다.
따라서, 동통, 특히, 근육 장애 또는 두통과 관련이 없는 동통의 효과적이고, 지속시간이 길며, 비-외과적인 처치 방법이 요구된다.
본 발명은 동통처치방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 신경독을 말초 투여하는 동통 처치 방법에 관한 것이다.
본 발명의 이러한 또는 다른 특성, 양상 및 이점은 하기의 상세한 설명, 청구범위 및 첨부된 도면을 통해 더욱 잘 이해될 수 있으며, 하기 도 1 및 2에서, "주사"는 말초 주사 또는 투여를 의미한다.
도 1은 본 발명의 범주 내의 방법이 래트 포르말린 모델에서 적어도 5일간 유도된 염증성 동통을 완화시키는 것을 나타내는 투여량 반응 그래프(dose response graph)이다. x 축은 래트의 포르말린 모델 개시 후의 시간(분)을 나타낸다. y 축은 대조구(염수, n=7) 및 BOTOX(보툴리눔 독소 타입 A 정제된 신경독 복합체)를 7 U/kg(n=8), 15 U/kg(n=5) 및 30 U/kg(n=4)의 농도로, 포르말린 챌린지 개시 5일 전에 주사한 경우, 포르말린 주사된 발을 들어올려 핥은 시간를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 범주 내의 방법이 래트 포르말린 모델에서 적어도 12일간 유도된 염증성 동통을 완화시키는 것을 나타내는 투여량 반응 그래프(dose response graph)이다. x 축은 래트의 포르말린 모델 개시 후의 시간(분)을 나타낸다. y 축은 대조구(염수, n=3) 및 BOTOX(보툴리눔 독소 타입 A 정제된 신경독 복합체)를 3.5 U/kg(n=7) 및 7 U/kg(n=8)의 농도로, 포르말린 챌린지 개시 12일 전에 주사한 경우, 포르말린 주사된 발을 들어올려 핥은 시간를 나타낸다.
개요
본 발명은 이러한 요구를 충족시켜, 동통, 특히, 근육 장애 또는 두통과 관련이 없는 동통의 효과적이고, 지속시간이 길며, 비-외과적인 처치 방법을 제공한다.
본 발명의 범주에 속하는 동통 처치 방법은 포유류에 신경독을 말초투여하는 단계를 포함한다. 본 발명이 작용하는 메카니즘은 운동뉴런에 대한 효과를 가지는 것이 아니라, 말초, 감각 구심성 동통 뉴런에 대한 항외상수용성(antinociceptive) 효과에 의한 것으로 여겨지므로, 처치되는 동통은 근육경련과 같은 근육 장애와 관련이 없다.
신경독은 실질적으로 신경독 본래의 것인 뉴런성 결합 잔기를 포함할 수 있다. 신경독은 보툴리눔 독소 타입 A, B, C1, D, E, F 또는 G와 같은 보툴리눔 독소일 수 있다. 보툴리눔 독소는 보툴리눔 독소 A가 바람직하다.
신경독은 적어도 하나의 아미노산이 제거, 변형 또는 치환된 변형 신경독일 수 있다. 또한, 신경독은 적어도 일부분이 재조합 과정에 의해서 제조될 수 있다.
신경독은 약 0.01U/kg 내지 약 35U/kg의 양으로 투여될 수 있으며, 처치된 동통은 실질적으로 약 1개월 내지 약 27개월 범위, 예를 들어, 약 1개월 내지 약 6개월간 완화된다.
신경독의 말초 투여는 환자에 의해 경험되어지는 외상수용성 사건 또는 증후군의 개시 전에 행하여 질 수 있다. 또한, 신경독의 말초 투여는 환자에 의해 경험되어지는 외상수용성 사건의 개시 이후에 행하여 질 수 있다.
본 발명의 범주에 속하는 방법의 상세한 실시형태는, 사람 환자에게 보툴리눔 독소를 말초투여하여, 근육경련이나 두통과 관련이 없는 동통을 완화시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 범주에 속하는 방법은 포유류에, (a) 실질적으로 완전히, 보툴리눔 독소 타입 A, B, C1, D, E, F, G 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 신경독으로부터 유래한, 와일드형 뉴런성 결합잔기를 포함하는 제 1 아미노산 서열 영역, (b) 엔도솜막을 가로질러 폴리펩티드 또는 그 일부를 전위(translocate)시키기에 효과적인 제 2 아미노산 서열 영역, 및 (c) 표적 세포의 세포질로 방출될 때 근육 경련과 관련이 없는 동통에 대하여 치료 활성을 가지는 제 3 아미노산 서열 영역을 포함하여 이루어지는 폴리펩티드인 신경독을 말초투여하는 단계를 포함할 수 있다.
폴리펩티드의 제 1 아미노산 서열은 신경독으로부터 유래한 중쇄의 카르복실 말단을 포함할 수 있으며, 신경독은 보툴리눔 독소 타입 A와 같은 보툴리눔 독소일수 있다.
폴리펩티드의 제 2 아미노산 서열 영역은 보툴리눔 독소 타입 A, B, C1, D, E, F, G 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 신경독으로부터 유래한 중쇄의 아민 말단을 포함할 수 있다. 특히, 폴리펩티드의 제 2 아미노산 서열 영역은 보툴리눔 독소 타입 A로부터 유래한 독소 중쇄의 아민 말단을 포함할 수 있다.
마지막으로, 폴리펩티드의 제 3 아미노산 서열 영역은 클로스트리디움 베라티 독소; 부티리쿰 독소; 테타니 독소; 보툴리눔 독소 타입 A, B, C1, D, E, F, G 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 신경독으로부터 유래한 독소 경쇄를 포함할 수 있다. 폴리펩티드의 제 3 아미노산 서열 영역은 보툴리눔 독소 타입 A로부터 유래한 독소 경쇄를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 보툴리눔 독소를 비-근육장애 관련 동통 환자에게 말초투여하여, 동통감소, 동통의 감소, 누워있는 시간의 감소, 청력향상, 보행의 증가, 더욱 건강한 행동태도 및 더욱 다양한 라이프스타일의 요인 중 하나 이상이 향상된 것으로 결정되는 환자 기능을 향상시키는 단계를 포함하는, 환자 기능을 향상시키는 방법을 포함한다.
특히, 본 발명의 범주에 속하는 신경독은 뉴런성 세포 표면 수용체에 대하여 특이적인 친화성을 가지는 천연(native) 또는 와일드형 결합 잔기를 포함한다. 사용되는 신경독의 천연 또는 와일드형 결합 잔기를 변형 또는 제거하지 않고도 본 발명을 효과적으로 실시할 수 있음을 알아내었기 때문에, 본 발명의 범주에 속하는신경독은 신경독 본래의 것이 아닌 뉴런성 표적 잔기는 포함하지 않는다.
그러므로, 상기한 바와 같이, 놀랍게도 신경독이 비-천연 뉴런성 표적 잔기를 포함하지 않을 때 조차도, 본 발명에 따라 신경독을 말초투여하면 상당한 동통완화가 제공된다는 것을 알아내었기 때문에, 하나 이상의 비-천연, 표적 잔기 인공물 또는 구조물을 가지는 신경독을 사용하는 것은 불필요하므로 본 발명의 범주에서 배제한다. 따라서, 신경독에 인공적으로 또는 조작에 의해서 비-천연 뉴런성 표적 잔기를 부착시키지 않더라도, 보툴리눔 독소 타입 A와 같은 신경독을 말초 투여하면 동통의 완화가 제공된다는 것을 알아내었다.
놀랍게도, 와일드형 뉴런성 결합 잔기를 가지는 신경독, 예를 들어, 클로스트리디움계 신경독은 동통치료를 위하여 포유류에 말초투여될 수 있다. 와일드형 뉴런성 결합 잔기는 원래부터 신경독의 일부분이다. 예를 들어, 본래의 와일드형 뉴런성 결합 잔기를 가지는 보툴리눔 독소 타입 A는 약 0.01U/kg 내지 약 35U/kg의 양으로 말초투여하여, 사람 환자 등의 표유류에서 동통을 완화시킬 수 있다. 사용되는 보툴리눔 독소는 약 0.1U/kg 내지 약 3U/kg의 양으로 말초투여하는 것이 바람직하다. 특히, 개시한 본 방법의 동통 완화 효과는 평균적으로 1-6개월간 지속되면, 몇몇 경우에는 더 길게 지속된다. 보툴리눔 독소의 효과가 투여후 27개월까지도 지속될 수 있다는 것이 보고된 바 있다.
또다른 실시형태에서, 본 동통처치 방법은 포유류에, 적어도 하나의 아미노산이 천연 신경독과 상이한 신경독(예를 들어, 클로스트리디움계 신경독)을 투여하는 것을 포함한다. 이 신경독은 또한 와일드형 뉴런성 결합 잔기를 가진다.
또다른 실시형태에서, 본 동통처치 방법은 포유류에, 또다른 신경독 서브타입의 와일드형 뉴런성 결합 잔기를 가지는 신경독(예를 들어, 클로스트리디움계 신경독)을 투여하는 것을 포함한다.
본 발명은 또한 외과적 절차의 결과인 수술후 동통(즉, 이 동통은 적어도 일부분, 절개로 인한 것이다)의 처치방법을 포함한다. 이 방법은 외과적 절차 전(즉, 수술 10일 전까지), 그 동안 또는 직후(즉, 수술후 약 6-12시간 이내)에 보툴리눔 독소 유효량을 말초투여하여, 수술후 동통을 완화 또는 상당히 완화시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 범주는 외과적 절차가 근육 경련을 처치하기 위해 행하여진 경우는 포함하지 않는다.
본 발명은 또한 보툴리눔 독소 유효량을 비-전신적으로, 국부 투여하여 내장 동통을 완화시킴으로써, 내장 동통을 처치하는 방법을 포함한다. 내장 동통은 내장, 즉, 소화기, 호흡기, 비뇨생식기, 및 내분비계의 기관, 및 비장, 심장 및/또는 관의 한 부위로부터 발생하여 환자에 의해 자각되는 동통이다. 따라서, 내장 동통은 췌장, 장, 위 및 복근의 동통을 포함한다.
본 발명의 범주에 속하는 바람직한 동통 처치 방법은 포유류에 신경독을 말초투여하는 단계를 포함한다. 놀랍게도 본 발명의 범주에 속하는 신경독을 근육 경련에 부차적인 것이 아닌 동통 처치에 사용할 수 있음을 알아내었기 때문에, 처치된 동통은 실질적으로 근육 경련으로 인한 것이 아니다. 그러므로, 본 발명은 근육 경련과 같은 근육 장애의 존재 또는 부재에 관계없이 발생하는 동통처치에 적용가능하다. 또한, 본 발명은 근육경련에 부차적인 것이 아닌 동통의 처치에 적용가능하며, 이를 그 범주에 포함한다. 그러므로, 환자는 경련성 또는 과긴장성 근육이 있을 수 있으며, 또한 근육 경련에 부차적인 것이 아닌, 그로부터 발생하는 것이 아닌 또는 그로인한 것이 아닌 동통도 있을 수 있다. 예를 들어, 환자는 경련성 사지 근육이 있을 수 있고, 동시에 등부위 동통과 같이 몸통에 동통이 있을 수 있다. 이러한 예에서, 본 발명의 범주에 속하는 방법은 환자의 등부위에 신경독을 말초(즉, 피하) 투여함으로써 등부위 동통을 처치할 수 있다.
정의
본 명세서에서 하기의 정의가 제공 및 적용된다:
"경쇄"는 클로스트리디움계 신경독의 가벼운 사슬을 의미한다. 경쇄의 분자량은 약 50kDa일 수 있고, L 사슬, L 또는 클로스트리디움계 신경독의 단백분해성 도메인(아미노산 서열)으로 칭할 수 있다.
"중쇄"는 클로스트리디움계 신경독의 무거운 사슬을 의미한다. 중쇄의 분자량은 약 100kDa일 수 있고, H 사슬 또는 H로 칭할 수 있다.
"HN"은 분자량이 약 50kDa일 수 있으며, 클로스트리디움계 신경독의 H 사슬로부터 유래하고, H 사슬의 아미노 말단 단편과 거의 동등한 단편, 또는 그대로 H 사슬의 단편에 상응하는 부분을 의미한다. 세포내 엔도솜 막을 가로지르는 L 사슬의 전위를 포함하는, 천연 또는 와일드형 클로스트리디움 신경독 부분을 포함하는 것으로 여겨진다.
"Hc"는 클로스트리디움계 신경독의 H 사슬로부터 유래하고, H 사슬의 카르복실 말단 단편과 거의 동등한 단편, 또는 그대로 H 사슬의 단편에 상응하는 부분(약 50kDa)을 의미한다. 면역성이 있으며, 높은 친화도로 운동 뉴런에 대한 시냅스전 결합을 포함하는 천연 또는 와일드형 클로스트리디움 신경독 부분을 포함하는 것으로 여겨진다.
"와일드형 뉴런성 결합 잔기"는 본래부터 신경독에 있었으며, 뉴런의 수용체에 대하여 특이적인 결합 친화도를 나타내는 신경독 부분을 의미한다. 그러므로, 와일드형 또는 천연 뉴런성 결합 잔기는, 신경독 본래의 것이 아닌 결합 잔기는 배제한다.
"표적 잔기"는 세포 표면 수용체에 대하여 특이적인 결합 친화도를 가지는 분자를 의미한다. 표적 잔기는 클로스트리디움 신경독 Hc, 또는 적어도 하나의 아미노산이 제거, 변형 또는 치환된 Hc로부터 유래된 펩티드가 아니다. 표적 잔기는 클로스트리디움계 신경독이 아닌 분자이며, 예를 들어, 브래디키닌일 수 있다.
"국부 투여"는 비-전신적 경로를 통하여, 또는 고통, 장애 또는 감지되는 동통 부위 주변에 투여하는 것을 의미한다.
"말초 투여"는 비-전신적 경로를 통하여 포유류의 말초 국부에 투여하는 것을 의미한다. 말초 국부는 일반적으로 피하 또는 골격근내를 의미한다. 말초 투여는 말초 근육내, 선내, 및 피하 투여경로를 포함하지만, 정맥내 또는 경구 투여는 배제하며, 또한 중추신경계로의 어떠한 직접적인 투여도 배제한다.
상세한 설명
본 발명은 신경독을 말초투여하여 만성 동통을 효과적으로 처치할 수 있다는것을 알아낸 것에 기초한다. 특히, 신경독은 와일드형 또는 천연 뉴런성 결합 잔기를 가진다. 처치되는 동통은 근육 경련이나 두통에 기인한 것이 아니다. 사용되는 신경독의 장기간의 항외상수용성 효과때문에, 콜린성 동통이 처치된다. 와일드형 뉴런성 결합 잔기를 비-천연 또는 비-와일드형 표적 잔기로 치환하지 않고도 본 발명이 실시될 수 있음을 알아내었기 때문에, 상기 신경독의 뉴런성 결합 잔기 구성요소는 선택된 신경독 본래의 뉴런성 결합 잔기이다. 본 발명에 따른 신경독의 바람직한 말초 투여 부위에서 두부와 경부가 배제되기 때문에, 두통의 처치는 본 발명의 범주에 속하지 않는다.
본 발명 이전에, 보툴리눔 독소와 같은 신경독은 다양은 근육 장애와 관련된 동통을 처치하는 데 사용되었다. 즉, 경련성 근육과 같은, 근육 장애가 동통을 유발할 수 있으며, 경련을 처치함으로써 동통도 완화시킬 수 있다고 알려져 왔다. Foster 등은 동통 처치에 사용하기 위하여 신경독을 표적 잔기에 연결하는 것, 즉, 클로스트리디움계 신경독의 와일드형 결합 잔기를 완전히 제거하고, 표적 잔기로 치환하는 것을 개시하였다.
놀랍게도, 본 발명자들은 뉴런성 표적 잔기에 접합, 부착, 접착 또는 융합되지 않은 신경독을 본 발명의 방법에 따라 말초 투여하여 동통을 처치할 수 있음을 알아내었다. 처치되는 동통은 근육 경련에 의한 것이 아닌 것, 즉, 동통은 근육 경련의 부차적인 결과로부터 직접적으로 발생한 것이 아닌 것이 바람직하다. 본 발명은 광범위한 신경병증성, 염증성, 암 및 외상 상태의 결과로 인한 동통에 사용할 수 있다.
본 발명 이전에는 보툴리눔 독소와 같은 신경독을 효과적으로 사용하여, 근육 경련 또는 과긴장성 근육 상태에서 기인하지 않은 동통을 치료하는 것은 알려져 있지 않았다. 신경독을 말초 투여하여 동통을 장기간 완화시킬 수 있다는 데 대한 생리학적 메카니즘은 분명하지 않다. 본 발명자들은 근육 경련 또는 과긴장성 근육 상태로 인한 동통은, 감소된, 국부의 pH를 발생시킬 수 있으나, 본 발명은 국부의 낮은 pH 레벨에 의존적이지 않으며, pH를 상승시킬 필요가 없다는 것에 주목하였다. 또한, 운동 뉴런에 대한 보툴리눔 독소와 같은 신경독의 항콜린성 효과에 의해서 근육 경련 또는 과긴장성 근육 상태가 완화될 수 있지만, 본 발명은 운동 뉴런에 대한 효과를 예상하지는 않는다. 이론에 의해 뒷받침되는 것을 바라지 않고, 본 발명자들은 본 발명에 따른 보툴리눔 독소와 같은 신경독 말초 투여의 효과중 하나가 말초 감각 구심성 뉴런에 대한 항외상수용성 효과일 수 있다는 가설을 세웠다. 특히, 본 발명에서는 동통 완화가 보툴리눔 독소와 같은 신경독의 말초 투여에 대한 일차적 효과(이차적인 효과가 아니라)이다.
따라서, 본 발명은 와일드형 뉴런성 결합 잔기를 가지는 신경독을 포유류에 말초투여하여 동통을 완화시킬 수 있음을 알아낸 것에 적어도 일부분 기초한다. 본 발명에 따른 신경독은 비-천연 표적 잔기에 결합하지 않는다. 본 발명에 따른 와일드형 결합 잔기는 클로스트리디움계 신경독에 본래부터 존재하는 Hc 단편 또는 실질적으로 완전히 클로스트리디움계 신경독의 Hc 단편으로부터 유래한 아미노산 서열일 수 있다.
하기에 사용한 바와 같이, 또다른 아미노산 서열, 예를 들어 Hc 단편으로부터 "유래된" 아미노산 서열, 예를 들어, 와일드형 결합 잔기는 그 결과로 얻어진 결합잔기가 그것이 유래한 아미노산 서열처럼 정확히 복제되거나, 또는 그것이 유래한 아미노산 서열과 비교할 때, 그 결과로 얻어진 아미노산 서열이 적어도 하나의 삭제, 변형 또는 치환된 아미노산을 갖는다는 것을 의미한다.
본 발명의 광범위한 일 실시형태에 따르면, 와일드형 뉴런성 결합 잔기를 가지는 신경독(예를 들어, 클로스트리디움계 신경독)을 포유류에 유효량 투여하는 것을 포함하는 동통 처치 방법이 제공된다. 일 실시형태에서, 본 방법은 포유류에 이미 원래부터 신경독의 일부인 와일드형 뉴런성 결합 잔기를 가지는 신경독을 투여하는 것을 포함한다. 예를 들어, 이러한 신경독은 각각 이미 뉴런성 결합 잔기를 가지는 베라티 독소 및 부티리쿰 독소로 구성된 그룹에서 선택될 수 있다. 신경독은 또한 와일드형 뉴런성 결합 잔기를 가지는 테타니 독소일 수도 있다. 포유류에 투여되는 신경독은 각각 원래부터 고유한 와일드형 뉴런성 결합 잔기를 가지는 보툴리눔 독소 타입 A, B, C1, D, E, F 및 G로 구성된 그룹에서 선택하는 것이 바람직하다. 본 방법은 원래부터 와일드형 뉴런성 결합 잔기를 가지는 보툴리눔 타입 A의 투여를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 본 발명은 또한 상기한 신경독 두가지 이상의 혼합물을 포유류에 투여하여 동통을 처치하는 것을 포함한다.
또다른 실시형태에 있어서, 본 방법은 적어도 하나의 아미노산이 천연 신경독과는 상이한 신경독(예를 들어, 클로스트리디움계 신경독과 같은)을 포유류에 투여하는 것을 포함한다. Biochemistry 1995, 34, pp 15175-15181 및 J.Biochem,1989, 185, pp197-203(본 명세서에 완전히 참조로 병합되어 있음)에 개시되어 있는 바와 같이, 예를 들어, 보툴리눔 독소 타입 A의 변형체를 포유류에 투여하여 비-경련 관련 동통을 처치할 수 있다. 이러한 변형체도 또한 와일드형 뉴런성 결합 잔기를 가진다.
또다른 실시형태에서, 또다른 신경독의 와일드형 뉴런성 결합 잔기를 가지는, 신경독을 포유류에 투여하여 비-경련 관련 동통을 처치하는 방법이 제공된다. 예를 들어, 본 발명은 보툴리눔 독소 타입 B의 와일드형 뉴런성 결합 잔기를 가지는 보툴리눔 독소 타입 A를 포유류에 투여하는 단계를 포함한다. 또다른 이러한 조합들이 모두 본 발명의 범주 내에 포함된다.
또다른 광범위한 실시형태에서, 비-경련 관련 동통을 처치하는 본 발명의 방법은 신경독을 포유류의 실제적인 또는 감지되는 동통 부위에 국부, 말초 투여를 포함한다. 일 실시형태에서, 신경독은 감지 부위 또는 그 주변, 예를 들어, 만성적으로 아픈 관절 또는 그 주위에 피하투여된다. 또다른 실시형태에서, 신경독은 동통 부위 또는 그 주변, 예를 들어, 포유류의 신생물 또는 그 주변에 근육내 투여된다. 또다른 실시형태에서, 신경독은 포유류의 관절에 직접 주사되어, 관절염 상태로 인한 동통을 완화 또는 처치한다. 또한, 수시로 반복하여 신경독을 말초 동통 부위에 주사 또는 주입하는 것이 본 발명의 범주에 속한다. 그러나, 본 발명에 따르면 치료 효과가 오래 지속되므로, 신경독을 수시로 주사 또는 주입할 필요가 없다. 예를 들어, 사람에서 본 발명을 실시하면 주사당 2개월 이상, 예를 들어 7개월의 진통효과가 제공될 수 있다.
본 발명을 어떤 메카니즘이나 작동 이론에 제한하려는 것은 아니지만, 신경독을 말초 부위에 국부적으로 투여하면, 말초 일차 감각 말단에서 신경-물질, 예를 들어, 기질 P이 방출되는 것을 억제하는 것으로 여겨진다. 상기한 바와 같이, 말초 일차 감각 말단에 의한 기질 P의 방출은 동통 전달 프로세스를 일으키거나, 또는 적어도 이를 증폭할 수 있다. 그러므로, 말초 일차 감각 말단에서 이러한 방출을 억제하면 동통 전달 프로세스가 잘 일어나지 않을 것이다.
투여한 말초 부위에서 생리학적 작용을 나타내는 것 외에, 신경독은 말초 주사(즉, 피하주사)된 부위로부터 중추신경계로 역행 운송되기 때문에, 본 발명의 범주에 속하는 방법은 또한 항외상수용성 효과를 나타낼 수 있다. 본 발명자들은 보툴리눔 독소 타입 A가 투여된 말초 부위로부터 거꾸로 척수의 배면각으로 역행 운송될 수 있다는 것을 확인하였다. 아마도 역행 운송은 일차 구심성을 통한 것일 것이다. 이러한 것은 보툴리눔 독소가 역행 운송(retrograde transport)에 의해서 척수부위로 올라갈 수 있다는 것을 보여주는, Weigand 등(Nauny-Schumiedeberg's Arch. Pharmacol. 1976;292,161-165) 및 Harbermann(Nauny-Schumiedeberg's Arch. Pharmacol. 1974;281,47-56)의 연구와 일치한다. 즉, 근육내 주사된 보툴리눔 독소 타입 A는 말초 일차 감각 말단으로부터 중추 일차 감각 말단까지 역행 운송될 수 있다.
본 발명자들이 알아낸 것은 앞서 참조한 문헌에서의 논의와는 상당히 상이하다. 본 발명자들은 래트에서, 말초, 피하 투여 후에 보툴리눔 독소가 래트의 배면각(dorsal horn), 즉, C 섬유가 시냅스를 이루는 부위에 위치하는 것을 알아내었다.피하주사는 양극성 외상수용성 신경 섬유가 많이 위치하는 부위에 주사한다. 이러한 감각 섬유들은 말초로부터 척수의 배면각으로 뻗어나간다. 이에 반하여, 앞서 참조한 문헌 하나 이상에서는,근육내독소 주사를 행한 후에, 방사성 표지된 보툴리눔 독소가 전근(ventral root)에 위치하는 것으로 알려졌다. 척수의 전근은 단극성 원심성(밖으로 나가는) 운동 뉴런이 위치하는 곳이다. 따라서, 이러한 기술은 말초 근육 경련성이, 말초로부터 척수 위치로 보툴리눔 독소가 역행 운송된 결과일 수 있다는 예상을 이끌어 내었다.
따라서, 보툴리눔 독소와 같은 신경독이 포유류의 척수에서 나타난다는 것은, 본 기술의 당업자에게는 (1) 수용자에서 심각한 경련을 유도하고; (2) 척수 및 뇌 기능에 해로운 효과를 증진시킬 것으로 여겨진다. 즉, 지적된 해로운 효과 (1)에 관하여, Williamson 등은, 예를 들어, 테타니 독소 및 보툴리눔 독소 타입 A는 모두 마우스 태아 척수 세포 배양물로부터 신경전달 물질 글리신 및 글루타메이트의 유발 방출을 억제한다[Clostridial Neurotoxins and Substrate Proteolysis in Intact Neurons, J of Biological Chemistry 271:13;7694-7699(1996)]고 보고하였으며, 한편, Hagenah 등은 실험용으로 준비된 마취된 고양이에 보툴리눔 독소 타입 A를 직접 척수내 주사하면 CNS 렌쇼우 세포 활성을 억제한다[Effects of type A Botulium Toxin on the Cholinergic Transmission at Spinal Renshaw Cells and on the Inhibitory Action at la Inhibitory Interneuones, Naunyn-Schmiedeberg's Arch. Pharmacol. 299,267-272(1977)]고 보고하였다. 중추신경계의 글리신 및 글루타메이트 신경전달물질 방출을 억제하는 것과, 렌쇼우 세포 활성을 하향조절하는것은 모두in vivo에서 운동뉴런을 현저히 활동항진상태로 만들며, 그 결과로 말초 근육 경련성을 일으킬 수 있을 것으로 추정된다.
해로운 효과 (2)에 관하여는: 테타니 독소가 CNS 뉴런을 따라 역행 이동하여, 테타니 신경독이 중추(척수)에 존재하게 되면 척수 및 뇌 기능에 음성 효과를 미치므로, 척수에 (역행 운송 등에 의해서) 보툴리눔 독소와 같은 관련 신경독이 있게 하는 것은 금기일 것으로 여겨진다. 특히, 보툴리눔 독소 및 테타니 독소는 서로 다른 종의 클로스트리디움이기는 하지만, 모두 클로스트리디움계 박테리아에 의해 생성된다. 두드러지게, 몇몇 연구자들은 보툴리눔 독소가, 적어도 어느정도, 테타니 독소의 주지하는 신경 향상 특성을 공유한다고 보고하였다. Habermann E., 125I-Labeled Neurotoxin from Clostridium Botulinum A: Preparation, Binding to Synaptosome and Ascent in the Spinal Cord, Naunyn-Schmiedeberg's Arch. Pharmacol. 281, 47-56(1974)참조.
본 발명에서는 놀랍게도 해로운 효과 (1) 또는 (2) 중 어느 것도 나타나지 않았으며, 본 발명의 말초(피하) 투여 방법은 효과적이고 오래 지속되는, 근육 경련에 의한 것이 아닌 동통의 구제 및 처치된 환자에서 경험되는 삶의 질의 일반적인 향상을 제공하도록 실시될 수 있다. 본 발명에서 환자에 의해 경험되는 동통은 예를 들어, 상해, 외과적 처치, 감염, 사고, 또는 신경병증성 질병 및 장애를 포함하는 질병(암 및 당뇨병을 포함)에 인한 것일 수 있으며, 근본적으로 근육 경련 또는 과긴장 근육 상태에 의한 것이 아니다.
일단, 척수의 배면각에 위치하는 중추 일차 감각 말단에서는, 신경독이 동통신호의 전달에 반응할 수 있는 신경전달물질, 예를 들어, 기질 P의 방출을 더욱 억제할 것이다. 이러한 억제는 척수시상로에서의 투사성 뉴런의 활성화를 방해하여, 동통을 완화한다. 그러므로, 이렇게 밝혀진 중추 항외상수용성 효과에 의한, 신경독의 말초 투여는 진통제의 중추 투여(예를 들어, 척수내 투여) 방법을 대체할 수 있으며, 진통약물의 중추 투여에 수반되는 합병증이 없다.
또한, Harbermann[Experientia 1988;44:224-226]에 의해서, 보툴리눔 독소가 뇌 호모제네이트로부터 노르아드레날린 및 GABA이 방출되는 것을 억제한다는 것이 밝혀졌다. 이러한 사실은 보툴리눔 독소가 아드레날린성 교감 신경 말단 및 GABA 신경 말단으로 들어갈 수 있다는 것을 암시한다. 이와 같이, 보툴리눔 독소를 교감신경계에 투여하여, 장기간의 블럭을 제공하고, 예를 들어, 신경병증성 동통과 같은 동통을 완화할 수 있다. 신경독, 바람직하게는 보툴리눔 독소 타입 A를 투여하면, 현재 사용되는 약제로는 불가능한, 영구적인 기능 손상의 위험성이 없는 장기간 블럭의 이점을 제공한다.
투여되는 신경독의 양은 치료될 장애의 종류, 장애의 경중, 및 크기, 체중, 나이 및 치료에 대한 반응성 등 다양한 환자의 변수에 따라 광범위하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 말초 동통 부위의 넓이는 주사된 신경독의 부피에 비례하고, 진통의 질은, 대부분의 투여량 범위에서, 주사된 신경독의 농도에 비례할 것으로 여겨진다. 게다가, 신경독 투여를 위한 특정한 위치는 처치될 동통의 위치에 따라 달라질 수 있다.
일반적으로 신경독 투여량은 처치할 포유류의 연령, 현재 상태 및 체중에 따라 달라질 수 있다. 신경독의 효능이 또한 고려될 것이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 말초 부위에서, 신경독, 예를 들어, 보툴리눔 독소 타입 A의 치료학적으로 유효한 투여량은 약 0.01U/kg 내지 약 35U/kg일 수 있다. 처치된 환자에서 항외상수용성 효과를 얻을 수 있는, 와일드형 뉴런성 결합 잔기를 가지는 신경독, 예를 들어, 보툴리눔 독소 타입 A의 바람직한 투여량 범위는 약 0.01 U/kg 내지 약 35 U/kg이다. 처치된 환자에서 항외상수용성 효과를 얻을 수 있는, 신경독, 예를 들어, 보툴리눔 독소 타입 A의 더욱 바람직한 투여량 범위는 약 1 U/kg 내지 약 15 U/kg이다. 약 0.1 U/kg보다 적으면 최적 또는 가능한 최장의 지속시간보다 낮은 치료 효과가 나타날 수 있으며, 2 U/kg보다 많으면 여전히 근육이완성의 몇몇 증후군의 원인이 된다. 보툴리눔 독소 타입 A와 같은 보툴리눔 독소의 말초 투여는 처치된 환자에서 항외상수용성 효과를 얻을 수 있는, 약 0.1 U/kg 내지 약 1 U/kg의 범위가 가장 바람직하다.
투여 경로 및 투여량을 예시하였으나, 적합한 투여 경로 및 투여량을 결정하는 방법은 일반적으로 주치의에 따라 케이스별로 결정된다. 이러한 결정은 당해 기술분야의 당업자에게는 일상적인 것이다(예를 들어, Harrison's Principles of Internal Medicine(1997), Anthony Fauci 외, 14th edition, MaGraw Hill 참조). 예를 들어, 기술한 본 발명에 따른 신경독 투여를 위한 경로 및 투여량은 선택된 신경독의 용해도 특성 및 지각되는 동통의 경중과 같은 기준에 기초하여 선택할 수 있다.
본 발명의 광범위한 또다른 실시형태에서는, 상기한 디-폴리펩티드와 달리,단일 폴리펩티드인 신경독을 유효 투여량 투여하는 것을 포함하는, 비-경련 관련 동통의 처치방법이 제공된다.
일 실시형태에서, 신경독은 세개의 아미노산 서열 영역을 가지는 단일 폴리펩티드이다. 제 1 아미노산 서열 영역은 실질적으로 완전히, 베라티 독소; 부티리쿰 독소; 테타니 독소; 보툴리눔 독소 타입 A, B, C1, D, E, F 및 G로 구성된 그룹에서 선택된 신경독으로부터 유래한 뉴런성 결합 잔기를 포함한다. 제 1 아미노산 서열 영역은 독소 중쇄의 카르복실 말단, Hc로부터 유래한 것이 바람직하다. 제 1 아미노산 서열 영역은 보툴리눔 독소 타입 A의 Hc로부터 유래한 것이 더욱 바람직하다.
제 2 아미노산 서열 영역은 엔도솜막을 가로질러 폴리펩티드 또는 그 일부를 뉴런의 세포질로 전위(translocate)시키기에 효과적이다. 일 실시형태에서, 폴리펩티드의 제 2 아미노산 서열 영역은 베라티 독소; 부티리쿰 독소; 테타니 독소; 보툴리눔 독소 타입 A, B, C1, D, E, F 및 G로 구성된 그룹에서 선택된 신경독으로부터 유래한 중쇄의 아민 말단, HN을 포함한다. 폴리펩티드의 제 2 아미노산 서열 영역은 보툴리눔 독소 타입 A에서 유래한 독소 중쇄의 아민 말단, HN을 포함하는 것이 바람직하다.
제 3 아민노산 서열 영역은 표적 세포 또는 뉴런의 세포질로 방출될 때 치료 활성을 가진다. 일 실시형태에서, 폴리펩티드의 제 3 아미노산 서열 영역은 베라티 독소; 부티리쿰 독소; 테타니 독소; 보툴리눔 독소 타입 A, B, C1, D, E, F 및 G로 구성된 그룹에서 선택된 신경독으로부터 유래한 독소 경쇄, L을 포함한다. 폴리펩티드의 제 3 아미노산 서열 영역은 보툴리눔 독소 타입 A에서 유래한 독소 경쇄, L을 포함하는 것이 바람직하다.
일 실시형태에서, 폴리펩티드는 테타니 독소의 Hc로부터 유래한 제 1 아미노산 서열 영역, 보툴리눔 독소 타입 B의 HN으로부터 유래한 제 2 아미노산 서열 영역, 및 보툴리눔 독소 타입 A의 L 사슬로부터 유래한 제 3 아미노산 서열 영역을 포함한다. 바람직한 실시형태에서, 폴리펩티드는 보툴리눔 독소 타입 B의 Hc로부터 유래한 제 1 아미노산 서열 영역, 보툴리눔 독소 타입 A의 HN으로부터 유래한 제 2 아미노산 서열 영역, 및 보툴리눔 독소 타입 A의 L 사슬로부터 유래한 제 3 아미노산 서열 영역을 포함한다. 또다른 이러한 조합들이 모두 본 발명의 범주 내에 포함된다.
또다른 실시형태에서, 폴리펩티드는 아미노산 서열중 적어도 하나의 아미노산이 제거, 변형 또는 치환된, 보툴리눔 독소 타입 A의 Hc로부터 유래한 제 1 아미노산 서열 영역; 보툴리눔 독소 타입 A의 HN으로부터 유래한 제 2 아미노산 서열 영역, 및 보툴리눔 독소 타입 A의 L 사슬로부터 유래한 제 3 아미노산 서열 영역을 포함한다. 또다른 이러한 조합들이 모두 본 발명의 범주 내에 포함된다.
상기한 바와 같이, 이러한 폴리펩티드들은 단일 사슬이며, 원하는 만큼 강력하지 않을 수 있다. 이들의 효능을 향상시키기 위해서, 제 3 아미노산 서열 영역을 단백분해 효소, 예를 들어, 트립신으로 절단해 낼 수 있다. 독립된 제 3 아미노산 서열 영역은 디설파이드 다리에 의해서 원래의 폴리펩티드에 다시 붙일 수 있다. 일 실시형태에서, 제 3 아미노산 서열 영역은 원래의 폴리펩티드의 제 1 아미노산 서열 영역에 다시 붙여진다. 제 3 아미노산 서열영역은 제 2 아미노산 서열 영역에 다시 붙이는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 변형되지 않은 신경독을 사용하여 비-경련 관련 동통을 처치하는 경우, 신경독은 적합한 박테리아 균주를 배양하여 얻을 수 있다. 예를 들어, 보툴리눔 독소 타입 A는 발효조에서 클로스트리디움 보툴리눔의 배양물을 만들어 배양한 다음, 발효 혼합물을 공지의 방법으로 수확 및 정제하여 얻을 수 있다. 처음에는 모든 보툴리눔 독소 세로타입이 비활성 단일 사슬 단백질로서 합성되므로, 프로테아제에 의해 절단 또는 닉킹되어(nicked) 신경활성화되어야 한다. 보툴리눔 독소 세로타입 A 및 G를 생성하는 박테리아 균주는 내재성 프로테아제를 지니며, 따라서 세로타입 A 및 G는 박테리아 배양물로부터 주로 활성형으로서 회수될 수 있다. 이와 대조적으로, 보툴리눔 독소 세로타입 C1, D 및 E는 비단백분해성 균주에 의해 합성되므로, 배양물에서 회수될 때 전형적으로 비활성화된 상태이다. 세로타입 B 및 F는 단백분해성 및 비단백분해성 균주 모두에 의해서 생성되므로, 활성 또는 비활성 형으로 회수될 수 있다. 그러나, 예를 들어, 보툴리눔 독소 타입 B 세로타입을 생성하는 단백분해성 균주는 생성된 독소의 일부만을 절단한다. 닉킹되지 않은 분자에 대한 닉킹된 분자의 정확한 비율은 배양시간 및 배양물의 온도에 따라 다르다. 그러므로, 아마도 알려진대로 보툴리눔 독소 타입 A에 비해 보툴리눔 독소 타입 B은 효력이 상당히 낮기 때문에, 예를 들어, 소정 백분율의 어떤 표본의 보툴리눔 독소 타입 B 독소도 비활성일 것이다. 임상 표본에서 비활성 보툴리눔 독소 분자의 존재는 표본의 총체적인 단백질 부하에 기여할 것이며, 이는 임상적인 효과에는 기여하지 않으면서 항원성의 증가와 연관된다. 또한, 동일한 투여량 레벨에서 보툴리눔 독소 타입 B는 보툴리눔 독소 타입 A에 비하여, 근육내 주사시, 활성의 지속시간이 더 짧고 효력 또한 떨어지는 것으로 알려져 있다.
변형된 신경독을 사용하여 비-경련 관련 동통을 처치하는 경우, 재조합 기술을 사용하여 원하는 신경독을 생산할 수 있다. 이러한 기술은 뉴런성 결합 잔기에 대한 코드, 신경독 또는 그 일부를 전위시키기에 효과적인 아미노산 서열, 및 표적세포, 바람직하게는 뉴런의 세포질로 방출되었을 때 치료 활성을 가지는 아미노산 서열을 가지는 천연 소스, 또는 합성 소스로부터 유전 물질을 얻는 단계를 포함한다. 바람직한 실시형태에서, 유전 물질은 클로스트리디움계 신경독, 변형된 클로스트리디움계 신경독 및 이의 단편의 Hc, HN및 L 사슬의 코드를 가진다. 우선, 유전 구조체를 증폭하기 위해서, 파아지 또는 플라스미드와 같은 클로닝 벡터와 융합함으로써, 유전 구조체를 숙주세포에 병합시킨다. 그리고 나서, 클로닝 벡터를 숙주(바람직하게는 E. Coli)에 삽입한다. 숙주 세포 재조합 유전자의 발현 후에, 얻어진 단백질을 통상의 기술로 분리할 수 있다.
변형 신경독을 제조하기 위하여 재조합 기술이 제공되었지만, 보툴리눔 독소타입 A의 유전 서열이 공지되어 있으므로, 재조합 기술은 또한 비-변형 신경독, 예를 들어 보툴리눔 독소 타입 A를 천연에 존재하는 그대로 제조하는 데에도 사용할 수 있다.
이러한 신경독을 재조합적으로 제조하면 많은 이점이 있다. 예를 들어, 혐기성 클로스트리디움 배양물로부터 신경독을 제조하는 것은 몇번의 단백질 침전 단계 및 길고 반복되는 독의 결정화 또는 몇 단계의 컬럼 크로마토그래피를 수반하는 다단계의 정제작업을 포함하는 귀찮고 시간이 많이 걸리는 공정이다. 특히, 생성물은 독성이 높기 때문에, 공정은 엄격한 봉쇄 상태 하에서 실시되어야만 한다(BL-3). 발효 공정 동안, 접혀진 단일사슬 신경독은 닉킹(nicking)이라는 공정을 통하여 내재성 클로스트리디움 프로테아제에 의해서 활성화된다. 이 공정은 약 10개의 아미노산 잔기를 단일사슬로부터 제거하여, 사슬간의 디설파이드 결합에 의해 두개의 사슬이 공유결합된 이중사슬을 형성하는 것을 포함한다.
닉(nick)을 낸 신경독은 닉을 내지 않은 형태에 비해서 훨씬 더 활성이 있다. 닉킹하는 양 및 정확한 위치는 독을 생성하는 박테리아의 세로타입에 따라 다르다. 단일사슬 신경독 활성화, 즉, 닉을 낸 독의 수득율이 다른 이유는, 소정 균주(strain)에 따라, 생성되는 단백분해 활성의 타입과 양이 다르기 때문이다. 예를 들어, 클로스트리디움 보톨리눔 타입 A 단일사슬 신경독은 99% 이상이 홀 A(Hall A) 클로스트리디움 보톨리눔 균주에 의해서 활성화되며, 반면에 B 및 E 균주는 활성화 정도가 낮은 독을 생성한다(발효시간에 따라 0 내지 75%). 그러므로, 신경독을 치료제로서 상업적으로 제조함에 있어서는, 독성이 높은 성숙된 신경독이주요한 역할을 한다.
따라서, 가공된 클로스트리디움 독의 활성화 정도는, 이러한 물질의 제조에서 중요한 고려사항이다. 보툴리눔 독소 및 테타니 독소와 같은 신경독을, 재조합으로, 급속성장 박테리아(이형E. 콜라이세포 등)에서, 안전하고 분리가 쉬우며 완전한 활성형으로 전환하기 쉬운 비교적 무독성인 단일사슬(또는 독 활성이 감소된 단일사슬)로서, 고수율로 발현시킬 수 있다면 큰 이점이 있을 것이다.
안전성을 최우선으로 고려하여, 앞선 작업은E. 콜라이에서의 발현 및 테타니 및 보툴리눔 독소의 H 및 L 사슬 각각의 정제에 중점을 둔다; 이러한 분리된 사슬은 그 자체로는 무독성이다. 문헌[Li 등,Biochemistry33:7014-7020(1994); Zhou 등,Biochemistry34:15175-15181(1995)]이 본 명세서에 참조로 병합되어 있다. 이렇게 펩티드 사슬을 개별적으로 제조한 다음, 엄격하게 통제된 조건 하에서 H 및 L 사슬을 산화력이 있는 디설파이드 결합으로 연결하여 신경마비성 이중사슬을 형성할 수 있다.
보툴리눔 독소 타입 A를 수술 전에 주사하여, 근육 경련으로 인한(즉, 부차적인) 수술후 동통을 완화시키는 것이 공지되어 있다. Development Medicine & Child Neurology 42;116-121:2000. 대조적으로, 본 발명은 보툴리눔 독소를 수술전 또는 수술 근처에 말초 투여하여, 경련성 근육으로 인한 것이 아닌 수술후 동통을 처치하는 방법을 포함한다.
따라서, 환자는 외과수술 동안 또는 외과수술 약 10일 전까지(이 외과수술은 근육 경련 상태를 교정 또는 처치하는 것과 관련이 없는 것임) 약 20 유닛 내지 약300 유닛의 보툴리눔 독소(보툴리눔 독소 타입 A 등)를 농축괴(bolus) 주사를 통하여, 환자 피부의 예상 절개 부위 근처에 국부 및 말초 투여할 수 있다. 보툴리눔 독소는 피하 또는 근육내 주사할 수 있다. 본 발명자들은 놀랍게도 근육 경련으로 인해 발생하지 않은, 또는 그 결과로서 발생하지 않은 다양한 형태의 동통이 본 발명의 실시에 의해서 상당히 완화될 수 있음을 알아내었기 때문에, 상기 외과수술은 활동항진성 또는 과긴장성 근육으로 인한 동통을 처치 또는 완화하기 위해서 실시되는 것이 아니다.
본 발명에 따르면, 수술 후 동통의 구제를 위하여, 환자 피부 내에 및/또는 피부를 통하여 하나 이상의 절개를 요하는 종양 제거, 골이식, 예비 수술, 상처 봉합, 지방흡입 등의 성형 수술, 또는 무수한 다른 형태의 가능한 (비-근육 장애 처치) 외과적 절차를 목적으로 외과수술을 계획한 환자를, 본 발명에 따라 약 0.1 U/kg 내지 약 60 U/kg의 보툴리눔 독소(보툴리눔 독소 타입 A 또는 B 등)를 말초 투여하여 처치할 수 있다. 상당한 수술후 동통 완화가 약 2 내지 약 6 개월 또는 그 이상 지속될 수 있다.
본 발명의 범주에 속하는 방법은 향상된 환자 기능을 제공한다. "향상된 환자 기능"이란 동통의 감소, 누워있는 시간의 감소, 보행의 증가, 더욱 건강한 행동태도 및 더욱 다양한 라이프스타일 및/또는 정상 근육 긴장에 의해 허용되는 치유와 같은 요인들에 의해 측정된 향상에 의해 정의될 수 있다. 향상된 환자 기능은 향상된 삶의 질(QOL)과 동일한 의미이다. QOL은 예를 들어, 공지의 SF-12 또는 SF-36 건강 조자 채점 방법을 사용하여 평가할 수 있다. SF-36은 신체적 기능, 신체적 문제로 인한 역할 한계, 사회적 기능, 몸의 통증, 일반적인 정신 건강, 감정적 문제로 인한 역할 한계, 활력, 및 일반적인 건강 인지의 8가지 분야에서 환자의 신체 및 정신 건강을 평가한다. 얻어진 점수는 다양한 일반 및 환자 집단에 사용할 수 있는 출판된 수치와 비교할 수 있다.
하기의 제한적이지 않은 실시예는 당해 기술분야의 당업자에게, 본 발명의 범주에 속하는, 비-경련 관련 동통을 처치하기에 특히 바람직한 방법을 제공하며, 본 발명의 범주를 제한하고자 하는 것은 아니다. 하기의 실시예에서는 신경독의 비-전신적인 투여의 다양한 모드들을 실시한다. 예를 들어, 근육내 농축괴 주사하여, 동통 영역 내의 피부 부위에 다중 피하 주사하여, 또는 제어된 방출 삽입물을 이식하여 실시한다.
실시예 1
보툴리눔 독소 타입 A의 말초 투여에 의한 동통의 완화
두가지 실험을 실시하였다. 스프라그-다울리 래트(Sprague-Dawley rats, 약 300 내지 약 350g)을 두 실험에 사용하였다. 두 실험에 사용된 신경독은 BOTOX(보툴리눔 독소 타입 A 정제된 신경독 복합체)였다. 첫번째 실험에서는, 4개의 처치(투여량) 그룹: 대조구(염수 주사) 래트(n=4), 7 U BOTOX/kg 래트(n=8), 15 U BOTOX/kg 래트 (n=5), 및 30 U BOTOX/kg 래트 (n=4)으로 나누었다. 대조구 래트에서는, 25 ㎕의 0.9% 염수 용액을 래트 뒷발 발바닥 표면에 피하주사하였다. BOTOX의 투여 부위 및 경로는 대조구 그룹에서 염수 주사 때와 같았다.
염수 또는 BOTOX주사 5일 후에, 4 그룹의 각 래트에, 50㎕의 5% 포르말린을, 앞서 염수 또는 BOTOX가 주사된 부위에 주사하였다. 그리고 나서, 대상동물이 발을 들어올려 핥는 것을 1 시간 동안 5분 간격으로 기록하였다.
두 번째 실험은 첫번째 실험에서와 동일한 프로토콜을 포함한다. 두번째 실험에서는, 3개의 처치(투여량) 그룹: 대조구(염수 주사) 래트(n=3), 3.5 U BOTOX/kg 래트(n=7), 7 U BOTOX/kg 래트 (n=8)으로 나누고, 염수 또는 BOTOX주사 12일 후에 포르말린 시험을 실시하였다.
이러한 두가지 실험의 결과를 도 1 및 도 2에 각각 나타내었다. 처음 5 내지 10분을 시기 1, 다음을 시기 2라 칭한다. 도 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 주사후 5일 및 12일에, BOTOX처치 동물에서 상당한 투여량 의존 동통 완화가 나타났다.
실시예 2
비-경련 동통을 완화하기 위한 보툴리눔 독소의 말초투여
46세의 여성에서, 삼각근 영역에 국한된, 관절염 상태로 인한 동통이 나타났다. 근육은 경련이 없고, 과긴장성 상태도 나타나지 않았다. 약 50 유닛 내지 약 200 유닛의 보툴리눔 독소 타입 A를 근육내 농축괴(bolus) 주사하여 환자를 처치하였다. 신경독 투여 후 1-7 일 내에 환자의 동통이 실질적으로 완화되었다. 상당한 동통 완화가 약 2 내지 약 6개월간 지속되었다. 유사하게, 골다공증, 관절의 고정, 관상순환부전, 경부 골관절염, 국부 어깨 질환에 의한, 또는 장기간의 침상안정으로 인한 어깨, 팔 및 손의 통증이 처치될 수 있다.
실시예 3
포진후 신경통을 완화하기 위한 신경독의 말초투여
포진후 신경통은 가장 고치기 어려운 만성 동통 질환 중의 하나이다. 이 매우 고통스러운 통증을 겪는 환자는 주로 중장년층으로, 쇠약성 질환이 있으며, 대다수의 개입 방법(interventional procedures)에는 적합하지 않다. 진단은 치유된 포진병변의 양상 및 환자의 병력에 의해 쉽게 내릴 수 있다. 동통은 심하며 감정적으로 괴롭다. 포진후 신경통은 어느 부위든 발병할 수 있으나, 주로 흉부에 나타난다.
76세 남자에서, 포진후 타입 동통이 나타났다. 이 동통은 복부 영역에 국한되었다. 약 50 유닛 내지 약 200 유닛의 보툴리눔 독소 타입 A를 복부영역에 피하 농축괴(bolus) 주사하여 환자를 처치하였다. 신경독 투여 후 1-7 일 내에 환자의 동통이 실질적으로 완화되었다. 상당한 동통 완화가 약 2 내지 약 6개월간 지속되었다.
실시예 4
비인두 종양 동통을 처치하기 위한 신경독의 말초투여
주로 중층편평상피암인 이러한 종양은 일반적으로 로젠뮐러와에서 나타나며, 두개(skull) 기저부를 침범할 수 있다. 안면에서의 동통이 일반적이다. 본래 지속적이고, 둔중한 통증이 있다.
35세 남자에서, 비인두 종양 타입 동통이 나타났다. 동통은 왼쪽 뺨 하부에서 나타났다. 약 10 유닛 내지 약 35 유닛의 보툴리눔 독소 타입 A를 뺨에 근육내 농축괴(bolus) 주사하여 환자를 처치하였다. 신경독 투여 후 1-7 일 내에 환자의 동통이 실질적으로 완화되었다. 상당한 동통 완화가 약 2 내지 약 6개월간 지속되었다.
실시예 5
만성 염증성 동통을 처치하기 위한 신경독의 말초투여
45세 환자에서, 가슴 영역에 만성 염증성 동통이 나타났다. 약 50 유닛 내지 약 200 유닛의 보툴리눔 독소 타입 A를 근육내 농축괴(bolus) 주사하여 환자를 처치하였다. 신경독 투여 후 1-7 일 내에 환자의 동통이 실질적으로 완화되었다. 상당한 동통 완화가 약 2 내지 약 6개월간 지속되었다.
실시예 6
화상으로 인한 동통을 처치하기 위한 신경독의 말초투여
팔에 광범위한 심한 1도 또는 2도 화상에 수반되는 동통을 겪는, 51세 환자에 실시하였다. 약 30 유닛 내지 약 200 유닛의 보툴리눔 독소 타입 A를 팔에 피하 농축괴(bolus) 주사하여 환자를 처치하였다. 신경독 투여 후 1-7 일 내에 환자의 동통이 실질적으로 완화되었다. 상당한 동통 완화가 약 2 내지 약 6개월간 지속되었다.
실시예 7
관절 동통을 처치하기 위한 신경독의 말초투여
관절염으로 인한 관절 동통을 겪는, 63세 환자에서 실시하였다. 약 30 유닛 내지 약 150 유닛의 보툴리눔 독소 타입 A를 통증 관절 영역 내에 근육내 농축괴(bolus) 주사하여 환자를 처치하였다. 신경독 투여 후 1-7 일 내에 환자의 동통이 실질적으로 완화되었다. 상당한 동통 완화가 약 2 내지 약 6개월간 지속되었다.
실시예 8
수술 후 동통을 처치하기 위한 신경독의 말초투여
39세 환자에게, 외과 수술 1시간 내지 10일 전에, 약 20 유닛 내지 약 300 유닛의 보툴리눔 독소(예를 들어, 보툴리눔 독소 타입 A)를 예상 절개 부위 또는 그 근처에서 완자의 피부내로 농축괴 주사 또는 피하주사하여 국부적으로 말초 투여하였다. 보툴리눔 독소는 피하 또는 근육내 주사할 수 있다. 상기 외과 수술은 활동항진성 또는 과긴장성 근육과 같은 근육 장애를 처치 또는 완화하기 위해 실시되는 것이 아니다. 상당한 수술후 동통 완화가 약 2 내지 약 6개월간 지속되었다.
실시예 9
신경독의 투여에 의한 내장 동통의 처치
46세 남자 환자에서 원인을 알 수 없는 내장 기관의 만성 복부 동통이 나타났다. 약 20 유닛 내지 약 3000 유닛의 보툴리눔 독소(보툴리눔 독소 타입 A 등)를 피하 또는 기관내에 투여(감지된 동통 부위에)하였다. 신경독 투여 후 1-7 일 내에 동통이 실질적으로 완화되었다. 상당한 동통 완화가 약 2 내지 약 6개월간 지속되었다.
본 발명을 바람직한 방법에 관련하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범주 내에서 다른 실시형태, 개조 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 광범위한 종류의 신경독을 본 발명의 방법에 효과적으로 사용할 수 있다. 또한, 본 발명은 비-근육 장애 관련 동통을 완화하기 위하여, 두가지 이상의 보툴리눔 독소와 같이, 두가지이상의 신경독을 동시에 또는 연속하여 말초투여하는 방법을 포함한다. 예를 들어, 임상적인 반응이 감소되거나, 항체 발현이 중성화될 때까지 보툴리눔 독소 타입 A를 투여한 다음, 보툴리눔 독소 타입 E를 투여할 수 있다. 이와 달리, 바람직한 치료결과의 개시 및 지속시간을 제어하도록 둘 이상의 보툴리눔 세로타입 A-G의 혼합물을 국부적으로 투여할 수 있다. 또한, 보툴리눔 독소와 같은 신경독이 치료 효과를 발휘하기 전에 탈신경화의 향상된 또는 더욱 신속한 개시와 같은 입증된 부가 효과를 얻기 위해, 신경독을 투여하기 전에, 동시에 또는 후에 비신경독 화합물을 투여할 수 있다.

Claims (27)

  1. 근육 경련과 관련이 없는 동통을 처치하기 위하여, 포유류에 신경독을 말초 투여하는 단계를 포함하여 이루어지는 동통의 처치 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신경독이 실질적으로 신경독 고유의 뉴런성 결합 잔기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 신경독이 보툴리눔 독소임을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 신경독이 보툴리눔 독소 타입 A, B, C1, D, E, F 및 G로 구성된 그룹에서 선택된 보툴리눔 독소임을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 신경독이 보툴리눔 독소 타입 A임을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 신경독이 적어도 하나의 아미노산이 제거, 변형 또는 치환된 변형 신경독임을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 신경독이 적어도 일부분 재조합 공정에 의해서 제조된 것임을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 신경독이 약 0.01 U/kg 내지 약 35 U/kg의 양으로 투여되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 동통이 실질적으로 약 1 개월 내지 약 6개월동안 완화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 말초 투여 단계가 포유류에서 경험되는 외상수용성 사건 또는 증후군의 개시 이전에 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 말초 투여가 포유류에서 경험되는 외상수용성 사건의 개시 이후에 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 사람 환자에 보툴리눔 독소를 말초투여하여, 근육 장애와 관련이 없는 동통을 완화하는 단계를 포함하여 이루어지는 동통의 완화 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 신경독이 보툴리눔 독소 타입 A, B, C1, D, E, F 및 G로 구성된 그룹에서 선택된 보툴리눔 독소임을 특징으로 하는 방법.
  14. 포유류에 신경독을 말초 투여하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 신경독은 a) 실질적으로 완전히, 보툴리눔 독소 타입 A, B, C1, D, E, F 및 G 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 신경독으로부터 유래하는 와일드형 뉴런성 결합 잔기를 포함하는 제 1 아미노산 서열 영역;
    b) 폴리펩티드 또는 그 일부를 엔도솜 막을 가로질러 전위시키기에 효과적인 제 2 아미노산 서열 영역;
    c) 표적 세포의 세포질로 방출될 때 치료 활성을 가지는 제 3 서열 영역을 포함하여 이루어지는 폴리펩티드인 것을 특징으로 하는, 근육 경련과 관련이 없는 동통의 처치 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 폴리펩티드의 제 1 아미노산 서열 영역이 신경독으로부터 유래하는 중쇄의 카르복실 말단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 신경독이 보툴리눔 독소 타입 A임을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 폴리펩티드의 제 2 아미노산 서열 영역이, 보툴리눔 독소 타입 A, B, C1, D, E, F 및 G 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 신경독으로부터 유래하는 중쇄의 아민 말단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 폴리펩티드의 제 2 아미노산 서열 영역이 보툴리눔 독소 타입 A로부터 유래하는 중쇄의 아민 말단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 폴리펩티드의 제 3 아미노산 서열 영역이 베라티 독소; 부티리쿰 독소;테타니 독소; 보툴리눔 독소 타입 A, B, C1, D, E, F 및 G 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 신경독으로부터 유래하는 독소 경쇄를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 폴리펩티드의 제 3 아미노산 서열 영역이 보툴리눔 독소 타입 A로부터 유래하는 독소 경쇄를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 비-근육 장애 관련 동통을 경험하는 환자에게 보툴리눔 독소를 말초 투여하여, 동통의 감소, 누워있는 시간의 감소, 청력 향상, 보행의 증가, 더욱 건강한 행동태도 및 더욱 다양한 라이프 스타일 중 하나이상의 요인이 향상되는 것으로 결정하는 환자기능을 향상시키는 단계를 포함하여 이루어지는, 환자 기능을 향상시키는 방법.
  22. 외과적 처치 전, 중 또는 직후에 보툴리눔 독소 유효량을 말초 투여하여, 근육 경련을 처치하기 위하여 실시하는 것이 아닌 수술에 있어서의 수술 후 동통을 완화하는 단계를 포함하여 이루어지는, 수술 후 동통의 처치 방법.
  23. 보툴리눔 독소 유효량을 비-전신적이고, 국부적으로 투여하여 내장 동통을완화하는 단계를 포함하여 이루어지는, 내장 동통의 처치 방법.
  24. 포유류에 신경독을 말초 투여하는 단계를 포함하여 이루어지는, 실질적으로 근육 경련으로 인한 것이 아닌 동통의 처치 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 신경독이 보툴리눔 독소임을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 동통이 근육 경련에 부차적인 것이 아닌 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 말초 투여가 신경독의 피하 투여에 의한 것임을 특징으로 하는 방법.
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