KR20080005556A

KR20080005556A - 호기 검사를 이용하여 시토크롬 ｐ450 2ｄ6 동질효소활성을 평가하기 위한 방법 및 조성물

Info

Publication number: KR20080005556A
Application number: KR1020077026649A
Authority: KR
Inventors: 아닐 에스 모닥; 야스오 이리에; 야스히사 구로기
Original assignee: 오츠카 세이야쿠 가부시키가이샤; 캠브리지 이소토페 래버러토리즈사
Priority date: 2005-04-16
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2008-01-14
Also published as: CA2606136A1; TW200716759A; CN101163791A; US20070026480A1; US20100329979A1; EP1877554A1; AU2006237863A1; CA2606136C; WO2006112513A1; JP2008538275A

Abstract

본 발명은 일반적으로 ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물의 정맥 주사 또는 경구 투여시에 대상에 의하여 내쉬어지는 ¹³CO₂의 상대적인 양을 결정함으로써 호기 어세이를 통하여 개별적인 포유류 대상의 시토크롬 P450 2D6 동질효소(CYP2D6) 관련 대사용량을 결정 및 평가하는 방법에 관한다. 본 발명은 호기 중의 대사산물 ¹³CO₂를 이용하여 CYP2D6 관련 활성을 평가하는 생체내 표현형 어세이로 유용하며, CYP2D6 기질 화합물의 최적 투여량 및 투여 시간을 결정하는데 유용한다.

시토크롬 P450 2D6 동질효소, 대사용량, 기질 화합물, 호기 검사

Description

호기 검사를 이용하여 시토크롬 Ｐ450 2Ｄ6 동질효소 활성을 평가하기 위한 방법 및 조성물{METHOD AND COMPOSITION TO EVALUATE CYTOCHROME P450 2D6 ISOENZYME ACTIVITY USING A BREATH TEST}

본 발명은 ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물의 정맥주사 또는 경구 투여 시에 피험에 의하여 내쉬어지는 ¹³CO₂의 상대적 양을 결정함으로써, 호기 어세이(breath assay)를 통하여 개별적인 포유류 대상의 시토크롬 P450 2D6 관련 (CYP2D6) 대사용량(metabolic capacity)을 결정하고 평가하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 호기 중의 대사산물 ¹³CO₂를 이용하여 개별적 대상을 표현형검사하고, 약물 투여 선택, 최적 투여량 및 시간을 결정하기 위하여 대상의 CYP2D6 효소 활성을 평가하는 비침습적(non-invasive), 생체내(in vivo) 어세이로 유용하다.

많은 치료학적 화합물은 동일한 질병을 앓고 있는 환자의 약 30~60%에서 효과적이다(Lazarou, J. et al ., J. Amer . Med . Assoc ., 279: 1200-1205(1998)). 또 한, 이러한 환자들의 하위집단(subset)은 미국에서 사망의 주요 원인 중의 하나이며, 추정된 1000억 달러의 연간 경제적 효과를 갖는 심각한 부작용을 앓을 것이다(Lazarou, J. et al ., J. Amer . Med . Assoc ., 279: 1200-1205(1998)). 많은 연구들은 개체에 대한 의약 치료에 내재된 상대적으로 높은 정도의 불확실성에 기여하는 유전자적 다형성(genetic polymorphi는)에 적어도 부분적으로 기인하여 환자들의 약물에 대한 약리학적 및 독물학적 반응(pharmacological and toxicological reaction)이 상이하다는 것을 나타내었다. 단일 뉴클레오티드 다형성(single nucleotide polymorphisms(SNPs)) - 개체군의 적어도 1%에서 발견되는 단일 염기에서 DNA의 변이 - 는 인간 게놈에서 가장 흔한 다형성이다. 약학적으로 중요한 단백질을 코딩하는 유전자의 일차적 뉴클레오티드 서열의 이러한 미세한 변화는 단백질의 발현, 구조 및/또는 기능의 중요한 변이로서 표명될 수 있다.

질병의 진단 및 치료에 대한 종래의 의학적 접근은 임상 데이터 단독에만 근거하거나 또는 진단 시험과 결합되어 이루어진다. 이러한 전통적인 관행은 종종 처방된 약물 치료의 효능에 대하여, 또는 개별적인 대상에 대하여 부작용의 가능성을 최소화하기 위한 최적이 아닌 치료학적 선택에 이르게 한다. 치료 특이적 진단(therapy specific diagnostics)(치료 진단(theranostics)으로도 알려짐)은 신흥 의학 기술 분야로, 질병을 진단하고, 정확한 치료 계획을 선택하고, 대상의 반응을 모니터링하는데 유용한 테스트를 제공한다. 즉, 치료 진단 테스트는 개별적인 대상의 약물 반응을 예측하고 평가하는데 유용한, 즉 개별화 의학(individualized medicine)이다. 치료 진단 테스트는 치료로부터 특히 이익을 얻을 수 있을 것 같 은 치료 대상을 선택하거나 또는 개별적인 대상에 있어서 치료 효능의 초기의 객관적인 징후를 제공하는데 유용하므로 치료는 최소 지연(minimum of delay)으로 변경될 수 있다. 치료 진단은 임의의 적합한 진단 시험 형식으로 개발될 수 있으며, 이는 비침습적 호기 시험(non-invasive breath tests), 면역조직화학적 시험(immunohistochemical tests), 임상 화학(clinical chemistry), 면역측정(immnoassay), 세포 기반 기술(cell-based technologies) 및 핵산 시험(nucleic acid tests)을 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다.

의사들이 치료를 개별화할 수 있도록 하는 대상의 표현형 또는 약물 대사 용량(drug metabolizing capacity)을 정의함으로써, 약 대사능력자(poor metabolizer)의 잠재적인 약물 관련 독성을 방지하고, 효능을 증가시키는 신뢰성 있는 치료 진단 시험에 대한 요구가 기술 분야에 존재한다. 따라서, 개별적으로 최적화된 약물 선택 및 투여량을 결정하기 위하여 시토크롬 P450 효소(cytochrome P450 enzymes(CYP))와 같은 약물 대사 효소의 대사 활성을 평가하는데 유용한 새로운 진단 에세이를 개발하고자 하는 요구가 기술 분야에 존재한다.

본 발명은 적어도 하나의 특정 위치에 결합된 동위원소로 표지된 CYP2D6 기질 화합물을 이용하여 CYP2D6 활성을 평가하는 진단상의, 비침습적인, 생체 내(in vivo) 표현형 검사(phenotype test)에 관한 것이다. 본 발명은 CYP2D6 효소-기질 상호작용을 이용하여, 포유류 대상의 호기에서 안정한 동위원소 표지된 CO₂(예, ¹³CO₂)가 방출된다. 그 후의 안정한 동위원소 표지된 CO2의 정량화는 기질의 약동학의 간접적 결정 및 CYP2D6 효소 활성(즉, CYP2D6 관련 대사용량)의 평가를 고려한다.

일 측면에서, 본 발명은 활성 성분으로서, 탄소 원자 또는 산소 원자의 적어도 하나가 동위원소로 표지된 CYP2D6 기질 화합물을 포함하는, CYP2D6 관련 대사용량을 결정하기 위한 제제를 제공하며, 상기 제제는 포유류 대상에게 투여된 후 동위원소 표지된 CO₂를 제공할 수 있다. 본 제제의 일 실시예에서, 동위원소는 ¹³C, ¹⁴C 및 ¹⁸O로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 동위원소이다.

다른 측면에서, 본 발명은 포유류 대상에게 탄소 원자 또는 산소 원자의 적어도 하나가 동위원소로 표지된 CYP2D6 기질 화합물을 포함하는 제제를 투여하는 단계 및 대상의 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴을 측정하는 단계를 포함하는 CYP2D6 관련 대사용량을 결정하는 방법을 제공하며, 상기 제제는 포유류 대상에게 투여된 후에 동위원소 표지된 CO₂를 제공할 수 있다. 본 방법의 일 실시예에서, 동위원소 표지된 대사산물은 호기 중의 동위원소 표지된 CO₂로서 대상의 신체로부터 배출된다.

일 실시예에서, 본 발명의 방법은 대상에게 탄소 원자 또는 산소 원자의 적어도 하나가 동위원소로 표지된 CYP2D6 기질 화합물을 포함하는 제제를 투여하는 단계, 대상의 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴을 측정하는 단계, 및 대상에서 얻어진 배출 패턴을 평가하는 단계를 포함하는, 포유류 대상의 CYP2D6 관련 대사용량을 결정하는 방법이며, 상기 제제는 포유류 대상에게 투여된 후 동위원소 표지된 CO₂를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 본 방법은 포유류 대상에게 탄소 원자 또는 산소 원자의 적어도 하나가 동위원소로 표지된 CYP2D6 기질 화합물을 포함하는 제제를 투여하는 단계, 호기 중의 동위원소 표지된 CO₂의 배출 패턴을 측정하는 단계, 및 대상에서 얻어진 CO₂의 배출 패턴을 평가하는 단계를 포함하며, 상기 제제는 포유류 대상에게 투여된 후 동위원소 표지된 CO₂를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 본 방법은 포유류 대상에게 탄소 원자 또는 산소 원자의 적어도 하나가 동위원소로 표지된 CYP2D6 기질 화합물을 포함하는 제제를 투여하는 단계, 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴을 측정하는 단계, 및 대상에서 얻어진 배출 패턴 또는 그부터 얻어진 약동학적 파라미터(pharmacokinetic parameter)를 정상 CYP2D6 관련 대사용량을 갖는 건강한 대상의 상응하는 배출 패턴 또는 파라미터와 비교하는 단계를 포함하며, 상기 제제는 포유류 대상에게 투여된 후 동위원소 표지된 CO₂를 제공할 수 있다.

일 실시예에서, 본 발명의 방법은 대상에게 탄소 원자 또는 산소 원자의 적어도 하나가 동위원소로 표지된 CYP2D6 기질 화합물을 포함하는 제제를 투여하는 단계, 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴을 측정하는 단계, 및 대상에서 얻어진 배출 패턴을 평가하는 단계를 포함하며, 상기 제제는 포유류 대상에게 투여된 후 동위원소 표지된 CO₂를 제공할 수 있다.

일 실시예에서, 본 발명의 방법은 포유류 대상에게 탄소 원자 또는 산소 원자의 적어도 하나가 동위원소로 표지된 CYP2D6 기질 화합물을 포함하는 제제를 투여하는 단계, 및 대상의 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴을 측정하는 단계를 포함하며, 상기 제제는 포유류 대상에게 투여된 후 동위원소 표지된 CO₂를 제공할 수 있다. 본 방법의 일 실시예에서, 동위원소 표지된 대사산물은 호기 중의 동위원소 표지된 CO₂로서 신체로부터 배출된다.

일 실시예에서, 본 발명의 방법은 (a) 대상의 표현형을 결정하는 단계; (b) 대상의 표현형에 근거하여 대상을 대상 분류(subject class)에 할당하는 단계; 및 (c) 및 대상 분류에 근거하여 예방적(prophylactic) 또는 치료학적(therapeutic) 치료(treatment)를 선택하는 단계를 포함하며, 상기 대상 분류는 대조 표준 수준의 CYP2D6 관련 대사용량보다 적어도 약 10% 낮은 수준의 CYP2D6 관련 대사용량을 나타내는 2 이상의 개체를 포함하다. 본 발명의 일 실시예에서, 대상 분류는 대조 표준 수준의 CYP2D6 관련 대사용량보다 적어도 약 10% 높은 수준의 CYP2D6 관련 대사용량을 나타내는 2 이상의 개체를 포함하다. 본 방법의 일 실시예에서, 대상 분류는 대조 표준 수준의 CYP2D6 관련 대사용량의 적어도 약 10% 이내인 수준의 CYP2D6 관련 대사용량을 나타내는 2 이상의 개체를 포함하다. 본 방법의 일 실시예에서, 치료는 약물의 투여, 약물 투여량의 선택, 및 약물 투여 시간의 선택으로부터 선택된다.

일 실시예에서, 본 발명의 방법은 ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물을 포유류 대상에게 투여하는 단계; 대상에 의하여 내쉬어지는 ¹³CO₂를 측정하는 단계; 및 측정된 ¹³CO₂로부터 CYP2D6 관련 대사용량을 결정하는 단계를 포함하는, CYP2D6 관련 대사용량을 평가하는 방법이다. 본 방법의 일 실시예에서, ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물은 ¹³C-표지된 덱스트로메토르판(dextromethorphan); ¹³C-표지된 트라마돌(tramadol); 및 ¹³C-표지된 코데인(codein)으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 방법의 일 실시예에서, ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물은 비침습적으로 투여된다. 일 실시예에서, ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물은 정맥 주사 또는 경구 투여된다. 본 방법의 일 실시예에서, 내쉬어진 ¹³CO₂는 분광학적으로 측정된다. 본 방법의 일 실시예에서, 내쉬어진 ¹³CO₂는 적외선 분광법(infrared spectroscopy)에 의하여 측정된다. 본 발명의 일 실시예에서, 내쉬어진 ¹³CO₂는 질량 분석기(mass analyzer)로 측정된다. 본 방법의 일 실시예에서, 내쉬어진 ¹³CO₂는 용량 반응 곡선(dose response curve)을 산출하기 위하여 적어도 3개의 시간 기간에 걸쳐 측정되며, CYP2D6 관련 대사용량은 특정 시점에서 곡선하 면적(area under the curve(AUC)) 또는 용량 회수 퍼센티지(percent dose recovery(PDR)) 또는 기준선에 대한 델타(delta over baseline(DOB))로부터, 또는 이외의 적합한 약동학적 파라미터로부터 결정된다. 본 방법의 일 실시예에서, 내쉬어진 ¹³CO₂는 적어도 2개의 상이한 ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물의 투여량에 걸쳐 측정된다. 본 방법의 일 실시예에서, 내쉬어진 ¹³CO₂는 적어도 다음 시점 동안 측정된다: t₀, ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물의 복용전 시간; t₁, ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물이 대상의 혈류에 흡수된 후의 시간; 및 t₂, 제1 제거 상(first elimination phase) 동안의 시간. 본 방법의 일 실시에에서, CYP2D6 관련 대사용량은 하기 식에 따라 계산된 시점 t₁ 및t₂에서 δ¹³CO₂의 기울기로서 결정된다: 기울기(slope) = [(δ¹³CO₂)₂ - (δ¹³CO₂)₁] / (t₂-t₁)(식 중에서, δ¹³CO₂는 내쉬어진 ¹³CO₂의 양이다.). 본 방법의 일 실시예에서, 적어도 하나의 CYP2D6 조절제(modulating agent)는 ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물 투여 전에 대상에게 투여된다. 본 방법의 일 실시예에서, CYP2D6 조절제는 CYP2D6 억제제(inhibitor)이다. 본 방법의 일 실시예에서, CYP2D6 조절제는 유도제(inducer)이다.

일 실시예에서, 본 발명의 방법은 (a) ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물을 대상에게 투여하는 단계; (b) 대상의 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물의 대사산물 배출 패턴을 측정하는 단계; (c) 대상에서 수득된 대사산물 배출 패턴을 대조 표준 배출 패턴과 비교하는 단계; (d) 대상을 수득된 대사산물 배출 패턴에 근거하여, 약 대사능력자(poor metabolizer), 중간 대사능력자(intermediate metabolizer), 강 대사능력자(extensive metabolizer) 및 매우 빠른 대사능력자(ultrarapid metabolizer)로 이루어진 군으로부터 선택된 대사 표현형에 따라 분류하는 단계; 및 (e) 단계 (d)에서 강 대사능력자로 분류된 대상을 임상 시험에 선정하기 위하여 선택하는 단계를 포함하는, 의학적 상태를 예방 또는 치료하기 위하여 화합물의 효능을 결정하기 위한 임상 시험에 선정하기 위하여 포유류 대상을 선택하는 방법이다.

다른 측면에서, 본 발명은 ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물; 및 대상에서 ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물 대사를 결정하는 방법이 기재된, 기질과 함께 제공되는 사용설명서를 포함하는 키트를 제공한다. 본 키트의 일 실시예에서, 키트는 적어도 3개의 호기 수집백(breath collection bag)을 더 포함한다. 본 키트의 일 실시예에서, 키트는 시토크롬 P450 2D6 조절제를 더 포함한다.

특히, 본 발명은 하기 특징을 포함한다:

항 1. 활성 성분으로서, 탄소 원자 또는 산소 원자의 적어도 하나가 동위원소로 표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물을 포함하는, 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량을 결정하기 위한 제제로서, 상기 제제는 포유류 대상에게 투여된 이후 동위원소 표지된 CO₂를 제공할 수 있는 제제.

항 2. 항 1에 있어서, 상기 동위원소는 ¹³C, ¹⁴C 및 ¹⁸O로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 동위원소인 제제.

항 3. 항 1에 따른 제제를 포유류 대상에게 투여하는 단계, 및 대상의 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴을 측정하는 단계를 포함하는, 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량을 결정하는 방법.

항 4. 항 3에 있어서, 상기 동위원소 표지된 대사산물은 호기 중의 동위원소 표지된 CO₂로서 신체로부터 배출되는 방법.

항 5. 항 1 또는 2의 제제를 대상에게 투여하는 단계, 대상의 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴을 측정하는 단계, 및 대상에서 얻어진 배출 패턴을 평가하는 단계를 포함하는, 포유류 대상의 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량을 결정하는 방법.

항 6. 항 5에 있어서, 항 1 또는 항 2의 제제를 포유류 대상에게 투여하는 단계, 호기 중의 동위원소 표지된 CO2의 배출 패턴을 측정하는 단계, 및 대상에서 얻어진 CO₂의 배출 패턴을 평가하는 단계를 포함하는 방법.

항 7. 항 5 또는 항 6에 있어서, 항 1 또는 항 2의 제제를 포유류 대상에게 투여하는 단계, 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴을 측정하는 단계, 및 대상에서 얻어진 배출 패턴 또는 그로부터 얻어진 약동학적 파라미터를 정상 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량을 갖는 건강한 대상의 상응하는 배출 패턴 또는 파라미터와 비교하는 단계를 포함하는 방법.

항 8. 항 1 또는 항 2의 제제를 대상에게 투여하는 단계, 대상의 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴을 측정하는 단계, 및 대상에서 얻어진 배출 패턴을 평가하는 단계를 포함하는, 포유류 대상에서 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사 이상의 존재, 부재, 또는 정도를 결정하는 방법.

항 9. (a) 대상의 표현형을 결정하는 단계;

(b) 대상의 표현형에 근거하여 대상을 대상 분류로 할당하는 단계; 및

(c) 대상 분류에 근거하여 예방적 또는 치료학적 치료를 선택하는 단계를 포함하는, 대상에 대한 예방적 또는 치료학적 치료를 선택하는 방법으로서,

상기 대상 분류는 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량의 대조 표준 수준보다 적어도 약 10% 낮은 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량의 수준을 나타내는 2 이상의 개체를 포함하는 방법.

항 10. 항 9 또는 항 10에 있어서, 상기 대상 분류는 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량의 대조 표준 수준보다 적어도 약 10% 높은 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량의 수준을 나타내는 2 이상의 개체를 포함하는 방법.

항 11. 항 9에 있어서, 상기 대상 분류는 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량의 대조 표준 수준의 적어도 약 10% 이내인 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량의 수준을 나타내는 2 이상의 개체를 포함하는 방법.

항 12. 항 9에 있어서, 상기 치료는 약물의 투여, 약물 투여량의 선택, 및 약물 투여 시간의 선택으로부터 선택되는 방법.

항 13. 포유류 대상에게 ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물을 투여하는 단계; 대상에 의하여 내쉬어진 ¹³CO₂를 측정하는 단계; 및 측정된 ¹³CO₂로부터 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량을 결정하는 단계를 포함하는, 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량을 평가하는 방법.

항 14. 항 13에 있어서, 상기 ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물은 ¹³C-표지된 덱스트로메토르판, ¹³C-표지된 트라마돌, 및 ¹³C-표지된 코데인으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.

항 15. 항 13 또는 항 14에 있어서, 상기 ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물은 비침습적으로 투여되는 방법.

항 16. 항 13 또는 항 14에 있어서, 상기 ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물은 정맥주사로 또는 경구적으로 투여되는 방법.

항 17. 항 13 내지 항 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 분광학적으로 측정되는 방법.

항 18. 항 13 내지 항 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 적외선 분광법에 의하여 측정되는 방법.

항 19. 항 13 내지 항 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 질량분석기로 측정되는 방법.

항 20. 항 13 내지 항 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 용량 반응 곡선을 생성하기 위하여 적어도 3개의 시간 구간에 걸쳐 측정되며, 시토크롬 2D6 동질효소 관련 대사 활성은 곡선하 면적으로부터 결정되는 방법.

항 21. 항 20에 있어서, 상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물의 적어도 2개의 상이한 투여량에 걸쳐 측정되는 방법.

항 22. 항 13 내지 항 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 기준선에 대한 델타(DOB)를 계산하기 위하여 적어도 3개의 시간 구간에 걸쳐 측정되며, 시토크롬 2D6 동질효소 관련 대사 활성은 DOB로부터 결정되는 방법.

항 23. 항 22에 있어서, 상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물의 적어도 2개의 상이한 투여량에 걸쳐 측정되는 방법.

항 24. 항 13 내지 항 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 용량 회수 퍼센티지(PDR)를 계산하기 위하여 적어도 3개의 시간 구간에 걸쳐 측정되며, 시토크롬 2D6 동질효소 관련 대사 활성은 PDR로부터 결정되는 방법.

항 25. 항 24에 있어서, 상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물의 적어도 2개의 상이한 투여량에 걸쳐 측정되는 방법.

항 26. 항 13 내지 항 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 적어도 하기 시점: ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물 복용 전 시간, t₀; ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물이 대상의 혈류에 흡수된 후의 시간, t₁; 및 제1 제거상 중의 시간, t₂인 시점 동안에 측정되는 방법.

항 27. 항 26에 있어서, 상기 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량은 하기 식: 기울기 = [(δ¹³CO₂)₂ - (δ¹³CO₂)₁]/(t₂-t₁) (식 중에서 δ¹³CO₂는 내쉬어진 ¹³CO₂의 양이다)에 따라 계산된 시점 t₁ 및 t₂에서의 δ¹³CO₂의 기울기로부터 결정되는 방법.

항 28. 항 13 내지 항 27 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 시토크롬 P450 2D6 동질효소 조절제가 ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물의 투여 전에, 대상에게 투여되는 방법.

항 29. 항 28에 있어서, 상기 시토크롬 P450 2D6 조절제는 시토크롬 P450 2D6 억제제인 방법.

항 30. 항 28에 있어서, 상기 시토크롬 P450 2D6 조절제는 시토크롬 P450 2D6 유도제인 방법.

항 31.

(a) ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물을 대상에게 투여하는 단계;

(b) 대상의 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물의 대사산물 배출 패턴을 측정하는 단계;

(c) 대상에서 얻어진 대사산물 배출 패턴을 대조 표준 배출 패턴과 비교하는 단계;

(d) 얻어진 대사산물 배출 패턴에 근거하여, 약 대사능력자, 중간 대사능력자, 강 대사능력자, 및 매우 빠른 대사능력자로 이루어진 군으로부터 선택된 대사 표현형에 따라 대상을 분류하는 단계; 및

(e) 상기 (d)단계에서 강 대사능력자로 분류된 대상을 임상 시험에서의 선정을 위하여 선택하는 단계를 포함하는

의학적 상태를 예방 또는 치료하기 위하여 화합물의 효능을 결정하기 위한 임상 시험에 선정하기 위하여 포유류 대상을 선택하는 방법.

항 32. 항 31에 있어서, 상기 대상의 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물은 호기 중의 동위원소 표지된 CO₂인 방법.

항 33. ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물; 및 대상에서 ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물 대사를 결정하는 방법을 기재한, 기질과 함께 제공되는 사용설명서를 포함하는 키트.

항 34. 항 33에 있어서, 적어도 3개의 호기 수집백을 더 포함하는 키트.

항 35. 항 33 또는 항 34에 있어서, 시토크롬 P450 2D6 조절제를 더 포함하는 키트.

도면은 제한하기 위한 것이 아니라, 예를 들기 위하여 바람직한 실시예를 도시한다. 도면에서, 유사한 참조번호는 동일 또는 유사한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 인간 대상에서 덱스트로메토르판-O¹³CH₃(DXM-O-¹³CH₃)의 CYP2D6의 대사작용(metabolism)의 변이(variance)를 나타내는 그래프이다. 패널 A(도 1A)는 시간(분,min)의 함수로서, 2명의 인간 대상(즉, Vlt 1 및 Vlt 2)의 기준선에 대한 델타(DOB)로서 표현된 호흡 샘플에서의 ¹³CO₂의 존재의 그래프이다. 패널 B(도 1B)는 2명의 인간 대상에게서 관찰된 호기의 호흡 샘플의 ¹³CO₂로서 DXM-O-¹³CH₃의 용량 회 수 퍼센티지(PDR)의 그래프이다. 지원자 1(Vlt 1;"◆" 기호)는 DXM-O-¹³CH₃의 정상 대사작용을 나타내는 DXM-O-¹³CH₃ 강 대사능력자이다. 지원자 2(Vlt 2;"▲" 기호)는 DXM-O-¹³CH₃약 대사능력자이다.

도 2는 인간 대상에서 트라마돌-O-¹³CH₃의 CYP2D6 대사작용의 변이를 나타내는 그래프이다. 패널 A(도 2A)는 시간(분,min)의 함수로서, 2명의 인간 대상(즉, Vlt 1 및 Vlt 2)의 기준선에 대한 델타로서 표현된 호흡 샘플에서의 ¹³CO₂의 존재의 그래프이다. 패널 B(도 2B)는 2명의 인간 대상에게서 관찰된 호기의 호흡 샘플의 ¹³CO₂로서 DXM-O-¹³CH₃의 용량 회수 퍼센티지(PDR)의 그래프이다. 지원자 1(Vlt 1;"◆" 기호)는 트라마돌-O-¹³CH₃의 정상 대사작용을 나타내는 트라마돌-O-¹³CH₃ 강 대사능력자이다. 지원자 2(Vlt 2;"▲" 기호)는 트라마돌-O-¹³CH₃ 약 대사능력자이다.

도 3은 인간 대상에서 덱스트로메토르판-O-¹³CH₃(DXM-O-¹³CH₃)의 CYP2D6 대사작용의 변이를 나타내는 그래프이다. 패널 A(도 3A)는 시간(분,min)의 함수로서, 3명의 인간 대상(즉, Vlt 1, Vlt 2 및 Vlt 3)의 기준선에 대한 델타로서 표현된 호 흡 샘플에서의 ¹³CO₂의 존재의 그래프이다. 패널 B(도 3B)는 3명의 인간 대상에게서 관찰된 호기의 호흡 샘플의 ¹³CO₂로서 DXM-O-¹³CH₃의 용량 회수 퍼센티지(PDR)의 그래프이다. 지원자 1(Vlt 1;"◆" 기호)는 DXM-O-¹³CH₃의 정상 대사작용을 나타내는 DXM-O-¹³CH₃ 강 대사능력자이다. 지원자 2(Vlt 2;"▲" 기호)는 DXM-O-¹³CH₃ 약 대사능력자이다. 지원자 3(Vlt 3; "■" 기호)은 DXM-O-¹³CH₃ 중간 대사능력자이다.

본 발명을 실질적으로 이해시키기 위하여 본 발명의 특정 측면, 형태, 실시예, 변형 및 특성들이 다양한 정도로 상세하게 후술됨을 이해하여야 한다. 본 발명은 적어도 하나의 특정 위치에 결합된 동위원소로 표지된 CYP2D6 기질 화합물을 이용하여, CYP2D6 활성(EC 1.14.14.1, 데브리소퀸 4-하이드록실라아제(debrisoquine 4-hydroxylase)로도 알려짐; CYPⅡ6)을 평가하는 진단상, 비침습적, 생체 내 표현형 검사에 관한 것이다. 본 발명은 CYP2D6 효소-기질 상호작용을 이용하여, 포유류 대상의 호기 중에 안정한 동위원소 표지된 CO₂(즉, ¹³CO₂)가 방출된다. 그 후에, 안정한 동위원소 표지된 CO₂의 정량화에 의하여 기질의 약동학의 간접적인 결정 및 CYP2D6 효소 활성(즉, CYP2D6 관련 대사용량)의 평가가 이루어지 게 된다. 일 실시예에서, 본 발명은 안정한 동위원소 ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물의 경구 또는 정맥주사 투여에 근거한 CYP2D6 관련 대사용량의 평가를 위한 호흡 검사(breath test) 및 상업적으로 구입가능한 기구, 예를 들어 질량 또는 적외선(IR) 분광기를 이용한 호기 중의 ¹³CO₂/¹²CO₂ 비율의 측정법을 제공한다.

CYP2D6는 데브리소퀸의 하이드록시화(hydroxylation)를 촉진시키며, 인간과 같은 포유류의 간장(hepatic) CYP의 약 2~5%를 차지한다. CYP2D6는 또한 다른 화합물(후술하는 표 2 참조)을 대사시킨다. 예를 들어, CYP2D6 기질인 항정신성 약물(psychotropic drugs)(예를 들어, 항우울제)는 아미트립틸린(amitriptyline(Elavil)); 데시프라민(desipramine(Normramin)); 임프라민(impramine); 노르트립틸린(nortriptyline(Pamelor)); 트리미프라민(trimipramine(Surmontil))을 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다. CYP2D6 기질인 항정신병약(antipsychotic drugs)은 예를 들어, 퍼페나진(Perphenazine(Trilafon)); 리스페리돈(Risperidone(Risperdal)); 할로페리돌(Haloperidol(Haldol)); 및 티오리다진(Thioridazine(Mellaril))을 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다. CYP2D6 기질인 베타 차단제(Beta blokers)는 예를 들어, 메토프롤롤(Metoprolol(Lopressor)); 프로프라놀롤(Propranolol(Inderal)); 및 티몰롤(Timolol)을 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다. CYP2D6 기질인 진통 약물(analgesic drugs)은 코데인(Codeine); 덱스트로메토르판(Dextromethorphan); 옥시코돈(Oxycodone); 및 하이드로코돈(hydrocodone)을 포함하며, 이에 제한되는 것 은 아니다. CYP2D6 기질인 항부정맥제(antiarrhythmic drugs)는 예를 들어, 엔카이니드(Encainide); 플레카이니드(Flecainide); 멕실레틴(Mexiletine); 및 프로파페논(Propafenone)을 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다.

기능적 다형성(functional polymorphism)을 나타내는 CYP는 포유류에서 양적으로 가장 중요한 Ⅰ상 약물 변형 효소(Phase Ⅰ drug transformation enzyme)이다. 이러한 CYP 유전자 수퍼패밀리(superfamily)의 몇몇 일원의 유전자 변이는 광범위하게 시험되었다(Bertilsson et al ., Br . J. Clin . Pharmacol ., 53: 111-122(2002)). CYP2D6(Bertilsson et al ., Br . J. Clin . Pharmacol ., 53: 111-122(2002)), CYP2C9(Lee et al ., Pharmacogenetics , 12: 251-263(2002)), CYP2C19(Xie et al ., Pharmacogenetics , 9: 539-549(1999)) 및 CYP2A6(Raunio et al., Br . J. Clin . Pharmacol ., 52: 357-363(2001))는 모두 효소 활성을 변화 또는 고갈시키는 기능적 다형성을 나타낸다. CYP2D6 유전자자리(gene locus)는 75개 이상의 대립유전자 변이체(variant)를 갖는 매우 다형이다(후술하는 표 4 참조). CYP2D6 다형성은 실질적인 임상적 관심사이다. 기본적으로, CYP2D6 다형성은 산화적 약물 대사(oxidative drug metabolism)의 유전자적 변이로서, 하기 3가지 표현형; 약 대사능력자(PM) 0 기능적 대립유전자, 중간 대사능력자(IM) 1 기능적 대립유전자, 강 대사능력자(EM) 2 기능적 대립유전자; 및 매우 빠른 대사능력자(UM) 2 이상의 기능적 대립유전자로 특성화된다. 그러나 특히, EM보다 낮은 산화적 약물 대사를 갖는 발현 패턴은 중간 대사능력자(IM), 즉 EM과 PM 사이의 발현 패턴으로 분류된다. 이러한 대사능력자 범주, 그들의 임상적 특성 및 제시된 개별화된 치료 를 하기 표 1에 나타낸다.

대사능력자 표현형, 임상적 특성 및 개별화된 치료

대사 표현형	대사 속도	혈장 약물 수준	임상적 결과	개별화된 치료
약 대사능력자 (PM)	없음	독성(toxic)	부작용	독성 저하를 위하여 투여량 감소
중간 대사능력자 (IM)	감소됨	높음	일부 경우 부작용	정상 투여량
강 대사능력자 (EM)	정상	정상	정상 반응	정상 투여량
매우 빠른 대사능력자(UM)	빠름	낮음	감소된 효능	효능 증가를 위하여 투여량 증가

표 1에 요약된 바와 같이, PM 표현형에서 극적으로 감소된 또는 부족한 효소 활성이 나타났으며, PM 표현형을 가진 개체는 독성 부작용을 야기하는 약물의 종래 투여량으로 영향받은 효소에 의하여 일차적으로 대사된 약물의 초과 치료적(supra-therapeutic) 혈장 농도에 대한 위험이 있다. CYP2D6 효소는 개체군의 10%까지에서 부족하다(Pollock et al ., Psychopharmacol . Bull ., 31(2): 327-331(1995)). 이와 비교하여, 환자가 효소 유도(Fuhr, Clin . Pharmacokinet ., 38: 493-504(2000)) 또는 단일 대립유전자에서 일렬로 구성된 동의유전자 복제(multiple gene copies)를 포함하는 유전자적 변형(genetic alteration)(Dahlen et al ., Clin. Pharmacol . Ther ., 63: 444-452(1998); 일반적으로 표 1, EM 및 UM 표현형 참조)에 기인하는 증강된 활성을 나타내는 효소 경로(enzyme pathway)에 의하여 대사된 약물의 종래 투여량으로 치료되는 경우, CYP2D6 관련 치료적 실패가 발생할 수 있다. 본 발명의 방법은 CYP2D6 약물유전학적 변이성(pharmacogenetic variability) 또는 유해한 CYP2D6 관련 약물-약물 상호작용의 존재에 기인하는 유해 약물 반응(adverse drug reaction(ADRs))을 최소화하는 개별적인 대상에서의 치료 계획(therapeutic regimen)을 정의하기 위하여 표현형 개체에 유용한 빠르고, 비침습적인 방법에 대한 기술분야의 요구를 해결한다. 본 방법의 일 실시예에서, 표현형 호기검사는 적합하게 ¹³C 안정한 동위원소 표지된(비방사성) 기질의 투여, 및 상업적으로 구입가능한 기구를 이용한 호기 중의 ¹³CO₂/¹²CO₂ 비율의 측정에 근거한다.

본 발명의 진단 검사는 빠르며, 비침습적이기 때문에 대상에 대하여 부담을 덜 주어 안전하고 부작용 없이 CYP2D6 효소 활성의 정확한 생체 내 평가를 할 수 있으므로 유리하다. 따라서, 본 발명의 다양한 측면은 질병에 걸리기 쉬운 개체를 확인하거나 또는 개체들을 약물 반응성, 부작용 또는 최적 약물 투여량에 관하여 분류하는데 유용한 제제, 진단/치료 방법 및 키트에 관한 것이다. 이러한 측면을 기술하는 다양한 특정 실시예들이 후술된다.

Ⅰ. 정의

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "임상 반응(clinical response)"은 하기 중의 임의의 것 또는 전부를 의미한다: 반응, 반응 없음, 및 유해 반응(즉, 부작용)의 정량적인 측정.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "CYP2D6 조절제(modulating agent)"는 CYP2D6 조절제 부재하의 CYP2D6 폴리펩티드의 발현 수준 또는 생물학적 활성 수준에 비하여 CYP2D6의 발현 수준 또는 생물학적 활성 수준을 변경(예, 증가 또는 감소)시키는 임의의 화합물이다. CYP2D6 조절제는 저분자(small molecules), 폴리펩티드, 탄수화물, 지질, 뉴클레오티드, 또는 그 혼합물일 수 있다. CYP2D6 조절제는 유기 화합물 또는 무기 화합물일 수 있다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "유효량(effective amount)"은 원하는 치료학적 및/또는 예방적 효과를 얻기에 충분한 양, 예를 들어 우울증 및 심장 부정맥인 치료되어야 하는 질병과 관련된 증상을 예방하거나 또는 감소시키는 양이다. 대상에게 투여되는 화합물의 양은 질병의 형태 및 심각도, 및 일반적 건강, 연령, 성별, 체중 및 약물에 대한 내성과 같은 개체의 특성에 따라 달라질 것이다. 또한 질병의 수준, 심각도 및 형태에 따라 달라질 것이다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "의학적 상태(medical condition)"는 치료가 바람직한 일 이상의 신체적 및/또는 정신적 증상으로서 나타나는 임의의 질환 또는 질병을 포함하고, 이에 제한되는 것은 아니며, 이전에 또는 최근에 확인된 질병 또는 다른 이상을 포함한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "대조 표준(reference standard)"은 일 이상의 생물학적 특성, 예를 들어, 약물 대사 프로파일; 약물 대사 속도, 약물 반응성, 유전자형(genotype), 일배체형(haplotype), 표현형(phenotype) 등에 의하여 특성화된 일 이상의 대상으로부터 유래된 문턱치(threshold value) 또는 일련의 값들을 의미한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "대상(subjet)"은 바람직하게는 인간과 같은 포유류이나, 동물, 예를 들어 가축(domestic animals)(예, 개, 고양이 등), 농용 동물(farm animals)(예, 소, 양, 돼지, 말 등) 및 실험용 동물(laboratory animals)(예, 원숭이, 래트, 마우스, 기니아 피그 등)일 수 있다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "유전자형(genotype)"은 개체에서 한 쌍의 상동염색체 상의 유전자자리의 일 이상의 다형성 자리(polymorphic site)에서 발견되는 뉴클레오티드 쌍(들)의 언페이즈드(unphased) 5′에서 3′서열을 의미한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 유전자형은 완전 유전자형(full-genotype) 및/또는 부분-유전자형(sub-genotype)을 포함한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "표현형(phenotype)"은 개체에 존재하는 유전자의 발현을 의미한다. 이는 직접적으로 관찰가능하거나(예, 눈 색 또는 머리카락 색), 또는 특정 검사(예, 혈액형, 소변, 타액 및 약물 대사 용량)로만 식별가능할 수 있다. 다른 표현형들은 환경적 동인(environmental agent)에 의하여 용이하게 변경되는 반면, 혈액군과 같은 일부 표현형은 유전에 의하여 완전히 결정된다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "다형성(polymorphism)"은 개체군(population) 내에서 1%를 초과하는 빈도로 존재하는 임의의 서열 변이체(sequence variant)를 의미한다. 서열 변이체는 5% 또는 10% 이상과 같이 1% 보다 현저하게 큰 빈도로 존재할 수 있다. 또한, 상기 용어는 다형성 자리에서 개체 내에서 관찰된 서열 변이를 나타내는데 이용될 수 있다. 다형성은 뉴클레오티드 치환(substitution), 삽입(insertion), 결실(deletion) 및 부수체(microsatellites)를 포함하며, 유전자 발현 또는 단백질 기능의 검출가능한 차이를 일으킬 수는 있으나, 반드시 그럴 필요는 없다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 약품 또는 약물의 대상에 대한 투여는 자가 투여(self-administration) 또는 타인에 의한 투여를 포함한다. 전술한 바와 같은 의학적 상태의 치료 또는 예방의 다양한 형태는 "실질적인(substantial)" 것을 의미하고자 하는 것이며, 이는 전체 치료 또는 예방, 전체보다 작은 치료 또는 예방을 포함하며, 여기에서 일부 생물학적 또는 의학적 관련 결과가 얻어진다.

본 발명의 일 이상의 실시예의 상세 내용이 하기에 수반되는 기재에서 설명된다. 본 명세서에 기재된 것과 유사한 또는 동등한 임의의 방법, 및 물질이 본 발명의 실시 또는 시험에 이용될 수 있으나, 바람직한 방법 및 물질을 하기에 기재한다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 유리한 점은 상세한 설명 및 청구항으로부터 명백할 것이다. 상세한 설명 및 첨부된 청구항에서, 문맥상 다르게 명확히 지시되지 않는 한, 단수형은 복수의 지시대상(referents)을 포함한다. 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 일반적으로 이해되는 것과 같은 의미를 가진다. 각각의 개별적인 공보, 특허 또는 특허출원이 명확하게 및 개별적으로 모든 목적을 위하여 완전히 참고로서 병합되는 것으로 지시되는 것과 같이, 본 명세서에 인용된 모든 참조문헌은 동일한 정도로 모든 목적을 위하여 완전히 참고로서 병합된다.

Ⅱ. 개론

포유류 간은 스테로이드 대사, 약물 및 생체이물(xenobiotics)의 해독(detoxification), 및 발암전구물질(procarcinogens)의 활성화에 주요한 역할을 한다. 간은 다양한 화학물질을 좀더 가용성인 산물로 변환시키는 효소 시스템, 예를 들어, CYP 시스템을 함유한다. CYPs는 간 혼합 기능 모노옥시게나아제(liver mixed function monooxygenase)의 주요 구성 단백질 중의 하나이다. 간 동질효소(hepatic isoenzyme), 예를 들어, CYP3As(40~60% 간 P-450 동질효소); CYP2D6(2~5% 간 P-450 동질효소); CYP2As(<1% 간 P-450 동질효소), CYP1As, CYP2Cs를 포함하는 다수의 CYP의 분류가 있다. CYP의 작용은 신체로부터 약물 및 독소의 제거를 촉진한다. 실제로, CYP 작용은 종종 약학적 제거에서 속도 제한 단계(rate-limiting step)이다. CYP는 또한, 전구약물(prodrugs)을 생물학적으로 활성인 대사산물(metabolites)로 변환하는데 역할을 한다.

CYP는 양적으로 가장 중요한 Ⅰ상 약물 생체내 변환(biotransformation) 효소이며, 이 유전자 수퍼패밀리의 일부 일원의 유전자적 변이는 광범위하게 시험되었다. 약물 및 환경적 오염물질의 Ⅰ상 대사에서, CYP는 종종 기질을 일 이상의 수용성 기(예, 하이드록시기)로 개질함으로써 Ⅱ상 접합효소(phase Ⅱ conjugating enzymes)에 의하여 공격받기 쉽게 만든다. Ⅰ상 및 특히 Ⅱ상 산물의 증가된 수용성은 배출을 용이하게 한다. 그 결과, CYP의 활성을 감소시키는 인자들은 일반적으로 약제의 효과를 연장시키는 반면에 CYP 활성을 증가시키는 인자들은 반대의 효과를 갖는다.

CYP2D6는 하기 표 2에 요약된 바와 같이, 일부 β-수용체 길항제, 항부정맥제, 항우울증제 및 항정신병약 및 모르핀 유도체를 포함하는 40개 이상의 치료학적 약물의 생체내 변환에 관여한다. 대상에게 동위원소 표지된 기질을 투여하여 안정한 동위원소적으로 표지된 CO₂를 방출시키기 위한 표 2의 CYP2D6 기질의 동위원소 표지는 본 발명의 방법에 유용한 화합물을 산출한다.

제제의 선택은 CYP2D6 활성을 유도하거나 또는 억제할 수 있다(즉, CYP2D6 조절제). CYP2D6 조절제는 본 발명의 방법에 유용하다. CYP2D6를 억제하는 것으로 알려진 화합물을 하기 표 3에 요약한다. 화합물은 예를 들어 플루옥세틴(Fluoxetine(Prozac))을 포함하는 CYP2D6 억제제인 항정신약물을 포함한다. 또한, 항정신병약물 할로페리돌(Haloperidole(Haldol); 및 티오리다진(Thioridazine(Mellaril)은 CYP2D6 활성을 억제할 수 있다. 진통약물, 예를 들어 셀레콕십(Celecoxib(Celebrex))은 CYP2D6을 억제할 수 있다. 항부정맥제, 예를 들어 아미오다론(Amiodarone) 및 퀴니딘(Quinidine)은 CYP2D6를 억제할 수 있다. CYP2D6를 억제하는 다른 약물은 예를 들어, 시메티딘(Cimetidine) 및 디펜하이드라민(Diphenhydramine)을 포함한다. CYP2D6 억제제는 본 발명의 방법에서 CYP2D6 조절제로서 유용하다.

CYP2D6를 유도하는 약물은 예를 들어, 리토나비르(Ritonavir); 아미오다론(Amiodarone); 퀴니딘(Quinidine); 파록세틴(Paroxetine); 시메티딘(Cimetidine); 플루옥세틴(Fluoxtine); 덱사메타손(dexamethasone); 및 리팜핀(Rifampin)을 포함한다(Eichelbaum et al ., Br . J. Clin . Pharmacol ., 22:49-53(1986); Eichelbaum et al ., Xenobiotica , 16(5):465-481(1986)). CYP2D6 유도제는 본 발명의 방법에서 CYP2D6 조절제로서 유용하다.

Ⅲ. CYP2D6 다형성 및 임상 반응

CYP의 유전자적 다형성은 특정한 약물 생체내 변형 반응을 수행할 수 있는 능력이 구별되는 개별적인 대상의 부차집단(subpopulation)을 야기한다. 이러한 표현형 차이는 약물의 선택에 있어서 중요한 관련성을 갖는다. 예를 들어, 다수의 대상(예, 인간 대상)들에게 투여된 경우 안전한 약물이 약물 해독에 요구되는 CYP 효소 결함을 앓는 개별적인 대상에게서는 견딜 수 없는 부작용을 야기할 수 있다. 양자택일로, 대부분의 대상에게서 효과가 있는 약물이, 약물을 대사적으로 활성인 형태로 변환시키는데 요구되는 특정 CYP 효소의 결핍 때문에 대상의 특정 부차집단에서는 효과가 없을 수 있다. 따라서, 약물을 스크리닝하여 약물의 활성화 및/또는 해독에 요구되는 CYP를 결정하는 것은 약물 개발 및 임상적 이용에 있어서 중요하다.

또한, 특정 CYP가 부족한 그러한 개체들을 확인하는 것도 중요하다. 이러한 형태의 정보들은 표현형을 예측하여, 소정 약물을 대사하는 개체들의 능력을 예측하는 유전자적 어세이를 개발하는데 과거에 이롭게 이용되었다. 이러한 정보는 다양한 약물의 가능성 있는 부작용 및 치료 실패를 결정하는데 특히 가치를 갖는다. 일상적인 표현형 검사(phenotyping)는 특정 범주(예, PM, IM, EM 및 UM 대상들)의 그를 필요로 하는 대상에 있어서 유용하다. 이러한 표현형 검사는 약물 임상 시험에 등록하기 위한 후보 대상의 선택(선정/제외)에도 유용하다.

전술한 바와 같이, 하기 표 4에 요약된 75개 이상의 CYP2D6 유전자자리(gene locus)의 대립유전자 변이체(allelic variants)가 확인되었다.

표 4의 효소 활성을 나타내는 컬럼에서, 부프랄롤(Bufralol)은 문자 "b"로 표시되고; 데브리소퀸(Debrisoquine)은 문자 "d"로 표시되며; 덱스트로메토르판은 문자 "dx"로 표시되며; 스파르테인(Sparteine)은 문자 "s"로 표시된다.

표 4에 기재된 바와 같이, 개별적인 대립유전자는 유전자명(CYP2D6) 뒤에 별표와 아라비아 숫자에 의하여, 예를 들어 관습적으로 완전히 기능적인 야생형 대립유전자(fully functional wild-type allele)인, CYP2D6*1A로 표시된다. 대립유전자 변이체는 활성 감소 또는 완전한 손실을 야기할 수 있는 점돌연변이(point mutations), 단일 염기 쌍 결손 또는 첨가(single base pair deletions or additions), 유전자 재배열(gene rearrangements) 또는 전체 유전자의 결손(deletion of the entire gene)의 결과이다. 2개의 열성 기능 상실 대립유전자의 유전은 PM 표현형을 야기하며, 이는 백인 대상의 약 5~10% 및 아시아인 대상의 약 1~2%에서 발견된다. 백인종에서, *3, *4, *5 및 *6 대립유전자는 가장 흔한 기능상실 대립유전자이며, 약 대사능력자 표현형의 거의 98%의 원인이 된다. Gaedigk et al ., Pharmacogenetics , 9: 669-682(1999). 이와 대조적으로, 비기능성 대립유전자(*3, *4, *5 및 *6)의 낮은 빈도 및 야생형 CYP2D6*1 대립유전자에 관한 감소된 활성에 관계되는 개체군-선택적 대립유전자(population-selective alleles)의 상대적으로 높은 빈도에 기인하여, 개체군으로 보면, CYP2D6 활성은 아시아인 및 미국 흑인 개체군에서 더 낮다. 예를 들어, CYP2D6*10 대립유전자는 아시아인에게서 약 50%의 빈도로 발생하는 반면에(Johansson et al ., Mol . Pharmacol., 46:452-459(1994); Bertilsson, Clin . Pharmacokin ., 29: 192-209(1995)), CYP2D6*17 및 CYP2D6*29는 아프리카 흑인종(black African origin)의 대상에게서 상대적으로 높은 빈도로 발생한다(Gaedigk et al ., Clin . Pharmacol . Ther., 72:76-89(2002); Masimirembwa et al ., Br . J. Clin . Pharmacol ., 42:713-719(1996)).

변이하는 CYP2D6 활성의 임상적 결과는 약물 기질의 감소된 제거율(clearance)에 우선적으로 관계되며, 최근에 관찰되었다(Bertilsson et al ., Br . J. Clin . Pharmacol ., 53:111-122(2002)). 본질적으로, 약물 제거율은 감소되며, 따라서, 혈장 약물 농도(plasma drug concentration)는 표현형에 의하여 PM이거나 또는 다른 인자들, 예를 들어, 약물 상호작용(drug interaction)에 기인하여 기능적으로 PM인 개체에서 ADR(약물 유해 반응)의 부수적 위험과 함께 증가된다.

안정한 동위원소 추적 프로브(tracer probe)는 특히 소아 개체군(pediatric population)에서의 개별적 대상의 CYP2D6 대사 상태를 분류하기 위한, 약물의 생체내 대사의 비침습적 동역학적 평가(kinetic assessment)용 이상적 도구이다. 약물 소실(drug disposition) 및 반응(response)에서의 개체간 변이성(inter-individual variability)의 중요한 하나의 결과는 ADR의 위험성이다. 약물 유전학적 변이성의 경우에, 개별적 환자 또는 환자군의 유전형적 및 표현형적 특성화(characterization)는 효소 활성을 예측하고, 약물 안전성 및 효능을 최적화하는데 유용하다. 약물 임상 시험에 등록된 대상의 선택(선정/제외)에 매우 중요한 역할을 할 수 있다. 본 발명은 개별적인 대상의 CYP2D6 활성을 평가하기 위한 간단하고, 신속하며, 비침습적인 표현형 호기검사를 제공한다.

Ⅳ. 본 발명의 제제 및 방법

A. 본 발명의 동위원소 표지된 CYP2D6 기질 제제

본 발명은 개별적인 포유류 대상에서 CYP2D6 관련 대사용량을 용이하게 결정하고 평가하기 위한 제제를 제공한다. 본 제제는 대상의 CYP2D6 관련 대사 거동을 결정하고, 대사용량을 용이하게 평가하고, 임상 반응 및/또는 대상에서 CYP2D6 활성과 관련된 의학적 상태를 확인하는데 유용하다. 특히, 본 발명의 제제는 CYP2D6 효소 기질 화합물의 대사 거동, 특히 대상에세서 그러한 화합물의 대사산물의 배출 패턴(배출량, 배출 속도 및 시간 경과에 따른 양 및 속도의 변화)을 측정함으로써, 진료 장소(관리 장소)에서 개별적인 대상의 CYP2D6 관련 대사용량을 결정하고 평가하는데 유용하다.

본 발명의 방법에 유용한 제제는 활성 성분으로서 동위원소적으로 표지된 CYP2D6 기질 화합물을 함유한다. 일 실시예에서, CYP2D6 기질 화합물은 탄소 원자 또는 산소 원자의 적어도 하나가 동위원소로 표지된 표 2의 CYP2D6 기질이며, 본 제제는 대상에게 투여된 후에 동위원소 표지된 CO₂를 제공할 수 있다. 본 발명의 CYP2D6 기질 화합물은 ¹³C; ¹⁴C; 및 ¹⁸O로 적어도 하나의 위치에 표지될 수 있다. 바람직한 실시예에서, CYP2D6 기질 화합물은 ¹³C로 동위원소적으로 표지되어, 제제는 대상에게 투여된 후에 안정한 ¹³CO₂를 제공할 수 있다. 예를 들어, 기질로서 덱스트로메토르판(DXM), 트라마돌, 코데인, 메타세틴, 아미노피린, 카페인 및 에리트로마이신-¹³C을 이용하는 호기검사는 모두 N- 또는 O-탈메틸화(demethylation) 반응에 의존하며, 따라서, 신체의 하나의 카본 풀(carbon pool)을 통하여 배출된 메틸기의 대사 운명(metabolic fate)은 결국 시간 경과에 따라 호기 중에 배출되는 ¹³CO₂(또는 ¹⁴CO₂, 이용된 동위원소에 따라 달라짐)를 형성한다:

바람직한 실시예에서, CYP2D6 기질 화합물은 ¹³C-표지된 DXM; ¹³C-표지된 트라마돌; 또는 ¹³C-표지된 코데인이며, 이들 기질에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 제제는 약학적으로 허용가능한 담체로 포뮬레이트될 수 있다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, "약학적으로 허용가능한 담체(pharmaceutically acceptable carrier)"는 약학적 투여와 양립가능한 임의의 및 모든 용매, 분산 매체, 코팅제, 항균성 및 항진균성 화합물, 등장 및 흡수 지연 화합물 등을 포함하는 것으로 의도된다. 적합한 담체는 본 기술분야의 표준 참고서인 Remington's Pharmaceutical Sciences의 가장 최신판에 기재되어 있다. 보충 활성 화합물도 조성물에 첨가될 수 있다.

CYP2D6 기질 화합물을 동위원소로 표지하는 방법은 제한되지 않으며, 종래 방법(Sasaki, "5.1. Application of Stable Isotopes in Clinical Diagnosis": Kagaku no Ryoiki(Journal of Japanese Chemistry) 107, "Application of Stable Isotope in Medicine, Pharmacy, and Biology", pp.149-163(1975), Nankodo: Kajiwara, RADIOISOTOPES, 41, 45-48(1992))일 수 있다. 일부 동위원소적으로 표지된 CYP2D6 기질 화합물은 상업적으로 구입가능하며, 이러한 상업적인 제품은 편리하게 이용될 수 있다. 예를 들어, 환자에게 투여된 후 ¹³CO₂를 제공할 수 있는 ¹³C-DXM 및 ¹³C-트라마돌 기질은 본 발명의 방법에 유용하며, Cambridge Isotope Laboratories, Inc.(Andover, MA, USA)로부터 상업적으로 구입가능하다.

본 발명의 약학적 조성물은 그의 의도된 투여 경로와 양립가능하도록 포뮬레이트된다. 투여 경로의 예는 비경구적, 예를 들어, 정맥주사, 피내, 피하, 경구(예, 흡입), 점막, 및 직장 투여를 포함한다. 본 발명의 제제는 본 발명의 목적에 적합한 임의의 형태일 수 있다. 적합한 형태의 예는 주사제, 정맥주사제, 좌제, 안약, 비강 용액(nasal solution), 및 다른 비경구 형태; 및 용액(시럽을 포함함), 서스펜젼, 에멀젼, 정제(비코팅되거나 또는 코팅된), 캡슐, 알약, 분말, 미세 과립, 과립 및 다른 경구 형태를 포함한다. 경구 조성물은 일반적으로 비활성 희석제 또는 식용가능한 담체를 포함한다.

본 발명의 제제는 활성 성분으로서 동위원소 표지된 CYP2D6 기질 화합물로 실질적으로 이루어지며, 본 발명의 제제의 작용 및 효과가 손상되지 않는 한, 제제(제형)의 형태에 따라 본 분야에서 일반적으로 이용되는 약학적으로 허용가능한 담체 또는 첨가제를 더 함유하는 조성물(CYP2D6 대사용량을 결정하기 위한 조성물)일 수 있다. 이러한 조성물에서, 활성 성분으로서 동위원소 표지된 CYP2D6 기질 화합물의 비율은 제한되지 않으며, 조성물의 총 건조 중량의 약 0.1~99 중량%일 수 있다. 비율은 상기 범위에서 적합하게 조절될 수 있다.

동위원소 표지된 CYP2D6 기질 조성물을 정제(tablet)로 형성하는 경우, 유용한 담체는 예를 들어, 락토오스, 수크로오스, 염화나트륨, 글루코오스, 우레아, 전분, 탄산칼슘, 소듐 및 포타슘 비카보네이트, 카올린, 결정질 셀룰로오스, 규산(silicic acid), 및 다른 부형제(excipients); 단시럽, 글루코오스 용액, 전분 용액, 젤라틴 용액, 카르복시메틸셀룰로오스, 쉘락, 메틸셀룰로오스, 포타슘 포스페이트, 폴리비닐피롤리돈, 및 다른 결합제(binders); 건조 전분, 소듐 알기네이트, 한천 분말, 라미나란 분말(laminaran powder), 탄산수소나트륨, 탄산칼슘, 폴리옥시에틸렌소르비탄, 지방산 에스테르, 소듐라우릴설페이트, 스테아르산 모노글레세라이드, 전분, 락토오스, 및 다른 붕괴제(disintegrators); 수크로오스, 스테아르산, 카카오 버터, 경화유, 및 다른 붕괴 억제제(disintegration inhibitor); 4급 암모늄 염기, 소듐라우릴설페이트, 및 다른 흡수 촉진제(absorption accelerators); 글리세린, 전분, 및 다른 습윤제(humectants); 전분, 락토오스, 카올린, 벤토나이트, 콜로이드성 규산, 및 다른 흡착제(adsorbents); 및 정제 탈크, 스테아레이트, 붕산 분말, 폴리에틸렌글리콜, 및 다른 윤활제(lubricants)를 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 정제는 보통의 코팅제를 가진 것(당 코팅된 정제, 젤라틴 코팅된 정제, 또는 필름 코팅된 정제), 2층 정제, 또는 다층 정제일 수 있다.

CYP2D6 관련 대사용량을 결정하기 위한 조성물을 알약(pill)으로 형성하는 경우, 유용한 담체는 예를 들어, 글루코오스, 락토오스, 전분, 카카오 버터, 경화 식물유, 카올린, 탈크 및 다른 부형제; 검 아라비아 분말, 트래거캔스 분말(tragacanth powder), 젤라틴, 및 다른 결합제; 및 라미나란, 한천, 및 다른 붕괴제를 포함한다. 캡슐은 본 발명에 따른 활성 성분을 전술한 담체의 임의의 것과 혼합한 후, 혼합물을 경질 젤라틴 캡슐, 연질 캡슐 등에 충진함으로써 일상적인 방식으로 제조된다. 좌제에 이용되는 유용한 담체는 예를 들어, 폴리에틸렌글리콜, 카카오 버터, 고급 알코올, 고급 알코올의 에스테르, 젤라틴, 및 반합성 글리세라이드를 포함한다.

경구 액체 용액(oral liquid solution)은 본 발명에 따른 활성 성분을 일반적 용도의 임의의 담체와 혼합함으로써 일상적인 방식으로 제조된다. 경구 액체 용액의 특정 예는 시럽 제제를 포함한다. 시럽 제제는 액체일 필요는 없으며, 분말 또는 과립의 형태를 갖는 건조 시럽 제제일 수 있다.

제제가 주사제의 형태로 제조되는 경우, 주사 용액, 에멀젼 또는 서스펜젼은 살균되며, 바람직하게는 혈액과 등장성이다. 주사제를 제조하는데 유용한 희석제는 예를 들어, 물, 에틸알코올, 매크로골(macrogol), 프로필렌글리콜, 에톡시화(ethoxylated) 이소스테아릴알코올, 폴리옥시화(polyoxylated) 이소스테아릴알코올, 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르를 포함한다. 주사제는 등장용액을 제조하는데 충분한 양으로 염화나트륨, 글루코오스, 또는 글리세린을 함유할 수 있다. 또한, 보통의 가용화제, 완충액, 진정제(soothing agent) 등이 주사제에 첨가될 수 있다.

또한, 전술한 바와 같은 임의의 형태의 본 발명의 제제는 착색제, 보존제, 향미제, 향 개선제, 풍미 개선제, 감미료, 또는 안정제와 같은 약학적으로 허용가능한 첨가제를 함유할 수 있다. 전술한 담체 및 첨가제는 단일로, 또는 혼합으로 이용될 수 있다. 본 발명의 제제의 단위 투여량 당 동위원소 표지된 CYP2D6 기질 화합물(활성 성분)의 양은 이용된 시험 샘플 및 이용된 활성 성분의 종류에 따라 변화하며, 일반적으로 정의될 수 없다. 바람직한 양은 예를 들어, 단위 투여량 당 1~300㎎/신체(body)이나, 전술한 조건이 만족되는 한 이에 제한되는 것은 아니다.

B. 본 발명의 방법

대상의 CYP2D6 효소 활성에 관련된 의학적 상태 또는 임상 반응은 동위원소 표지된 CYP2D6 기질 화합물을 대상에게 투여하고 호기 중의 동위원소 표지된 CO2의 배출 패턴(배출량, 배출속도, 시간 경과에 따른 양 및 속도의 변화)을 측정함으로써 본 발명의 방법을 이용하여 용이하게 평가될 수 있다. 본 발명은 개별적인 대상의 CYP2D6 대사용량에 근거하여 이러한 대상에 대한 CYP2D6 기질 화합물의 좀더 효과적인 투여 계획(처방, 투여량, 투여 횟수 등)을 수립하기 위하여 동위원소 표지된 CYP2D6 기질 화합물의 제거율을 결정하는 방법을 제공한다.

본 방법의 몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 CYP2D6 조절제는 동위원소 표지된 CYP2D6 기질 화합물의 투여 전에 대상에게 투여된다. 이러한 방법은 대상의 CYP2D6 대사용량을 조절(증가 또는 감소)하는데 유용하다. 예를 들어, CYP2D6 효소 기능의 억제제의 투여는 CYP2D6 기질의 대사에 관하여 PM 또는 IM 표현형을 나타내는 대상의 CYP2D6 대사용량을 감소하는데 유용하다. 양자택일로, CYP2D6 효소의 유도제 투여는 CYP2D6 기질의 대사에 관하여 EM 또는 UM 표현형을 나타내는 대상의 CYP2D6 대사용량을 증가하는데 유용하다.

일 실시예에서, 본 발명은 본 발명의 동위원소 표지된 CYP2D6 기질 제제를 포유류 대상에게 투여하고, 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴을 측정함으로써 CYP2D6 대사용량을 결정하는 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 동위원소 표지된 대사산물은 호기 중의 안정한 동위원소 표지된 CO₂로서 신체로부터 배출된다.

시험 샘플에서 동위원소 표지된 대사산물은 액체 섬광 계수(liquid scintillation counting), 질량 분광(mass spectroscopy), 적외선 분광 분석(infrared spectroscopic analysis), 방출 분광 분석(emission spectrochemical analysis), 또는 핵자기 공명 분광(nuclear magnetic resonance spectral analysis)과 같은 종래 분석 기술을 이용함으로써 측정 및 분석될 수 있으며, 이는 이용된 동위원소가 방사성인지 또는 비방사성인지에 따라 선택된다. ¹³CO₂는 내쉬어진 ¹³CO₂의 양을 검출할 수 있는 임의의 방법과 같은 기술분야에서 알려진 임의의 방법에 의하여 측정될 수 있다. 예를 들어, ¹³CO₂는 적외선 분광에 의해서와 같이 분광학적으로 측정될 수 있다. ¹³CO₂를 측정하는 예시적인 장치는 MereTek(Denver, CO, USA)로부터 상업적으로 구입가능한 UBiT-IR300 적외선 분광기이다. ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물을 복용한 대상은 호기 수집백(breath collection bag)으로 숨을 내쉬며, 이는 이후 UBiT-IR300에 부착된다. UBiT-IR300은 호기의 ¹²CO₂에 대한 ¹³CO₂의 비율을 측정한다. 측정 결과를 표준의 것 또는 선(pre) ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 복용 호기와 비교함으로써, 내쉬어진 ¹³CO₂의 양이 계산될 수 있다. 양자택일로, 내쉬어진 ¹³CO₂는 질량분석기로 측정될 수 있다.

본 발명의 제제는 경구 또는 비경구 경로를 통하여 대상에게 투여되며, 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물이 측정되어, 대상의 CYP2D6 관련 대사용량(CYP2D6 관련 의학적 상태, 예를 들어, 대사이상(감소/증가)의 존재, 비존재 또는 정도)이 수득된 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴(시간 경과에 따른 배출량 및 배출속도의 거동)으로부터 결정될 수 있다. 신체로부터 배출된 대사산물은 제제에 이용된 활성 성분의 종류에 따라 변화한다. 예를 들어, 제제가 활성 성분으로서 동위원소 표지된 DXM을 포함하는 경우, 최종 대사산물은 덱스트로판(dextrophan) 및 동위원소 표지된 CO₂이다(일반적으로 후술하는 실시예 1 참조). 바람직하게, 본 제제는 활성 성분으로서 대사 결과로 호기 중에 동위원소 표지된 CO₂를 배출할 수 있는 동위원소 표지된 CYP2D6 기질 화합물을 포함한다. 이러한 제제를 이용하여, 제제를 대상에게 경구 또는 비경구 경로를 통하여 투여하고 호기 중의 동위원소 표지된 CO2를 측정함으로써 얻어지는 동위원소 표지된 CO₂의 배출 패턴(시간 경과에 따른 배출량 및 배출속도의 거동)으로부터 대상의 CYP2D6 관련 대대사용량(CYP2D6 관련 대사 이상(증가/감소)의 존재, 비존재 또는 정도)이 결정될 수 있다.

일 실시예에서, 본 발명은 본 발명의 동위원소 표지된 CYP2D6 기질 제제를 대상에게 투여하고, 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴을 측정하고, 대상에서 얻어진 배출 패턴을 평가함으로써, 포유류 대상의 CYP2D6 관련 대사용량을 결정하는 방법을 제공한다. 본 방법의 일 실시예에서, 동위원소 표지된 CYP2D6 기질 제제는 포유류 대상에게 투여되고, 호기 중의 동위원소 표지된 CO₂의 배출 패턴이 측정 및 평가된다. 본 방법의 일 실시예에서, 동위원소 표지된 CO₂의 배출 패턴 또는 그로부터 얻어진 약동학적 파라미터(pharmacokinetic parameter)는 정상 CYP2D6 대사 용량을 갖는 건강한 대상의 상응하는 배출 패턴 또는 파라미터와 비교된다. 즉, 대상의 CYP2D6 관련 대사용량은 예를 들어, 전술한 측정에 의하여 얻어진 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴(시간 경과에 따른 재출량 또는 배출 속도의 거동)을 동일한 방법으로 측정된, 대조 표준의 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴과 비교함으로써 평가될 수 있다. 또한, 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴 대신에 또는 이에 부가하여, 대상의 배출 패턴(배출량의 변화 곡선)으로부터 얻어진 곡선하 면적(area under the curve(AUC)), 배출 속도(특히 초기 배출 속도), 최고 배출 농도(Cmax), 시간 함수로서 δ¹³CO₂의 기울기 또는 시간 함수로서 용량 회수 퍼센티지, 특정 시점에서의 기준선에 대한 델타(DOB) 또는 유사한 파라미터(특히 약동학적 파라미터)가 대조 표준의 상응하는 파라미터와 비교된다. 일 실시예에서, 대조 표준은 정상 대사 활성을 갖는 일 이상의 건강한 대상에게서 관찰된 배출 패턴이다.

일 실시예에서, CYP2D6 관련 대사용량은 곡선하 면적에 의하여 결정되며, 이는 ¹³C-표지된 CYP2D6 기질이 복용된 후, 시간에 대하여 y-축 상에 내쉬어진 ¹³CO₂의 양을 플로팅한다. 곡선하 면적은 회수된 누적 δ¹³CO₂를 나타낸다.

¹³CO₂는 하기 식에 따라 δ¹³CO₂(DOB로도 알려짐)로서 정량화된다: δ¹³CO₂ = (샘플 기체의 δ¹³CO₂ - ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 복용전 기준선 샘플의 δ¹³CO₂), 상기 식에서, δ값은 [(R_샘플/R_표준)-1]×1000 으로써 계산되며, "R"은 샘플 또는 표준의 경(light) 동위원소에 대한 중(heavy) 동위원소의 비율(¹³C/¹²C)이다. 내쉬어진 호기 샘플 중의 ¹³CO₂(또는 ¹⁴CO₂) 및 ¹²CO₂는 UBiT-IR300(MereTek Diagnostics, Lafayette, CO; ¹³CO₂ 요소 호기 분석기 사용지침서(urea breath analyzer instruction manual). Lafayette, CO: MereTek Diagnostics; 2002; A1-A2)을 이용하여 IR 분광법에 의하여 측정된다. MereTek Diagnostics, Inc. MereTek UBiT-IR300: CO; ¹³CO₂ 요소 호기 분석기 사용지침서(urea breath analyzer instruction manual). Lafayette, CO: MereTek Diagnostics; 2002; A1-A2 참조.

호기 샘플 중에 존재하는 ¹³CO₂의 양은 ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물 복용 전후에 수집된 호기 샘플의 ¹³CO₂/¹²CO₂ 비율의 변화를 나타내는 기준선에 대한 델타(DOB)로서 표현된다.

¹³CO₂로서 호흡에 흡수 및 방출되는 ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물의 양은 Amarri에 의하여 기술된 식을 이용하여 각 시점에 대하여 결정된다. Amarri et al., Clin Nutr . 14: 149-54(1995). 이러한 결과들은 용량 회수 퍼센티지(PDR)로서 표현된다.

PDR은 하기 식을 이용하여 계산된다:

상기 식에서, ¹³δ = [R_S/R_PDB-1] × 10³

R_S = 샘플에서 ¹³C : ¹²C

R_PDB = PDB에서 ¹³C : ¹²C(국제 표준 피디벨렘나이트(international standard PeeDeeBelemnite) = 0.0112372)

P는 원자 % 과량(atom % excess)이며,

n은 표지된 탄소 위치의 번호이며,

δ_t, δ_t+1, δ₀는 각각 시간 t, t₊₁ 및 투여전의 농축도(enrichment)이며,

C는 CO₂ 산출 속도(C = 300[mmol/h]*BSA

BSA = w⁰ ^.5378 * h⁰ ^.3963 * 0.024265(체표면적(Body Surface Area))

w: 체중(㎏)

h: 신장(㎝)

Cmax는 ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물에 따르는 호기 곡선(breath curve)으로부터의 DOB의 가장 큰 값이다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 본 발명의 제제를 포유류 대상에게 투여하고, 신체로부터 배출되는 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴을 측정하고, 대상에서 얻어진 배출 패턴을 평가함으로써 포유류 대상의 CYP2D6 관련 대사 이상(즉, 의학적 상태)의 존재, 부재, 또는 정도를 결정하는 방법을 제공한다. 본 방법의 바람직한 실시예에서, 동위원소 표지된 대사산물은 호기 중에 안정한 동위원소 표지된 CO₂로서 신체로부터 배출된다.

일 실시예에서, 본 발명은 (a) 대상의 표현형을 결정하고, (b) 대상의 표현형에 근거하여 대상을 대상 분류로 할당하고, (c) 대상 분류에 근거하여 예방적 또는 치료학적 치료를 선택함으로써, 대상에 대한 예방적 또는 치료학적 치료를 선택하는 방법을 제공하며, 상기 대상 분류(대상 분류 Ⅰ)는 CYP2D6 관련 대사 활성의 대조 표준 수준보다 적어도 약 10% 낮은 CYP2D6 관련 대사 활성 수준을 나타내는 2 이상의 개체를 포함한다. 본 방법의 일 실시예에서, 상기 대상 분류(대상 분류 Ⅱ)는 CYP2D6 관련 대사 활성의 대조 표준 수준보다 적어도 약 10% 높은 CYP2D6 관련 대사 활성 수준을 나타내는 2 이상의 개체를 포함한다. 본 방법의 일 실시예에서, 대상 분류(대상 분류 Ⅲ)는 CYP2D6 관련 대사 활성의 대조 표준 수준의 적어도 약 10% 이내의 CYP2D6 관련 대사 활성 수준을 나타내는 2 이상의 개체를 포함한다. PM 또는 IM 표현형을 갖는 대상은 대상 분류 Ⅰ에 할당되며, EM 또는 UM 표현형을 갖는 대상은 각각 대상 분류 Ⅲ 또는 Ⅱ에 할당된다.

선택된 치료학적 치료는 약물의 투여, 약물 투여량의 선택, 및 약물 투여 시간의 선택일 수 있다.

일 실시예에서, 본 발명은 ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물을 포유류 대상에게 투여하고; 대상에 의하여 내쉬어진 ¹³CO₂를 측정하고; 및 측정된 ¹³CO₂로부터 CYP2D6 관련 대사용량을 결정함으로써, CYP2D6 관련 대사용량을 평가하는 방법을 제공한다. 본 방법의 일 실시예에서, ¹³C-표지된 기질은 ¹³C-표지된 DXM; ¹³C-표지된 트라마돌; 및 ¹³C 표지된 코데인으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 방법의 일 실시예에서, ¹³C-표지된 기질 화합물은 비침습적으로 투여된다. 본 방법의 일 실시예에서, ¹³C-표지된 기질 화합물은 정맥주사로, 또는 경구 경로로 투여된다. 본 방법의 일 실시예에서, 내쉬어진 ¹³CO₂는 분광학적으로 측정된다. 본 방법의 일 실시예에서, 내쉬어진 ¹³CO₂는 적외선 분광법에 의하여 측정된다. 본 방법의 다른 실시예에서, 내쉬어진 ¹³CO₂는 질량분석기로 측정된다. 본 방법의 일 실시예에서, 내쉬어진 ¹³CO₂는 적어도 3개의 시간 구간에 걸쳐 측정되어 용량반응곡선(dose response curve)이 생성되며, CYP2D6 관련 대사 활성은 곡선하 면적으로부터 결정된다. 본 방법의 일 실시예에서, 내쉬어진 ¹³CO₂는 ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물의 적어도 2개의 상이한 투여량에 걸쳐 측정된다. 본 방법의 일 실시예에서, 내쉬어진 ¹³CO₂는 적어도 하기 시점, t₀, ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물 복용 전 시간; t₁, ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물이 대상의 혈류에 흡수된 후의 시간; 및 t₂, 제1 제거상(elimination phase) 동안의 시간인 시점 동안에 측정된다. 본 방법의 일 실시예에서, CYP2D6 관련 대사용량은 하기 식에 따라 계산된 시점 t₁ 및 t₂에서의 δ¹³CO₂의 기울기로부터 결정된다: 기울기 = [(δ¹³CO₂)₂ - (δ¹³CO₂)₁]/(t₂-t₁), 식 중에서 δ¹³CO₂는 내쉬어진 ¹³CO₂의 양이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 적어도 하나의 CYP2D6 조절제는 ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물의 투여 전에 대상에게 투여된다. 본 발명의 방법에 이용되는 CYP2D6 조절제는 CYP2D6 효소 활성의 억제제 또는 CYP2D6 효소 활성의 유도제일 수 있다. 표 3에 요약된 CYP2D6 효소 활성의 억제제는 본 발명의 방법에 유용하다. 유사하게, CYP2D6를 유도하는 화합물은 예를 들어, 리토나비르; 아미오다론; 퀴니딘; 파록세틴; 시메티딘; 플루옥세틴; 덱사메타손; 및 리팜핀을 포함하며, 본 발명의 방법에 유용하다. CYP2D6는 대상에서 CYP2D6 대사용량의 원하는 억제 또는 유도/활성화를 위하여, ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물의 투여 전에 임의의 적합한 투여량 또는 시간 간격으로 대상에게 투여될 수 있다.

일 실시예에서, 본 발명은 (a) ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물을 대상에게 투여하는 단계; (b) 대상의 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴을 측정하는 단계; (c) 대상에서 얻어진 배출 패턴을 대조 표준 배출 패턴과 비교하는 단계; 및 (d) 대상을 임상 시험에 포함시키기 위하여 선택하는 단계를 포함하는, 의학적 상태를 예방 또는 치료하기 위하여 화합물의 효능을 결정하기 위한 임상 시험에 선정되는 포유류 대상을 선택하는 방법을 제공하며, 상기에서 대상의 배출 패턴의 유사성은 표준 유전자 배출 패턴과 유사하다.

본 발명의 방법은 비침습적일 수 있으며, 단지 대상이 호기 검사를 수행하는 것만이 요구된다. 본 검사는 검사 수행을 위하여 고도로 훈련된 기술자를 필요로 하지 않는다. 검사는 분석 기구(예를 들어, UBiT-IR300)가 설치된 일반적인 수행자 사무실에서 수행될 수 있다. 양자택일로, 검사는 가정 사용자가 분석을 위하여 호기 수집백을 기준 실험실(reference lab)로 보낼 수 있는 사용자의 가정에서 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 CYP2D6 관련 대사용량을 결정하기 위한 키트를 제공한다. 본 키트는 ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물(예를 들어, ¹³C-표지된 DXM; ¹³C-표지된 트라마돌; 및 ¹³C-표지된 코데인) 및 기질과 함께 제공되는, 대상의 CYP2D6 관련 대사용량을 결정하는 방법이 기재된 사용설명서를 포함할 수 있다. ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물은 정제, 분말 또는 과립, 캡슐 또는 용액으로서 공급될 수 있다. 사용설명서는 곡선하 면적을 이용함으로써, 또는 기울기 기술(slope technique), 또는 전술한 바와 같은 다른 약동학적 파라미터에 의하여 CYP2D6 관련 대사용량을 결정하는 방법을 기재할 수 있다. 키트는 적어도 3개의 호기 수집백을 포함할 수 있다. 키트의 일 실시예에서, 키트는 CYP2D6 조절제를 더 포함할 수 있다.

C. 본 발명의 방법의 임상적 적용의 선택

ⅰ. 대상의 표준 대조 개체군( Standard Reference Population )과의 관련화

본 발명의 일 측면은 생물학적 샘플(예, 호기)의 관점에서 CYP2D6 관련 대사용량을 결정함으로써, 개체가 비정상적 CYP2D6 발현 또는 활성에 관련된, 질병 또는 이상을 앓고 있는지, 또는 이상이 발생할 위험성이 있는지를 결정하기 위한 진단 어세이에 관한 것이다. 치료에 대한 임상적 반응과 유전자 발현 패턴 또는 표현형 사이의 상관관계를 추론하기 위하여, 치료를 받은 개체들의 개체군, 즉 임상 개체군(clinical population)에 의하여 표시된 임상 반응에 대한 데이터를 수득할 필요가 있다. 이러한 임상 데이터는 임상 시험의 결과의 후향적 분석(retrospective analysis)에 의하여 얻어질 수 있다. 양자택일로, 임상 데이터는 일 이상의 신규 임상시험을 설계하고 수행함으로써 얻어질 수 있다. 임상 개체군 데이터의 분석은 표준 대조 개체군을 정의하는데 유용하며, 차례로 임상 시험 등록 또는 치료학적 치료의 선택을 위한 대상을 분류하는데 유용하다. 임상 개체군에 포함되는 대상은 목적으로 하는 의학적 상태의 존재에 대하여 등급별로 나누어지는 것이 바람직하며, 예를 들어, CYP2D6 PM 표현형, CYP2D6 IM 표현형, CYP2D6 EM 표현형, 또는 CYP2D6 UM 표현형이다. 잠재적인 대상의 등급화는 예를 들어, 표준 신체 검사 또는 본 발명의 호기 검사와 같은 일 이상의 시험을 포함할 수 있다. 양자택일로, 대상의 등급화는 유전자 발현 패턴, 예를 들어 CYP2D6 대립유전자 변이체(표 4 참조)의 이용을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유전자 발현 패턴은 유전자 발현 패턴과 표현형 또는 질병 감수성(susceptibility) 또는 심각도(severity) 사이에 강한 상관관계가 있는 경우에 등급화 기준으로 유용하다. ANOVA는 반응 변수가 측정될 수 있는 일 이상의 특성 또는 변수에 의하여 야기되거나 또는 일 이상의 특성 또는 변수에 관계되는지에 관한 시험 가설에 이용된다. 유전자 발현 패턴 프로파일 및/또는 표현형 특성을 공유하는 대상을 포함하는 이러한 표준 대조 개체군은 소정 대상의 CYP2D6 관련 대사용량 또는 CYP2D6 대사산물 배출 패턴의 측정된 수준을 비교하기 위하여, 본 발명의 방법에 유용하다. 일 실시예에서, 측정된 CYP2D6 대사산물의 발현 패턴과 대조 표준 개체군에서 관찰된 CYP2D6 대사산물의 발현 패턴 사이의 유사성에 근거하여 대상은 특정 표현형 그룹 또는 표현형 분류로 분류되거나 또는 할당된다. 본 발명의 방법은 임상적 반응과 CYP2D6 유전자 또는 CYP2D6 표현형에 대한 유전자형 또는 일배체형(또는 일배체형쌍(haplotype pair)) 사이의 관련성을 확인하기 위한 진단 방법으로서 유용하다. 또한, 본 발명의 방법은 치료에 대하여 반응할 것인, 또는 반응하지 않을 것인 개체, 또는 양자택일로 낮은 수준으로 반응할 것이므로 더 이상의 치료, 즉, 약물의 더 많은 투여량을 필요로 하는 개체들을 결정하는데 유용하다.

ⅱ. 임상적 효능의 모니터링

본 발명의 방법은 제제(예를 들어, 약물, 화합물)가 CYP2D6 관련 대사용량의 발현 또는 활성에 비치는 영향을 모니터링하는데 유용하며, 기초적인 약물 스크리닝 및 임상 시험에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 CYP2D6 표현형 어세이에 의하여 CYP2D6 관련 대사 활성을 증가시키는 것으로 결정된 제제의 유효성은 감소된 CYP2D6 관련 대사용량을 나타내는 대상의 임상 시험에서 모니터링될 수 있다. 양자택일로, 본 발명의 CYP2D6 표현형 어세이에 의하여 CYP2D6 관련 대사 활성을 감소시키는 것으로 결정된 제제의 유효성은 증가된 CYP2D6 관련 대사용량을 나타내는 대상의 임상 시험에서 모니터링될 수 있다.

양자택일로, 임상 시험 중의 CYP2D6 관련 대사용량에 대한 제제의 효과는 본 발명의 CYP2D6 표현형 어세이를 이용하여 측정될 수 있다. 이러한 방법으로, 본 발명의 방법을 이용하여 측정된 CYP2D6 대사산물 발현 패턴은 제제에 대한 대상의 생리학적 반응의 기준, 지표로서 이용될 수 있다. 따라서, 대상의 이러한 반응 상태는 제제에 의한 개체의 치료 전에, 및 치료 중 다양한 시점에서 결정될 수 있다.

후술하는 실시예들은 본 발명의 바람직한 형태를 좀더 상세히 설명하기 위하여 제시된다. 이러한 실시예들은 첨부된 청구항에 의하여 정의되는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

실시예

실시예 1 본 발명의 ¹³ CO ₂ 호기 검사 방법을 이용한 덱스트로메토르판 ( DXM ) 대사용량에 의한 인간 대상의 분류

반합성 마취성 DXM은 감기, 인플루엔자, 또는 다른 질병에 의하여 야기된 마른 기침을 완화시키는데 유용한, 처방전 없이 판매하는 다양한 약에서 발견되는 기침약이다. DXM은 기침에 대한 문턱치를 높이는데 중심적으로 작용한다. 기침을 치료하기 위하여 제시되는 투여량에서(약의 1/6~1/3 온스, 15~30㎎ DXM을 함유함), 약물은 안전하고 효과적이다. 더 높은 투여량에서(4 온스 이상), DXM은 PCP 및 케타민과 유사하게 해리 효과(disassociative effect)를 나타낸다. CYP2D6는 후술하는 바와 같이 DXM-O-¹³CH₃의 O-탈메틸화를 조정한다.

유전자적 인자에 더하여, 개별적 대상의 겉보기 표현형(apparent phenotype) 및 소정 기질의 생체내 변화에서 CYP2D6의 전체적 중요성은 양자택일의 대사 경로의 양적 중요성에 의하여 영향받는다(Abdel-Rahman et al ., Drug Metab . Disposit., 27(7):770-775(1999)). 예를 들어. CYP2D6에 의하여 선택적으로 대사되는 제제, 약리학적 억제제는 기질 대사의 변화의 크기가 유전자적으로 결정된 약 대사능력자의 것과 같이 되도록(즉, 강 대사능력자로부터 약 대사능력자로의 표현형의 겉보기 변화), 효소 활성을 조절할 수 있다. CYP2D6 억제제와 함께, 공동 투여된 CYP2D6 기질의 대사는 강 대사능력자로 분류된 개체군의 93%에 가까운 개체군에서 현저하게 변화될 수 있다(Brosen et al ., Eur . J. Clin . Invest ., 36:537-547(1989)). 이러한 상호작용은 활성 부분으로의 대사 변환을 필요로 하는 전구약물의 효능을 감소시킬 수 있거나 또는 양자택일로, 좁은 치료지수(therapeutic index)를 갖는 CYP2D6 기질에 대한 독성을 야기할 수 있다. 비침습적 진단/치료진단(theranostic) 검사, 예를 들어 호기 검사는 개별적인 대상의 CYP2D6 대사 상태를 평가하는데 유용하다.

본 연구는 DXM-O¹³CH₃를 대사하는 능력에 의하여 개별적인 인간 대상(즉, 지원자 1 및 2)를 분류하기 위하여 본 발명의 ¹³CO₂ 호기 검사에 채용되었다. 간단하게, 8~12시간의 금식 후에 정상 인간 대상들이 2개의 알카 셀쳐 골드 정제(Alka seltzer Gold tablets(Bayer Healthcare))를 복용하였다. 정제는 가슴 쓰림(heartburn) 및/또는 위산과다를 억제하며, 각각의 정제는 시트르산 1000㎎, 포타슘 비카보네이트 344㎎, 소듐 비카보네이트(열처리됨) 1050㎎, 칼륨 135㎎, 나트륨 309㎎, 마그네슘 스테아레이트 및 만니톨과 같은 다른 성분을 포함한다. 약물 흡수가 가슴 쓰림 및/또는 위산 과다를 앓는 대상에서 느리기 때문에, 그러한 대상들은 정상 대사를 갖고 있더라도, 시험 약물의 느린 대사 또는 대사 없음(EM, IM, 또는 PM으로서)으로서 잘못 진단될 수 있다. 따라서, 정제들은 ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물(예, DXM)을 경구 투여한 경우 발생하는 "흡수의 개별적인 차이"를 제거하기 위하여 투여되어야 한다.

알카 셀쳐 골드 정제 복용 30분 후에, 대상들은 75㎎의 DXM-O-¹³CH₃를 복용하였다. 호기 샘플은 약물 복용 전, 및 DXM-O-¹³CH₃ 복용 후 5분 간격으로 30분까지, 10분 간격으로 90분까지, 그후 30분 간격으로 120분까지 수집되었다. DXM-O-¹³CH₃ 호기 검사에 있어서 2명의 지원자에 대한 호흡 곡선(DOB 대 시간(패널 A) 및 PDR 대 시간(패널 B))을 도 1에 나타낸다. 지원자 1은 CYP2D6*1/*1 유전자형을 갖는 DXM 강 대사능력자(EM)이었다. CYP2D6*1/*1 유전자형은 동형(homozygous) 또는 이형(heterozygous) 형태인 대립유전자 CYP2D6*1A 내지 CYP2D6*1XN의 임의의 것을 가지며, 정상 CYP2D6 효소 활성에 근거하여 정상 DXM 대사용량을 가진다. 지원자 2는 *5 대립유전자(allele), 유전자 결손(gene deletion)을 갖는 DXM 약 대사능력자(PM)이었다(Courtesy of Leeder et al ., CMH, Kansas City, MO). 즉, 지원자 2는 전체 CYP2D6 게놈이 불완전하며, 지원자 2에서 CYP2D6 효소는 전혀 합성되지 않는다(DXM 대사용량 없음)(표 4의 CYP2D6*5에 상응함). 본 연구는 특정 시점에서의 DOB 또는 PDR 값이 PM(0 또는 1 대립유전자)로부터 EM(2 이상의 대립유전자)을 구별하는데 유용함을 나타낸다.

¹³CO₂ 호기 검사에 의한 DXM-O-¹³CH₃ 표현형 검사 방법은 질량분광 검출이 적외선 분광에 의하여 대체될 수 있으므로, 현존하는 표현형 검사 방법에 비하여 몇몇 잠재적인 유리점을 갖는다. CYP2D6 활성에 대한 프로브로서의 DXM의 안전성 및 입증된 유용성에 더하여, 호기 검사는 더 짧아진 시간 내에(DXM 투여 후 1시간 이하), 상대적으로 저렴한 기구(UBiT-IR₃₀₀IR 분광기; MereTek)를 이용하여 의료진 사무실 또는 다른 건강관리 장소에서 직접적으로 표현형 결정을 가능하게 한다.

실시예 2 본 발명의 ¹³ CO ₂ 호기 검사 방법을 이용한 트라마돌 대사용량에 의한 인간 대상의 분류

코데인의 합성 유사체인 (+/-)-트라마돌은 선택 수용체, 예를 들어 뮤(Mu) 오피오이드 수용체에 대한 낮은 친화도를 갖는 중심적인 진통제이다. (+)-트라마돌은 각각 다양한 수용체데 대한 상이한 친화도를 나타내는 2개의 거울상 이성질체의 라세믹 혼합물이다. (+)-트라마돌은 뮤 수용체의 수용성 작용제이며, 세라토닌 재흡수를 선택적으로 억제하는 반면에 (-)-트라마돌은 노르에피네프린 재흡수를 주로 억제한다. 이러한 2개의 거울상 이성질체의 작용은 보완적이고, 상승적이며, (+/-)-트라마돌의 진통 효과를 일으킨다.

(+/-)-트라마돌은 포유류에서 "M1"으로 불리는 O-디메틸화 대사산물, 즉, O-데스메틸트라마돌로 변환된다. 트라마돌의 M1 대사산물은 모약물보다 오피오이드 수용체에 대하여 더 높은 친화도를 나타낸다. M1 유도체의 생산 속도는 CYP2D6의 효소적 작용에 의하여 영향 받는다. CYP2D6는 대상의 신체로부터 호기 중에 배출될 수 있는 이산화탄소의 수반하는 방출과 함께 (+/-)-트라마돌을 M1으로 변환시킨다.

전술한 바와 같이, 유전자적 인자에 더하여, 개별적인 대상의 겉보기 표현형 및 소정 기질의 생체내 변화에서의 CYP2D6의 전체적 중요성은 양자택일의 대사 경로의 양적 중요성에 의하여 영향받는다(Abdel-Rahman et al ., Drug Metab . Disposit., 27(7):770-775(1999)). 이러한 상호작용은 활성 부분으로의 대사 변환을 필요로 하는 전구약물의 효능을 감소시킬 수 있거나 또는 양자택일로, 좁은 치료지수(therapeutic index)를 갖는 CYP2D6 기질에 대한 독성을 야기할 수 있다. (+/-)-트라마돌은 성인 및 아이들에서 중등도 내지 고도 통증에 대한 효과적인 제제이다. 잠재적인 문제점은 CYP2D6 결핍을 포함하며, 이는 임상적인 결과를 가질 수 있다(진통의 약 30%는 M1 대사산물로부터이다). (+/-)-트라마돌은 강 대사능력자에서 좀더 효과적일 수 있다. 비침습적 진단/치료진단 검사, 예를 들어 호기 검사는 개별적인 대상의 CYP2D9 대사 상태를 평가하는데 유용하다.

본 연구는 (+/-)-트라마돌-O¹³CH₃를 대사하는 능력에 의하여 개별적인 인간 대상(즉, 지원자 1 및 2)를 분류하기 위하여 본 발명의 ¹³CO₂ 호기 검사에 채용되었다. 간단하게, 8~12시간의 금식 후에 정상 인간 대상들이 2개의 알카 셀쳐 골드 정제를 복용하였다. 알카 셀쳐 골드 정제 복용 30분 후에, 대상들은 (+/-)-트라마돌-O¹³CH₃(~1.5㎎/체중 ㎏) 75㎎을 복용하였다. 호기 샘플은 (+/-)-트라마돌-O¹³CH₃ 복용 전, 및 동위원소 복용 후 5분 간격으로 30분까지, 10분 간격으로 90분까지, 및 30분 간격으로 150분까지 수집되었다. (+/-)-트라마돌-O¹³CH₃ 호기 검사에 있어서, 2명의 지원자에 대한 호흡 곡선(DOB 대 시간(패널 A), 및 PDR 대 시간(패널 B))을 도 2에 나타낸다. 지원자 1은 CYP2D6*1/*1 유전자형을 갖는 (+/-)-트라마돌 강 대사능력자(EM)이다. 지원자 2는 *5 대립유전자, 유전자 결손을 갖는 (+/-)-트라마돌 약 대사능력자(PM)이다(Courtesy of Leeder et al ., CMH, Kansas City, MO). 본 연구는 특정 시점에서의 DOB 또는 PDR 값이 PM(0 또는 1 대립유전자)로부터 EM(2 이상의 대립유전자)를 구별하는데 유용함을 나타낸다.

¹³CO₂ 호기 검사에 의한 (+/-)-트라마돌-O-¹³CH₃ 표현형 검사 방법은 질량분광 검출이 적외선 분광에 의하여 대체될 수 있으므로, 현존하는 표현형 검사 방법에 비하여 몇몇 잠재적인 유리점을 갖는다. CYP2D6 활성에 대한 프로브로서의 DXM의 안전성 및 입증된 유용성에 더하여, 호기 검사는 더 짧아진 시간 내에(DXM 투여 후 1시간 이하), 상대적으로 저렴한 기구(UBiT-IR₃₀₀IR 분광기; MereTek)를 이용하여 의료진 사무실 또는 다른 건강관리 장소에서 직접적으로 표현형 결정을 가능하게 한다.

실시예 3 호기 검사 방법

본 발명의 호기 검사 방법의 일 실시예에서, 하룻밤 금식(8~12시간) 후에, ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물(0.1~500㎎)이 약 10~15초의 시간에 걸쳐 대상에 의하여 복용된다. 호기 샘플은 ¹³C-표지된 CYP2D6 기질 화합물 복용 전, 및 동위원소 표지된 기질 복용 후 5분 간격으로 30분까지, 10분 간격으로 90분까지, 30분 간격으로 150분까지 수집된다. 호기 샘플은 샘플 수집백에 숨을 내쉬기 전에 대상이 숨을 3초간 잠시 멈추도록 함으로써 수집된다. 호기 샘플은 UBiT IR-300 분광기(Meretek, Denver, Colo.)로 분석되어 호기 중의 ¹³CO₂/¹²CO₂의 비율을 결정하거나 또는 기준 실험실로 보내진다.

실시예 4

호기 검사의 일 실시예에서, 물에 용해된 알카 셀쳐 정제는 DXM-O¹³CH₃(75㎎)과 함께 물에 용해된 다른 알카 셀쳐 정제 복용 15~30분 전에, 하룻밤 금식(8~12시간) 후의 3명의 대상(지원자 1, 2 및 3)에 의하여 복용된다. 호기 샘플은 복용 전, 및 DXM-O¹³CH₃ 복용 후 5, 10, 15, 20, 25, 30분에, 이후 10분 간격으로 60분까지, 및 복용 후 90분에 수집된다. DXM-O¹³CH₃ 호기 검사에 있어서, 3명의 지원자에 대한 호흡 곡선(DOB 대 시간(패널 A), 및 PDR 대 시간(패널 B))을 도 3에 나타낸다. 지원자 1, 2 및 3은 각각 CYP2D6*1/*1 유전자형을 갖는 DXM 강 대사능력자(EM), *5 대립유전자, 유전자 결손(CYP2D6*5 유전자형)을 갖는 DXM 약 대사능력자(PM), 및 중간 대사능력자(IM; CYP2D6*1/*4 유전자형)이다. 지원자 3은 표 4에 나타낸 대립유전자 CYP2D6*1A 내지 CYP2D6*1XN의 하나 및 표 4에 나타낸 CYP2D6*4A 내지 CYP2D6*4X2의 하나를 갖는 유전자형(CYP2D6*1/*4)이다. CYP2D6에서, 대립유전자(allele)*1은 정상 CYP2D6 활성을 갖는 반면에, 대립유전자*4는 그 활성을 상실하므로, 전체로서 CYP2D6*1/*4는 CYP2D6 활성의 절반을 갖는다.

본 연구는 특정 시점에서의 DOB 또는 PDR 값이 EM, IM 및 PM을 구별하는데 유용함을 나타낸다. 달리 표현하면, 상기 실시예들은 본 발명의 호기 검사가 EM과 PM 사이의 CYP2D6 효소 활성을 갖는 대상(IM)의 진단에 적용될 수 있음을 나타낸다.

본 발명은 본 발명의 개별적인 측면의 단일 설명으로 의도된 본 명세서에 기재된 특정 형태에 관하여 제한되지 않는다. 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 바와 같이, 본 발명의 많은 변형 및 변경이 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어남 없이 가능하다. 본 명세서에 열거된 것에 더하여, 본 발명의 범위 내의 기능적으로 균등한 방법 및 장치가 전술한 기재로부터 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 그러한 변형 및 변경은 첨부된 청구항의 범위 내인 것으로 의도된다. 본 발명은 첨부된 청구항에 의해서만 제한되며, 또한 그러한 청구항에 의하여 균등물의 전체 범위가 주어진다.

본 발명은 호기 중의 대사산물 ¹³CO₂를 이용하여 개별적 대상을 표현형검사하고, 약물 투여 선택, 최적 투여량 및 시간을 결정하기 위하여 대상의 CYP2D6 효소 활성을 평가하는 비침습적(non-invasive), 생체내(in vivo) 어세이로 유용하다.

Claims

활성 성분으로서, 탄소 원자 또는 산소 원자의 적어도 하나가 동위원소로 표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물을 포함하는, 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량을 결정하기 위한 제제로서, 상기 제제는 포유류 대상에게 투여된 이후 동위원소 표지된 CO₂를 제공할 수 있는

제제.
제1항에 있어서,

상기 동위원소는 ¹³C, ¹⁴C 및 ¹⁸O로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 동위원소인

제제.
제1항에 따른 제제를 포유류 대상에게 투여하는 단계, 및 대상의 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴을 측정하는 단계를 포함하는, 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량을 결정하는 방법.
제3항에 있어서,

상기 동위원소 표지된 대사산물은 호기 중의 동위원소 표지된 CO₂로서 신체로부터 배출되는

방법.
제1항의 제제를 대상에게 투여하는 단계, 대상의 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴을 측정하는 단계, 및 대상에서 얻어진 배출 패턴을 평가하는 단계를 포함하는, 포유류 대상의 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량을 결정하는 방법.
제5항에 있어서,

제1항의 제제를 포유류 대상에게 투여하는 단계, 호기 중의 동위원소 표지된 CO₂의 배출 패턴을 측정하는 단계, 및 대상에서 얻어진 CO₂의 배출 패턴을 평가하는 단계를 포함하는

방법.
제5항에 있어서,

제1항의 제제를 포유류 대상에게 투여하는 단계, 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴을 측정하는 단계, 및 대상에서 얻어진 배출 패턴 또는 그로부터 얻어진 약동학적 파라미터를 정상 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량을 갖는 건강한 대상의 상응하는 배출 패턴 또는 파라미터와 비교하는 단계를 포함하는

방법.
제1항의 제제를 대상에게 투여하는 단계, 대상의 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물의 배출 패턴을 측정하는 단계, 및 대상에서 얻어진 배출 패턴을 평가하는 단계를 포함하는, 포유류 대상에서 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사 이상의 존재, 부재, 또는 정도를 결정하는 방법.
(a) 대상의 표현형을 결정하는 단계;

(b) 대상의 표현형에 근거하여 대상을 대상 분류로 할당하는 단계; 및

(c) 대상 분류에 근거하여 예방적 또는 치료학적 치료를 선택하는 단계를 포함하는, 대상에 대한 예방적 또는 치료학적 치료를 선택하는 방법으로서,

상기 대상 분류는 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량의 대조 표준 수준보다 적어도 약 10% 낮은 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량의 수준을 나타내는 2 이상의 개체를 포함하는

방법.
제9항에 있어서,

상기 대상 분류는 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량의 대조 표준 수준보다 적어도 약 10% 높은 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량의 수준을 나타내는 2 이상의 개체를 포함하는

방법.
제9항에 있어서,

상기 대상 분류는 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량의 대조 표준 수준의 적어도 약 10% 이내인 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량의 수준을 나타내는 2 이상의 개체를 포함하는

방법.
제9항에 있어서,

상기 치료는 약물의 투여, 약물 투여량의 선택, 및 약물 투여 시간의 선택으로부터 선택되는

방법.
포유류 대상에게 ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물을 투여하는 단계; 대상에 의하여 내쉬어진 ¹³CO₂를 측정하는 단계;및 측정된 ¹³CO₂로부터 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량을 결정하는 단계를 포함하는, 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량을 평가하는 방법.
제13항에 있어서,

상기 ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물은 ¹³C-표지된 덱스트로메토르판, ¹³C-표지된 트라마돌, 및 ¹³C-표지된 코데인으로 이루어진 군으로부터 선택되는

방법.
제13항에 있어서,

상기 ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물은 비침습적으로 투여되는

방법.
제13항에 있어서,

상기 ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물은 정맥주사로 또는 경구적으로 투여되는

방법.
제13항에 있어서,

상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 분광학적으로 측정되는

방법.
제13항에 있어서,

상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 적외선 분광법에 의하여 측정되는

방법.
제13항에 있어서,

상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 질량분석기로 측정되는

방법.
제13항에 있어서,

상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 용량 반응 곡선을 생성하기 위하여 적어도 3개의 시간 구간에 걸쳐 측정되며, 시토크롬 2D6 동질효소 관련 대사 활성은 곡선하 면적으로부터 결정되는

방법.
제20항에 있어서,

상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물의 적어도 2개의 상이한 투여량에 걸쳐 측정되는

방법.
제13항에 있어서,

상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 기준선에 대한 델타(DOB)를 계산하기 위하여 적어도 3개의 시간 구간에 걸쳐 측정되며, 시토크롬 2D6 동질효소 관련 대사 활성은 DOB로부터 결정되는

방법.
제22항에 있어서,

상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물의 적어도 2개의 상이한 투여량에 걸쳐 측정되는

방법.
제13항에 있어서,

상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 용량 회수 퍼센티지(PDR)를 계산하기 위하여 적어도 3개의 시간 구간에 걸쳐 측정되며, 시토크롬 2D6 동질효소 관련 대사 활성은 PDR로부터 결정되는

방법.
제24항에 있어서,

상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물의 적어도 2개의 상이한 투여량에 걸쳐 측정되는

방법.
제13항에 있어서,

상기 내쉬어진 ¹³CO₂는 적어도 하기 시점: ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물 복용 전 시간 t₀; ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물이 대상의 혈류에 흡수된 후의 시간 t₁; 및 제1 제거상 중의 시간 t₂인 시점 동안에 측정되는

방법.
제26항에 있어서,

상기 시토크롬 P450 2D6 동질효소 관련 대사용량은 하기 식:

기울기 = [(δ¹³CO₂)₂ - (δ¹³CO₂)₁]/(t₂-t₁) (식 중에서 δ¹³CO₂는 내쉬어진 ¹³CO₂의 양이다)

에 따라 계산된 시점 t₁ 및 t₂에서의 δ¹³CO₂의 기울기로부터 결정되는

방법.
제13항에 있어서,

적어도 하나의 시토크롬 P450 2D6 동질효소 조절제가 ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물의 투여 전에 대상에게 투여되는

방법.
제28항에 있어서,

상기 시토크롬 P450 2D6 조절제는 시토크롬 P450 2D6 억제제인

방법.
제28항에 있어서,

상기 시토크롬 P450 2D6 조절제는 시토크롬 P450 2D6 유도제인

방법.
(a) ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물을 대상에게 투여하는 단계;

(b) 대상의 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물의 대사산물 배출 패턴을 측정하는 단계;

(c) 대상에서 얻어진 대사산물 배출 패턴을 대조 표준 배출 패턴과 비교하는 단계;

(d) 얻어진 대사산물 배출 패턴에 근거하여, 약 대사능력자, 중간 대사능력자, 강 대사능력자, 및 매우 빠른 대사능력자로 이루어진 군으로부터 선택된 대사 표현형에 따라 대상을 분류하는 단계; 및

(e) 상기 (d)단계에서 강 대사능력자로 분류된 대상을 임상 시험에서의 선정을 위하여 선택하는 단계를 포함하는

의학적 상태를 예방 또는 치료하는 화합물의 효능을 결정하기 위한 임상 시험에 선정하기 위하여 포유류 대상을 선택하는 방법.
제31항에 있어서,

상기 대상의 신체로부터 배출된 동위원소 표지된 대사산물은 호기 중의 동위원소 표지된 CO₂인

방법.
¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물; 및 대상에서 ¹³C-표지된 시토크롬 P450 2D6 동질효소 기질 화합물 대사를 결정하는 방법을 기재한, 기질과 함께 제공되는 사용설명서를 포함하는 키트.
제33항에 있어서,

적어도 3개의 호기 수집백을 더 포함하는

키트.
제33항에 있어서,

시토크롬 P450 2D6 조절제를 더 포함하는

키트.