KR20090130360A

KR20090130360A - 섬유모세포 성장인자 2를 유효성분으로 함유하는 천식 및 만성폐쇄성 폐질환 치료 또는 예방을 위한 흡입용 약제학적 조성물

Info

Publication number: KR20090130360A
Application number: KR1020090116241A
Authority: KR
Inventors: 강수형; 손미원; 정진석; 이미용; 김병문; 이상진; 조영우; 전성혜; 전승욱
Original assignee: 동아제약주식회사
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2009-12-23

Abstract

본 발명은 천식 및 만성폐쇄성 폐질환(Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD) 치료 또는 예방을 필요로 하는 환자에게 섬유모세포 성장인자 2 (Fibroblast Growth Factor-2, 또는 basic Fibroblast Growth Factor, bFGF)를 1일 유효 용량 0.015 내지 600ng으로 투여하여 천식 및 만성폐쇄성 폐질환을 치료 또는 예방할 수 있는 흡입용 약제학적 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 저용량의 섬유모세포 성장인자 2를 흡입 투여함으로써 정맥투여 또는 피하투여에 의한 효과와 동등이상의 천식 및 만성폐쇄성 폐질환을 치료 또는 예방할 수 있으며, 정맥투여 또는 피하투여에서 야기될 수 있는 부작용을 해소할 수 있다.

섬유모세포 성장인자, 천식, 만성폐쇄성 폐질환, 흡입

Description

섬유모세포 성장인자 2를 유효성분으로 함유하는 천식 및 만성폐쇄성 폐질환 치료 또는 예방을 위한 흡입용 약제학적 조성물{A PHARMACEUTICAL COMPOSITION FOR INHALATION COMPRISING FIBROBLAST GROWTH FACTOR-2 AS AN EFFECTIVE INGREDIENT FOR TREATMENT OR PREVENTION OF ASTHMA AND CHRONIC OBSTRUCTIVE PULMONARY DISEASE}

지난 20년 동안, 천식(喘息, Asthma)의 발병률은 두 배로 증가되고 오늘날 8-10%의 세계 인구에 영향을 미치고 있다. 기도의 만성 염증 질환인 천식은 비 특이적 자극에 대한 기도과민성(Airway HyperResponsiveness, AHR) 및 기도개형으로 특징되며, 후자는 섬유모세포(Fibroblast) 및 근섬유모세포(myofibroblasts)와 같 은 관련된 구성성분의 구조 및 기능의 변화가 수반된다. 천식 종류에는 기관지천식, 심장성 천식 등이 있는데, 단순히 천식이라고 하면 기관지천식을 뜻한다.

천식과 함께 대표적인 폐질환의 하나인 만성폐쇄성 폐질환(Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD)은 비가역적인 기도의 폐색을 동반한다는 점에서 천식과 다르며, 현재 세계 사망률 4위를 차지하고 있고, 10대 질환 중 유일하게 그 발병률이 증가하는 중요한 질환이다. COPD는 기도 및 폐실질 염증에 의한 세기관지 및 폐실질의 병리학적 변화에 의해 발생하는 병으로, 폐쇄성 세기관지염 및 폐기종(폐실질 파괴)을 특징으로 한다. COPD의 종류에는 만성폐쇄성 기관지염(Chronic obstructive bronchitis), 만성 세기관지염(Chronic bronchiolitis) 및 폐기종(Emphysema)이 있다.

이러한 천식 및 COPD를 치료하는 종래의 방법은 항염증 작용을 갖는 치료제나 기관지확장 효과를 갖는 치료제를 이용하는 것이다. 상기 항염증 작용을 갖는 대표적인 치료제는 글루코콜티코이드(glucocorticoid), 루코트리엔 모디파이어(leukotriene modifiers), 데오필린(theophylline) 등이 있다.

그러나, 상기 글루코콜티코이드(glucocorticoid)는 효과 면에서는 강력하지만 그 치료효과는 선택적으로 작용하는 것이 아니라 모든 면역반응과 항염증반응을 억제하기 때문에 경우에 따라서 필요한 면역반응까지 억제하는 문제점이 있으며, 약물 부작용이 크다. 상기 루코트리엔 모디파이어(leukotriene modifiers)는 부작용은 적지만 효과 면에서 한계가 있어, 단독으로 사용 시에는 천식을 조절할 수 없어 대부분 보조적으로 사용하고 있는 문제점이 있다. 상기 데오필린(theophylline)은 효과 면에서도 뛰어나지 못하며 부작용의 우려가 있는 문제점이 있어 효과가 뛰어나고 부작용이 적은 치료제의 개발이 절실히 요구되며 이를 위해서는 질병의 발생 기전에 대한 정확한 이해가 필요하다.

이와 관련하여 본 발명자는 섬유모세포 성장인자 2가 천식 및 COPD의 발생에 중요한 매개체로 생각되어지는 인터루킨-13 및 이에 의해 유도되는 혈관내피 성장인자에 의한 기도(氣道)의 기도과민성을 억제함으로서 기도과민성을 낮추고, 인터페론-감마에 의한 기도과민성, 기도 및 폐실질의 염증에 의한 폐기종을 억제시킴을 확인함으로써, FGF-2가 천식 및 COPD를 치료 또는 예방에 유용하게 사용할 수 있음을 확인하고 이를 대한민국 특허출원 제2005-39405호 및 국제특허출원 제 PCT/KR05/001390호로 특허출원한 바 있다.

섬유모세포 성장인자 2는 정맥투여 단회 및 반복투여 독성시험결과(Ann NY Acad Sci 638:329-340, 1991; IYAKUHIN KENKYU 27(7):351-355, 1996; IYAKUHIN KENKYU 27(7):379-408, 1996; IYAKUHIN KENKYU 27(7):309-318, 1996; IYAKUHIN KENKYU 27(7):297-308, 1996; Cancer Letters 105:195-202, 1996)에서 안전한 약물로 보고되었으나, 일반약리실험 결과(Makoto Okumura et al, Drug Res 46(II)(7):727-739, 1996)에서는 체성신경계(Somatic nervous system)와 자율신경계(autonomic nervous system), 근육 및 혈액계(smooth muscle and blood system)에 어떠한 영향도 미치지 않는 반면 심순환계(circulatory system)와 중추신경계(central nervous system), 신장기능(renal function)에 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다. 즉, 0.01~0.1mg/kg 용량에서 정맥투여 시 마취된 개에서 혈압의 감소, 심장박동속도 증가, 호흡수 증가 및 대퇴부(femoral)혈류속도의 감소가 보이고, 1mg/kg 용량에서 Na+ 와 Cl- 요로배설(urinary excretion) 을 유의적으로 감소시키므로 인간에게서 부작용이 예측될 수 있다.

천식 및 COPD는 고질적인 만성질환으로서 소아부터 노년기까지 완치없이 장기간 치료를 하여야 하는 질환이므로 천식 및 COPD의 치료 또는 예방제는 독성 및 부작용이 적고 투여가 간편하며 저렴해야 한다.

이에 본 발명자들은 동물모델에서 섬유모세포 성장인자 2가 생물의약품의 일반적인 투여경로인 정맥투여 또는 피하투여에서는 0.01~1mg/kg의 고용량에서 효과를 나타내는 반면, 흡입투여에서는 0.003~10ng/kg의 저용량에서 정맥투여 또는 피하투여에서와 동등 이상의 우수한 효력을 나타냄과 동시에 독성 또는 부작용을 최소화할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 천식 및 만성폐쇄성 폐질환 치료 또는 예방을 필요로 하는 환자에게 섬유모세포 성장인자 2를 정맥투여 또는 피하투여에서의 유효 용량보다 저용량에서 투여하더라도 정맥투여 또는 피하투여와 동등 이상의 우수한 효력을 나타냄과 동시에 독성 또는 부작용을 최소화할 수 있는 흡입용 약제학적 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 천식 및 만성폐쇄성 폐질환(Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD) 치료 또는 예방을 필요로 하는 환자에게 섬유모세포 성장인자 2 (Fibroblast Growth Factor-2, 또는 basic Fibroblast Growth Factor, bFGF)를 1일 유효 용량 0.015 내지 600ng으로 투여하여 천식 및 만성폐쇄성 폐질환을 치료 또는 예방할 수 있는 흡입용 약제학적 조성물을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서 섬유모세포 성장인자 2는 천연 또는 유전자 재조합에 의해 생산된 FGF-2 또는 bFGF일 수 있다.

섬유모세포 성장인자 2는 기존에 알려진 균주(W. Knoerzer et al., Gene. 75:21-30, 1989, Thompson et al., Methods Enzymol. 198:96~116, 1991, Iwane et al., Biochem. Biophys. Res. Comm. 146:470~477, 1987, Abrahm, J. et al., Science 233:545~548, 1986)를 사용할 수 있으며, 이를 정제공정(Judith A. Abraham et al., The EMBO Journal 5:2523~2528, 1986, Burgess et al., Annu. Rev. Biochem. 58:575~606, 1988, Shing et al., Biol. Chem. 263:9059~9062, 1988, Gunnar Garke et al., Journal of Chromatography B 737:25~38, 2000, A. Seeger et al., Journal of Chromatography A 746:17~24, 1996)을 통해 제조할 수 있다.

섬유모세포 성장인자 2가 천식 및 COPD에 치료 효력을 나타내는 유효용량은 정맥투여의 경우 0.01~1 mg/kg, 피하투여의 경우 0.01~1 mg/kg인 것으로 알려져 있다.

놀랍게도 본 발명에 따라 흡입투여하는 경우 유효용량이 일반적인 투여경로의 유효용량과는 1000배 이상 차별화되는 0.003~10 ng/kg 투여 용량에서 치료 효과를 나타낸다. 이와 같은 흡입 유효용량은 약동력학적 측면에서 예측할 수 있는 결과보다 1000배 이상 우수한 결과로서 본 발명자들에 의하여 처음으로 시도되었다.

일반적으로 흡입제를 투여하는 경우 타 투여경로(경구, 정맥, 피하 등)의 유효 투여용량에 비해 10~1/10의 범위로 투여된다. 그런데 본 발명은 일반적인 투여 제형의 변경에서 나타나는 유효 투여용량보다 훨씬 저용량인 1/1000정도의 흡입투 여용량에서 치료 효과를 나타낸다.

구체적인 사례로서 인슐린 흡입제인 엑수베라(Eexubera^®)는 흡입투여와 피하투여의 동일 투여용량에서 비슷하거나 피하투여시에 약간 좋은 효력을 보인다고 알려져 있다(Efficacy and safety of inhaled insulin(Exubera) compared with subcutaneous insulin therapy in patients with ype 2 diabetes. Priscilla A. Hollander. Diabetes care 2004. 27(10) ; 2356 - 2362).

또한, 화이자(pfizer)의 연구결과에 따르면 엑수베라의 흡입투여 용량 3mg과 피하투여 용량 0.364mg(8IU)에서 그 효과는 비슷하며(약 10배 차이), 또한, 아스트라제네카의 부데소니드(budesonide)는 경구투여 제제인 엔토코트(Entocort)의 경우 1일 투여용량이 3mg 또는 6mg 이며, 흡입제제인 풀미코트(Pulmicort)의 경우 1일 용량은 1 또는 2 mg 로서, 부데소니드 역시 같은 염증성 질환에 대해서, 경구 투여와 흡입투여의 용량이 약 1/1.5~1/6배 정도의 차이를 나타낸다(http://www.astrazenecaclinicaltrials.com/article/514051.aspx ).

따라서 본 발명은 일반적으로 같은 약물이 흡입제제와 그 밖의 다른 경로를 이용한 제제로서 동시에 사용되는 경우에 있어서의 투여용량보다 현저히 낮은 투여 용량에서 효과를 나타내는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 흡입용 약제학적 조성물은 흡입에 의한 투여에 적합한 용액, 현탁액 또는 건조 분말 형태일 수 있으며, 당업계에 알려진 적합한 다양한 흡입 장치 중 하나를 사용하여 폐, 바람직하게는 하부기도 또는 폐포로 전달될 수 있다.

본 발명의 흡입용 약제학적 조성물의 투여를 위한 흡입 장치에 대한 몇 가지 바람직한 성질이 있다. 예를 들면, 흡입 장치에 의한 전달은 유익하게 믿을만하고, 재 생산적이고 정확하다. 이들 장치는 흡입기(inhaler), 네블라이져(nebulizer), 건조 분말 흡입기(dry powder inhaler, DPI)등을 포함한다. 본 발명의 실행에 적합한, 상업적으로 이용 가능한 흡입 장치의 몇몇 특정한 예, 또는 후기 개발 단계에 있는 것들은 터보할러^TM (아스트라), 로타할러^®(글락소), 디스커스^®(글락소), 스피로스^TM 인할러 (듀라), 넥타사에 의해 개발된 장치들, AER_X ^TM(아라다임), 울트라벤트^®네블라이져(말린크로트), 아코온II^®네블라이져(마케스트 메디칼 프러덕츠), 스핀할러^®분말 인할러(피손즈) 등이다.

구체적으로 본 발명의 흡입용 약제학적 조성물은 건조 분말 흡입기를 통해 전달될 수 있다. 섬유모세포 성장인자 2가 건조 분말 흡입기를 통해 투여되는 때는 섬유모세포 성장인자 2는 미립자 형태로 제조되어 바람직하게는 약 10μm 미만의 매스 평균 에어로다이나믹 직경(MMAD), 더욱 바람직하게는 약 5μm 미만의 MMAD 및 가장 바람직하게는 1 내지 5 μm의 MMAD의 입자 크기로 방출되게 한다. 건조 분말은 입자의 대부분이 바람직한 범위의 크기를 갖도록 생성된 입자로 대개는 구성된다. 편리하게는, 건조 분말의 50% 이상이 약 10μm 미만의 MMAD 직경을 갖는 입자로 제조된다. 건조 분말에서의 이러한 입자 크기는 스프레이 건조, 밀링 또는 초임계 유체 방법 등에 의해 얻어질 수 있다. 본 발명에 유용한 건조 분말 입자를 생성하기에 또한 적합한 다른 방법은 당업계에 알려져 있다.

또한, 건조 분말 흡입기를 통해 섬유모세포 성장인자 2가 투여되는 때 섬유모세포 성장인자 2 입자는 흡입 장치에서 용이하게 분산되어 에어로졸을 형성할 수 있는 수분 함량을 가진다. 수분 함량은 일반적으로 물이 약 10 중량% 미만, 바람직하게는 약 5 중량%미만이다.

건조 분말 흡입기로부터의 투여를 위한 섬유모세포 성장인자 2 흡입용 약제학적 조성물은 섬유모세포 성장인자 2를 함유하는 미세하게 배분된 건조 분말을 포함하지만, 이 조성물은 또한 팽창제, 담체, 부형제, 또다른 첨가제 등을 포함할 수 있다. 첨가제는 예를 들면, 특정한 분말 흡입기로부터의 전달을 위해 요구되는 분말을 희석시키기 위해, 제제 공정을 용이하게 하기 위해, 제제에 유익한 분말 성질을 제공하기 위해, 흡입 장치로부터 분말의 분산을 용이하게 하기 위해, 제제를 안정화시키기 위해(예를 들면, 항산화제 또는 완충제), 제제에 맛을 제공하기 위한 이용 등으로 섬유모세포 성장인자 2의 건조 분말 조성물에 포함될 수 있다. 유익하게는, 첨가제는 환자의 기도에 나쁘게 영향을 주지 않는다. 이러한 첨가제는 환자에게 전달될 분말내 섬유모세포 성장인자 2 농도를 감소시키고자 단순히 희석제로서 작용할 수 있지만, 섬유모세포 성장인자 2 조성물의 안정성을 증가시키고, 분말 분산 장치내 분말의 분산성을 향상시켜 섬유모세포 성장인자 2를 보다 효율적이고 재생가능하게 전달하며, 유동성 및 점조도와 같은 섬유모세포 성장인자 2의 취급 특성을 향상시켜 제조 및 분말 충전을 용이하게 하는 작용을 할 수도 있다. 섬유모세포 성장인자 2는 분자 수준의 첨가제와 혼합될 수 있거나 또는 이 고체 제제는 첨가제의 입자와 혼합되거나 입자상에 코팅된 단백질 입자를 포함할 수 있다. 전형적인 첨가제는 모노-, 디-, 및 폴리사카라이드 예를 들면, 락토즈, 글루코스, 라피노스, 엘레지토스, 락티톨, 말티톨, 트레할로즈, 슈크로즈, 만니톨, 전분 또는 그의 조합물과 같은 당 알코올 및 다른 폴리올 소르비톨과 같은 계면활성제, 디포스파티딜 콜린 또는 레시틴과 같은 소르비톨 등을 포함한다. 대체로, 팽창제와 같은 첨가제는 상기 기술된 목적을 위해 유효한 양, 흔히 제제의 약 5 내지 95 중량%로 존재한다. 단백질 제제화에 대해 당업계에 알려진 추가의 제제가 또한 제제에 포함될 수 있다.

또한, 구체적으로 섬유모세포 성장인자 2를 유효성분으로 포함하는 흡입용 약제학적 조성물은 제트 네블라이져 또는 초음파 네블라이져와 같은, 네블라이져에 의해 투여될 수 있다. 네블라이져에 의해 전달된 섬유모세포 성장인자 2는 약 10 ㎛ 미만의 MMAD, 바람직하게는 약 5 ㎛ 미만의 MMAD, 및 가장 바람직하게는 약 1 내지 약 5 ㎛의 MMAD의 입자 크기를 갖는다.

제트 또는 초음파 네블라이져와 함께 사용하기 위한 섬유모세포 성장인자 2의 흡입용 약제학적 조성물은 대체로 용액 1 ml당 약 0.001 내지 약 100 ng 농도의 단백질 수성 용액을 포함한다. 이 제제는 부형제, 완충제, 등장성 제제, 보존제, 계면활성제, 안정화제 및 이가 금속 양이온과 같은 제제를 포함할 수 있다. 상기 완충제는 제형의 최종 pH를 조절하며, 아세트산 나트륨(Sodium acetate), 시트레이트(citrate), 말레이트(maleate), 포스페이트(phosphate)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 섬유모세포 성장인자 2 제제는 또한 계면활성제를 포함할 수 있고, 이는 에어로졸을 형성함에 있어서 용액의 원자화에 의해 일어나는 펩티드의 표면 유도 응집을 감소 또는 방지할 수 있다. 양은 일반적으로 제제의 0.001 내지 4 중량%일 것이다. 본 발명의 목적을 위해 특히 바람직한 계면활성제는 폴리소르베이트 20(polysorbate 20), 폴리소르베이트 80(polysorbate 80), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올리에이트(polyoxyethylene sorbitan monollivate), 디포스파티딜 콜린 또는 레시틴으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 안정화제는 만니톨(mannitol), 소비톨(sorbitol), 슈크로즈(sucrose), 락토즈(lactose), 트레할로즈(trehalose), 글루코스(glucose) 등으로 이루어진 탄수화물 및 알부민, 프로타민 등으로 이루어진 단백질로부터 선택될 수 있다. 이 밖에 단백질을 제제화하기 위해 당업계에 알려진 추가의 제제가 또한 제제에 포함될 수 있다.

더욱 구체적으로 네블라이져를 통한 성공적인 흡입 투여를 위한 약제학적으로 안정성이 있는 섬유모세포 성장인자 2 제공을 위하여 섬유모세포 성장인자 2 농도가 0.001~100 ng/ml, 완충제 농도가 5~100 mM, 안정화제 농도가 5~100 mg/ml, 계면활성제 농도가 0.001~1 중량%로 포함되며, pH 5.0~6.0인 액상제제가 제공될 수 있다.

또한, 구체적으로 본 발명의 흡입용 약제학적 조성물은 계측 용량 흡입기(MDI)를 통해 투여될 수 있다. 이 실시양태에서, 추진제, 부형제 또는 다른 첨가제가 액화 압착 기체를 포함하는 혼합물로서 카니스터(Canister)에 함유될 수 있다. 계측 밸브의 작동은 약 10 ㎛ 미만의 MMAD, 바람직하게는 약 5 ㎛ 미만의 MMAD, 및 가장 바람직하게는 약 1 내지 약 5 ㎛의 MMAD 크기의 흡입된 입자를 바람직하게는 함유하는, 에어로졸로서 혼합물을 방출시킨다. 바람직한 에어로졸 입자 크기는 제트 밀링, 스트레이 건조, 등을 포함한, 당업자에게 알려진 다양한 방법에 의해 생성된 섬유모세포 성장인자 2의 제제를 사용함으로써 얻어질 수 있다.

계측 용량 흡입기 장치와 함께 사용하기 위한 섬유모세포 성장인자 2 흡입용 제제는 일반적으로, 예를 들면, 계면활성제의 도움으로 추진제에 현탁된, 비수성 매질 중 현탁액으로서 단백질을 함유하는 미세하게 분배된 분말을 포함한다. 추진제는 클로로플루오로카본, 히드로클로로플루오로카본, 히드로플루오로카본, 또는 트리클로로플루오로메탄, 디클로로디플루오로메탄, 디클로로테트라풀루오로에탄올 및 1,1,1,2-테트라플루오로에탄, 히드로플루오로알킬-134a(HFA-134a), 히드로플루오로알칸-227(HFA-227) 등을 포함하는 탄화수소와 같은, 이러한 목적을 위해 사용되는 통상적인 물질일 수 있다. 바람직하게는 추진제는 히드로플루오로카본이다. 계면활성제는 추진제 중 현탁액으로서 섬유모세포 성장인자 2를 안정화시키기 위해, 화학 분해 등에 대해 활성 제제를 보호하기 위해 선택될 수 있다. 적합한 계면활성제는 트리올리에이트, 소야레시틴, 올레산 등을 포함한다. 몇몇 경우에 용액 에어로졸은 에탄올과 같은 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 디포스파티딜 콜린 또는 레시틴과 같은 다른 계면활성제가 또한 사용될 수 있다. 단백질 제제화를 위해 당업계에 알려진 추가의 제제가 또한 제제에 포함될 수 있다.

본 발명의 흡입용 약제학적 조성물에 의해 1회에 전달되는 섬유모세포 성장인자 2의 양 및 1일 용량의 투여 횟수는 사용되는 흡입 장치의 형태에 의존한다. 예를 들면, 더 짧은 투여 횟수는 네블라이져 용액에서의 섬유모세포 성장인자 2의 더 높은 농도에서 사용될 수 있다. 계측 용량 흡입기(metered dose inhaler, MDI)와 같은 장치는 더 높은 에어로졸 농도를 생성할 수 있고, 바람직한 양의 섬유모세포 성장인자 2를 전달시키기 위해 더 짧은 기간 동안 작동될 수 있다. 건조 분말 흡입기와 같은 장치는 주어진 양의 제제가 장치로부터 방출될 때까지 활성 제제를 전달한다. 이러한 형태의 흡입기에서, 주어진 양의 분말에서 섬유모세포 성장인자 2의 양은 단일 투여로 전달되는 용량을 결정한다.

본 발명에 따른 저용량의 섬유모세포 성장인자 2를 유효성분으로 함유하는 흡입용 약제학적 조성물은 매우 안전한 투여 용량의 범위에서 흡입투여 될 수 있으므로 정맥투여 또는 피하투여에서 야기될 수 있는 심각한 부작용 및 고가의 생물의약품 가격과 같은 의약품 개발에서의 문제점을 해소하여 천식 및 COPD의 예방 또는 치료제로서 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 더욱 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1> 흡입용 약제학적 조성물의 제조

분무기를 이용한 흡입 투여를 위하여 표 1과 같은 구성으로 흡입용 약제학적 조성물을 제조하였다.

< 실시예 2> 건조 분말 흡입 조성물의 제조

건조 분말 흡입기를 이용한 흡입 투여를 위하여 다음과 같이 수분 함량 5 %중량 미만, 입자 크기 5 μm 미만 MMAD를 갖는 건조 분말 흡입 조성물을 제조하였다.

1 mM 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 및 5% 만니톨을 함유하는 10 mM 시트르산나트륨 완충제에 FGF-2를 용해시켜 최종 고체농도 5.0 mg/ml 및 pH 5.0± 0.2의 수성 혼합물을 제조하였다. 이 수성 혼합물을 0.22 μm 필터를 통해 여과하고, 유입구 온도 100~120 ℃, 액체 공급 속도 5 ml/min, 배출구 온도 70~80 ℃인 부치 스프레이 드라이어(Buchi Spray Dryer)에서 분무 건조하였다. 분무 건조된 FGF-2의 수분 함량을 쿨롱 칼 피셔(Coulmbic Karl Fischer) 방법으로 측정한 결과 3 % 미만의 수분 함량을 나타내었으며, 알데르센 캐스케이드 임펙터(Andersen Cascade Impactor)를 이용하여 입자 크기를 측정한 결과 대략 5 μm 미만의 MMAD를 나타내었다.

< 실험예 1> FGF -2의 흡입투여농도에 따른 폐포 세척액에서의 FGF -2 농도 측정

Balb/c 마우스(female, 6주령, 18-20g, 8마리)에 FGF-2를 다음과 같이 흡입투여하였다. FGF-2를 용량별로 100ml PBS 완충액에 제조하여 네블라이져(OMRON, NE-U17)에 넣고 분무율(nebulization rate) 1.93ml/L, 분무기류(nebulization air flow) 15 L/min조건에서 5분간 포화시킨 후 3,435cm³ 의 반구형의 챔버에 마우스를 넣고 용량별로 FGF-2를 3분간 흡입시켰다. 마우스를 챔버로부터 꺼낸 후 5분 뒤 희생하고 즉시 부검하여 폐포 세척액을 추출하였다. 추출한 폐포 세척액을 1000 rpm으로 10분간 원심분리한 후 상등액을 FGF-2 ELISA kits(R&D system, cat.SFB50)를 이용하여 FGF-2농도를 측정하였다.

FGF-2의 흡입투여량은 다음과 같이 계산하였다.

D= 평균투여량(mean dose level) (ug/kg)

C= 평균 분무농도(mean aerosol concentration of the active ingredient) (ug/L)

평균분무농도는 FGF-2 농도가 10 ㎍/mL, 분무율이 1.93 mL/min, 분무기류가 15L/min 일때 기준으로 하였다.

t= 일일 흡입시간(duration of daily exposure) (min)

m= 평균 마우스 체중(약 20g)

MV= 평균 분당 호흡량 (mL/min) = m^0.75 x 2.1 (Guyton*식 계산식)

(*Guyton A.C.: Measurement of the respiratory volumes of laboratory animals. Am.J. Physiol. 150, 70-77, 1947)

위와 같은 흡입투여 방법으로 투여한 후 폐포 세척액에서의 FGF-2 농도를 측정 시 표 2에 나타난 바와 같이 용량 의존적으로 투여용량 대비 증가하였다.

< 실험예 2> 흡입용 조성물을 이용한 항 천식효과의 측정

Balb/c 마우스(암컷, 6주령, 18-20 g, 8마리)에 0일과 7일째에 75ug OVA와 2mg alum을 복강으로 투여하여 알레르겐을 감작하였다. 다시 14, 15, 21, 22일째에 50ug OVA 30ul를 비강으로 투여하여 천식을 유발하였다.

실시예 2에서 제조한 흡입용 조성물을 실험예 1에서와 동일한 방법으로 1일 1회 투여하였다. 마우스를 챔버로부터 꺼낸 후 5분 뒤 희생하고 즉시 부검하여 폐포세척액을 추출하였다. 대조약물로서 3mg/kg 덱사메타손(dexamethasone)을 정맥 투여하였다.

그 결과 도 1 및 도2a 내지 도 2d에 나타난 바와 같이 0.003~10 ng/kg 흡입 투여용량에서 FGF-2는 BALF cell의 수(특히 호산구의 수)를 낮추며, BALF의 천식 관련 싸이토카인인 에오탁신(eotaxin), 인터루킨-13(Interleukin-13), 종양괴사인자(Tumor Necrosis Factor-α, TNF-α), 혈관내피생성인자(Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF)의 레벨을 낮추었다.

< 실험예 3> 흡입용 조성물을 이용한 항 COPD 효과의 측정

Balb/c 마우스 (female, 6주령, 18-20g, 8마리)에 0, 7일에 75ug OVA와 10ug LPS 30ul를 비강으로 투여하여 알레르겐을 감작하였다. 다시 14, 15, 21, 22일에 50ug OV 30ul를 비강으로 투여하여 COPD을 유발한 뒤, 실시예 2에서 제조한 흡입용 조성물을 실험예 1에서와 동일한 방법으로 1일 1회 투여하였다. 마우스를 챔버로부터 꺼낸 후 5분 뒤 희생하고 즉시 부검하여 폐포 세척액을 추출하였다. 대조약물로서 3mg/kg 덱사메타손(dexamethasone)을 정맥 투여하였다.

그 결과 도 3 및 도 4a 내지 도 4c에 나타난 바와 같이 0.003~10 ng/kg 흡입 투여용량에서 FGF-2는 BALF cell의 수(특히 호산구의 수)를 낮추며, BALF의 COPD 관련 싸이토카인인 TNF-α, Inducible Protein-10(IP-10), VEGF의 레벨을 낮추었다.

< 실험예 4> 난알부민 유도 천식동물 모델에서 투여경로에 따른 FGF -2 항 천식효과 비교

실험예 2에서와 동일한 방법으로 Balb/c 마우스에서 천식을 유발시킨 후, FGF-2를 천식 유발시기에 0.01, 0.1, 1 mg/kg 용량으로 정맥투여, 0.01, 0.2, 1 mg/kg 용량으로 피하투여, 1, 10, 100 ng/kg 용량으로 비강투여, 0.01, 0.1, 1 ng/kg의 용량으로 흡입 투여하였으며, 대조약물로서 1, 3 mg/kg 덱사메타손 (dexamethasone)을 비강 투여하였다.

도 5 및 도 6a 내지 도 6d에서 나타나는 바와 같이 FGF-2는 투여경로별 유효용량이 차이가 현격하였으며, 피하투여<정맥투여<비강투여<흡입투여의 순으로 효력을 나타내었다. 특히 흡입투여의 경우 정맥투여와 비교시 유효용량에서 1000배의 효력차이를 나타내었다. 모든 투여경로에서 FGF-2는 BALF cell의 수(특히 호산구의 수)를 낮추며, BALF의 천식 관련 싸이토카인인 eotaxin, IL-13, TNF-α, VEGF의 레벨을 낮추었다.

< 실험예 5> COPD 동물모델에서 FGF -2의 투여경로에 따른 항 COPD 효과 비교

실험예 3에서와 동일한 방법으로 Balb/c 마우스에서 COPD를 유발시킨 후, FGF-2를 천식 유발시기에 0.01, 0.2, 1 mg/kg 용량으로 정맥투여, 0.01, 0.2, 1 mg/kg 용량으로 피하투여, 1, 10, 100 ng/kg 용량으로 비강투여, 0.01, 0.1, 1 ng/kg 의 용량으로 흡입 투여하였으며, 대조약물로서 3mg/kg 덱사메타손 (dexamethasone)을 정맥 투여하였다.

도 7 및 도 8a 내지 도 8c에 나타난 바와 같이 FGF-2는 투여경로별 유효용량이 차이가 현격하였으며, 피하투여<정맥투여<비강투여<흡입투여의 순으로 효력을 나타내었다. 특히 흡입투여의 경우 정맥투여와 비교시 유효용량에서 1000배의 효력차이를 나타내었다. 모든 투여경로에서 BALF cell의 수(특히 호중구의 수)를 용량의존적으로 낮추었으며, BALF의 COPD 관련 싸이토카인인 TNF-α, IP-10, VEGF의 레벨을 낮추었다.

< 실험예 6> 동물모델 유효용량으로부터 사람에 대한 임상 유효용량 환산

FGF-2의 마우스를 이용한 천식 및 COPD 질환모델에서 0.003~10 ng/kg 용량에서 약리효과를 나타내었으므로, 초기투여량(starting dose) 설정을 위한 체표면적을 이용한 사람동등용량(HED, Human equivalence dose)를 구하는 공식으로 환산하여 약리학적인 초기임상용량을 아래와 같이 구하였다.

위의 계산결과로부터 체표면적을 이용한 FGF-2의 사람에 대한 초기 임상 유효용량은 약 0.014634~48.78049 ng으로 환산되며, 체중을 이용한 임상유효용량은 60kg 성인체중으로 환산하면 0.18~600 ng이므로, 상기 두 가지 방법으로 환산된 유효용량 범위를 모두 포함하여 FGF-2의 유효한 임상용량의 범위는 대략 0.015~600 ng이다.

특히, 섬유모세포 성장인자 2는 일반약리실험 결과(Makoto Okumura et al, Drug Res 46(II)(7):727-739, 1996) 0.01~0.1mg/kg 용량에서 정맥투여 시 마취된 개에서 혈압의 감소, 심장박동속도 증가, 호흡수 증가 및 대퇴부(femoral)혈류속도의 감소가 보이고, 1mg/kg 용량에서 Na+ 와 Cl- 요로배설(urinary excretion) 을 유의적으로 감소시키므로 인간에게서 부작용이 예측될 수 있으나, 본 발명은 천식 치료 또는 예방을 필요로 하는 환자에게 섬유모세포 성장인자 2를 1일 유효 용량 0.015 내지 600ng으로 투여하는 경우 매우 안전한 투여 범위를 갖는다.

도 1은 호산구성 천식 마우스 모델의 폐포 세척액에서 염증세포에 대한 FGF-2 흡입투여에서의 용량별 억제 효과를 나타낸 것이며,

도 2a 내지 도 2d는 호산구성 천식 마우스 모델의 폐포 세척액에서 천식관련 사이토카인에 대한 FGF-2 흡입투여에서의 용량별 억제 효과에 관한 것으로,

도 2a는 Eotaxin에 대한 억제 효과를 나타낸 것이며,

도 2b는 IL-13에 대한 억제 효과를 나타낸 것이며,

도 2c는 TNF-α에 대한 억제 효과를 나타낸 것이며,

도 2d는 VEGF에 대한 억제 효과를 나타낸 것이고,

도 3은 COPD 마우스 모델의 폐포 세척액에서 염증세포에 대한 FGF-2 흡입투여에서의 용량별 억제 효과를 나타낸 것이며,

도 4a 내지 도 4c는 COPD 마우스 모델의 폐포 세척액에서 사이토카인에 대한 FGF-2 흡입투여에서의 용량별 억제 효과를 나타낸 것으로,

도 4a는 TNF-α에 대한 억제 효과를 나타낸 것이며,

도 4b는 VEGF에 대한 억제 효과를 나타낸 것이며,

도 4c는 IP-10에 대한 억제 효과를 나타낸 것이고,

도 5는 호산구성 천식 마우스 모델의 폐포 세척액에서 염증세포에 대한 FGF-2의 투여경로별 억제 효과를 나타낸 것이며,

도 6a 내지 도 6d는 호산구성 천식 마우스 모델의 폐포 세척액에서 천식 관련 사이토카인에 대한 FGF-2의 투여경로별 억제 효과에 관한 것으로,

도 6a는 Eotaxin에 대한 억제 효과를 나타낸 것이며,

도 6b는 IL-13에 대한 억제 효과를 나타낸 것이며,

도 6c는 VEGF에 대한 억제 효과를 나타낸 것이며,

도 6d는 TNF-α에 대한 억제 효과를 나타낸 것이고,

도 7은 COPD 마우스 모델의 폐포 세척액에서 염증세포에 대한 FGF-2의 투여경로별 억제 효과를 나타낸 것이며,

도 8a 내지 도 8c는 COPD 마우스 모델의 폐포 세척액에서 사이토카인에 대한 FGF-2의 투여경로별 억제 효과를 나타낸 것으로,

도 8a는 TNF-α에 대한 억제 효과를 나타낸 것이며,

도 8b는 IP-10에 대한 억제 효과를 나타낸 것이며,

도 8c는 VEGF에 대한 억제 효과를 나타낸 것이다.

Claims

천식 또는 만성폐쇄성 폐질환(Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD)의 치료 및 예방을 필요로 하는 환자에게 섬유모세포 성장인자 2를 투여하여 천식 또는 만성폐쇄성 폐질환을 치료 및 예방할 수 있는 흡입용 약제학적 조성물.
제 1 항에 있어서, 섬유모세포 성장인자 2를 1일 유효 용량 0.015 내지 600ng으로 투여하여 천식을 치료 및 예방할 수 있는 흡입용 약제학적 조성물.
제 1 항에 있어서, 섬유모세포 성장인자 2를 1일 유효 용량 0.015 내지 600ng으로 투여하여 만성폐쇄성 폐질환을 치료 및 예방할 수 있는 흡입용 약제학적 조성물.
제 1 항에 있어서, 조성물이 용액 상태인 것을 특징으로 하는 흡입용 약제학적 조성물.
제 4 항에 있어서, 조성물이 네블라이져를 통해 폐로 전달되는 것을 특징으로 하는 흡입용 약제학적 조성물.
제 1 항에 있어서, 조성물이 현탁액 상태인 것을 특징으로 하는 흡입용 약제학적 조성물.
제 6 항에 있어서, 조성물이 계측 용량 흡입기를 통해 폐로 전달되는 것을 특징으로 하는 흡입용 약제학적 조성물.
제 1 항에 있어서, 조성물이 건조 분말 상태인 것을 특징으로 하는 흡입용 약제학적 조성물.
제 8 항에 있어서, 조성물이 건조 분말 흡입기를 통해 폐로 전달되는 것을 특징으로 하는 흡입용 약제학적 조성물.
제 1 항에 있어서, 조성물이 5μm 미만의 매스 평균 에어로다이나믹 직경의 입자 크기를 가짐을 특징으로 하는 흡입용 약제학적 조성물.